2594

СЕКЦИЯ 5 ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ

И ТТМ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ И КРАЙНЕГО СЕВЕРА

УДК 629.083: 656.13

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

В.И. Гурдин, к.т.н., профессор; А.В. Бердюгин, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Под параметрами системы понимаются величины, характеризующие ее свойства. Оптимизация параметров системы ремонта заключается в установлении таких значений этих параметров и такого их изменения во времени, при которых достигается максимально возможная в определенных условиях эффективность. Оптимизация параметров системы ремонта включает изучение составляющих элементов системы; составление модели исследования; получение численных значений исходных данных; разработку, отладку программ вычислений; составление плана исследований; осуществление исследований; анализ исследований; корректировку (при необходимости) модели и проведение повторных исследований; формирование рекомендаций.

Оптимизацию параметров системы ремонта можно проводить теоретическими, экспериментальными и экспериментальнотеоретическими методами.

При формулировании целей оптимизации Ц пользуются одним из следующих принципов:

ЦЭ max ,

З

ЦЗ min ,

ЦЭ max ,

где Э – эффект от функционирования системы; З – затраты на функционирование системы.

При проведении исследований по оптимизации параметров системы ремонта накладываются определенные ограничения. Имея целевую функцию и ограничения, можно составить математическую, модель оптимизации.

Типовая схема оптимизации параметров теоретическими методами (рис. 1) состоит из следующих блоков:

1 – блок исходных данных для получения: а – зависимости эффекта (Э) от оптимизируемых параметров (Рi), времени их введения (tВ), периода действия (ТД) и текущего времени;

190

6 – блок оценки применимости модели, коррекции исходной информации и способов учета связей между параметрами, их изменений во времени и других факторов; 7 – блок непосредственного прогнозирования отдельных параметров;

8 – блок принятия решения по корректировке модели;

9 – блок принятия решения по параметрам системы.

Построение рациональной системы ремонта необходимо базировать на научно обоснованных данных: о видах ремонта, периодичности их проведения, перечне выполняемых операций, трудоемкости, производственных средствах [1].

Техника построения системы сводится к группированию видов работ по периодичности (рис. 2). Данные о периодичности работ получают по результатам стендовых и дорожных испытаний, из статистических обобщений данных опытной и повседневной эксплуатации автомобилей.

По результатам группирования работ по срокам выполнения определяются виды ремонта автомобилей, периодичность и перечень операций при каждом ремонте.

Периодичность, тыс. км

Виды работ

Очистные

Диагностические

Регулировочные

Крепежные

Смазочные

Разборочно-сборочные: при замене деталей,

при замене узлов,

при замене агрегатов,

при восстановлении ресурса

Ремонтные: арматуры, оперения,

базисных деталей,

небазисных деталей

Рис. 2. Схема построения системы технического обслуживания и ремонта

Группирование работ проводится по каждому агрегату и автомобилю в целом. Близкие друг другу по периодичности работы округляются в

192

сторону уменьшения. В приведенном примере (рис. 2) все работы можно объединить в следующие группы:

1 – через 3,5 – 5 тыс. км – ТО-1; 2 – через 14 – 20 тыс. км – ТО-2;

3 – по потребности – текущий ремонт агрегатов и автомобиля; 4 – через 120 тыс. км – капитальный ремонт отдельных агрегатов; 5 – через 200 тыс. км капитальный ремонт автомобиля.

Периодичность проведения технических обслуживании и ремонтов зависит: от конструкции автомобилей, надежности их составных частей, климатических и дорожных условий эксплуатации, качества обслуживания и вождения, применяемых сортов горюче-смазочных материалов, условий использования [1].

Трудоемкость выполнения операций при каждом из видов технического обслуживания и ремонта рассчитываются применительно к определенному производству.

Рис. 3. Принципиальная схема функционирования системы ремонта

Эффективность функционирования системы ремонта (рис. 3) зависит от параметров входа, выхода, производственных средств и управления. Основными параметрами входа являются: поток требований на ремонты, распределение этого потока по маркам автомобилей, видам ремонта, характеристики ремонтного фонда по видам работ и трудоемкости.

Выходящий поток характеризуется: потоком отремонтированных автомобилей, распределением их по маркам, качеством выполнения ремонтных работ, надежностью отремонтированных автомобилей, трудовыми и материальными затратами, общей себестоимостью ремонта.

Превращение неисправных автомобилей в исправные осуществляется производственными средствами, которые характеризуются ведомственной принадлежностью, специализацией, производственной мощностью, адаптацией к смене обстановки.

193

Ограничениями в системе являются: себестоимость, расход трудовых и материальных ресурсов на единицу ремонта, специализация производственных средств, их мощность, размещение по территории, ведомственная принадлежность, размеры поставок материалов, запасных частей, комплектующих изделий и др.

Исходными данными для проектирования рациональной системы ремонта автомобиля являются [3]:

-значения доремонтных и межремонтных ресурсов автомобилей и их агрегатов; -численность, возрастной состав, техническое состояние парка по маркам

автомобилей, его разбивка на группы эксплуатации; -интенсивность и условия эксплуатации автомобилей;

-средняя трудоемкость единичного ремонта изделий, поступающих в ремонтные средства; -порядок финансирования и возмещения затрат на построение и функционирование ремонта;

-размещение ремонтного фонда по территории, обслуживаемой системой ремонта, порядок и календарные сроки его поступления на ремонтные предприятия; -наличие и резервы трудовых ресурсов в районах функционирования системы ремонта;

-правовые нормы взаимоотношений с автотранспортными предприятиями, органами снабжения, и другими организациями; -достижения науки и практики по организации производства, технологии

выполнения ремонтных работ, управлению и другим вопросам деятельности ремонтных предприятий и объединений.

На основе этих исходных данных можно провести расчет элементов подсистемы капитального ремонта автомобилей.

Выход автомобилей в ремонт обусловливается предельно допустимыми отклонениями параметров технического состояния автомобилей и их составных частей.

Установление предельно допустимых отклонений параметров технического состояния составных частей автомобиля производят по одному из следующих критериев: техническому, технологическому, экономическому. Как правило, предельное состояние деталей и сопряжений устанавливается по одному критерию, другие являются вспомогательными. Для передаточных механизмов автомобиля основным критерием является технический (наступление форсированного износа), для органов управления и тормозов — технологический (качество работы), для двигателя и автомобиля в целом — экономический критерий.

Определение оптимального допустимого отклонения параметра технического состояния составных частей автомобиля производятся по

194

следующей методике [2]. В процессе эксплуатации через определенные наработки tк составные части диагностируют и определяют потребность в ремонте из условия:

u1(tк ) Do , или u1(tк ) Do ,

где u1(tк ) – значение параметра технического состояния; Do – допустимое отклонение параметра технического состояния.

При этом может оказаться, что:

-ресурс составной части автомобиля меньше наработки до первого контроля (в механизмах наблюдается форсированный износ); -остаточный ресурс, оставляемый для работы составной части автомобиля, меньше межконтрольной наработки (автомобиль выйдет в текущий ремонт до контрольной проверки); -ресурс составных частей автомобиля используется полностью

(автомобиль будет выходить в ремонт в планируемые периоды). Изменение допустимого отклонения параметра технического

состояния или межконтрольной наработки влияет на вероятность отказа

или tф Do,tк одновременно ухудшая другой.

Оптимальное допустимое отклонение параметра техническогосостояния из условия обеспечения минимума удельных издержек на эксплуатацию и ремонт при заданной межконтрольной наработке определяется минимумом следующей функции:

где o – среднее квадратичное значение ресурса автомобиля.

195

Допустимые отклонения параметров и остаточный ресурс составных частей агрегатов определяется на основе подконтрольной эксплуатации определенного количества автомобилей, в процессе которой фиксируются изменение параметров во времени и от пробега, а также экономические затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Вкачестве показателей ресурса и наработки элементов на отказ принимают: средний ресурс; коэффициент вариации ресурса; наработку на отказ; наработку до момента контроля; наработку между техническими обслуживаниями и ремонтами.

Вкачестве характеристик изменения параметра технического состояния составной части агрегата принимается: номинальное значение параметра; предельное значение параметра; изменение параметра в процессе приработки; изменение параметра через определенные подконтрольные наработки, а также при технических обслуживаниях и ремонтах; среднее квадратичное отклонение параметра и показатель степени, функций.

Вкачестве экономических характеристик технического обслуживания

иремонта принимают: средние издержки на диагностирование составной части по данному параметру; средние издержки на предупредительное восстановление, в которые входят издержки на проверки, регулировки, ремонт с целью доведения параметра до номинального значения; средние издержки на устранение отказа составной части по данному параметру.

Условия эксплуатации автомобилей, влияние климата и другие особенности учитывают при расчетах ресурсов с помощью поправочных коэффициентов.

Трудоемкость единичных ремонтов автомобилей зависит от конструкции и технического состояния автомобилей, специализации и мощности ремонтных предприятий, уровня организации и механизации труда, объема восстановления изношенных и поврежденных деталей, применяемой технологии и оснащения производства необходимым оборудованием.

При проектировании системы, в которой предусмотрен ремонт новых моделей автомобилей, нормы времени определяют по статистическим данным о нормах на ремонт основных моделей автомобилей с учетом коэффициента приведения [1].

Коэффициент приведения KП определяется по формуле:

G2

KП 3 12 ,

G2

где G1 – масса новой модели автомобиля; G2 – масса модели, принятой за аналог; –поправочный коэффициент, = 0,95, если; G1 G2 ; =1,05, если G1 G2 .

196

Так же учитывается влияние на трудоемкость других факторов. Проектную трудоемкость рассчитывают по формуле

TП Ti КП КМ КС Кi ,

где Ti – трудоемкость ремонта модели, принятой за аналог; КМ ,КС ,Кi — коэффициенты, учитывающие соответственно мощность, специализацию и оснащенность ремонтных предприятии.

Оценка эффективности функционирования системы производится по количественным, качественным и экономическим показателям, что позволяет определить производительность, стоимость, фондовооруженность системы, трудоемкость и себестоимость ремонта, качество и надежность отремонтированных автомобилей, время нахождения автомобилей в системе и др.

Библиографический список

1.Маслов Н. Н. Эффективность и качество ремонта автомобилей – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1995. – 304с. – (надежность и качество)

2.Писарев И. С. Перспективы создания информационных систем в ремонте агрегатов автомобилей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев // В сб. научных трудов Вестник Краснояр. гос. техн. ун-та Вып. 34. Транспорт. – Красноярск, 2004. – С. 164–168.

3.Трегуб Г. Г., Дюмин И. Е. Ремонт автомобилей: Учебник для вузов./ Под ред. И.Е. Дюмина. М.: Транспорт, 1995. 280с.

УДК 621.43

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ДАТЧИКА КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА И ВЛИЯЮЩИХ НА НЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ

И.П. Залознов, канд. техн. наук, доц.; О.В. Куксгаузен, соискатель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

На современном автомобиле проблемы нейтрализации токсичных веществ в отработавших газах (ОГ) двигателя решается с применением специальных газонейтрализаторов. Эти устройства более надежно работают совместно с системой впрыска бензина, которая оснащена датчиком (датчиками) концентрации кислорода (ДКК) в выпускном тракте двигателя [1]. Основной задачей ДКК является определение количества кислорода в отработавших газах.

В системах впрыска, как правило, регулирование топливоподачи осуществляется по сигналу обратной связи от ДКК. Принцип работы системы регулирования топливоподачи с обратной связью по составу смеси заключается в следующем: в соответствии с величиной выходного сигнала установленного в выпускной системе кислородного датчика,

197

характеризующей мгновенный фактический состав сгоревшей смеси, система регулирования обеспечивает такое изменение топливоподачи, которое бы компенсировало текущее отклонение состава смеси от стехиометрического[4].

Современные ДКК для систем управления двигателем, в зависимости от метода определения концентрации кислорода, выполняются в следующих вариантах:

-как химический источник тока с изменяемой по концентрации кислорода электродвижущей силой: чувствительный элемент таких датчиков в основном изготавливается из двуокиси циркония (ZrO2), но возможно применение и других электролитов с подобными свойствами[1,5,6,7,8,9];

-как хеморезистор, у которого величина электрического сопротивления зависит от парциального давления кислорода в омываемых датчик выхлопных отработавших газах: чувствительный элемент датчиков такого типа выполняется, как правило, из двуокиси титана (TiO2), но возможно применение и других электролитов с подобными свойствами (CaO, CoO,MgO2)[1,10,11,12];

-как термопара с термоэдс, зависящей от концентрации кислорода[1];

-парамагнитный датчик, принцип действия которого основан на использовании парамагнитных свойств кислорода: при периодической подаче в зазор датчика газа, содержащего кислород, магнитный поток в контуре изменяется, вследствие чего изменяется и возбуждаемый им электрический ток, и по колебаниям тока судят о содержании в газе кислорода[13];

-датчик для измерения парциального давления кислорода, принцип действия которого основан на анализе акустических волн[14];

-оптический датчик содержания кислорода, чувствительный диск которого из палладия, соединенный тремя оптическими волоконными светодиодами с источником света, отражательная способность диска зависит от парциального давления кислорода в отработавших газах[15].

Вавтомобилестроении применяются ДКК изготавливаемые по первым трем вариантам. На сегодняшний день наибольшее распространение получили ДКК как химические источники тока с чувствительным элементом из ZrO2[3]. Такие датчики имеют различное конструктивное исполнение и их можно разделить на три группы[2].

1. Двухступенчатые ДКК.

Пористая керамика на основе ZrO2 (рисунок 1) легированная оксидом иттрия, является твердым электролитом, т.е. проводит ионы кислорода. После прогрева до рабочей температуры между электродами Pt/ZrO2/Pt возникает напряжение, величина которого определяется разностью содержания кислорода в отработавших газах двигателя (0,1…2,0 %) и в наружном воздухе (21 %). Чем больше концентрация кислорода в отработавших газах, тем меньше выходное напряжение на кислородном датчике. Диапазон рабочих температур обычных датчиков составляет 300..400°С. Диапазон выходного

198