Тема1.3. Техническое состояние и работоспособность автомобилей

Вопросы темы:

1. Качество. Основные технико-экономические свойства автомобилей

2. Методы определения технического состояния

3. Изменение показателей качества во времени

4. Виды изнашивания деталей

5. Работоспособность и отказ. Классификация отказов

6. Влияние условий эксплуатации на изменение технического состояния автомобилей и их составных частей

7. Влияние квалификации ремонтных рабочих и водителей на эффективность технической эксплуатации автомобилей

1.3.1. Качество. Основные технико-экономические свойства автомобилей

Качество — это совокупность свойств, определяющих степень пригодности автомобиля, агрегата, материала к выполнению заданных функций при использовании по назначению. Каждое свойство характеризуется одним или несколькими показателями, которые могут принимать различные количественные значения .

Эти свойства можно поддерживать и восстанавливать, т. е. управлять ими при условии знания закономерностей их изменения.

При анализе или оценке качества последовательно рассматривают следующие цепочки:

• при оценке и испытании изделий: свойства — качество;

• при предъявлении требований к изделиям: качество —свойства —параметры.

Применительно к автомобилям рассматривают технико-эксплуатацианные свойства (ТЭС), главными из которых являются:

— весовые и габаритные;

— топливная экономичность

— грузоподъёмность;

— динамичность

— (тягово-скоростная);

— вместимость;

—производительность:

• экономичность;

• надёжность;

• цена и др.

Технико-эксплуатационные свойства закладываются при проектировании и производстве, реализуются (в разной степени!): при производстве и в эксплуатации.

При этом потребителя интересуют два главных показателя ТЭС: Начальный уровень — ПК1; Стабильность в процессе эксплуатации (рис. 1.6), т.е. ПK(t) = Ψ (t), где t — наработка (пробег, время работы) с начала эксплуатации. : стабильные ТЭС ПK(t) = const, практически не изменяются в течение всего срока службы изделия (габаритные и весовые показатели, грузоподъемность, вместимость и др.): i|

Нестабильные ТЭС ПK(t) ≠const, (табл. 2) — ухудшаются в процессе работы и по мере старения автомобиля или агрегата (производительность, экономичность, расход топлива, надежность и др.).

1.3.2. Методы определения технического состояния

Понятие о техническом состоянии

Техническое состояние автомобиля (агрегата, механизма, соединения) определяется совокупностью изменяющихся свойств его элементов, характеризуемых текущим значением конструктивных параметров Yi. Обычно текущие значения конструктивных параметров связывают с наработкой.

Наработка - продолжительность работы изделия, измеряемая единицами пробега (километры), времени (часы), числом циклов. Различают наработку с начала эксплуатации изделия, наработку до определенного состояния (например, предельного), наработку интервальную и др. На автомобильном транспорте, как правило, наработка автомобилей исчисляется в километрах пробега (l), реже (специальные автомобили, внедорожные карьерные самосвалы) - в часах (t).

По мере увеличения наработки l, t (рис. 2.1) параметры технического состояния изменяются от номинальных Yн, свойственных новому изделию, до предельных Yn, при которых дальнейшая эксплуатация изделия по техническим, конструктивным, экономическим, экологическим или другим причинам недопустима.

Рис. 3.2. Схема изменения параметров технического состояния

ЗР — зона работоспособности; ЗО — зона отказов; ЗУ — зона упреждения отказов; Yп.д — предельно допустимое значение параметра; lр - ресурс изделия; lу - ресурс упреждения

Автомобиль представляет собой сложную систему, совокупность действующих элементов — сборочных единиц и деталей, обеспечивающих выполнение ее функций. По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты, узлы и механизмы, а по отношению к последним — детали. Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединяться общим понятием — объект или изделие. Современный автомобиль состоит из 15—20 тыс. деталей, из которых 7—9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем около 3—4 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем автомобиль в целом. Из них 80—100 деталей влияют на безопасность движения, а 150—300 деталей «критических» по надежности чаще других требуют замены, вызывают наибольший простой автомобилей, трудовые и материальные затраты в эксплуатации. Две последние группы деталей являются главным объектом внимания технической эксплуатации, а также производства и снабжения. У современных автомобилей на 2—3 % номенклатуры запасных частей приходится 40—50 % общей стоимости потребляемых запасных частей на 8÷10% — 80÷90% и на 20÷25 - 96÷98 %. Отсюда ясна важность информации по объектам, от которых зависит техническое состояние автомобиля,

Возможность непосредственного измерения конструктивных параметров без частичной или полной разборки узла чаще всего ограничена. Для этих изделий при определении технического состояния пользуются косвенными величинами, так называемыми внешними или диагностическими параметрами, которые связаны с конструктивными и дают о них определенную информацию. Например, о техническом состоянии двигателя можно судить по изменению его мощности, расходу масла, компрессии, содержанию продуктов износа в масле.

Различают параметры выходных рабочих процессов, определяющие основные функциональные свойства автомобиля или агрегата (мощность двигателя, тормозной путь автомобиля); параметры сопутствующих процессов (температура нагрева, уровень вибрации, содержание продуктов износа в масле); геометрические (конструктивные) параметры, определяющие связи между деталями в сборочной единице и между отдельными агрегатами и механизмами (зазор, ход, посадка и др.).

В процессе работы автомобиля показатели его технического состояния изменяются от начальных или номинальных значений ун сначала до предельно допустимых уп.д., а затем и до предельных уп, что обусловливает соответствующее изменение и диагностических параметров от Sh до Sп.д и Sп. Значения уп и Sп соответствуют предельному состоянию изделия, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно. Например, при работе тормозов в результате изнашивания тормозных накладок и барабанов происходит увеличение зазора у между накладками и тормозными барабанами, что вызывает рост тормозного пути SТ (рис. 2.2). Предельному значению тормозного пути SТ.„, который регламентирован технической документацией (в данном случае Правилами дорожного движения), соответствует предельное значение зазора уп в тормозном механизме.

Этому зазору, в свою очередь, соответствует пробег Lр, при котором зазор и тормозной путь достигают предельного значения. Продолжительность работы изделия, измеряемая в часах или километрах пробега, а в ряде случаев в единицах выполненной работы, называется наработкой. Наработка до предельного состояния, оговоренного технической документацией, называется ресурсом. Таким образом, в рассматриваемом примере Lр — это ресурс, а в интервале пробега 0≤Li≤Lp (зона работоспособности) изделие по этому показателю исправно и может выполнять свои функции.

Если продолжать эксплуатировать автомобиль за пределами Lр (например, до Li), то наступит отказ, т. е. событие, заключающееся в нарушении работоспособности. При этом прекращается транспортный процесс (остановка на линии, преждевременный возврат с линии).

Роль предельно допустимого значения параметра заключается в том, чтобы своевременно информировать (предупредить) о приближении момента отказа для принятия соответствующих мер, которые будут рассмотрены ниже.

1.3.3. Изменение показателей качества во времени

Показатели качества автомобиля, агрегата, детали ухудшаются с увеличением пробега. Однако сферу эксплуатации интересуют не только начальные значения показателей свойств, характеризующих качество автомобиля, но и характер изменения их в течение всего периода эксплуатации. Для ряда показателей, например производительности, работоспособности,-наработки на отказ, характерно изменение от времени эксплуатации или пробега автомобиля по экспо­ненциальной зависимости

(2.1)

Где: ПК(t), ПК(1)- показатели качества на t-ом и первом году эксплуатации; k- коэффициент, определяющий интенсивность изменения показателя качества во времени (пробегу); t-продолжительность эксплуатации, годы

Чем интенсивнее изменение показателей качества автомобилей по времени, тем ниже его эксплуатационные свойства. Поэтому оценка этих показателей должна проводиться с учетом времени эксплуатации изделия. Реализуемый показатель качества — это среднее значение показателя качества за заданный или фактически сложившийся срок службы или пробег автомобиля.

Реализуемый показатель для условий, описанных формулой (2.1), определяется так:

Реализуемый показатель качества управляем на народнохозяйственном, межотраслевом и отраслевом уровнях.

Если количество автомобилей в разных возрастных группах неодинаково, то определяют реализуемый показатель качества парка:

Пкj – показатель качества автомобиля в возрастной группе j

aij – удельный вес возрастной группы парка аij в конкретный календарный момент существования парка

Можно управлять реализуемым показателем качества автомобиля в эксплуатации, приобретая автомобили с более высокими начальными значениями показателей качества (а, рис. 5), более стабильными в эксплуатации (б, рис. 5) и изменяя сроки их службы (в, рис. 5).

а) Начальное значение показателя качества Пк,

Рис.5 а

б) Стабильность показателя качества —- интенсивность изменения Пк по мере старения изделия

в)срок службы до списания

Рис. 5. Факторы, влияющие на реализуемый показатель качества автомобилей

1.3.4. Виды изнашивания деталей

Изменение технического состояния А и СЧ происходит под влиянием постоянно действующих причин, обусловленных работой механизмов, случайных причин, а также внешних условий, при которых работает или хранится автомобиль. Случайные причины обусловлены нарушением правил и норм НТД (скрытые дефекты и перегрузки конструкции, превосходящие допустимые пределы и др.).

В процессе эксплуатации на техническое состояние автомобилей оказывают влияние как внутренние, так внешние и факторы. Основными постоянно действующими причинами изменения технического состояния автомобиля, его агрегатов и механизмов являются: изнашивание, пластические деформации и усталостные разрушения, коррозия, физико-химические и температурные изменения материалов и деталей.

Изнашивание. Процесс изнашивания возникает под действием трения, зависящего от материала и качества обработки поверхностей, смазки, нагрузки, скорости относительного перемещения поверхностей и теплового режима работы сопряжения.

Рисунок 2.1 - Виды изнашивания деталей /21/

1.3.5. Работоспособность и отказ. Классификация отказов

Работоспособность - состояние изделия, при котором оно может выполнять заданные функции с параметрами, значения которых соответствуют технической документации, т.е. в интервале Yн - Yп (см. рис. 2.1).

Наработка изделия до предельного состояния Уп называется ресурсом — lр. В интервале наработки от l = lо до l = lр изделие технически исправно и может выполнять свои функции.

Если продолжать эксплуатировать изделие за пределами его ресурса (см. рис. 2.1), т.е. при наработке l > lр, наступает отказ, т.е. событие, заключающееся в нарушении или потере работоспособности.

По практическим соображениям внутри зоны работоспособности выделяют так называемую предотказную зону ЗУ (см. рис. 2.1), в начале которой (при l = lу) параметр технического состояния достигает своего предельно допустимого Уп.д значения (табл.2.3).

Таблица 2.3

Группы зон технического состояния изделия для варианта I на рис. 2.2

Показатель	ЗР	ЗУ	30
Техническое состояние Yi	Yн ≤ Yi < Yп	Yп.д ≤ Yi < Yп	Yi ≥ Yн ; Yi < Yн
Наработка /i	li < lp	ly ≤ li < lp	li ≥ lp

Значение этого параметра называют также упреждающим. Попадание изделия в эту зону свидетельствует о приближении отказа и необходимости принять профилактические меры по его предупреждению, т.е. по поддержанию работоспособности.

Общая динамика изменения технического состояния определяется следующим образом:

Yi = [YH → Y1 → Y2 → …→YН.Д → YH] (2.1)

Различают отказы автомобиля и его элементов (агрегатов, систем, деталей).

Отказ автомобиля - это такое изменение его технического состояния, которое приводит к невозможности начать транспортный процесс или к прекращению уже начатого транспортного процесса.

Отказ автомобиля фиксируется в следующих случаях, связанных с техническим состоянием:

• опоздание с выходом на линию;

• прекращение уже начатого транспортного процесса (линейный отказ);

• досрочный возврат с линии (неполное выполнение задания);

• принудительное обоснованное недопущение к работе или прекращение работы автомобиля на линии контрольными органами (ГИБДД, транспортная инспекция, экологическая милиция).

Все остальные отклонения технического состояния от нормы классифицируются как неисправности автомобиля.

Классификация отказов

1. По влиянию на работоспособность объекта, различают отказы его элементов и отказы вызывающие неисправность или отказ объекта в целом;

2. По источнику возникновения, различают отказы: а) конструкционные, б) производственные, в) эксплуатационные;

3. По связи с отказами других элементов, различают зависимые и независимые отказы;

4. По характеру (закономерности) возникновения, и возможности прогнозирования различают постепенные и внезапные отказы.

5. По частоте возникновения (наработке) для совр а/м различают отказы с малой наработкой, средней , и большой;

6. По трудоемкости устранения, отказы можно разделить: требующие малую, среднюю и большуютрудоемкость устранения одного отказа.

7. По влиянию на потерю раб времени а/м: на устраняемые без потери времени и отказы устраняемые с потерей раб времени.

1.3.6. Влияние условий эксплуатации на изменение технического состояния автомобилей и их составных частей

К таким условиям относят природно-климатические условия, дорожные условия, режим работы подвижного состава.

Так, режимы работы грузового автомобиля при интенсивном городском движении изменяются по сравнению с движением по загородной дороге с одинаковым типом покрытия следующим образом:

- скорость движения сокращается на 50-52 %;

- среднее число оборотов коленчатого вала на 1 км увеличивается до 130-136 %;

- число переключений передач возрастает в 3-3,5 раза;

- удельная работа трения тормозных механизмов возрастает в 8-8,5 раза;

- пробег при криволинейной траектории движения (при поворотах, перестроениях и т.д.) увеличивается в 3-3,6 раза.

Природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации, количеством выпадающих осадков и т.п.

К дорожным условиям относят тип и качество дорожного покрытия, рельеф и изменение радиуса закруглений полотна дороги, а также наличие различных дорожных сооружений (мостов).

Рисунок 2.6 – Схема влияния условий эксплуатации на нормативы ТЭА

Влияние режима работы автомобиля на его техническое состояние характеризуется числом дней работы в году (для автобусов городских маршрутов может быть 365, для грузовых автомобилей – 357; 305 или 253); числом смен работы в сутки (1; 1,5; 2 или круглосуточно); продолжительностью работы на линии (время в наряде); использованием грузоподъемности в течении рабочей смены; количеством ездок с грузом и т.п.

Скорость изменения технического состояния автомобиля в значительной степени зависит от совершенства конструкции автомобиля и уровня технологии его производства.

Изменение технического состояния автомобиля в большой мере зависит и от технологических факторов: качества материала деталей, способов механической и термической обработки, качества сборки и регулировки.

Немаловажным фактором при эксплуатации автомобилей, влияющим на их техническое состояние, являются качество и правильный выбор эксплуатационных материалов, к которым относятся автомобильные топлива, моторные и трансмиссионные масла, охлаждающие жидкости и др.

Следует отметить, что условия хранения автомобилей являются определяющим фактором для их технического состояния.

1.3.7. Влияние квалификации ремонтных рабочих и водителей на эффективность технической эксплуатации автомобилей

По предварительной оценке совокупного влияния водителей и ремонтных рабочих на уровень технической готовности и затрат на ТО и ТР автомобилей на долю водителей приходится примерно 33 – 36 %, а на долю ремонтных рабочих – 64 – 67 %.

Влияние водителей на показатели надежности и ТЭА проявляются в выборе рациональных режимов работы агрегатов и автомобилей в конкретных условиях перевозок, способности своевременно фиксировать признаки приближающихся отказов и неисправностей и принимать меры по их предупреждению, в заинтересованности применять рациональные режимы вождения и работы агрегатов и следить за техническим состоянием автомобиля.

Качество вождения обусловливает соответствие режимов работы автомобиля условиям движения и степень приближения их к оптимальным. Мастерство вождения заключается в достижении высоких скоростей движения при обеспечении безопасности, плавности хода и установленного расхода топлива. Главное влияние на показатели надежности автомобилей оказывает профессиональная подготовленность (мастерство) водителя и ее реализация (удельный вес от 65 до 70 %).

Контролные вопросы темы:

1. Какие элементы включает логическая структура понятия качества автообиля?

2. Перечислите основные технико-экономические свойства автомобиля

3. В чем разница между стабильными и нестабильными технико-экономическими сойствамиавтомобиля?

4. Объясните такие понятия в ТЭА, как безотказность и долговечность.

5. Объясните такие понятия в ТЭА, как техническое состояние и наработка.

6. Что означает номинальная, допустимая и предельная величина параметра?

7. Что такое диагностирование, техническое обслуживание, ремонт?

8. Объясните понятие «реализуемый показатель качества»

9. Методы упраления реализуемым показателем качества на производстве

10. Какие внутренние и внешние факторы влияют на изменение технического состояния?

11. Какие постоянно действущие причины влияют на изменение технического состояния автомобиля?

12. Перечислите виды изнашивания деталей.

13. Как выглядят зависимомть износа и интенсивности изнашивания деталей от пробега автомобиля?

14. В каких случаях фиксируется отказ автомобиля?

15. Приведите класификацию отказов автомобиля.

16. Опишите влияние условий эксплуатации на изменение технического состояния автомобилей.

17. Характеризуйте влияние природно-климатических и дроржных условий на изменение технического состояния.

18. Как влияют конструктивно-технологические факторф и режим работы автомобиля на изменение технического состояния?

19. Опишите влияние квалификации ремонтных рабочих на эффективность технической эксплуатации автомобилей.

20. Опишите влияние квалификации водителей на эффективность технической эксплуатации автомобилей.