Эксплуатационная надежность агрегатов и систем автомобилей. Учебное пособие

Таблица 2.7

Технологическая карта диагностики пальца и втулки шаровой опоры

41

Таблица 2.8

Технологическая карта технического обслуживания шаровой опоры

Введя два простых этапа обслуживания, значительно повышается время службы шаровой опоры. Своевременная отчистка предотвращает риск возникновения коррозии шарового пальца, обновление смазки уменьшает износ трущихся поверхностей, а также придает антикоррозийный эффект.

Улучшенные способы диагностики и технического обслуживания способны увеличить время до следующего отказа шаровой опоры автомобиля, что значительно повышает надежность данного элемента его ходовой части.

2.3. Выводы

1. Для повышения надежности ходовой части легкового автомобиля «Renault Logan» целесообразно ввести при периодическом техническом обслуживании дополнительную операцию по снятию и диагностике подшипника переднего ступицы.

42

2. Для повышения надежности ходовой части автомобиля ГАЗельNEXT целесообразновпериодическоетехническоеобслуживание внести дополнительную операцию снятия и диагностики по специально предложенной методике шаровых опор передних колес.

2.4. Вопросы для самоконтроля

1.  Что понимается под надежностью изделия?

2.  Какой термин соответствует центральному понятию надежности?

3.  Когда появляются конструктивные отказы?

4.  Что понимается под производственным отказом? 5.  Что понимается под эксплуатационным отказом? 6.  Что понимается под постепенным отказом?

7.  Когда появляются внезапные отказы?

8.  Какие факторы могут быть причиной отказа ступичного подшипника?

9.  В каких случаях происходит заклинивание ступичного подшипника?

10.  Каким образом можно повысить срок службы ступичного подшипника?

11.  Из каких элементов состоит шаровая опора грузового автомобиля ГАЗель NEXT?

12.  По какой причине происходит отказ шаровой опоры? 13.  Что является главной причиной отказа шаровой опоры? 14.  Что проверяется при классическом способе диагностиро-

вания неисправностей шаровой опоры?

15.  Какую дополнительную операцию необходимо ввести для повышения надежности ходовой части автомобиля ГАЗель

NEXT?

43

3. НАДЕЖНОСТЬ ПОДВЕСКИ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ И ПУТИ ЕЕ УВЕЛИЧЕНИЯ

3.1. Ошибки при конструировании подвески

грузового автомобиля

Во время разработки системы подрессоривания иногда допускаются такие недочеты, как: низкая защищенность узлов с высоким трением; создаются концентраты напряжения; напряжение распределяется неравномерно; несущая способность грузовика рассчитывается неправильно; используется неподходящая расчетная модель; выбирается материал, неподходящий под преследуемые цели и т. п. [27].

Зачастую в процессе сборки возникают и дефекты: несоответствие деталей по отношению к чертежам; неоднородность металла, т. е. имеются включения, разные примеси и т. д.; некачественное изготовление элементов подвески и др.

Самые распространенные дефекты – производственно-техно- логические, которые появляются вследствие неточного выполнения работы, плохой организации сборки, а также порой неудовлетворительной дисциплины на предприятии [28].

3.2. Показатели надежности подвески грузового автомобиля

Общие положения

Чем лучше организованы процессы конструирования, тем выше в конечном счете будут прочностные характеристики ходовой части. На показатель его надежности влияют и процессы изготовления, а также организация и условия технического использования. Поэтому системы подрессоривания грузовиков даже одной модели имеют различные прочностные характеристики.

Надежностьгрузовоймашиныиеекомпонентоврассматриваются в ключе вероятности. Это означает, что дать характеристику

44

надежности ходовой части можно только после обработки большого количества информации. Конструкторы получают ее в процессе испытаний и реальной эксплуатации грузовиков. Для расчетов пользуются теорией вероятности и математической статистикой.

Во время испытаний могут происходить отказы элементов грузовой машины. Их называют случайными поломками, предсказать которые просто невозможно. Можно отметить только вероятность поломок в диапазоне от 0 до 1.

Оценить возможные отказы позволяют теоретические уравнения и методы математической статистики. Важно, чтобы они отвечали поставленным целям.

Каждая грузовая машина во время испытаний проходит норматив – 1000 метров пробега. Именно поэтому надежность рассматривается в ключе функции пробега [29].

Показатели сохранения работоспособности (безотказно-

сти). В качестве основного показателя сохранения работоспособности подвески рассматривается вероятность безотказной работы, то есть вероятность отсутствия выходов из строя грузовой машины в пределах конкретной наработки.

Одним из показателей сохранения работоспособности представляется коэффициент вариации. Данный коэффициент является соотношением среднего квадратического отклонения случайной величины к средней наработке. Коэффициент вариации – это безразмерная характеристика.

Гамма-процентная наработка до выхода из строя подвески грузовика – очередной показатель сохранения его работоспособности.

Помимо вышерассмотренных показателей сохранения работоспособности автомобиля существуют еще два. Их называют частотой отказов и параметром потока отказов [30].

Интенсивность (частота) отказов представляется в ключе условной плотности вероятности на выход из строя невосстановимого объекта. Для определения берут конкретный промежуток времени, который является соотношением плотности распределения наработки до выхода из строя, к шансу работы без выходов из строя.

45

Безотказность восстанавливаемых компонентов оценивается с использованием средней наработки на отказ. Определяется соотношением общей наработки подлежащих восстановлению узлов и агрегатов к ожидаемому количеству их отказов.

Параметр потока отказов представляется в качестве соотношения среднего количества выходов из строя, не подлежащих восстановлению компонентов за случайно маленькую их наработку, к ее настоящему числу. Может быть показателем безотказной работы в случае эксплуатирования грузовика в таком ключе: агрегат или узел использовался до выхода из строя, после поломки был восстановлен и эксплуатировался до следующего выхода из строя.

Важно понять, что львиная доля узлов и агрегатов грузовых автомобилей являются восстановимыми объектами. Выход их из строя устраняется ремонтными работами.

Восстановимые компоненты имеют расхождения в количестве возможных выходов из строя и максимальным ресурсом. Учет ведется сразу после начала эксплуатирования до капитального ремонта или полного списания. Отказы по технологическим причинам, повышающие вероятность преждевременного выхода из строя, изображаются на участке и характеризуются своей непродолжительностью, но должны всегда сводиться к минимуму.

Большой пробег обуславливается большим числом выходов изстроядеталейавтомобиля.Отказыбольшеначинаютвозникать вследствие изнашивания компонентов системыподрессоривания. Идеальный расклад – это пологий отрезок [31].

Признаки жизнеспособности (долговечности)

В качестве основного показателя жизнеспособности грузовика обычно принимаются средние ресурс и пробег, которые ожидаются. В этом промежутке не должно возникать предельное состояние с конкретным шансом V, выражающимся в процентах. Нормативы устанавливают – 90 % для всего грузовика и 95 % – для его компонентов, сильно влияющие на безопасное движение.

Уместность признаков жизнеспособности связывается с видом действий, которые необходимы в связи с наступлением предельного состояния. Обычно конструкторы указывают ресурс до капитального ремонта в процентах или средний пробег до него.

46

Графики в виде кривой убыли или шанса сохранения работоспособности определяют гамма-процентным пробегом [32].

Средниепоказателинадежностивльвинойдолеслучаевопределяют вероятность сохранения работоспособности грузовика. Однако только учет рассеивания среднего пробега грузового автомобиля может послужить условием для полноценной оценки его надежности.

На рассеивание сохранения работоспособности влияют несколько факторов: различность интенсивности, условия эксплуатирования, качество ТО и ТР, внешние воздействия. Последние способствуют определению процессов накопления повреждений компонентов грузовых машин.

Полигон и институт НАМИ смогли разработать несколько технико-экономических критериев, которые позволяют оценить ресурс грузовой машины до капитального ремонта.

Показатели возможности восстановления объектов

Возможность восстановления компонентов подвески имеет два основных сигнализирующих показателя: посадочные поверхности и отверстия предельно изношены и вызывают неизменный дисбаланс; посадочные места находятся в предельном состоянии.

Помимо основных показателей существуют и другие – список пополняется разрушениями, исключающими возможность использования грузовика и требующими для ТР демонтировать основные агрегаты и узлы [33].

Показатель возможности восстановления объектов (ремонтопригодность) определяется частотой ТО и трудоемкостью данного процесса. Показатель регламентирован ГОСТом 21624.

В качестве основного показателя возможности восстановления компонентов подвески обычно берут частоту технического обслуживания (ТО). Кроме того, таковым является и удельная оперативная трудоемкость технического обслуживания итекущего ремонта (ТР).Конструктивныекомпонентыремонтопригоднывтомслучае, если с ними можно провести операции по предупреждению выходов из строя или устранению имеющихся дефектов.

Совершенность конструктивных элементов системы подрессоривания определяется периодичностью ТО. Чем она меньше, тем лучше [34].

47

Удельная оперативная трудоемкость ТО и ТР определяет необходимые дозатраты на грузовые автомобили без учета ежедневного обслуживания. Этот параметр регулируется ГОСТом 21624.

Особенно большое количество внимания конструкторы уделяют ТО и ТР, поскольку данные работы весьма объемны. По ТО работа распределяется так: работа по организации смазки – 20–30 %; 20 % – работа, связанная с крепежом; 25 % – работа контрольного характера; на электротехнику приходится 15 % всего объема. Исходя из этих данных, становится понятно, что снижение трудоемкости ТО и ТР является самой актуальной задачей [35].

Для обоснования периодичности и объемовработыдлятехобслуживания пользуются рекомендациями из нормативных актов. Они все основаны на исключительно точной статистике исследований.

Перед проведением ТО проводятся диагностические работы. Они бывают двух видов: общие и поэлементные.

Общие диагностические работы позволяют оценить состояние систем, влияющих на безопасность при движении, с технической точки зрения. Их плохое состояние не допускает эксплуатирование грузового автомобиля.

Поэлементные диагностические работы представляют собой углубленную диагностику. Ее предназначение кроется в определении состояния всех компонентов грузовика и уточнении объемности работ по техобслуживанию и текущему ремонту. В связи с этим к грузовику применяется такое требование, как приспособленность к проведению диагностических работ [36].

Квалифицированные механики-контроллеры не требуются, если конструктивные элементы приспособлены к диагностике. Необходимостьвнихснижаетсяприблизительнона35%,еслипо ходу конструирования уделялось внимание повышению эффективности и точности исследования. Стандартные методы проведения диагностических работ будут дороже примерно в три раза. Диагностические работы проводятся в два раза быстрее.

При конструировании грузовиков важно правильно скомпоновать все элементы. Например, схема «кабина над двигателем» позволяет уменьшить затраты труда на ТО двигателя на 1/4.

48

ГОСТом 21624 установлены параменты трудоемкости технического обслуживания и ремонта. Их нельзя превышать.

Получается, что комплексная оценка сохранения работоспособности подвески грузовика представляет собой оценку трудоемкости техобслуживания и ремонта [37].

3.3. Методы оценки показателей надежности

Выявить надежность системы подрессоривания помогают наблюдения за реальным использованием грузовых машин в различных эксплуатационных условиях.

Научная организация по автомобилестроению НАМИ руководит экспериментально-производственными автохозяйствами (ЭПАХ) в различных регионах Российской Федерации. Также НАМИ руководит и опорными автохозяйствами автомобильных заводов, собирающими все нужные данные. Достоверная статистика получается именно таким путем [38].

Эксплуатационная надежность грузовых автомобилей на предприятиях автотранспортного направления исследуется. Вследствие этого определяют показатели сохранения работоспособности, пригодности восстановлению грузовиков и их конструктивных элементов. Помимо этих данных получают информацию о технико-эксплуатационных характеристиках и экономических показателях.

Исследования также направлены на выявление конструктивных компонентов, лимитирующих прочностные характеристики.

Опытным путем определяются те конструктивные компоненты, которые оказывают влияние на лимитирование прочности грузовых машин. Лимитирующие детали – элементы конструктива, которые выходят из строя чаще других, занимают более 1/2 всех отказов и требуют больше 2/3 от общих затрат на обслуживание и ремонт грузовых автомобилей.

Показатели прочности системы подрессоривания имеют несколько закономерностей. Они описываются математическими моделями по законам распределения. Показатели прочности

49

распределяются по группам компонентов в связи с конкретной причиной выхода из строя.

Отказы грузовых автомобилей, атакже компонентных деталей в ключе сложных систем, распределяются по экспоненциальному закону. Он актуален в случае абсолютно разной природы всех отказов. В этом списке числятся и случайные выходы из строя.

Нарушения работоспособности конструктивных компонентов системы подрессоривания из-за высокого износа и усталости металла описываются распределением Вейбулла.

Согласно исследованиям НАМИ, распределение Вейбулла актуально для почти 2/3 выходов из строя компонентных деталей

игрузового автомобиля в целом. В львиной доле случаев используется такой параметр: W = 1,1–3,18.

Законы распределения выбираются в связи с нагрузкой на компонентыииспользуемымиспособамипроведенияиспытаний.

Знания о закономерностях выходов из строя позволяют решать производственные задачи при конструировании грузовиков

иво время их реального использования. Определенное совершенство конструктивных компонентов может быть выявлено в связи

споказателем симметричного распределения пробега в большинстве случаев.

На рис. 3.1 представлен график эмпирической и теоретической плотности распределения ресурсов деталей.

f( j); f( j)

f( j) f( j)

j

Рис. 3.1. График эмпирического f(l) и теоретического f(j) распределений ресурса изделия

Ассиметричное распределение пробега, наоборот, говорит об имеющихся недочетах в конструктивных элементах. Благодаря

50