Секция «Теория и практика развития транспортных систем»


ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ НА ОСНОВЕ НАКОПЛЕННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ



страница16/57
Дата06.06.2016
Размер3.5 Mb.
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   57

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОТКАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ НА ОСНОВЕ НАКОПЛЕННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Н.А. Аубекеров, Ж.Н. Аубекерова, Б.Ш. Аскаров

Эксплуатационная надежность автомобилей в значительной степени зависит от организации, методов и средств оперативного контроля их технического состояния. Однако в настоящее время эффективность оперативного контроля остается низкой. При поддержании работоспособности подвижного состава автомобильного транспорта проведение периодических видов ТО с диагностикой Д–1 и Д–2 приводит к накоплению неисправностей на межконтрольном пробеге и вынужденной эксплуатации не вполне исправных автомобилей со скрытыми неисправностями. Следствием этого является сравнительно высокий уровень потерь от аварийных дорожных отказов, ДТП по техническому состоянию, несвоевременного выполнения плановых ТО с диагностированием и сопутствующими работами по ТР, перерасхода топлива из-за скрытых неисправностей. Как показывают многочисленные результаты исследований, 40…70% таких скрытых неисправностей могут устраняться водителем при ЕО или в дорожных условиях практически без потерь линейного времени, но при обязательном наличии возможностей контроля и устранения. Если учесть еще возможности устранения (предупреждения) отказов профилактическими воздействиями квалифицированных рабочих на производственной базе АТП в межсменное время, становится очевидным, что материальные и трудовые затраты, вызываемые дорожными отказами можно свести к минимуму. Следовательно разработка прогрессивных и совершенствование применяемых методов прогнозирования отказов автомобилей является одной из актуальных задач обеспечения их надежности и снижения затрат на эти цели.

Отказ является следствием исчерпания ресурса объекта. Прогнозирование ресурса – составная часть теории надежности машин, возникшей в связи с бурным развитием электроники и вычислительной техники. Основная задача теории при этом состояла в оценке показателей надежности систем по известным показателям отдельных элементов. Обычно эти элементы представляют собой объекты массового производства, которые могут быть испытаны в достаточном количестве для получения достоверных статистических оценок показателей надежности. Особенностью таких объектов также является и то, что условия их эксплуатации относительно однородны, стационарны и поддаются воспроизведению в условиях стендовых испытаний. Теория надежности таких объектов разработана весьма детально. Она называется часто математической или системной теорией надежности [1, 2, 3].

Различают также параметрическую теорию надежности, в которой отказ трактуется как выход параметров объектов за некоторые установленные пределы, характеризующие работоспособность объекта. Однако физические модели отказов в параметрической теории надежности разработаны недостаточно.

Машины, в частности автомобили, в основной части представляют механические системы. Силовое и кинематическое взаимодействие их элементов носит более сложный характер. Для предсказания поведения элементов автомобиля необходимо рассматривать процессы деформирования, изнашивания, накопления повреждений и разрушения при переменных нагрузках, температурах и других внешних воздействиях [1, 4, 5]. Чтобы судить о показателях надежности объекта в целом, недостаточно знать только показатели отдельных элементов. К тому же многие конструкции, в частности карьерных автомобилей, уникальны и малосерийны, их агрегаты слишком дороги или громоздки. Поэтому нельзя рассчитывать на накопление статистической информации на основе их стендовых или натурных испытаний. Следовательно, вероятностная концепция надежности для автомобилей недостаточна. Для оценки показателей надежности автомобилей необходимо рассматривать физику отказов, т.е. учитывать особенности рабочих процессов агрегатов, механизмов автомобиля и условий, в которых эти процессы осуществляются. Такой подход создает возможности для индивидуального прогнозирования показателей надежности автомобиля.

Индивидуальное прогнозирование ресурса не только позволяет предупреждать возможные отказы и непредвиденные достижения предельных состояний, но и более правильно планировать режимы эксплуатации, профилактические мероприятия и снабжение запасными частями. Кроме того, переход к индивидуальному прогнозированию ведет к увеличению среднего ресурса автомобилей, поскольку уменьшает долю машин, преждевременно снимаемых для ремонта, и открывает путь для обоснованного выбора оптимального срока эксплуатации. В ряде случаев может быть целесообразной эксплуатация в условиях сниженных нагрузок. Поэтому можно рассматривать прогнозирование индивидуального использованного (или остаточного) ресурса как систему управления надежностью автомобилей в эксплуатации.

Индивидуальный подход к автомобилю должен учитывать его потенциальные свойства, закладываемые при проектировании и производстве, а также многообразие дорожных, природно-климатических, транспортных условий эксплуатации; материально-техническую оснащенность автопредприятий; квалификацию водителей, рем. рабочих; качество эксплуатационных материалов и т.д.

Системный подход к решению проблемной задачи прогнозирования и управления уровнем надежности, начиная со стадии проектирования автомобиля и его составных частей и кончая их полной амортизацией в эксплуатации, может быть основан на установлении взаимосвязи измерителей надежности с основными, влияющими на надежность факторами.

В наиболее общем виде, по данным исследований профессора А.Н. Островцева, критерий (измеритель) надежности должен учитывать факторы, определяющие потенциальные свойства надежности (конструктивные параметры, свойства конструкционных материалов, технологические и производственные особенности, внутреннюю среду, совокупность рабочих режимов и т.п.); факторы, определяющие внешние воздействия (дорога, воздушная среда, запыленность, влажность, дорожная обстановка, весовое состояние автомобиля, режим движения и пр.); факторы, характеризующие уровень технической эксплуатации и т.д.

Изложенное выше, а также анализ результатов выполненных многочисленных исследований надежности автомобилей позволяют с допустимой для практического анализа погрешностью принять следующий вывод.

Эксплуатационные повреждения элементов автомобиля с определенными изготовителем (заводом) потенциальными свойствами при сложившейся культуре технической эксплуатации в АТП являются следствием воздействий нагрузочных и скоростных режимов работы автомобиля, который формируются дорожными условиями маршрута движения [4, 5].

Режим работы автомобиля определяет режим работы деталей, а воздействие последнего вызывает их повреждения. Изменения весового состояния автомобиля и условий движения на различных маршрутах приводят к изменению режимов работы автомобиля, а следовательно и степени повреждений элементов.

Суммирование повреждений позволяет по степени приближения их накопленных значений к предельно допустимой величине прогнозировать возможные отказы деталей, критических по надежности.

Установлено, что для подавляющего большинства элементов машин наступление их предельных состояний, вызывающих отказ, в основном происходит по двум причинам. Первая – постепенное накопление в материале рассеянных повреждений, приводящих к зарождению и развитию макроскопических трещин до размеров, при которых происходит усталостное разрушение. Вторая причина состоит в чрезмерном износе трущихся поверхностей деталей. Износные отказы в современных машинах могут достигать 80%.

Износ рабочих поверхностей можно объективно оценивать работой трения за рассматриваемый пробег автомобиля. Такой подход не отрицает того, что часть ее превращается в тепловую энергию.

Работа трения рабочих поверхностей, например, деталей трансмиссии, может быть выражена через показатели режима работы автомобиля в следующем виде:



(1)

где k – коэффициент, отражающий особенности конструкции, конструктивные размеры детали и трансмиссии; f – коэффициент трения; V – средняя скорость автомобиля за рейс.

Уровень нагрузки на деталь определяется средним уровнем тяговой силы автомобиля на маршруте. Например, тяговая сила грузового автомобиля

(2)

где ψ – коэффициент дорожного сопротивления; g – ускорение свободного падения; m0 – снаряженная масса автомобиля; mr – масса груза; kB – коэффициент сопротивления воздуха; F – лобовая площадь автомобиля.

По работе трения за выполненный рейс определяется соответствующий износ детали [4, 5]

(3)

где tуд – удельный износ детали.

Суммируя износы за отдельные пробеги, определяется величина накопленных повреждений детали автомобиля, что позволяет прогнозировать отказ детали.
Литература
1. Болотин, В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / В.В. Болотин. – М.: Машиностроение, 1984. – 312 с.

2. Лукинский, В.С. Прогнозирование надежности автомобилей / В.С. Лукинский, Е.И. Зайцев. – Л.: Политехника, 1991. – 224 с.

3. Проников, А.С. Надежность машин / А.С. Проников. – М.: Машиностроение, 1978. – 592 с.

4.  Аубекеров, Н.А. Основы конструирования и расчета автомобиля / Н.А. Аубекеров. – Караганда: КарПТИ, 1990. – 93 с.

5. Аубекерова, Ж.Н. Индивидуальное прогнозирование эксплуатационной долговечности деталей автомобилей / Ж.Н. Аубекерова. – Караганда: КарГТУ, 2004. – 86 с.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   57


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница