Техническое обслуживание и ремонт автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Машиностроительный факультет кафедра «Автомобили»

Курсовая работа

по дисциплине: «Теоретические основы технической эксплуатации наземных транспортно­ технологических средств»

Выполнил: Ст.гр.425

Груша М.Д. Проверил: Тихов-Тинников Д.А.

Улан-Удэ

2019 г.

Введение

Целью курсовой разделам дисциплины работы является закрепление знаний по основным «Теоретические основы технической эксплуатации наземных транспортно-технологических средств», а также привитие навыков самостоятельного изучения процессов технической эксплуатации автомобильного транспорта.

1. Общие положения технической эксплуатации автомобилей

1.1 Цели и задачи технической эксплуатации автомобилей

Основными целями (и одновременно показателями эффективности) ТЭА являются:

• обеспечение необходимого уровня работоспособности парка для реализации транспортного процесса;

• сокращение затрат на обеспечение работоспособности (этот показатель влияет на себестоимость перевозок и конкурентоспособность);

• повышение производительности труда персонала, занятого ТО и ремонтом; сокращение отрицательного влияния автомобильного транспорта (связанного с техническим состоянием и обеспечением работоспособности) на население, обслуживающий персонал и окружающую среду.

Основными задачами технической эксплуатации автомобилей являются:

• обеспечение работоспособности и реализация потенциальных свойств автомобиля, заложенных при его создании (в частности, эксплуатационной надежности);

• снижение затрат на содержание, ТО и ремонт;

• уменьшение соответствующих простоев, обеспечивающих повышение производительности перевозок при одновременном снижении их себестоимости, т.е. повышение экономичности и обеспечение экологичности.

1.2 Техническая эксплуатация как наука и как область практической деятельности

Как область практической деятельности ТЭА - это комплекс взаимо- связанных технических, экономических, организационных и социальных мероприятий, обеспечивающих:

1) своевременную передачу службе перевозок или внешней клиентуре работоспособных автомобилей необходимых номенклатуры и количества и в нужное для клиентуры время;

2) поддержание автомобильного парка в работоспособном состоянии при:

• рациональных Затратах трудовых и материальных ресурсов;

• нормативных уровнях дорожной и экологической безопасности;

• нормативных условиях труда персонала.

Как отрасль науки ТЭА определяет пути и методы управления техническим состоянием автомобилей и парков для обеспечения:

• регулярности и безопасности перевозок при наиболее полной реализации технико-эксплуатационных свойств автомобилей;

• заданных уровней работоспособности и технического состояния;

• оптимизации материальных и трудовых затрат;

• минимума отрицательного влияния автомобильного транспорта на население, персонал и окружающую среду.

1.3 Причины и последствия изменения технического состояния

Техническое состояние автомобиля (агрегата, механизма, соединения) определяется совокупностью изменяющихся свойств его элементов, характеризуемых текущим значением конструктивных параметров Y.

Основные причины изменения конструктивных параметров и технического состояния:

• нагружение элементов;

• взаимное перемещение элементов;

• воздействие тепловой и электрической энергии;

• воздействие химически активных компонентов;

• воздействие внешней среды (влага, ветер. температура, солнечная радиация);

• воздействие оператора и др.

Последствия и формы изменения конструктивных параметров во времени: изнашивание; коррозия; усталостные разрушения; пластические деформации; температурные разрушения и изменения; старение и др.

Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности детали и (или) накопления ее остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы деталей. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах, называется износом, который может быть линейным, объемным, массовым. Интенсивность изнашивания - это относительные величины износа (отношение износа к пути трения или показателю, связанному с работой изделия, например, километру пробега или часу работы автомобиля, числу циклов и т.д.).

Коррозия. Это явление происходит вследствие агрессивного воздействия среды на детали (ржавление), приводящего к окислению металла и, как следствие, к уменьшению прочности и ухудшению внешнею вида.

Коррозия способствует усталостному изнашиванию и разрушению, так как создаст на поверхности металла концентраторы напряжения в виде кор- розионных язв.

Усталостные разрушения. Этот вид разрушений возникает при циклическом приложении нагрузок, превышающих предел выносливости металла детали. При этом происходят постепенное накопление и рост усталостных трещин, приводящие при определенном числе циклов нагружения к усталостному разрушению деталей.

Пластические деформации и разрушения. Такие повреждения связаны с достижением или превышением пределов текучести или прочности соответственно у вязких (сталь) или хрупких (чугун) материалов. Обычно этот вид разрушении является следствием либо ошибок при расчетах, либо нарушений правил эксплуатации (перегрузки, неправильное управление автомобилем, дорожно-транспортные происшествия и т.п.). Иногда пластическим деформациям или разрушениям предшествует механическое изнашивание, приводящее к изменению изометрических размеров и сокращению запасов прочности детали.

1.4 Влияние отказов на транспортный процесс.

В зависимости от момента и места возникновения различают отказы:

• ЛО - линейные отказы, которые возникают на линии в течение рабочего времени автомобиля и нарушают транспортный процесс, и

• НЛО - нелинейные отказы, которые выявлены или возникли в межсменное время автомобиля.

Линейные отказы подразделяются на:

• ЛОУ - устраняемые на линии с потерей рабочего времени (водителем, персоналом технической помощи) и

• ЛОН - не устраняемые на линии, требующие транспортировки автомобиля для устранения отказа на АТП, станции технического обслуживания или в мастерской.

В зависимости от продолжительности устранения нелинейные отказы подразделяются на:

• НЛОМ - устраняемые в межсменное время и не влияющие на транспортный процесс

• НЛОР - не устраняемые в межсменное время, вызывающие простой автомобиля за счет рабочего времени и влияющие на транспортный процесс.

1.5 Методы определения технического состояния

Техническое состояние определяется текущим значением конструктивных параметров (размеры, зазоры, ходы и т.д.) с использованием прямого или косвенного метода.

Прямой метод - контактный: непосредственное (контактное) измерение конструктивных параметров Yi.

Преимущества метода:

• точность;

• наглядность;

• достоверность;

• достаточно простой инструмент;

• простые технологии. Недостатки метода:

• необходимость частичной или полной разборки, увеличивающей интенсивность изнашивания.

• нарушение приработки;

• большая трудоемкость;

• невозможность комплексного контроля сложных систем.

Косвенный - диагностический: о техническом состоянии изделия судят по косвенным диагностическим параметрам Si.

Преимущества метода:

• не нужна разборка агрегата, системы;

• меньшая трудоемкость

• оперативность;

• возможность контроля неразбираемых элементов, контроля сложных систем (впрыск, компьютерные системы).

Недостатки метода:

• сложность диагностического оборудования:

• большая стоимость оборудования и самого контроля;

• необходимость периодического метрологического контроля оборудования;

• высокие требования к персоналу.

1.6 Влияние условий эксплуатации на изменение технического состояния автомобиля.

Условия эксплуатации, при которых используется автомобиль, влияют на режим работы агрегатов и деталей, ускоряя или замедляя изменение параметров их технического состояния по схеме: режимы работы автомобиля и его элементов -интенсивность изменения параметров технического состояния - реализуемые показатели надежности и работоспособности - ресурсы деталей, агрегатов, автомобилей - периодичность и перечень операций ТО, трудоемкость ТО и ремонта, расход запасных частей и материалов и т.д. Учет условий эксплуатации необходим при определении нормативов ТЭА, потребности в ресурсах (персонал, производственно- техническая база, запасные части и материалы). Необходимо различать две группы условий.

Объективные и четко фиксируемые условия, которые однозначно действуют на надежность всех автомобилей и, следовательно, на нормативы технической эксплуатации. Они подразделяются на внешние и внутренние.

Внешние условия, например, тип дороги, условия движения, климатические и сезонные условия и др.

Так, режимы работы грузового автомобиля при интенсивном городской 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 раз.

Внутренние условия, например, возраст, типы, марки, модели

автомобилей, концентрация автомобилей на предприятии н др.

Рисунок 1.1 Схема влияния условий эксплуатации на нормативы ТЭА

Местные, или субъективные, условия (см. рис. 1.1) по отношению к конкретному автомобилю или группе автомобилей на каждом предприятии. Например, квалификация персонала. расстояние перевозок и др.

технический осмотр эксплуатация автомобиль

Таблица 1.1. Влияние транспортных условий на надежность и производительность автомобилей, %

Параметр	Коэффициент использования
	Пробега в	Грузоподъемности г
	0,7	0,9	0,8	1,0
Производительность	120	122	114	132
Число отказов и неисправностей	109	119	104	112
Число замен деталей и агрегатов	105	114	102	105

Данные табл. 1.1 подчеркивают важность объективной оценки влияния условий эксплуатации на надежность и техническое состояние автомобилей. Более интенсивное использование автомобилей неминуемо увеличивает затраты ИТС на обеспечение их работоспособности, что должно быть учтено в расчетах с клиентурой и компенсировано ИТС подсистемой перевозок предприятия.

1.7 Основные термины и определения

Таблица 1.2 - Анализ терминов и определений основных понятий в области эксплуатации изделий и техники

1	2
Термин	Эксплуатация
Определение, примечание и пояснения	Стадия жизненного цикла изделия, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество. Примечание - эксплуатация изделия включает в себя в общем случае использование по назначению, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт.
Ключевые слова или фразы	Жизненный цикл, качество, использование по назначению, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт.
Связи между ключевыми словами	Реализация, поддержание, восстановление.
Схематическо е представление термина
Термин	Техническая эксплуатация
Определение, примечания и пояснения	Часть эксплуатации, включающая в себя транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт изделия.
Ключевые слова или фразы	Часть эксплуатации, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт изделия.
Связи между ключевыми словами и фразами	Включает в себя
Схематическое представление термина
Термин	Средства эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Здания, технические устройства, в том числе инструмент, запасные части и эксплуатационные материалы, необходимые для эксплуатации изделия.
Ключевые слова или фразы	Здания, технические устройства, запасные части, эксплуатационные материалы, эксплуатация.
Связи между ключевыми словами и фразами	Необходимые для эксплуатации изделия
Схематическое представление термина
Термин	Система эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Совокупность изделий, средств эксплуатации, исполнителей и устанавливающей правила их взаимодействия документации, необходимой для выполнения задач эксплуатации.
Ключевые слова или фразы	Совокупность, изделия, средства эксплуатации, исполнители, документация, правила
Связи между ключевыми словами и фразами	Устанавливающий правила, взаимодействия, выполнения задач
Схематическо е представление термина
Термин	Условия эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Совокупность факторов, действующих на изделие при его эксплуатации.
Ключевые слова или фразы	Совокупность факторов, изделие, эксплуатация
Связи между ключевыми словами и фразами	Воздействие
Схематическое представление термина
Термин	Ввод в эксплуатацию
Определение, примечания и пояснения	Событие, фиксирующее готовность изделия к использованию по назначению и документально оформленном порядке.
Ключевые слова или фразы	Изделие, использование по назначению, документация, событие
Связи между ключевыми словами и фразами	Документально оформленное
Схематическое представление термина
Термин	Начало эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Момент ввода изделия в эксплуатацию
Ключевые слова или фразы	ввод, изделие, эксплуатация
Связи между ключевыми словами и фразами	Момент
Схематическое представление термина
Термин	Снятие с эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Событие, фиксирующее невозможность дальнейшего использования по назначению и ремонта изделия и документально оформленное в установленном порядке.
Ключевые слова или фразы	Событие, невозможность, использование, назначение, ремонт, изделие.
Связи между ключевыми словами и фразами	Фиксирующее невозможность, документально оформленное.
Схематическое представление термина
Термин	Конец эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Момент снятия с эксплуатации.
Ключевые слова или фразы	Снятие, эксплуатация
Связи между ключевыми словами и фразами	Момент
Схематическо е представление термина
Термин	Качество эксплуатации продукции
Определение, примечания и пояснения	Совокупность свойств процесса эксплуатации продукции, от которых зависит соответствие этого процесса и его результатов установленным требованиям.
Ключевые слова или фразы	Свойства, процесс, эксплуатация, результат, требования
Связи между ключевыми словами и фразами	Совокупность, зависимость
Схематическо е представление термина
Термин	Ожидание использования по назначению
Определение, примечания и пояснения	Нахождение в состоянии готовности к использованию по назначению, предусмотренное в нормативно-технической документации.
Ключевые слова или фразы	Состояние готовности, использование по назначению, документация
Связи между ключевыми словами и фразами	Нахождение в состоянии готовности
Схематическое представление термина
Термин	Хранение при эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Содержание используемого по назначению изделия в заданном состоянии в отведённом для его размещения месте с обеспечением сохранности в течение заданного срока.
Ключевые слова или фразы	Содержание, изделие, состояние, место, сохранность, срок
Связи между ключевыми словами и фразами	Используемого по назначению, в отведенном, в заданном, в течение заданного, с обеспечением
Схематическое представление термина
Термин	Транспортирование при эксплуатации
Определение, примечания и пояснения	Перемещение изделия в заданном состоянии с применением, при необходимости, транспортных и грузоподъёмных средств, начинающееся с погрузки и кончающееся разгрузкой на месте назначения.
Ключевые слова или фразы	Изделие, грузоподъемные средства, состояние, погрузка, разгрузка, место назначения
Связи между ключевыми словами и фразами	В заданном состоянии, начинающееся, кончающееся
Схематическое представление термина
Термин	Технологическое обслуживание
Определение, примечания и пояснения	Комплекс операций по подготовке изделия к использованию по назначению, хранению и транспортированию, и привидению его в исходное состояние после этих процессов, не связанных с поддержанием надёжности изделия.
Ключевые слова или фразы	Операции, изделие, состояние, надежность
Связи между ключевыми словами и фразами	Комплекс, назначение, хранение, транспортирование, поддержание.
Схематическое представление термина
Термин	Техническое обслуживание
Определение, примечания и пояснения	Комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.
Ключевые слова или фразы	Операция, изделие, исправность.
Связи между ключевыми словами и фразами	Комплекс, поддержание работоспособности, назначение, ожидание, хранение, транспортирование.
Схематическое представление термина
Термин	Ремонт
Определение, примечания и пояснения	Комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий, или их составных частей.
Ключевые слова или фразы	Операции, изделие, составные части
Связи между ключевыми словами и фразами	Комплекс, восстановление, исправность, работоспособность
Схематическое представление термина
Термин	Нормальная эксплуатация
Определение, примечания и пояснения	Эксплуатация изделий в соответствии с действующей эксплуатационной документацией.
Связи между ключевыми словами и фразами	Эксплуатация
Схематическое представление термина
Термин	Подконтрольная эксплуатация
Определение, примечания и пояснения	Эксплуатация с целью получения дополнительной информации.
Ключевые слова или фразы	Эксплуатация, информация
Связи между ключевыми словами и фразами	С целью получения
Схематическое представление термина
Термин	Лидерная эксплуатация
Определение, примечания и пояснения	Нормальная эксплуатация заданного количества изделий, выделенных для более интенсивного расходования ресурса по сравнению с остальным парком изделий.
Ключевые слова или фразы	Нормальная эксплуатация, изделие, ресурс.
Связи между ключевыми словами и фразами	Заданного количества, интенсивное расходование, парк изделий.
Схематическо е представление термина
Термин	Реальная эксплуатация
Определение, примечания и пояснения	Эксплуатация в сложившихся в эксплуатирующей организации условиях.
Ключевые слова или фразы	Эксплуатация, условия.
Связи между ключевыми словами и фразами	Организация
Схематическо е представление термина

2. Закономерности изменения технического состояния автомобиля по его наработке.

2.1 Закономерности изменения технического состояния автомобилей по наработке

У значительной части узлов и деталей процесс изменения технического состояния в зависимости от времени или пробега автомобиля носит плавный, монотонный характер, приводящий к возникновению так называемых постепенных отказов. При этом характер зависимости может быть различным (рис. 2.7). В случае постепенных отказов изменение параметра технического состояния конкретного изделия или среднего значения для группы изделий аналитически достаточно хорошо может быть описано двумя видами функций:

целой рациональной функцией n-го порядка

y = a0 + a1l + a2l2 + a3l3 + … + anln (2.1)

y = a0 + a1lb (2.2)

где: a0 - начальное значение параметра технического состояния, l - наработка; a1, а2, …, аn, b - коэффициенты, определяющие характер и степень зависимости y от l.

В практических вычислениях по формуле (2.1), как правило, достаточно использовать члены до третьего-четвертого порядков. Таким образом, зная функцию y = ц(l) и предельное Yп или предельно допустимое Yпд значение параметра технического состояния, можно аналитически определить из уравнения l = f(y) изделия или периодичность его обслуживания.



Рисунок 2.1. Возможные формы зависимости параметра технического состояния Y от наработки l.

Достаточно часто закономерности изменения параметров (например, зазора между накладками и тормозными барабанами, свободного хода педали сцепления и др.) описываются линейными уравнениями вида:

y = a0 + a1l (2.3)

где: a1 - интенсивность изменения параметра технического состояния, зависящая от конструкции и условий эксплуатации изделий.

Закономерности первого вида характеризуют тенденцию изменения

параметров технического состояния (математическое ожидание случайного процесса), а также позволяют определить средние наработки до момента достижения предельного или заданного состояния.

2.2 Метод наименьших квадратов

Для определения коэффициентов функций используют метод наименьших квадратов (МНК) - один из наиболее часто используемых методов при обработке эмпирических данных, построении и анализе физических, биологических, технических, экономических и социальных моделей.

С помощью МНК решают задачу выбора параметров функции (заранее заданного вида) для приближенного описания зависимости величины y от величины x.

Исходные данные могут носить самый разнообразный характер и относится к различным отраслям науки или техники.

Пусть необходимо установить функциональную зависимость между двумя эмпирическими данными x и y, значения которых занесены в следующую таблицу:

x	x1	x2	…	xi	…	xn
y	y1	y2	…	yi	…	yn

Точки (xi; yi) координатной плоскости принято называть экспериментальными.

Установим вид функции y = f (x) по характеру расположения на координатной плоскости экспериментальных точек.

Если точки расположены так, как показано на рис.2.2, то разумно предположить, что между x и y существует линейная зависимость, выражающаяся формулой:

y = kx + b (2.4)

Рассмотрим случай такой зависимости.

Уравнение (2.4) можно представить в виде:

y - (kx + b) = 0



Рисунок 2.2 - Метод наименьших квадратов.

Так как точки (x1; y1), (x2; y2), ..., (xn; yn) не обязательно лежат на одной прямой, то, подставляя вместо x и y значения координат этих точек в выражение y - (kx + b), получаем равенства:

y1 - (kx1 + b) = д1, y2 - (kx2 + b) = д2, ..., yn - (kxn + b) = дn,

где: д1, д2, ..., дn - некоторые числа, которые называют погрешностями (отклонениями, навязками).

Понятно, что чем меньше эти погрешности по абсолютной величине, тем лучше прямая, задаваемая уравнением y = kx + b, описывает зависимость между экспериментально полученными значениями x и y.

Сущность метода наименьших квадратов заключается в подборе коэффициентов таким как можно меньшей:

образом, чтобы сумма квадратов погрешностей была

S = д 2 + д 2 + … + д 2 = ? д 2 = ? (y - (kx+ b))2 > ?????? (2.5)

2.3 Схождение колес.

Схождением колес называется угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью машины. Он заметен, если посмотреть на автомобиль спереди или представить его в виде рентгеновской схемы сверху - колеса стоят не строго параллельно относительно друг друга, а расположены под углом. В некоторых автомобилях можно регулировать схождение как передних колёс, так и задних.

Назначение схождения -- компенсировать возникающий в результате наличия положительного развала увод (динамическую дестабилизацию) колёс, что существенно снижает износ шин. Оба угла взаимосвязаны и регулируются исключительно в связке.

Схождение измеряют в градусах/минутах и в миллиметрах. Схождение в миллиметрах -- это расстояние между задними кромками колёс, минус расстояние между передними кромками колёс(в справочниках обычно приводятся данные по штатным колёсам, при произвольном диаметре колеса необходим пересчёт). Это определение верно только в случае неповреждённых, правильно смонтированных колёс. В противном случае применяется процедура «ран-аут» (run out), вычитающая биение колеса из величины схождения.

Различают положительное схождение и отрицательное.

Рисунок 2.3 - Схождение колес.

При положительном схождении колес их оси сходятся к продолжению центральной оси автомобиля, при этом наблюдается устойчивость на скоростях, но возникает риск недостаточной поворачиваемости. При отрицательном схождении колеса смотрят в разные стороны и увеличивается запас устойчивости, обратной стороной которого будет ускоренный износ шин, повышенная чувствительность к дорожной колее и дефектам покрытия. Кроме того, различают раздельное (угол между продольной осью автомобиля и плоскостью, проходящей через центр колеса) и суммарное (сумма раздельных) схождение.

Именно неправильно отрегулированное схождение является основной (но не единственной) причиной ускоренного износа покрышек. Одним из первых признаков неправильно установленного схождения является визг покрышек в повороте при небольшой скорости. При схождении в 5 и более мм покрышка полностью сотрётся менее чем за 1000 км.

2.4 Развернутое решение задачи

Условие задачи.

В процессе эксплуатации автомобиля через равные промежутки времени Дl измеряется параметр Y, который напрямую или косвенно характеризует техническое состояние. По исходным данным, представленным в таблице, определить линейное уравнение регрессии и коэффициент достоверности аппроксимации. При помощи полученного уравнения найти значение пробега lпр при котором параметр технического состояния достигнет предельного значения Yпр.

Таблица 2.2-Исходные данные

Вариант	Наименование параметра, Y	Периодичность измерения параметра Дl	Значение параметра для каждого измерения	Yпр
			Y1	Y2	Y3	Y4
5	Схождение колес	2,4 тыс. км.	0,9 мм	1,6 мм	1,8 мм	2,3 мм	1,9 мм

Выполним предварительные расчеты и для удобства занесем их в таблицу:

Таблица 2.3 - Полученные данные

	li, тыс. км	Yi, мм	li2	Yi • li	Ypi	(Yi - Ypi)2	Yср	(Yi - Yср)2
	0	0,9	0	0	0,99	0,0081	1,65	0,5625
	2,4	1,6	5,76	3,84	1,43	0,0289		0,0025
	4,8	1,8	23,04	8,64	1,87	0,0049		0,0225
	7,2	2,3	51,84	16,56	2,31	0,0001		0,4225
?	14,4	6,6	80,64	29,04	6,6	0,042		1,01

Определим начальное значение схождения колес Y по формуле:

(2.6)

Определим коэффициент интенсивности изменения значения Y по формуле:

(2.7)

Следовательно, получаем уравнение:

(2.8)

Основным показателем качества модели регрессии является коэффициент детерминации R2:

(2.9)

Он показывает, какая доля изменений результата Y учтена в модели и обусловлена влиянием ключевых факторов. Чем больше R2 к единице, тем выше качество модели.

С помощью данного уравнения можно найти предельный пробег, при котором схождение колес достигнет критического значения. Выведем из него значение предельного пробега:



(2.10)

Построим график зависимостей схождения колес Yi от пробега авто li:

Рисунок 2.4. График зависимостей схождения колес Y_i от пробега авто l_i

Заключение. В ходе проведения замеров было выяснено, что достижение предельного схождения передних колес в среднем происходит при пробеге (lпр) равном 4,97 тыс. км. Рекомендуется регулировать схождение при достижении критического показания, т.е. каждые 5 тыс. км. при ТО-1 или ТО-2 в зависимости от очерёдности.

3. Закономерности вариации случайных величин в технической эксплуатации автомобилей

Условие задачи. В АТП эксплуатируются две группы автомобилей. Первая группа - автомобили марки «А», вторая группа - автомобили марки «Б». Автомобили эксплуатируются в одинаковых дорожных условиях водителями одного профессионального уровня. Обслуживание автомобилей осуществляется двумя разными бригадами. Бригада №1 обслуживает автомобили марки «А», бригада №2 обслуживает автомобили марки «Б». У данных автомобилей ступичные подшипники являются обслуживаемыми узлами, которые при каждом ТО-2 требуют регулировки натяга.

При правильном и своевременном проведении ТО заводы-изготовители гарантируют среднюю наработку на отказ ступичного подшипника не ниже указанной в таблице 3.1. В процессе эксплуатации собраны данные по наработкам на отказ подшипников для автомобилей обеих марок, представленные в таблице 3.2.

Таблица 3.1 - Гарантированная заводом-изготовителем наработка на отказ, тыс. км.

Вариант	Автомобиль марки
	«А»	«Б»
5	600	250

Таблица 3.2 - Эксплуатационные наработки на отказ, тыс. км.

Автомобиль марки
«А»	«Б»
907	641	187	637	258	314	294	245
483	766	904	499	242	339	294	463
705	788	487	720	389	357	297	371
613	168	529	658	274	324	236	220
386	285	479	709	324	281	232	339
243	459	308	413	361	355	267	366
659	296	720	543	228	317	362	230
521	580	847	702	260	302	267	294
709	382	596	686	218	305	284	321
535	476	614	441	247	232	398	298
596	712	642	764	306	283	325	293
318	611	842	788	305	403	152	296
788	434	752	568	346	263	266	331
509	492	233	781	334	317	332	304
892	834	815	396	287	246	314	398
951	585	668	501	346	370	265	267
670	504	316	580	376	294	265	363
290	390	931	540

Решение задачи

Данные из таблицы 3.2 расположим в порядке возрастания, представленные в таблице 3.3:

Таблица 3.3 - Эксплуатационные наработки на отказ в порядке возрастания, тыс. км.

Автомобиль марки
«А»	«Б»
168	476	596	720	152	266	302	339
187	479	596	720	218	267	304	346
233	483	611	752	220	267	305	346
243	487	613	764	228	267	305	355
285	492	614	766	230	274	306	357
290	499	637	781	232	281	314	361
296	501	641	788	232	283	314	362
308	504	642	788	236	284	317	363
316	509	658	788	242	287	317	366
318	521	659	815	245	293	321	370
382	529	668	834	246	294	324	371
386	535	670	842	247	294	324	376
390	540	686	847	258	294	325	389
396	543	702	892	260	294	331	398
413	568	705	904	263	296	332	398
434	580	709	907	265	297	334	403
441	580	709	931	265	298	339	463
459	585	712	951

Точечные оценки наработки на отказ ступичных подшипников по каждой группе автомобилей.

Найдем среднее значение по формуле:

(3.1)

Размах случайной величины:

 (3.2)

Среднее квадратическое отклонение:

(3.3)

Дисперсия находится по формуле:

(3.4)

Коэффициент вариации:

(3.5)

Коэффициент вариации варьируется: з ? 0,1 - малая вариация;

0,1 ? з ? 0,33 - средняя вариация; з ? 0,33 - большая вариация.

Вероятностные оценки возникновения отказа ступичных подшипников по каждой группе автомобилей.

Для расчета вероятностных оценок разобьем вариационный ряд обеих групп на несколько Дx интервалов, представленных в таблицах 3.4 и 3.5.

Количество интервалов:

Шаг интервала:

(3.7)

где: Z - размах случайной величины; K - количество интервалов.

Проведём эмпирическую оценку вероятности (определим частость) для каждого интервала обеих групп:

(3.8)

где: ni -количество отказов в интервале; n - сумма всех отказов. Для автомобилей группы «А»:



Вероятность отказа находится по формуле:

Все полученные результаты для автомобилей группы «А» представлены в таблице 3.4, а для автомобилей группы «Б» представлены в таблице 3.5.



Таблица 3.4 - Вероятностные оценки группы автомобилей «А»

№	Интервал Дx, тыс. км.	Середин а интервала, тыс. км.	Число отказов в интервале, m(x)	Частость, щi	Накопленные вероятности
					Отказе, F	Безотказ., R
1	168 - 279,857	229,929	4	0,056	0,056	0,944
2	279,857-391,714	335,786	9	0,125	0,181	0,819
3	391,714-503,571	447,643	12	0,167	0,347	0,653
4	503,571-615,429	559,5	16	0,222	0,569	0,431
5	615,429-727,286	671,357	15	0,208	0,778	0,222
6	727,286-839,143	783,214	9	0,125	0,903	0,097
7	839,143-951	895,071	7	0,097	1	0
?	-	-	72	1	-	-

Таблица 3.5 - Вероятностные оценки автомобилей группы «Б»

№	Интервал Дx, тыс. км.	Середина интервала, тыс. км.	Число отказов в интервале, m(x)	Частость, щi	Накопленные вероятности
					Отказ, F	Безотказ., R
1	152-196,429	174,214	1	0,015	0,015	0,985
2	196,529-240,857	218,643	7	0,103	0,118	0,882
3	240,857-285,286	263,071	17	0,25	0,368	0,632
4	285,286-329,714	307,5	22	0,324	0,691	0,309
5	329,714-374,143	351,929	15	0,221	0,912	0,088
6	374,143-418,571	396,357	5	0,074	0,985	0,015
7	418,571-463	440,786	1	0,015	1	0
?	-	-	68	1	-	-

Таблица 3.6 - Плотность вероятности автомобилей группы «А» и «Б»

№ интервала	«А»	«Б»
1	0,0005	0,00033
2	0,00112	0,00232
3	0,00149	0,00563
4	0,00199	0,00728
5	0,00186	0,00497
6	0,00112	0,00166
7	0,00087	0,00033

Проведем проверку распределения наработки на отказ ступичных подшипников по каждой группе автомобилей на согласованность с нормальным законом распределения.



Полученные данные занесены в таблицы 3.7 и 3.8 для группы автомобилей «А» и группы автомобилей группы «Б» соответственно:

Таблица 3.7 - Полученные данные для автомобилей группы «А»

i	???	????	??(??)	??? ??	????	( ???? ? ???)2 ?? ??? ??
1	223,929	-1,874	0,069	2,897	4	0,42
2	335,786	-1,29	0,174	7,297	9	0,397
3	447,643	-0,706	0,311	13,071	12	0,088
4	559,5	-0,123	0,396	16,651	16	0,025
5	671,357	0,461	0,359	15,082	15	0,0004
6	783,214	1,045	0,231	9,715	9	0,053
7	895,071	1,629	0,106	4,45	7	1,462
?	-	-	-	-	72	2,445

Таблица 3.8 - Полученные данные для автомобилей группы «Б»

Найдем K по формуле для нормального закона распределения:

?? = ?? ? 3 (3.16)

?? = 7 ? 3 = 4

Где: S - число интервалов.

Так как в обеих группах автомобилей число интервалов одинаково (равно 7), то K для обеих групп будет равно:

Найдя значение K определим по таблице критерия Пирсона ??2. Для обеих групп автомобилей оно будет одинаковым. ??2 (0,01;4) = 13,3.

Отсюда следует, что гипотезу по нормальности распределения наработки на отказ ступичных подшипников для обеих групп принимаем.

Построим гистограмму и полигон распределения наработки на отказ, интегральные функции вероятностей отказа и безотказности, дифференциальную функцию распределения наработки на отказ.

Рисунок 3.1 - Гистограмма распределения наработки на отказ группы автомобилей «А».



Рисунок 3.2 - Полигон распределения наработки на отказ группы автомобилей «А».



Рисунок 3.3 - Интегральные функции вероятностей отказа F и безотказности R для группы автомобилей «А».



Рисунок 3.4 - Дифференциальная функция распределения наработки на отказ группы автомобилей «А».



Рисунок 3.5 - Гистограмма распределения наработки на отказ группы автомобилей «Б».



Рисунок 3.6 - Полигон распределения наработки на отказ группы автомобилей «Б».



Рисунок 3.7 - Интегральные функции вероятностей отказа F и безотказности R для группы автомобилей «Б».



Рисунок 3.8 - Дифференциальная функция распределения наработки на отказ группы автомобилей «Б»



Рисунок 3.9 - Гистограмма накопленных вероятностей отказа ступичных подшипников автомобилей группы «А»



Рисунок 3.10 - Гистограмма накопленных вероятностей безотказности ступичных подшипников автомобилей группы «А»



Рисунок 3.11 - Гистограмма накопленных вероятностей отказа ступичных подшипников автомобилей группы «Б»



Рисунок 3.12 - Гистограмма накопленных вероятностей безотказности ступичных подшипников автомобилей группы «Б»

4. Определение нормативов технической эксплуатации автомобилей

4.1 Определение периодичности ТО по закономерности изменения параметра технического состояния и его допустимому значению.

Как известно, для группы автомобилей (или элементов) изменение параметров технического состояния по наработке является случайным процессом Y (l, t) и графически изображается пучком функций Yi = ш (l, t).

Проведем анализ этой ситуации и выделим условно из этого пучка три изделия с разной интенсивностью а изменения параметра технического состояния (рис. 4.1): максимальной (1), средней (2) - выделяем или вычисляем, минимальной (3).

• Определим средний ресурс (изделие № 2) хр2 при Yп д.

• Построим при фиксированной наработке всех изделий хр2 график 5 плотности вероятности распределения параметра технического состояния f1(Y) для всей совокупности изделий.

• Если периодичность ТО l'то будет равна ????2, то значительная часть изделий (F1 на рис. 4.1) откажет при наработке х < l'то, так как у них Yi > Yп д.

• Назначим допустимое для данного изделия значение риска Fд.

• Уменьшим периодичность ТО до величины l”то таким образом, чтобы вероятность отказа была равна или меньше допустимой Fд (сдвиг по стрелке 4 на рис. 4.1).

• Получим новое распределение плотности вероятности отказа, f2(Y) - 6 на рис. 4.1.

• При этом варианте рациональная периодичность ТО lто = ????7 (F2).



Рисунок 4.1 - Определение периодичности l по допустимому значению и изменению параметра технического состояния

• При этой периодичности обеспечиваются заданные условия, а именно: вероятность, что параметр превысит предельно допустимый:

P (Yi > Yп.д) ? Fд

вероятность, что отказ возникнет раньше постановки на ТО: P (xi < lТО) ? Fд.

• Определим изделие 7 на рис. 4.1, которое имеет предельно допустимое значение интенсивности изменения параметра технического состояния ап.д, соответствующее условию нулевого риска при l”то = ????7 (F2).

• По кривой 7 рис. 4.1 или аналитически определим



где: а - средняя интенсивность изменения параметра технического состояния (для изделия 2 на рис. 4.1); м - коэффициент максимально допустимой интенсивности изменения параметра технического состояния.

Его превышение означает, что риск отказа до направления изделия на

обслуживание будет больше заданного, т.е. F2 > Fд1,

Коэффициент м зависит от вариации наработки до отказа, заданного

значения вероятности безотказной работы при межосмотровой наработке (рис. 4.2) и вида закона распределения.

Для нормального закона распределения

?? = 1 + ??д?? (4.3)

где: ??д = (??нд ? ??)/?? - нормированное отклонение, соответствующее доверительному уровню вероятности.

Для закона Вейбулла-Гнеденко:

где Г -- гамма-функция; т - параметр распределения.

Чем больше v или Rд, тем больше м и меньше периодичность ТО.

Таким образом, оценив значение м и определяя в процессе эксплуатации интенсивность изменения параметра технического состояния конкретного изделия ai (конструктивный параметр), можно прогнозировать его безотказность в межосмотровом периоде:

при ai > анд = ???? изделие откажет до технического обслуживания с вероятностью F2: ??{???? > ??нд} = ??2 = ??д;

при ???? ? ??нд изделие не откажет до очередного ТО с вероятностью R =

= 1 - F2: ??{???? ? ??нд} = 1 ? ??2 = ??нд

Рисунок 4.2 - Влияние коэффициента вариации v на коэффициент максимально допустимой интенсивности м

Преимущества метода:

• учет фактического технического состояния изделия (диагностика);

• возможность гарантировать заданный уровень безотказности F\

• учет вариации технического состояния. Недостатки метода:

• отсутствие прямого учета экономических факторов и последствий;

• необходимость получать (или иметь) информацию о закономерностях изменения параметров технического состояния Y = ш (l, x).

Сферы применения:

• объекты с явно фиксируемым и монотонным изменением параметра технической) состояния (постепенные отказы) - регулируемые механизмы (тормоза, сцепление, установка передних колес, клапанный механизм);

• при реализации стратегии профилактики по состоянию.

4.2 Технико-экономический метод определения периодичности ТО

Этот метод сводится к определению суммарных удельных затрат на ТО и ремонт и их минимизации. Минимальным затратам соответствует оптимальная периодичность технического обслуживания lТО. При этом удельные затраты на ТО равны:

???? = ??/??

где l - периодичность ТО; d - стоимость выполнения операции ТО.

Как видно из формулы (1) при увеличении периодичности ТО разовые затраты на ТО (d) или остаются постоянными или незначительно возрастают (рис. 4.3, а), а удельные затраты значительно сокращаются (рис. 4.3, б).

Рисунок 4.3 - Изменение d и C1 в зависимости от периодичности ТО



Рисунок 4.4 - Изменение ресурса до ремонта L и удельных затрат на ремонт C2 в зависимости от периодичности ТО

При этом выражение типа ?? = ??1 + ??2 = ??? называется целевой функцией, экспериментальное значение которой соответствует оптимальному решению. В данном случае оптимальное решение соответствует минимуму удельных затрат.

Определение минимума целевой функции и оптимального значения периодичности ТО проводится графически (рис. 4.5) или аналитически в том случае, если известны зависимости CI = f(1) и CII = ш(1).

Рисунок 4.5 - Изменение удельных затрат CI, CII, и C? в зависимости от периодичности ТО

Преимущества метода:

- учет экономических последствий принимаемых решений по периодичности ТО;

- простота, ясность и универсальность. Недостатки метода:

- необходимость достоверной информации о стоимости операция ТО и ремонта, влияние периодичности ТО на ресурс элемента;

- отсутствие учета вариации (случайностей) всех показателей (L, x, d, c);

- отсутствие гарантии определенного уровня безотказности. Сфера применения:

- для сложных и дорогих систем, не оказывающих прямого влияния на безопасность (смена масел и смазки, фильтров, регулировочные работы - сцепление, клапанный механизм и др.);

- для определения периодичности ТО по группе автомобилей, работающих в одинаковых условиях.

4.3 Решение задачи на определение периодичности технического обслуживания по допустимому уровню безотказности

Условие задачи. Определить рациональную периодичность ТО lТО контроля и/или регулирования узла/системы автомобиля в соответствии с исходными данными представленными в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Исходные данные для выполнения практической работы по определению периодичности ТО по закономерности изменения параметра технического состояния и его допустимому значению

Вариант	Наименование параметра, Y	Допустимая вероятность Безотказной работы Rд	Номинальное YH Значение параметра	Предельно допустимое YПД значение	Средняя интенсивность изменения параметра ???	Коэффициент вариации v
5	Схождение передних колес	0,85	0,9 мм	1,9 мм	0,183	0,25

Решение:

Нормированное отклонение tД при RД = 0,85 (85 %) tД =1,2

Найдем коэффициент максимально допустимой интенсивности изменения параметра технического состояния по формуле 4.3:

?? = 1 + 1,2 • 0,25 = 1,3

Определим рациональную периодичность ТО lТО:

Ответ: рациональная периодичность ТО lТО контроля и/или регулирования схождения передних колес равна 4,2 тыс. км.

4.4 Реш

4.5 ение задачи на определение периодичности технического обслуживания технико-экономическим методом

Условие задачи. Определить оптимальную периодичность технического обслуживания объекта технико-экономическим методом по исходным данным, представленные в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Исходные данные

Параметр	Вариант №5
Стоимость ТО d, у.е.	6
Стоимость ремонта Cp, у.е.	96
	lТО	L
	2	258
	4	236
	6	214
Зависимость ресурса L от периодичности и ТО lТО	8 10 12	192 170 148
	14	126
	16	104
	18	82
	20	60



Полученные данные занесем в таблицу 4.3:

lто	L	d	Cp	СI	CII	C?
2	258	6	96	3	0,37	3,37
4	236			1,5	0,41	1,91
6	214			1	0,45	1,45
8	192			0,75	0,5	1,25
10	170			0,6	0,56	1,16
12	148			0,5	0,65	1,15
14	126			0,43	0,76	1,19
16	104			0,38	0,92	1,3
18	82			0,33	1,17	1,5
20	60			0,3	1,6	1,9

Построим график изменения удельных затрат CI, CII и суммарных C? затрат в зависимости от периодичности ТО.



Рисунок 4.6 - Изменение удельных затрат CI, CII и суммарных C? затрат в зависимости от периодичности ТО.

Решим данную задачу аналитическим методом. Составим систему уравнений:



Ответ: периодичность ТО составляет в ??то=11,54 тыс. км.



Вывод: Была определена аналитически и графически оптимальная периодичность ТО технико-экономическим методом равной 11,54 тыс. км. и 12 тыс. км. соответственно.

Список используемых источников

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине: «Теоретические основы технической эксплуатации наземных транспортно-технологических средств».

2. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для ВУЗов. 4-е изд., перераб. и дополн. /Е.С. Кузнецов, А.П. Болдин, В.Н. Власов и др. - М.: Наука, 2001.

3. ГОСТ 25866-83 Эксплуатация техники. Термины и определения.

4. Схождение колес [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://techautoport.ru/hodovaya-chast/podveska/ugly-ustanovki- koles.html

Размещено на Allbest.ru