книги из ГПНТБ / Паньков, Н. П. Надежность автомобильной техники ЧЗХР

С этих .'позиций нельзя (согласиться с предложением вышеупо­ мянутых авторов о том, что отказом не считать потерю работо­ способности детали или узла. за пределами пробега, назначенно­ го для них заводом-изготовителем, а также восстановление ра­ ботоспособности отдельных деталей, сопряжений я узлов, пре­

мированы потребители заводской продукции). Поэтому,' если принять точку зрения авторов, то выход деталей из строя за пре­ делами гарантийного срока службы машины не будет считаться

Если требуется оценить безотікаізнбсть агрегата, системы или автомобиля, которая характеризует их свойство непрерывно со­ хранять работоспособность в течениё интервала времени (или пробега), характеризующегося на практике периодичностью тех­ нического обслуживания, то следует воспользоваться данными об отказах, которые имели место между техническими обслуживаниями автомобиля и вычислить согласно ГОСТ 13377—67 пара­ метр .потока отказов, вероятность безотказной работы или нара­ ботку на отказ.

Если же требуется оценить ремонтопригодность агрегата, си­ стемы ійліи 'автомобиля, под которой подразумевается свойство их, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем

вать, что различные узлы, .агрегаты и системы .автомобиля вы­ полняют различные по важности я ответственности задачи. По­ явление неисправностей в них приводит к невыполнению этих задач. Поэтому с точки зрения функционирования и (безопасно­ сти работы автомобиля, все неисправности можно разделить на следующие группы.

47

Первую группу составляют отказы деталей и узлов автомо­ биля, .приводящие к возникновению аварийных ситуаций, кото­ рые могут повлечь іза собой гибель людей, уничтожение перево­ зимых материальных ценностей и другие последствия чисто мо­ рального характера.

Вторую группу составляют такие отказы , которые требуют незамедлительного внешнего вмешательства іс целью предотвра­ щения их .перерастания в аварийную ситуацию.

Третью группу составляют отказы, которые .приводят к сни­ жению производительности и экономичности. Для устранения последствий подобных • отказов необходимо либо немедленно прозести ремонт, либо провести его с некоторой задержкой, оп­ ределяемой принятой системой технического обслуживания и ре­ монта, а также возможностью ремонтов в условиях пребывания

•машины в 'автохозяйстве или на линии (в толе).

Четвертую группу составляют отказы резервных и запасных деталей (элементов), которые непосредственно не влияют на вы­ ходные характеристики машины, а только повышают опасность возникновения ситуаций, имеющих последствия, относимые ,к первым трем группам.

Вероятность попадания автомобиля как сложной восстанав­ ливаемой системы в одно из рассмоггренныіх выше состояний будет•определять опасность возникновения той или иной ситуа­ ции, а среднее время .пребывания системы в каждом из состоя­

как восстанавливаемой системы. Надежность же такой системы может .быть охарактеризована коэффициентом готовности или вероятностью того, что автомобиль в заданный момент времени находится в рабочем состоянии.

Обобщение фактического материала показало, что различные

около 40% отказов приходится на двигатель, оцепление и короб­ ку передач.

Наименее долговечными деталями двигателя ЯМЗ-238 явля­ ются: прокладка головки блока, прокладка выпускного .коллек­ тора, гильзы цилиндров, поршень двигателя, масляный насос,

48

лелей и зависания иглы распылителя является недостаточно вы­ сокий -уровень организации технического обслуживания іи ремон­ та топліиіВной аппаратуры двигателя, а также недостаточные

чистота и физико-химические константы применяемого топлива.

ния посадки и выпаде­ ния штифтов. Для шесте­

рен характерными неисправностями являются излом зубьев и об­ разование трещин на рабочей поверхности, преждевременный износ зубьев по торцовой части их. Наиболее характерна форма

В ведущих мостах отмечается быстрый износ сальника полу­ оси и редуктора, излом и деформация зубьев шестерни полуоси, большой и малой цилиндричаских. Наиболее вероятная причина отказов 'сальников —низкое качество их изготовления, а также недостаточная точность обработки посадочных поверхностей

исборки .соединений.

Вподвеске зарегистрировано 10 наименований деталей и уз­ лов, лимитирующих надежность -и долговечность ее. 70% отка­ зов приходится на переднюю рессору, амортизатор и рессору заднюю в абор.е. В передней рессоре характерными отказами являются поломки листов № 1, 2, 3 и 4, центровых болтов и стре­

сти и амортизатор выходит из строя. Отказы реактивной штанги связаны с преждевременным износом сухарей шаровых пальцев,, износом и разрушением пальцев самой штанги.

Безотказная работа колес и ступиц определяется долговеч­ ностью ступиц передних и задних колес, диска обода колеса, шпильки крепления фланца полуоси и шпилек крепления колес.

Основной формой проявления отказов ступиц передних колес являются трещины по окружности в местах расположения шпилек.

Отказы сальника ступицы связаны с преждевременным изно­ сом их и вытеканием смазки, в результате чего преждевременно,

цилиндра усилителя, коромысла воздухорашределителя, манже­ ты, штока и крышки усилителя.

В передней оси наибольшее число отказов приходится на шкворень поворотного кулака, втулку шкворня поворотного ку­

Втормозах определяют надежность 16 деталей, из которых критическими будут: накладки ручного тормоза, тормозной ци­ линдр в сборе, рычаг тормозной регулировочный в сборе, на­ кладки тормозные передние, накладки тормозные заднего моста. Основная форма проявления отказов—износ.

Втабл. 3.2 приведены полученные данные об удельном весе отказов различных систем автомобиля ГАЗ-53 и распределении трудоемкости их устранения.

Из приведенных данных можно сделать следующие выводы-

1. В автомобилях встречаются отказы самой различной тру­ доемкости. Так, например, 17% всех отказов приходится на тор­

устранения ‘Составляет 19,2%, т. е. количество отказов по сравне­ нию с тормозами уменьшилось в 6 раз, но трудоемкость их устранения возросла почти в 2 раза.

2.Больше всего отказов приходится на двигатель, наиболее напряженный агрегат автомобиля.

3.Распределение отказов по трудоемкости устранения позво­ ляет выделить такие, количество которых можно устранить или

уменьшить за счет:

а) совершенствования конструкции детали, узла или агрегата:

50

.6) улучшения технологии изготовления или применения новых материалов;

в) улучшения технического обслуживания ремонта.

Т а б л и ц а 3.2

Проценты отказов и распределения трудоемкости работ по устранению технических неисправностей автомобиля

Отказы автомобилей могут быть классифицированы по раз­ личным /признакам. Одним из распространенных признаков явля­ ется место отказа.

По указанному признаку следует различать: автомобиль в це­ лом. его системы, агрегаты, сопряжения и отдельные детали. Однако мы часто будем рассматривать две категории объек­ тов— систему и элемент. Причем иод системой будем понимать совокупность совместно действующих элементов, предназначен­ ных для самостоятельного выполнения заданных функций.

Классификация отказов по месту их появления позволяет оп­ ределить наиболее слабое место системы и принять меры к его усилению.

По причине возникновения отказы автомобиля можно разде­ лить на отказы, вызванные дефектами конструкции, изготовления или сборки, отклонениями условий эксплуатации и, прежде, всего, неправильными действиями водителя, обслуживающего персона­ ла, нарушения инструкций по уходу и ремонту, изменившимися показателями климатических я дорожных условий (температура /воздуха, влажность, запыленность,вибрации, бездорожье), естест­ венным износом, старением, усталостью, коррозией, авариями или

боевыми повреждениями, являющимися следствием воздействия на машину современных средств борьбы.

По природе происхождения следует различать естественные от­ казы (естественный износ, коррозия, старение, потеря усталостной прочности) и искусственные отказы, вызванные авариями или боевыми повреждения ми.

В зависимости от времени возникновения отказы автомобиля делят на отказы периода приработки и отказы периода .нормаль­ ной эксплуатации.

По содержанию отказа, т. е. по существу того, что им.еино произошло с отказавшим узлом или агрегатом, отказы автомоби­ лей делятся:

— на отказы механических систем—предельные износы дета­ лей и сопряжений, вызывающие неточность работы или стук, деформации, заклинивание, задиры замасливание тормозных ко­ лодок или фрикционных дисков и поломки деталей (зубьев ше­ стерен, скручивание валов, обрыв клапанов, болтов, поломка ли­

ствие .неплотностей.

Б зависимости опт характера изменения параметра отказы де­ лятся на внезапные, возникающие в результате скачкообразного изменения значений одного или нескольких 'основных параметров, и постепенные, возникающие в результате постепенного изменения значений основных іпараметров. Типичными примерами постепен­ ных отказов могут быть искажение геометрической формы дета­ лей и рост зазоров в сопряжениях «следствие их износа.

По достижении предельных значений их сопряжение теряет работоспособность.

Следует различать также постепенные отказы с внезапным

исходом, при которых постепенные пріоцессы изнашивания, старе­ ния, усталостных разрушений, коррозии и тому подобных медлен­ ных и необратимых явлений приводят, наконец, к внезапным скачкам из работоспособного состояния в неработоспособное.

Указанная трактовка постепенных и внезапных отказов отли­ чается от той, которая дана в терминологии по надежности, из­ данной АН СССР. Согласно этим определениям внезапным счита­ ется отказ, при котором переход изделия из работоспособного со­ стояния в неработоспособное произошел скачком. Таким образом,

пустимых пределов. Наблюдая за изменением этих свойств, мож­ но1предсказать и предупредить поломіку.

52

Различают полный и частичный отказ. Полный отказ это та­ кой, три котором агрегат или автомобиль не могут быть исполь­ зованы по назначению до устранения отказа. Частичный отказ дает .возможность использовать машину с определенными огра­ ничениями. Так, например, износ колец, поршней и цилиндров приводит к перерасходу масла и снижению мощности двигателя, что в /конечном счете приводит к ограничению возможностей машины.

По характеру проявления отказы различают явные и скрытые, зависимые и независимые.

Отказы по последствиям разделяются на опасные и безопас­ ные, легкие и тяжелые.

.Опасными отказами считаются такие, которые связаны с опас­ ностью для жизни и здоровья людей. Тяжелые отказы обычно приводят к (большим материальным потерям.

По сложности устранения отказы машины делятся на пр'остые

исложные различной трудоемкости. Простые отказы это такие, которые устраняются водителем в пути с помощью имеющегося комплекта инструментов. Сложные отказы, как правило, трудо­ емкие и устраняются силами и средствами ремонтных мастерских

изаводов.

По частоте возникновения следует различать единичные, эпи­

Из изложенного следует, что нарушения работоспособности автомобилей может происходить в результате отказов функцио­ нирования, когда из-за неисправности того или иного узла или де­ тали автомобиль становится неработоспособным, или в результате отказов, связанных с изменением параметров отдельных деталей,

Поэтому поломки деталей при соблюдении правил эксплуатации автомобилей происходят сравнительно редко. Так, если в радио­ электронной аппаратуре 80% отказов происходит за счет дефек­ тов проектирования іи производства и только 20% —за счет не­ правильной эксплуатации, то ів автомобилях картина обратная: 94—97% отказов является следствием нарушения режимов экс­ плуатации и нерегулярности обслуживания и только 3—6%’ — ©следствие дефектов проектирования и производства.

ФОРМЫ ПРОЯВЛЕНИЯ ОТКАЗОВ

Отказы функционирования обычно являются внезапными

иопределяются четко, что упрощает их обнаружение. Внезапные отказы элементов машин являются типичными

53

примерами случайных событий в работе машины и для их изуче­ ния необходимо широко применять матеманиіческую статистику ,и теорию вероятностей.

Отказы параметров подчиняются, как правило, определенным закояомерностям, зная которые, можно управлять ими. Случай­ ные отклонения, наблюдаемые в закономерных процессах, не из­ меняют общей закономерной картины и не переводят их в разряд случайных событий. Если бы естественный нормальный износ сопряжений в машинах имел не закономерный, а случайный ха­ рактер, то ни о каком плановом техническом обслуживании и ре­ монте машин не могло быть и речи.

Разделение всех явлений, происходящих -в машинах, на зако­ номерные и случайные позволяет вести работу по повышению на­

отказе параметра автомобиль как система продолжает функцио­ нировать, однако работает неэффективно и неэкономично. Уста­ новить же такой отказ без специальных измерений затруднитель­ но и машина продолжает работать с отказом параметра. По этой причине отказ параметра бывает во много раз дороже поломки детали. Так, например, несвоевременное обнаружение изменений основных параметров карбюраторов, к которым относятся про­ пускная способность жиклеров и производительность ускоритель­ ного насоса, может привести к такому перерасходу горючего, ко­ торый в несколько раз превышает стоимость нового карбюратора.

Из изложенного следует, что при изучении надежности авто­ мобилей особое внимание следует обращать на исследование за­ кономерностей накопления остаточных изменений в деталях, со­ пряжениях, узлах и агрегатах, которые при определенном уровне могул привести машину в одно из недопустимых предельных состояний.

Под остаточными изменениями следует понимать широкий класс физико-химических изменений, происходящих в машине в целом и в іотдельных ее деталях под воздействием нагрузок или окружающей среды.

Отказы автомобиля могут проявляться в виде:

—нарушения стабильности процессов іи регулировок в агре­ гатах и системах;

—роста зазора в сопряжениях -сверх допустимых пределов;

—искажения геометрической формы деталей юверх допусти­ мых пределов;

—изменения физико-механических свойств материала детали (старение, коррозия);

—разрушения отдельных деталей, вых-од ш строя различных

54

каждой системы, узда и 'агрегата существует определенный веду­ щий вид остаточных .изменений, .который ів конечном итоге при­ водит его к утрате работоспособности.

В табл. 3.3 .приведены данные об удельном весе различных

Т а б л и ц а 3.3

Формы проявления отказов

Отказы, явившиеся результатом (в процентах)

форм проявления отказов в узлах, агрегатах и системах автомо­ биля ЗИЛ-164, іпол;учен.ные автором при обработке статистиче­ ского материала ремонтных предприятий и автохозяйств Ленин­ града. Из них следует, что для трущихся деталей, например, от­ казы '»ваяются следствием искажения геометрической формы и роста зазора в сопряжениях сверх допустимых пределов. Для таких систем и агрегатов, как смазка, питание, зажигание, тормо­ за, сцепление, заданий мост, газораспределение почти половина

•отказов является следствием нарушения стабильности процессов и регулировок. В то же самое время отказы кузова, кабины, электрооборудования и системы охлаждения в основном являют­ ся .результатом старения и коррозии.

55

На различных этапах работы (сроках службы) .машины та или иная форма проявления отказов становится превалирующей. Так, например, для новых автомобилей, не прошедших капиталь­ ного ремонта и имеющих пробег до 50 тыс. км, основными форма­ ми проявления отказов являются: разрушение деталей вследствие конструктивных либо техполопичѳских дефектов, а также нару­ шение стабильности процессов и регулировок.

По мере увеличения срока службы машины растут количест­ венно и разнообразятся формы проявления отказов. После пробе­ га в 50 тыс. км появляются износные отказы, являющиеся след­

ности. При этом необходимо не только определить ведущий вид остаточных изменений, но и установить закономерности его про­ текания.

Остаточные изменения обычно имеют необратимый характер, что позіволяет выразить их следующей общей закономерноістыо

где R(t) — величина остаточных изменений, накопившихся за вре­ мя работы агрегата (системы);

r(t) — скорость накопления остаточных изменений, пред­ ставляющая собой непрерывную случайную величину.

Необратимость процесса накопления остаточных изменений означает, что r (t)> 0.

Для нормального функционирования агрегата (системы) не­ обходимо, чтобы за время эксплуатации величина остаточных' из­ менений не превышала некоторого предела Р.

56