Методика определения технического состояния кузова легкового автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат диссертации

Важкого Алексея Вячеславовича

“Методика определения технического состояния кузова легкового автомобиля”

на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В условиях постоянного развития технологий разработки автомобилей, ужесточения норм экологичности, активной и пассивной безопасности автомобилей и ресурсосбережения, а также приобщения всех изделий промышленности (в том числе и автомобилей) к логистической цепочке, вопрос об оценке технического состояния кузова автомобиля, как наименее долговечной и наиболее ответственной детали, встает сейчас наиболее остро. Новое отношение производителей к своим изделиям не только со стороны потребителей, но и со стороны возможности создания технологического цикла службы изделия от производства, периода эксплуатации и до утилизации, требует оценить характер изменения технического состояния изделия на всем периоде его эксплуатации.

Рост парка легковых автомобилей, изменение экономической ситуации в России, преобразования в финансовой политике государства привели к образованию и интенсивному развитию нового спектра услуг, связанных с автоэкспертизой. Появилось множество автоэкспертных организаций, которые занимаются оценочной деятельностью на автомобильном рынке, предлагая сугубо экономические методики оценки. Но технической части, без которой невозможна объективная оценка, уделяется значительно меньше внимания, что абсолютно не оправдано. Это и повлияло на определение основного направления исследования.

В последнее время в среде автоэкспертов, занимающихся оценкой технического состояния автомототранспортных средств при калькуляции затрат на их восстановление, определении ущерба и стоимости транспортного средства с учетом его технического состояния, встает проблема урегулирования правовых вопросов вследствие появления различных методик и других документов, определяющих порядок и процедуру проведения экспертизы. Это приводит к неоднозначности определения технического состояния автомобиля. Особенно актуальна эта проблема в части, касающейся кузова легкового автомобиля. Для того чтобы эксперты пришли к единому мнению в части влияния степени повреждения кузова на его остаточный ресурс необходимо разработать методику, исключающую неоднозначную трактовку методов определения технического состояния автомобиля.

Цель исследования - повышение качества предоставляемых услуг по оценке остаточной стоимости легковых автомобилей.

Для поставленной цели в диссертации решались следующие основные задачи:

· Изучение состояния вопроса по методам оценки остаточного ресурса кузова легкового автомобиля

· Выбор критериев оценки остаточного ресурса и разработка математической модели изменения технического состояния кузова легкового автомобиля

· Экспериментальные исследования изменения технического состояния кузова в зависимости от выбранных критериев

· Совершенствование методики оценки остаточного ресурса автомобиля в части уточнения нормативных показателей технического состояния кузова автомобиля.

Объект исследования. При выборе объекта исследования учитывались следующие факторы:

· Широкое распространение конструкции, облегчающее сбор и обработку информации о техническом состоянии, а также облегчающее построение математической модели изменения технического состояния кузова и упрощающее разработку и отладку программного обеспечения оптимизационных расчетов

· Принципиальная и практическая возможность появления на кузове выбранной марки всех видов дефектов кузовов, что сделало бы разрабатываемую методику универсальной

· К объекту должны применяться уже существующие методики оценки технического состояния.

На основании этих требований в качестве объекта исследований был выбран кузов автомобиля “Москвич-2141”. Как показывает практика, этот кузов может иметь все характерные для кузовов любой конструкции виды дефектов. В качестве экспериментальной базы была выбрана станция технического обслуживания автомобилей Москвич - СТО ЗАО “Техцентр Волгоградский” г. Москва.

Методика исследования. Основной задачей при планировании исследования было гармоничное сочетание теоретических изысканий, подтвержденных экспериментально. Поэтому за основу был взят обобщенный критерий технического состояния кузова легкового автомобиля, теоретическая зависимость которого от определяющих факторов была разработана на стадии теоретических изысканий. В ходе эксперимента были получены эмпирические коэффициенты, которые подтвердили оправданность выбора определяющих факторов. Методика исследований базировалась на статистическом анализе и математическом моделировании.

Научная новизна работы. В работе осуществлена разработка математической модели влияния основных факторов на изменение технического состояния кузова легкового автомобиля в процессе эксплуатации. Получено аналитическое выражение для вычисления обобщенного критерия технического состояния кузова легкового автомобиля. Разработана методика обследования технического состояния кузовов с различной продолжительностью эксплуатации. Выведена эмпирическая зависимость обобщенного критерия технического состояния кузова легкового автомобиля от пробега с начала эксплуатации и срока службы. Создана классификационная таблица кузовов с однородным техническим состоянием. Это позволило с достаточной степенью точности оценивать техническое состояние кузова легкового автомобиля на любом периоде его эксплуатации.

Практическая ценность. Разработанный метод определения технического состояния кузова может найти применение наряду с известными методами, разработанными НАМИ, Аэнком, а также зарубежными методиками. Ценными с практической точки зрения представляются результаты эксперимента в части применения комплексного подхода, сочетающего экспертный опрос с анализом технического состояния кузова с помощью простых инструментальных средств. Поскольку разработанная методика является универсальной, в дальнейшем можно получить выход на другие модели автомобилей (в данной работе получены результаты только для Москвич-2141).

Реализация результатов работы. Полученная классификационная таблица кузовов с однородным техническим состоянием, а также рекомендации диссертации будут учтены при разработке “Методического руководства по определению стоимости транспортного средства с учетом естественного износа и технического состояния на момент предъявления”, выпускаемого НАМИ.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на 59 научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (ТУ).

Публикации. По материалам диссертационной работы имеется 4 публикации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 159 стр. машинописного текста, содержит 72 таблицы, 20 рисунков, 3 приложения, 101 формулу, библиография включает 122 наименования.

На защиту выносятся:

· итоги анализа методов оценки остаточного ресурса;

· математическая модель изменения технического состояния кузова;

· метод экспертных оценок для установления влияния критериев оценки на остаточный ресурс кузова;

· методика проведения экспериментальных исследований по сбору и анализу информации о техническом состоянии кузова легкового автомобиля для определения остаточного ресурса;

· нормативные показатели технического состояния кузова.

Содержание работы

В первой главе выполнен анализ основных причин и факторов, определяющих ресурс кузова автомобиля, рассмотрены основные направления исследований в изучаемой области, затронуты вопросы организации оценочной деятельности в Российской Федерации, сформулированы цель и задачи исследований.

На каждом этапе разработки, эксплуатации и ремонта автомобилей проводятся научные исследования в области повышения долговечности автомобильных кузовов (рис. 1).

Рис. 1 Основные направления современных научных исследований, посвященных повышению долговечности автомобильных кузовов

Первоначальным этапом влияния на техническое состояние исследуемого объекта является изучение характера изменения технического состояния и анализ влияющих факторов. Собственно изучению влияния различных причин и факторов на изменение технического состояния кузова в процессе эксплуатации и посвящена первая глава.

На основе анализа литературных источников и изучения реальной ситуации были определены основные причины возникновения дефектов кузовов и их влияние на изменение технического состояния. Также подверглись анализу дефекты, присущие кузову как составной части легкового автомобиля (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Основные повреждения кузова легкового автомобиля и причины возникновения дефектов кузова в процессе эксплуатации

В результате на основе сформулированных целей и задач разработана общая структура исследований, позволившая разделить исследование на несколько этапов (рис. 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3 Основная структура исследования

Вторая глава посвящена анализу существующих методов определения остаточного ресурса кузова легкового автомобиля и выводу теоретической зависимости обобщенного критерия технического состояния кузова.

В процессе изучения литературных источников были выявлены несколько наиболее прогрессивных методов определения остаточного ресурса. Все они были подвергнуты глубокому анализу и подробно описаны в работе: 1. Метод на основе теории надежности. 2. Метод планирования ресурсных испытаний. 3. Метод экспертных оценок. 4. По результатам оценки технического состояния. 5. Параметрический метод оценки. 6. Метод, используемый автоэкспертами в соответствии с РД 37.009.015-98. 7. Метод определения остаточного ресурса через статическую жесткость кузова.

Отдельные методики имеют как преимущества, так и серьезные недостатки. В связи с этим решено было разработать собственную методику, органично сочетающую преимущества рассмотренных методов и нивелирующую недостатки. За основу разрабатываемой методики была принята наиболее полная с технической стороны методика оценки остаточного ресурса автомобиля методика НАМИ, отраженная в РД 37.009.015-98. НАМИ неразрывно связан с производством Москвича. Поддержку этой методики осуществляет такая авторитетная организация как Всероссийское общество автомобилистов, которая на протяжении многих лет занимается вопросами оценки ущерба и остаточной стоимости автотранспортных средств, а также большинство автоэкспертных организаций г. Москвы.

Многие исследователи при решении аналогичных задач рассматривали влияние лишь одного фактора, определяющего наработку автомобиля - срока его службы в годах. Или - только величины среднегодового пробега. Однако предварительные наблюдения показали большую вариацию значений среднегодовых пробегов автомобилей, вызывающую в свою очередь, значительные различия в техническом состоянии кузовов одного года эксплуатации, что требует учета влияния суммарного пробега на техническое состояние кузова.

Для априорного установления вида зависимости критерия технического состояния кузова от продолжительности его эксплуатации рассмотрим влияние отдельных причин возникновения дефектов на этот показатель.

Исследованиями установлено, что увеличение площади коррозионного разрушения в зависимости от увеличения срока службы кузова подчиняется экспоненциальному закону:

где Y - площадь коррозионного разрушения;

e - основание натурального логарифма;

k - коэффициент, зависящий от конструкции кузова;

t - время эксплуатации в годах.

Последующие исследования подтвердили справедливость этой зависимости. Очевидно, что величина любого критерия технического состояния кузова находится в прямой зависимости от суммарной площади коррозионных разрушений, т.е.

где G1(t) - доля обобщенного критерия технического состояния кузова, зависящая от коррозионных разрушений;

k1 и k2 - коэффициенты.

Показательная функция может быть разложена в степенной ряд:

Пренебрегая влиянием компонент с показателем степени выше 2, получим приближенную зависимость:

где G10, k1 и k2 - коэффициенты.

Накопление усталостных повреждений зависит от числа циклов нагружения, являющегося функцией времени эксплуатации. Критерий технического состояния может быть описан полиномом типа:

где G20, 2 и 2 - коэффициенты.

Количество дефектов, вызванных износом, нарастают в продолжение эксплуатации с переменной интенсивностью. Поскольку начальный период приработки не характерен для деталей кузова, изменением интенсивности изнашивания в начальный период эксплуатации можно пренебречь; в этом случае критерий технического состояния может быть выражен нелинейной зависимостью

где L - пробег, тыс. км;

G30, 3 и 3 - коэффициенты.

Появление значительной части дефектов кузова имеет случайный характер. Это аварийные повреждения, следствия некачественно выполненных операций сборки на заводе-изготовителе и т.п. Возникновение случайных дефектов зависит от срока службы кузова, интенсивность их возникновения постоянна [(t) = const], а зависимость их количества от срока службы аппроксимируется линейной функцией.

где G40, - коэффициенты.

Сложив величины G1 - G4, сгруппировав слагаемые по степеням, и пренебрегая влиянием величин с показателем степени выше 2, получим априорный вид зависимости критерия технического состояния кузовов от пробега и срока службы автомобиля.

Полученный теоретический обобщенный критерий технического состояния кузова легкового автомобиля описывает характер изменения технического состояния кузова в процессе эксплуатации. Коэффициенты, которые требуется определить эмпирически, отражают результат наблюдений за конкретным автомобилем при определенных условиях эксплуатации. Для того, чтобы получить коэффициенты для теоретической зависимости необходимо провести экспериментальные исследования.

В третьей главе излагаются результаты экспериментального исследования по определению эмпирических коэффициентов теоретической зависимости обобщенного критерия технического состояния кузова. Эксперимент был разбит на два последовательных этапа. Сначала была собрана на СТО ЗАО “Техцентр Волгоградский” статистическая информация о техническом состоянии кузовов легковых автомобилей, находящихся в эксплуатации. Затем полученная информация подверглась анализу с учетом мнений экспертов о влиянии отдельных факторов на техническое состояние кузова в целом. Необходимое количество наблюдений определялось по ГОСТ 17510-79. Величины относительной ошибки оценки параметров = 0,10, односторонней доверительной вероятности = 0,90 и предполагаемого коэффициента вариации = 0,30 были приняты с учетом опыта аналогичных исследований и литературных рекомендаций, при таких условиях минимально необходимое количество наблюдаемых кузовов составило 15 шт. в каждой группе. долговечность автомобильный кузов повышение

Статистические данные, собранные в результате проведенного в соответствии с разработанной методикой обследования технического состояния кузовов, позволили исследовать закономерности изменения их технического состояния в зависимости от продолжительности эксплуатации и пробега автомобилей и послужили исходной информацией для математического моделирования изменения технического состояния кузова в процессе его эксплуатации. Проверка адекватности модели проводится при помощи критерия Фишера путем определения отношения дисперсии относительно среднего к остаточной дисперсии. Для регистрации дефектов была разработана специальная карточка учета технического состояния кузова в виде таблицы, строки которой указывают название поврежденного участка кузова, а столбцы - вид дефекта. Здесь же указывались: наименование предприятия, на котором производился осмотр, номер автомобиля, марка автомобиля, пробег с начала эксплуатации, срок эксплуатации, фамилия и должность производившего осмотр, а также дата осмотра. Для удобства постановки задачи при проведении эксперимента была разработана специальная методика обследования технического состояния кузовов с различной продолжительностью эксплуатации, которая позволила максимально формализовать задачу осмотра автомобиля и измерения его геометрических параметров. Кроме того, в этой методике были отражены этапы проведения экспертной процедуры, включающие в себя подготовку экспертной группы, собственно сам опрос в виде заполнения разработанных форм. Заключительным этапом опроса мнений экспертов стала обработка результатов и получение оценок влияния отдельных элементов на техническое состояние кузова в целом, а также оценок влияния показателей весомости свойств элементов кузова на его техническое состояние. При этом учитывался уровень компетентности экспертов и степень согласованности их мнений.

В результате обработки экспертной процедуры были получены коэффициенты весомости свойств и степени влияния элементов кузова на его техническое состояние в целом (табл. 1).

Таблица 1. Коэффициенты весомости свойств и степени влияния элементов на техническое состояние кузова в целом

Полученные зависимости весомости свойств элементов и степени влияния на элементы кузова используются при обработке статистических данных о техническом состоянии кузова. В результате обработки вычисляется относительное количество дефектов, исходя из результатов экспертной процедуры.

В четвертой главе представлен вывод эмпирической зависимости обобщенного критерия технического состояния кузова, основанный на обработке полученной в ходе эксперимента статистики с использованием пакета прикладного программного обеспечения “Statistica” версии 5.5, а также учета результатов экспертной процедуры. Разработана классификационная таблица кузовов с однородным техническим состоянием. Подготовлены рекомендации по использованию полученных результатов автоэкспертами при оценке остаточной стоимости.

Обработка статистики включала в себя проверку исходного массива данных на приближение к нормальному закону, определялась степень корреляционной связи, для повышения тесноты корреляционной связи использовалась полиномная аппроксимация.

Результатом обработки явилась двухфакторная модель зависимости обобщенного критерия технического состояния кузова от пробега с начала эксплуатации и срока службы автомобиля. То есть была вычислена некоторая поверхность, которая аппроксимирована по закону наименьших квадратов с исходным массивом данных, полученным в ходе эксперимента. В то же время поверхность подчиняется ранее выведенной теоретической зависимости. Анализ соответствия модели исходным данным позволяет говорить о достаточной степени точности полученных результатов.

Итогом обработки статистики стал график полученной функции (рис. 4), а также эмпирическая зависимость обобщенного критерия технического состояния кузова следующего вида:

G(t,L)=0.066+0.072t+0.067t2+0.026L-0.003Lt

Рис. 4 График функции, приближенный к исходному массиву данных по методу наименьших квадратов и подчиняющийся выведенной теоретической зависимости

При подстановке значений сроков эксплуатации в уравнение и его решении относительно величины пробега с начала эксплуатации L были получены величины критических пробегов, приводящих к разрушениям, адекватным влиянию соответствующих сроков эксплуатации. Таким образом была составлена классификационная таблица 2 для распределения полученных данных по возрастным группам.

Возрастные группы определяют автомобили с одинаковым техническим состоянием кузовов.

Теперь, опираясь на предыдущий опыт оценки остаточного ресурса, автоэксперт сможет при оценке нового автомобиля применить полученные им результаты в соответствии с классификационной таблицей (табл. 2).

Таблица 2. Величины критических пробегов автомобилей для классификации кузовов по возрастным группам в зависимости от сроков эксплуатации

В качестве рекомендаций по использованию результатов исследования в работе автоэкспертных организаций была предложена технологическая последовательность действий автоэксперта при определении остаточной стоимости автомобиля с учетом накопленного опыта по оценке автомобилей.

Разработанная последовательность действий автоэксперта значительно упрощает работу, позволяет использовать предыдущий опыт по оценке остаточной стоимости автомобиля и избежать серьезных ошибок при расчетах. Более того, пополняя базу данных, автоэксперт создает значительную перспективу для последующих осмотров, тем самым упрощая механизм расчета остаточной стоимости и уделяя большее внимание вопросам полноты описания технического состояния осматриваемого автомобиля.

Основные выводы и результаты исследования

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

- определение остаточного ресурса кузовов легковых автомобилей занимает важное место в комплексе мероприятий по обеспечению нормальной эксплуатации автомобилей в течение срока службы;

- исследования в области определения остаточного ресурса кузовов способствуют увеличению продолжительности эксплуатации легковых автомобилей до рекомендуемых оптимальных значений (для условий России - 12-летний период) и позволяют снизить удельные затраты на их использование (на 5-10% при установленном 12-летнем периоде);

- кузов легкового автомобиля обладает рядом характерных особенностей: имеет значительную вероятность появления дефектов на самых ранних стадиях эксплуатации и т.д.;

- для разработки эффективных методов определения остаточного ресурса кузовов легковых автомобилей в заданных условиях необходимы специальные исследования;

- накопленный опыт теоретических и экспериментальных исследований в области повышения долговечности кузовов легковых автомобилей, а также разработанные методики определения остаточного ресурса кузовов создают предпосылки для проведения исследований, целью которых является создание более совершенной методики определения остаточного ресурса кузова легкового автомобиля, учитывающей все преимущества и недостатки раннее разработанных методик;

- наиболее эффективный метод определения остаточного ресурса должен представлять собой теоретические изыскания, подтвержденные эмпирически;

- в качестве косвенного показателя технического состояния кузова легкового автомобиля эффективно использовать суммарное количество дефектов кузова;

- относительное количество дефектов кузова можно получить только через величины показателей весомости повреждений кузова и оценку влияния отдельных элементов кузова на техническое состояние в целом, которые оцениваются экспертным опросом;

- обобщение накопленного опыта оценки остаточного ресурса облегчает задачу автоэкспертов и позволяет сокращать ошибки при последующих расчетах.

В результате проведенных работ были решены следующие вопросы:

1. Решена научная и практическая задача определения технического состояния кузова легкового автомобиля.

2. Проведен анализ различных методов оценки остаточного ресурса кузова легкового автомобиля. Наиболее перспективным представляется метод оценки через статическую жесткость.

3. Определены критерии оценки технического состояния кузова легкового автомобиля - пробег с начала эксплуатации и срок эксплуатации. Выбранные критерии оценки позволяют с коэффициентом надежности 0,692 описать характер изменения технического состояния кузова в процессе эксплуатации.

4. Выведена теоретическая зависимость обобщенного критерия технического состояния кузова от пробега с начала эксплуатации и срока службы в виде двухфакторного полинома 2-ой степени. При этом суммарные отклонения теоретической зависимости от исходного массива данных составили 47,85%.

5. Создана математическая модель изменения технического состояния кузова легкового автомобиля в зависимости от срока эксплуатации и пробега с начала эксплуатации. Полученная модель с доверительным интервалом 95% описывает исходный массив данных.

6. Разработана методика обследования технического состояния кузовов с различными сроками эксплуатации на основе анализа суммарного количества дефектов в зависимости от их значимости и места расположения.

При обследовании технического состояния кузовов регистрировалось наличие или отсутствие конкретных дефектов по альтернативному признаку. Дефекты классифицировались в зависимости от природы их происхождения, а также от степени их влияния на техническое состояние кузова в целом.

Проведен опрос мнения экспертов о степени влияния отдельных факторов на техническое состояние кузова. В ходе опроса определены величины показателей весомости повреждений кузова, а также проведена оценка влияния отдельных элементов кузова на техническое состояние в целом.

В соответствии с мнением экспертов обработаны данные, полученные в ходе эксперимента, и рассчитано относительное количество дефектов осмотренных кузовов. При этом относительное количество дефектов находилось в интервале от 0 на новых автомобилях до 10,61 на автомобиле с пробегом 115 тыс.км и сроком службы 10 лет. Максимальный пробег у осмотренных автомобилей составил 312 тыс. км. Самый старый автомобиль эксплуатировался в течение 12 лет.

7. В результате обследования была получена опытная прогрессия зависимости суммарного количества дефектов кузовов “Москвич-2141” от величины пробега и срока эксплуатации автомобилей. При этом общие потери в абсолютной величине квадратов отклонений составили 338,81.

8. На основании полученной зависимости разработан метод классификации кузовов по возрастным группам с однородным техническим состоянием. Это позволило разделить автомобили с различной интенсивностью и продолжительностью эксплуатации на 6 возрастных групп.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Важкий А.В. Современное состояние вопроса проектирования кузовов автомобилей среднего класса за рубежом. // Депонирована в ВИНИТИ 14.09.2000 г. № 2415-В00

2. Важкий А.В. Особенности разработки кузовов автомобилей малого класса. // Депонирована в ВИНИТИ 14.09.2000 г. №2414-В00

3. Важкий А.В., Муравкина Г.Ш. Методика обследования кузова легкового автомобиля с целью оценки его технического состояния. // Тезисы докладов 59 научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (ТУ). Москва, 2001г.

4. Муравкина Г.Ш., Важкий А.В. Обобщенный критерий технического состояния кузова легкового автомобиля. // Депонирована в ВИНИТИ 16.04.2002 г. №695-В2002

Размещено на Allbest.ru