книги из ГПНТБ / Паньков, Н. П. Ремонтопригодность автомобильной техники учебное пособие

шемства и применения новых материалов и технологических про­ цессов обработки, либо путем приспособления конструкции машин и ее агрегатов к быстрой замене износившихся сопряжений и уз­ лов, т. е. за счет улучшения ремонтопригодности, либо за счет одновременного улучшения показателей долговечности и ремон­ топригодности.

Следует отметить, что многие исследования при определении путей повышения надежности машин делают упор на повышение долговечности их деталей, узлов и агрегатов, упуская при этом, что надежность многих узлов, агрегатов и систем, имеющих не­ долговечные элементы, либо работающих в тяжелых условиях, можно повысить за счет улучшения их ремонтопригодности.

Долговечность деталей, узлов и агрегатов и ремонтопригод­ ность .конструкции автомобиля —это два мощных рычага, кото­ рыми можно повысить .надежность машин.

Изучение вопросов надежности автомобилей показало, что при конструировании их должно неукоснительно .соблюдаться правило: чем меньше ожидается долговечность той или иной детали иля сопряжения, тем большей ремонтопригодностью должна обладать конструкция узла или агрегата машины.

Из изложенного следует, что надежность автомобиля катего­ рия не только техническая, «о и экономическая. Она должна от­ ражать затраты общественно необходимого труда на создание машины и поддержание ее в работоспособном состоянии в про­ цессе эксплуатации.

Она зависит, прежде всего, от достигнутого уровня техниче­ ского совершенства автомобильной .промышленности, заводовпоставщиков .сырья, материалов, полуфабрикатов и готовых де­ талей, а также от возможностей государства .по применению вы ­ сококачественных материалов на машинах данной конструкции.

'Применение пластмасс для изготовления .кузовов легковых ав­ томобилей сулит большие экономические выгоды: количество опе­ раций при изготовлении уменьшается в 20 раз, уменьшается по­ требное количество рабочих и оборудования более чем на 40%. Срок службы возрастает более чем в 3 раза по сравнению со стальными, вес уменьшается в 2 .раза, не требуются лакокрасоч­ ные или какие-либо другие защитные материалы. Однако масшта­ бы применения пластмасс для изготовления кузовов легковых автомобилей в настоящее время лимитируются качеством, стои­ мостью и количеством поставляемых на автомобильные заводы полиэфирных смол и стекловолокна.

Заливка .подшипников в тело шатунов и блоков на двигателях

•старых конструкций характеризовала степень совершенства кон­ струкции и уровень технического оснащения наших автомобиль­ ных заводов на определенном этапе их развития.

Надежность сопряжения '«вал— .-подшипник» .была низкой и в 'Процессе эксплуатации требовалось тратить большие трудовые и материальные затраты для поддержания его в -работоспособном

10

состоянии. Применение на последующих конструкциях двигате­ лей тонкостенных вкладышей и коленчатых валов, шейки которых закалены токами высокой частоты, резко увеличило надежность этого ответственного сопряжения, несмотря на то, что условия работы его стали более напряженными. При этом надежность сопряжения была повышена, с одной стороны, за счет увеличения долговечности пары «вал—подшипник», а с ‘другой стороны — за счет улучшения показателей ремонтопригодности, так как проб­ лема восстановления подшипников была сведена к замене изно­ сившихся вкладышей новыми номинального или ремонтного раз­ мера. Повышение надежности сопряжения «вал—подшипник» сопровождалось резким снижением затрат в эксплуатации. Расче­ ты показывают, что на обеспечение 1 тыс. км пробега сопряжения «коленчатый вал—подшипник» двигателя ЗИС-5 приходилось

«вал—подшипник» в работоспособном состоянии в 7 раз, а дви­ гателей ЗИЛ-130 —в 9 раз.

Аналогичное положение отмечается и на двигателях Горыков-

.около автомобильного завода.

Однако, если рассмотреть все сопряжения автомобиля, то сле­ дует отметить, что новые машины, которые пришли на смену ста­ рым, требуют больше затрат на поддержание их в работоспособ­ ном состоянии. Объясняется это, с одной стороны, усложнением этих машин в результате требований по повышению экономично­ сти, долговечности, проходимости, безопасности движения и т. д., а с другой стороны—недооценкой заводами-изготовителями тех требований, которые выдвигают потребители по упрощению тех­ нического обслуживания и ремонта машин. В результате некото­ рые узлы и агрегаты современных автомобилей совершенно не ■приспособлены к обслуживанию и ремонту их, а некоторые име­ ют существенные конструктивные дефекты.

Из изложенного следует, что ремонтопригодность имеет прямое отношение к надежности восстанавливаемых систем и играет важ­ нейшую роль в проблеме повышения технической готовности ав­ томобильного парка.

ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ОТКАЗОВ И ПОТОКА ВОССТАНОВЛЕНИЙ

При проектировании современных автомобилей закладывается различная степень безотказности их, недостаточность которой за­ частую стремятся компенсировать при эксплуатации большим ко­ личеством ремонтов и обязательных операций технического обслу­ живания. В результате этого объем операций по техническому

11

обслуживанию машин чрезвычайно возрастает и, ка/к травило, не имеет обоснований.

В табл. 1.1 приведены данные о величине трудозатрат на про­ ведение технического обслуживания автомобилей, подтверждаю­ щие изложенное *.

Т а б л и ц а 1.1

Трудовые затраты на техническое обслуживание

Разработка теории надежности послужила толчком к созданию теории восстановления, которая позволяет находить оптимальные решения в различных ситуациях: /продолжать ли использовать си­ стему, если эффективность ее функционирования снизилась до некоторого уровня (или возникло подозрение, что подобное сни­ жение может произойти), либо проводить специальные профилак­ тические мероприятия. Теория восстановления позволяет принять такой метод проведения технического обслуживания машин, кото­ рый позволяет минимизировать суммарные потери в /связи с затра­ тами на собственное обслуживание и потери в результате ухуд­ шения эффективности функционирования машины без обслужи­ вания и ремонта ее.

/Возможны и другие целевые функции, оптимизация которых достигается соответствующим регламентом технического обслужи­ вания и ремонта. Например, техническое обслуживание и ремонт можно так планировать, чтобы максимизировать коэффициент готовности.

Переходя непосредственно к количественному описанию про­ цесса, восстановления, рассмотрим вначале случай, при котором время операций собственно восстановления ничтожно мало и его можно приравнять нулю.

Кроме этого, процесс восстановления предусматривает полное обновление трущихся сопряжений или узлов, т. е. случай замены

12

иметь одинаковое распределение времени до наступления отка­

за _/•*(*) •

Ьсли щри наступлении отказа детали заманить ее повой, то ма­

Pi (t) = P {* (t) > i) - Р {X (t) > i +1} = p> t (t) - P>(i+1) (t) , (1.9) (г = 0, 1,2... n)

можно записать, что

со

H{t) = M[X(t)\=-- 2 iPf (t) = Pi(t) + 2P2(t) + 3P.d{t) + i=\

и поэтому, учитывая соотношение, позволяющее определить рас­

С помощью уравнения (1.10) запишем

* 1^0 называется г'-кратной композицией или сверткой распределения F(t).

13

«ли, используя уравнение (1.11), приходим «интегральному урав­ нению, называемому уравнением восстановления,

плотности восстановления, которая эквивалентна интенсивности отказов х.

один важный результат относительно частоты проведения вооста: новлений при длительной эксплуатации системы (I -> оо) — при произвольном законе ра определения времени безотказной работы

Д. Кокс и В. Смит изучили схемы, состоящие и:з деталей (эле- - ментов) с различными распределениями времени безотказной ра­ боты. Они показали, что хотя детали и имеют произвольное рас­ пределение времени жизни, вследствие производимых восстанов­ лений (замен) происходит перемешивание возрастов отдельных элементов. В результате этого, начиная с некоторого времени, наблюдается постоянство во времени интенсивности отказов для схемы в целом. Этой позиции придерживается также И. Базов­ ский.

14

Из зашиты ости (1.17) следует, что для большого промежутка времени t, среднее число отказов за единицу времени близко к обратной величине среднего ресурса Т. Более того, с течением времени процесс восстановления становится стационарным или близким к нему, а его характеристики практически перестают за­

На рис. 1.2 приведен график плотности восстановления для от­ дельного агрегата (машины) и для совокупности одновременно вводимых в эксплуатацию агрегатов (машин).

15

В соответствии с формулой (1.22) поток восстановлений стре-

Процесс стабилизации потока отказов, а следовательно, и по­ токов восстановлений при нормальном законе распределения -за­

канчивается практически через время , а для агрегато;з

и деталей с разными исходными законами .распределения—еще быстрее.

Опыт эксплуатации автомобилей показывает, что как в авто­ хозяйствах, так и в воинских частях наблюдается относительная стабильность объемов технического обслуживания и ремонта за сравнимые периоды использования .одного и того же парка машин.

Так, например, в 4-м автобусном парке Ленинграда средне­ месячный поток отказов в 1965—4968 гг. отличался от максималь­ ного и минимального не более чем на 10%, средняя периодичность одного случая текущего ремонта в парном автобусном парке Минска с 1962 по 1967 г. составила 0,40—0,46 тьис. км.

По данным Ульяновского автоуправления у автомобилей ГАЗ-51 при пробеге 2240,3 и 2209,4 тыс. км было устранено соот­ ветственно 771 и 776 отказов подвески, в том числе по передним рессорам — 357 и 336, задним рессорам— 200 и 235, дополни­ тельным рессорам —214 и 205.

* v —коэффициент вариации.

16

Ha рис. 1.3 приведено распределение случаев замены тормоз­ ных накладок автомобиля ЗИЛ-164 за 1961—65 иг., а на р®с. 1.4— растределение случаев замены накладок дисков сцепления, под­ тверждающее наличие такой стабильности.

И. А. Луйк в статье «Некоторые закономерности технической эксплуатации машинного парка» * показал на примере строитель­ ных машин, что парк однородных автомобилей постоянного соста-

Рис. 1.5. Влияние полноты восстановления ресурса на поток восстановления.

* Л у й к И. А. О надежности сложных техш ЙР.КИХ ..систем^-М.,-«Машино-

строение», 1966. Гос. пуол'чи

научно-т "' ' .

ЧИТАЛЬНОГО й '

ва по мере эксплуатации приходит в «уравновешенное» состоя­ ние при « 0р = 1,5 t, где t —•межремонтный период.

Относительная стабильность объемов технического обслужи­ вания и ремонта подтверждается также сравнительным постоян­ ством числа ремонтных рабочих, приходящихся на определенный пробег, один автомобиль или какой-либо другой удельный по­ казатель.

Так, например, при сложившейся структуре грузового парка РСФСР, сроках службы и условиях эксплуатации автомобилей >на' одного ремонтного рабочего приходится 120 тыс. км годового пробега.

На рис. 1.5 приведен график, иллюстрирующий поведение лог тока восстановлений три изменившейся частоте отказов или .неис­ правностей вследствие различной полноты 'восстановления ресур­ са. Если восстановление ресурса неполно, но постоянно, то в этом случае' происходит стабилизация потока восстановления на более высоком уровне (кривые 2, 3 и 4). Если же с каждым восстанов­ лением происходит последовательное снижение полноты восста­ новления ресурса, то происходит увеличение значения функции восстановления (кривая 5) по времени или пробегу.

Учитывая тесную связь между потоком отказов и потоком вос­ становлений, ниже рассматриваются типичные схемы возникнове­

18

определяется неизбежными случайными колебаниями дорожных условий;

мости, что означает уменьшение связи между нагрузками Q{t 1) и Q{h) по мере роста разности h — 1\\

г) нагрузка не имеет направленного изменения в течение все­ го рассматриваемого периода времени, т. е. обладает стационар­ ностью.

В -силу того, что процесс изменения нагрузки обладает асимп­ тотической независимостью и стационарностью, время т первого пересечения уровня Qn будет подчиняться экспоненциальному закону.

(Поскольку система отказывает сразу же, как только нагрузка станет больше Qn , то время т есть время безотказной работы

работы вероятность того, что в течение времени Т не будет отка­