Вдосконалення системи технічного обслуговування військових автомобілів на основі їх діагностування

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 629.113.004.05

ВДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ ВІЙСЬКОВИХ АВТОМОБІЛІВ НА ОСНОВІ ЇХ ДІАГНОСТУВАННЯ

Спеціальність 05.22.20 - експлуатація та ремонт засобів транспорту

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Будяну Раду Георгійович

Київ - 2010



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Академії сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного Міністерства оборони України, м. Львів.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Форнальчик Євген Юліанович, Національний університет “Львівська Політехніка”, завідувач кафедри “Транспортні технології”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Рудзінський Володимир Васильович, Національний транспортний університет, професор кафедри “Автомобілі”;

кандидат технічних наук, професор Марчук Микола Михайлович, Національний університет водного господарства і природокористування, декан механіко-енергетичного факультету.

Захист відбудеться “ 24 ” грудня 2010 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.059.03 в Національному транспортному університеті за адресою: 01010, м. Київ, вул. Суворова, 1, ауд. 333.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01103, м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий “ 18 ” листопада 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради С.В. Ковбасенко



АНОТАЦІЯ

Будяну Р.Г. Вдосконалення системи технічного обслуговування військових автомобілів на основі їх діагностування. ? Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 - експлуатація та ремонт засобів транспорту. ? Національний транспортний університет, Київ, 2010.

Досліджено існуючі рівні показників експлуатаційної надійності чинного парку ВА, які з причин недостатніх матеріально-технічного забезпечення та розвитку виробничої бази і недосконалості системи ТО, не відповідають нормативам. Обґрунтовано потребу вдосконалення цієї системи через запровадження додаткових діагностувань з раціональними періодичностями у циклах ТО.

У роботі вдосконалено методику та розроблено математичну модель для визначення раціональних періодичностей діагностувань. Наведено алгоритм та програму імітаційного моделювання ОТВ між сферами використання автомобілів та ремотно­обслуговчою базою. З метою підвищення ресурсу двигунів автомобілів, обґрунтовано потребу вдосконалення технологічного процесу їх діагностування із розробленням сучасного електронного діагностичного пристрою для визначення якості моторних олив і встановлення термінів їх своєчасної заміни.

Вдосконалення системи ТО за рахунок уведення в технологічний процес ТО і ремонту додаткових діагностувань, забезпечить підтримання належного рівня готовності існуючого парку ВА на період до переоснащення його перспективними зразками автомобільної техніки.

Ключові слова: військові автомобілі, готовність, експлуатаційна надійність, діагностування, діагностичний пристрій, технічне обслуговування, імітаційне моделювання.



АННОТАЦИЯ

Будяну Р.Г. Совершенствование системы технического обслуживания военных автомобилей на основе их диагностирования. ? Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - эксплуатация и ремонт транспортных средств. Национальный транспортный университет, Киев, 2010.

На основании анализа состояния вопроса в теории и на практике с технической эксплуатацией военных автомобилей Вооруженных Сил Украины и других отраслей национальной экономики, отдельных характеристик развития систем ТО и ремонту таких же автомобилей вооруженных сил НАТО, Российской Федерации и Беларуси обосновано направление совершенствования такой системы через введение в циклы ТО дополнительных диагностирований автомобилей с соответствующими рациональными периодичностями.

С этой целью в работе развита методика определения таких периодичностей и искомые результаты получены с использованием имитационного моделирования организиционно­технологических взаимодействий между сферами использования военных автомобилей и ремонтно-обслуживающей базой существующей системы ТО. Расчеты рациональной периодичности диагностирования автомобилей выполнены с учетом обеспечения соответствующих уровней их безотказности и коэффициента готовности. При этом в качестве исходных даных приняты фактические уровни эксплуатационной надежности и развития ремонтно -обслуживающей базы, а также войсковые требования к безотказности автомобилей. Последняя оценивалась пробегами на отказы и продолжительностью их устранения. Рациональные периодичности диагностирования определялись с учетом, в том числе, гарантирования вероятности безотказной роботы автомобилей в следующем периоде после диагностики.

Искомые периодичности найдены как для современных условий и режимов использования автомобилей (период мирного времени), так и для военных периодов, которым отвечает высокая интенсивность использования. С целью оперативного использования полученных результатов в войсках, они представлены в виде номограмм.

Полученные результаты указывают на то, что для периода мирного времени для обеспечения нормативного уровня готовности существующего парка грузовых автомобилей многоцелевого назначения, при значениях фактических пробегов на отказы с 2,0 до 3,5 тыс. км, целесообразно в интервалах ТО-1 проводить одно дополнительное диагностирование. Если средние значения пробегов на отказы превышают 3,5 тыс. км дополнительных диагностирований выполнять не надо. К тому же, если эти пробеги меньше 2,0 тыс. км, работу производственно-технической базы войсковых частей следует контролировать с целью повышения качества выполнения обслуживаний и ремонтов автомобилей.

Разработанные алгоритм и программа имитационного моделирования применима и для совершенствования системы ТО и ремонту других военных транспортных средств, а также и для автотракторной техники национальной экономики. автомобіль діагностування імітаційний військовий

Кроме того, приведены перечни оборудования с планировки соответствующих диагностических постов для войсковых частей, в частности для диагностирования технического состояния автомобильных двигателей. С целью объективной и оперативной оценки остаточного ресурса моторных масел и своевременных их замен, в диссертации разработан и внедрен портативный диагностический прибор.

Результаты исследований реализованы в процесс планирования использования и технической эксплуатации военных автомобилей Вооруженных Сил Украины, а также в учебный процесс Академии сухопутных войск имени гетьмана Петра Сагайдачного при изучении дисциплины «Эксплуатация военной автомобильной техники».

Ключевые слова: военные автомобили, готовность, эксплуатационная надежность, диагностирование, диагностический прибор, техническое обслуживание, имитационное моделирование.

ANNOTATION

Budeanu R.G. Development of military vehicles maintenance system basing on their diagnosis. - Manuscript.

Thesis for the degree of candidate of technical sciences in the specialty 05.22.20 ? exploitation and repair of transport. ? National Transport University, Kyiv, 2010.

The thesis is a research of the existing level indicators of operational reliability of the current fleet of military vehicles (MV), which do not meet standards due to the lack of logistics, and industrial base development and maintenance system (MS) imperfections. The thesis also contains motivation of the need of this system improvement by introducing additional diagnosis with rational frequency in MS cycles.

In the work, the technique and mathematical model for rational frequency diagnosis is improved. Their algorithm and computer program are worked out for the reason of organizational technological interaction simulation between spheres of vehicles use and maintenance and repair base. It is shown that the good way of engine resource improvement is the development of their diagnostic process by introduction of modern electronic diagnostic device for determining the quality of motor oils and establishment of terms of their timely replacement.

Improvement in the MS by introduction of additional diagnosis into the maintenance and repair process will provide an adequate level of readiness of the current MV fleet for the period of its rearming by perspective vehicles.

Keywords: military vehicles, readiness, service reliability, diagnosis, diagnostic device, technical service, simulation.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з ключових аспектів національної безпеки є підтримання необхідного рівня бойової готовності Збройних Сил (ЗС) України. Це стосується як бойової підготовки, так і стану озброєння та військової техніки (ОВТ). Автомобільний транспорт є високоманевреним та основним видом транспорту Сухопутних військ (СВ). Висока готовність військових автомобілів (ВА) до використання характеризується нормативними значеннями показників експлуатаційної надійності, яка забезпечується чинною системою технічного обслуговування (ТО).

За результатами аналізу функціонування чинної системи ТО у військах та аналізу сучасних наукових публікацій встановлено, що вона не у повній мірі задовольняє вимоги щодо забезпечення належного рівня готовності ВА: 1) фактичні значення пробігів на відмови ВА становлять лише 2000 км; 2) близько 43% техніки потребують різного виду ремонту та регламентного ТО; 3) існуюча виробничо-технічна база (ВТБ) ТО і ремонту оснащена зношеним і фізично застарілим ремонтно-технологічним та діагностичним обладнанням (РТДО); 4) понад 90% ВА з термінами експлуатації більше 18 років. В результаті значення коефіцієнту готовності ВА знаходиться у межах 0,55?0,60.

В сучасних складних економічних умовах існують труднощі з оновленням автомобільного парку новими перспективними зразками й тому першочерговим у забезпеченні необхідного рівня готовності ВА має стати вдосконалення чинної системи ТО, через введення з відповідними періодичностями додаткових (до існуючих під час виконання ТО-1, ТО-2) діагностувань технічного стану ВА і виконання за потребою регулювальних, замінних та ремонтних операцій. Усе це вимагає розв'язання науково-прикладної задачі, щодо визначення раціональних періодичностей діагностувань технічного стану для існуючого парку ВА, зокрема вантажних автомобілів загальновійськового призначення (ВАЗП), які у сукупності є представницькою групою всього парку ВА.

Наведене засвідчує своєчасність і актуальність виконання теми цього наукового дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дослідження виконувались відповідно до річних планів наукової та науково-технічної діяльності Академії сухопутних військ, зокрема напряму “Участь у науковому супроводженні розробок, модернізації, продовження технічного ресурсу озброєння і військової техніки СВ ЗС України”. Дисертаційне дослідження відповідає вимогам, викладеним у п.8 “Обґрунтування підходів щодо переводу техніки на експлуатацію за технічним станом” цільової наукової програми №7 “Розвиток озброєння та військової техніки”, наведеним в “Організаційно-методичних вказівках щодо планування наукової і науково-технічної діяльності у ЗС України на 2010 рік” начальника Генерального штабу ? Головнокомандувача ЗС України.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є забезпечення заданого рівня працездатності ВАЗП на основі вдосконалення системи ТО через запровадження додаткових діагностувань у циклах ТО.

Для досягнення поставленої мети, у роботі вирішувалися такі завдання:

1. Аналіз чисельності та рівня технічного стану ВАЗП

2. Оцінювання рівнів чинних систем ТО і ремонту та їх матеріально-технічної бази і нормативно-технічної документації у ЗС України з аналізом систем ТО і ремонту ЗС країн НАТО та Російської Федерації

3. Збір та опрацювання статистичної інформації про експлуатаційну надійність ВАЗП у військах (частинах)

4. Розробка структурно-логічної схеми та теоретичних засад організаційно-технологічної взаємодії (ОТВ) між сферами використання ВАЗП та ремонтно-обслуговчою базою

5. Розробка алгоритму та програми імітаційного моделювання вдосконаленої системи ТО, опрацювання результатів моделювання

6. Розробка діагностичного пристрою для визначення бракувальних показників моторних олив

7. Обґрунтування рекомендацій щодо використання вдосконаленої системи ТО ВАЗП у військах.

Об'єкт дослідження - чинна система технічного обслуговування військових автомобілів.

Предмет дослідження - вплив періодичностей технічного обслуговування та діагностування на зміну технічного стану автомобілів.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої в роботі мети використані такі методи дослідження :

- аналізу та синтезу чинних систем ТО і ремонту ? в обґрунтуванні напрямку вдосконалення системи ТО існуючих ВАЗП;

- теорії ймовірностей та математичної статистики ? у визначенні числових характеристик та розподілів показників надійності ВАЗП;

- хронометражних спостережень ? у визначенні тривалостей і трудомісткостей операцій ТО ВАЗП;

- моментних спостережень ? для виявлення причин втрат робочого часу ремонтниками у зонах ТО і ремонту;

- структурування ОТВ між сферами використання ВАЗП та ремонтно-обслуговчою базою ? у розробленні алгоритму та програми комп'ютерного моделювання вдосконаленої системи ТО;

- кореляційного аналізу та верифікації результатів комп'ютерного моделювання ? для аналітичного представлення отриманих результатів моделювання та визначення ступеня їх вірогідності;

- лабораторних досліджень паливно-мастильних матеріалів ? у дослідженні змін під час експлуатації параметрів бракувальних показників моторних олив з метою розроблення діагностичного пристрою.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що в дисертаційній роботі:

­ вдосконалено методику та математичну модель для визначення раціональної періодичності додаткових діагностувань ВА у циклах технічного обслуговування за критерієм їх безвідмовності, яка, на відміну від існуючих, дозволяє використовувати одночасно фактичні рівні як експлуатаційної надійності автомобілів для сучасних умов їх використання, так і рівень розвитку ВТБ ТО і ремонту. Цим забезпечується адекватна оцінка фактичних рівнів функціонування системи ТО та використання ВА і, як результат ? ефективне управління їх технічним станом на основі своєчасного виявлення потреби у виконанні відповідних ТО і ремонтів;

­ вперше встановлено числові характеристики та закономірності розподілів показників експлуатаційної надійності для існуючого парку ВА;

- вперше розроблені номограми для визначення раціональних періодичностей додаткових діагностувань ВА як для мирного часу, так і для особливого періоду, що характеризується інтенсифікацією їх використання, які дозволятимуть забезпечувати потрібну готовність автомобілів у відповідному періоді.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблені алгоритм та програма імітаційного моделювання ОТВ між сферами використання ВА та ремонтно-обслуговчою базою. Вони універсальні, і за своїм призначенням можуть застосовуватись для моделювання таких взаємодій для систем ТО інших зразків колісної та гусеничної техніки ЗС, а також автомобільної техніки господарського комплексу держави.

Отримані результати моделювання із визначення раціональних періодичностей додаткових діагностувань для ВАЗП за критерієм їх безвідмовності графічно представлені номограмами, прості та зручні для практичного використання. Це дає змогу фахівцям автомобільних служб військових частин оперативно керувати технічною експлуатацією автомобілів. Запропонована методика та результати визначення раціональних періодичностей додаткових діагностувань прийняті до реалізації Центральним автомобільним управлінням озброєння Головного управління логістики Командування сил підтримки ЗС України і будуть використовуватись під час розроблення керівних документів щодо вдосконалення планування та організації експлуатації військової автомобільної техніки, а також у плануванні заходів технічного обслуговування автомобільної техніки стратегічного резерву Центру та організації роботи військових ремонтних органів.

З метою отримання оперативної інформації про технічний стан автомобілів, зокрема їх двигунів, під час діагностувань розроблено компактний і простий у використанні пристрій для визначення бракувальних показників моторних олив.

Основні результати дисертаційного дослідження використовуються у навчальному процесі кафедри автомобільної техніки Академії сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного під час проведення занять з дисципліни “Експлуатація військової автомобільної техніки” для курсантів спеціальності 7.090258 “Автомобілі та автомобільне господарство”.

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, викладені у дисертації та винесені на захист, отримані здобувачем особисто і опубліковані у працях без співавторів [2, 5, 7]. У працях, опублікованих у співавторстві, здобувачу належать: [1] ? формування теоретичних засад функціонування системи ТО і ремонту; [3, 4] ? збір та опрацювання результатів експериментальних досліджень досягнутих рівнів експлуатаційної надійності ВА та рівнів розвитку їх системи ТО; [6] ? формування алгоритму організаційно-технологічної взаємодії та розроблення методики щодо визначення раціональних періодичностей діагностування ВАЗП за критерієм безвідмовності; [8] ? теоретичний аналіз та лабораторні дослідження параметрів бракувальних показників моторних олив та конструювання пристрою для діагностування ВАЗП.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на: трьох науково-практичних конференціях науково-педагогічних працівників, аспірантів, студентів та структурних підрозділів НТУ (Київ, НТУ, 2007, 2008, 2009 рр.); 8 та 9-му Міжнародних симпозіумах українських інженерів-механіків у Львові (НУ “ЛП”, 2007 р.); 1-й та 2-й Всеукраїнській науково-практичних конференціях “Перспективи розвитку ОВТ в ЗС України” (ЛІСВ, 2008, 2009 рр.); ХVІ міжнародній науково-практичній конференції “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье” (Харків, 2008 р.); 5-й науковій конференції Харківського університету Повітряних сил ім. І. Кожедуба (Харків, 2009 р.); Розширеному засіданні науково-технічної секції розвитку ОВТ СВ науково-технічної ради ЦНДІ ОВТ ЗС України (Київ, 12.05.2009 р.).

Публікації. Результати дисертації викладені в 7 наукових статях у журналах та збірниках, що належать до переліку фахових видань ВАК України, 1 патент України на корисну модель та в 9 матеріалах конференцій.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. Обсяг дисертаційної роботи становить 212 сторінок, в тому числі 147 сторінки основного тексту, містить 52 рисунки, 45 таблиць, список використаних джерел (130 найменувань).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступ обґрунтовано актуальність теми, сформульована мета та завдання дослідження, визначено об'єкт та предмет, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі проаналізовано чисельний склад та технічний стан парку ВА з їх технічним забезпеченням, досягнуті рівні розвитку системи ТО; оцінено технічний рівень РТДО ВТБ, які використовуються під час реалізації операцій ТО і ремонту; досліджено фактичні значення показників експлуатаційної надійності ВА; наведені характеристики аналогічних систем ЗС країн НАТО та Російської Федерації; виконано аналіз сучасних наукових досліджень та публікацій у даній галузі.

У ЗС України ВА є одним з основних наземних засобів забезпечення рухомості військ. Існуючий парк ВА складається в основному з автомобілів, які залишилися від колишньої Радянської Армії, з відповідною віковою структурою: до 6 років ? 0,02%, від 6 до 12 років - 0,02%, від 12 до 18 років - 0,07%, більше 18 років - 99,89%. За сучасних складних економічних умов радикальне оновлення автомобільного парку новими досконалішими зразками неможливе. Тому основу парку ВА на найближчу перспективу становитимуть існуючі зразки ВА.

Висока готовність ВА характеризується нормативними значеннями показників їх експлуатаційної надійності, які повинні забезпечуватись чинною системою ТО. За результатами аналізу функціонування цієї системи у військах, аналізу сучасних наукових досліджень, публікацій у даній галузі встановлено, що вона: а) громіздка та високо­затратна, не повністю враховує структурну перебудову ЗС та можливості економіки держави; б) ВТБ ТО і ремонту оснащена зношеним та фізично застарілим РТДО; в) фактичні значення коефіцієнту готовності ВА не відповідають нормативним рівням.

За цих умов першочерговим у забезпеченні необхідного рівня готовності ВА має стати вдосконалення чинної системи ТО. На основі аналізу результатів наукових досліджень у галузі технічної експлуатації складних технічних систем, характеристик та напрямів розвитку систем ТО і ремонту у ЗС НАТО, Російської Федерації та Білорусії обґрунтовано, що основа вдосконалення системи ТО має ґрунтуватись на підставі введення у циклах ТО додаткових діагностувань ВА з відповідними періодичностями.

Наведене вище дало змогу сформулювати мету, завдання та методику виконання дослідження.

У другому розділі викладено теоретичні засади системи ТО автомобілів та обґрунтована концепція її вдосконалення на основі діагностування, викладено результати імітаційного моделювання функціонування системи ТО з пріоритетним діагностуванням ВАЗП.

Відомо, що регламентним нормативним показником в оцінюванні на практиці якості роботи ВТБ системи ТО ВАЗП та їх експлуатаційної надійності, є коефіцієнт готовності K_g. Для забезпечення високого рівня безвідмовності ВАЗП, в т.ч. коефіцієнта K_g, як показує багаторічна практика їх експлуатації у військах, недостатньо виконання лише профілактичних ТО через відповідні пробіги з одночасним їх діагностуванням. Діагностування технічного стану потрібно виконувати і між періодичними ТО з одночасним усуненням дрібних несправностей та проведення відповідних регулювань. Періодичність цього діагностування повинна бути раціональною. Під раціональною періодичністю діагностування L_Д розуміється така, яка забезпечує відповідні безвідмовність та коефіцієнт готовності ВАЗП. Цю періодичність можна визначити за формулою, яка пов'язана з коефіцієнтом готовності K_g, рівнем забезпечення безвідмовності роботи у наступному періоді P(l) після діагностування ВАЗП та поточним значенням інтенсивності їх відмов л_в

Інтенсивність відмов л_в роботі визначалась до математичного сподівання пробігів ВАЗП на відмови , км^-1. Коефіцієнт готовності ВАЗП K_g визначався із співвідношення:



де L₀ ? пробіг ВАЗП на відмови, км;

L_в ? можливий пробіг ВАЗП (км), протягом якого усуваються відмови, фактичною тривалістю T_в (год.).

У даному разі L_в розраховували через втрату пробігу за робочу зміну з причин усунення відмов за виразом

де L_сер ? середнє значення пробігів ВАЗП за добу (робочу зміну), км/доб.,

Т_зм ? тривалість робочої зміни ВАЗП, год.

З урахуванням (1), (2) та можна записати

Зважаючи на те, що є не що інше, як імовірність відмов ВАЗП у наступному (після їх діагностування) періоді P_в, то (4) набуває остаточного вигляду:

З урахуванням формалізованого подання ОТВ між сферами використання та ремонтно-обслуговчою базою були розроблені алгоритм, блок-схема та програма імітаційного моделювання цієї взаємодії.

За результатами моделювання ОТВ за різних значень імовірності гарантування безвідмовної роботи P(l) та середньодобових пробігів L_сер =20 км/доб., характерних для сучасного періоду експлуатації, визначались коефіцієнти готовності K_g та раціональні періодичності діагностування L_Д ВАЗП. Наприклад, для імовірності гарантування безвідмовної роботи P(l) =0,7 за інтенсивності експлуатації ВАЗП L_сер =20 км/доб. отримано залежність коефіцієнта готовності K_g від пробігів на відмови L₀ та тривалості їх усунення T_в .

Із отриманого видно, що із зростанням пробігів на відмови для менших значень тривалостей відновлення працездатності ВАЗП зростають значення K_g, що не заперечує фізичного змісту цього процесу. Наприклад, для L₀ =1,5 тис. км і T_в =7,6 год. можна забезпечувати K_g =0,96 з гарантуванням імовірності безвідмовної роботи ВАЗП у наступному після діагностування періоді на рівні P(l) =0,7. Якщо ж L₀ =2,0 тис. км за тих же T_в і P(l), то K_g =0,97.

Залежності T_в від L₀, які на рис. 1, б показані ізолініями, описуються відповідними формулами. Наприклад, для ізолінії з K_g =0,96, емпірична залежність має вигляд:

Імітаційним моделюванням, для цих же умов, отримано залежність періодичності діагностування L_Д ВАЗП від пробігів на відмови L₀ та тривалості їх усунення T_в .

Тут простежується аналогічна з результатами рис. 1 тенденція взаємозв'язків ? з ростом пробігів ВАЗП на відмови збільшуються періодичності їх діагностування.

На основі цих залежностей можна визначити, з якою періодичністю діагностувань L_Д (і виконання за потребою відповідних контрольно-регулювальних та замінних операцій) можна забезпечити нормативні K_g та P(l). Наприклад, якщо ВАЗП використовуються у військах із середніми пробігами на відмови =1,5 тис. км, які усуваються протягом T_в =7,6 год., то, щоб забезпечити коефіцієнт готовності K_g =0,96 і гарантувати імовірність безвідмовної роботи їх у наступному після діагностування періоді P(l) =0,7 , потрібно проводити діагностування і відповідні контрольно-регулювальні та замінні операції через кожні L_Д =390 км

За наведеною методикою визначено періодичності діагностувань ВАЗП з інтервалами P(l) у межах 0,5?0,9 для різних значень пробігів їх на відмови L₀ при середній тривалості їх усунення =2,64 люд.-год.). Отримані значення періодичностей діагностування забезпечують коефіцієнт готовності ВАЗП на рівні 0,95?0,98.

Відомо що з ростом інтенсивності використання автомобілів знижуються показники їх експлуатаційної надійності, зокрема зменшуються пробіги їх на відмови. На прикладі експлуатації автомобілів “Урал-4320” у військових частинах, де виконувалися дослідження, отримана експоненційна залежність між цими величинами:

З використанням цієї залежності виконувалось додаткове моделювання ОТВ, за результатами якого, аналогічно до попередньої програми, отримані раціональні періодичності діагностування в інтервалі L_сер =10?100 км/доб. Опрацювання результатів моделювання дало змогу розробити номограми для визначення раціональних періодичностей з урахуванням залежності зміни пробігів ВАЗП від інтенсивності їх використання. Наприклад, для автомобілів з L_сер =50 км/доб., за умови гарантування безвідмовності P(l) =0,7 та з метою забезпечення коефіцієнта готовності K_g =0,90 (0,95) потрібно виконувати діагностування через кожні 410 (380) км.

Аналіз отриманих результатів обох моделювань для існуючого парку ВАЗП, вказує на те, що для того, щоб забезпечити нормативні рівні готовності (K_g ?0,90) на період мирного часу (L_сер ?50 км/доб.), при середніх значеннях пробігів на відмови з 2,0 до 3,5 тис. км, доцільно виконувати в інтервалі ТО-1 одне додаткове діагностування. Якщо ж середні значення пробігів на відмови ВАЗП становлять більше 3,5 тис. км, додаткових діагностувань виконувати не потрібно; якщо середні значення пробігів на відмови менші 2,0 тис. км, фахівцям автомобільної служби військової частини потрібно докладно проаналізувати роботу постів ТО на предмет виявлення неякісного виконання відповідних обслуговувань чи їх окремих операцій.

На час особливого періоду обмежень щодо використання ВАЗП немає, при цьому інтенсивність їх пробігів може збільшитись до 400 км/доб. З метою визначення раціональних періодичностей діагностування ВАЗП для цього періоду, встановлювали залежність зміни пробігів на відмови від інтенсивності експлуатації автомобілів з використанням окремого імітаційного моделювання ОТВ. Для різних значень імовірності гарантування безвідмовної роботи P(l) ВАЗП та середньодобових пробігів L_сер аналогічно попередній програмі визначались коефіцієнти готовності K_g та раціональні періодичності їх діагностування L_Д.

Прогнозування зміни пробігів на відмови для особливого періоду їх використання з L_сер =50?550 км/доб. виконувались з урахуванням результатів отриманих іншими дослідниками на прикладі аналогічного парку нових вантажних автомобілів (1­й квадрант рис. 4). Очевидно, що з ростом L_сер значення L₀ зменшується. Зміна L₀ від середньодобових пробігів ВАЗП описується залежністю:

За результатами моделювання розроблено ідентичні номограми для визначення раціональних періодичностей діагностування ВАЗП з урахуванням встановленої залежності зміни пробігів на відмови від інтенсивностей їх використання. Наприклад, для L_сер1 =100 км/доб., L_сер2 =250 км/доб., L_сер3 =400км/доб. (рис. 4), можна оперативно визначити, якими повинні бути періодичності діагностування ВАЗП (у даному разі з гарантуванням їх безвідмовної роботи на рівні P(l) =0,7): L_Д1 =1060 км, L_Д2 =710 км, L_Д3 =550 км. Першим результатом забезпечуватиметься коефіцієнт готовності ВАЗП K_g1 =0,95, другим K_g2 =0,90, третім K_g3 =0,90. Щоб підвищити коефіцієнт готовності ВАЗП, які мають наприклад L_сер2 =250 км/доб. та L_сер3 =400 км/доб. до K^?_g2 = K^?_g3 =0,95, періодичність діагностування повинна бути зменшеною відповідно L^?_Д2 =695 км та L^?_Д3 =500 км.

У третьому розділі обґрунтовано однорідність вибраної вибіркової групи піддослідних ВАЗП та обсяги експериментів. Викладені методики: виконання експериментальних досліджень щодо визначення фактичних рівнів експлуатаційної надійності ВАЗП, їх системи ТО та рівнів розвитку ВТБ; структурування ОТВ між сферами використання та ремонтно-обслуговчою базою ВАЗП з її імітаційним моделюванням; визначення ступеня вірогідності отриманих результатів дисертаційного дослідження. Крім цього, обґрунтовано потребу вдосконалення РТДО технологічних процесів діагностування двигунів вантажних автомобілів.

З метою визначення раціональних періодичностей діагностування ВА здійснювалось імітаційне моделювання ОТВ між сферами використання ВА та ремонтно-обслуговчою базою чинної системи ТО. В основу розрахунків періодичності діагностування покладена методика, яка забезпечує відповідні рівні безвідмовності та коефіцієнту готовності ВА. Вона враховує дані з досягнених рівнів експлуатаційної надійності автомобілів, розвитку ВТБ системи ТО, вимоги щодо безвідмовності ВА, яку оцінювали пробігами на відмови, тривалістю їх усунення та гарантуванням імовірності безвідмовної роботи їх у наступному періоді після діагностування.

Збір інформації про надійність ВА проводився у військових частинах СВ ЗС України із дислокацією у Західному регіоні України: окрема механізована бригада м. Яворів, окремий механізований полк м. Чернівці та Центр забезпечення навчального процесу Академії сухопутних військ смт Старичі.

Дослідження виконувались на прикладі ВАЗП інтенсивного використання. До цієї групи належать бортові автомобілі марок КамАЗ-4310, “Урал-4320”, ЗИЛ-131, та ГАЗ-66. Для ВАЗП розглянутих військових частин характерними є однакові природно-кліматичні умови експлуатації та застосування за призначенням, а також режими роботи; рівні розвитку ВТБ для ТО і ремонту; кваліфікація ремонтників і водійського складу; рівні матеріально-технічного та фінансового забезпечення технічної експлуатації; централізоване забезпечення ПММ та експлуатаційними матеріалами.

Не дивлячись на різномарочність ВАЗП, у цих автомобілів є багато спільного у конструкціях, що зумовлено єдиною виробничою базою та технологією їх виготовлення в колишній автомобілебудівній промисловості. На практиці це підтверджується не тільки встановленими для всіх розглянутих марок ВАЗП однакових нормативних значень ресурсних, доремонтних та допрофілактичних пробігів, але і значень їх експлуатаційної надійності. Конструктивно-технологічна подібність цих автомобілів спростила систему ТО та її ВТБ - всі ВАЗП обслуговуються та ремонтуються на однакових об'єктах цієї бази. Отже, всі розглянуті ВАЗП віднесено до однієї конструктивно-технологічної групи.

Збір потрібної інформації про відмови ВАЗП здійснювався з використанням звітно­експлуатаційної документації автомобільних служб в усіх трьох військових частинах.

Визначення потрібної кількості ВАЗП та їх відмов виконувались за стандартними методиками та з урахуванням вимог ДСТУ 3004­95 «Надійність техніки. Методи оцінки показників надійності за експериментальними даними». Вибірка ВАЗП відповідала вимогам репрезентативності для плану випробувань [NMr], що становила 53 одиниці (мінімально потрібна 30 од). Фактично зареєстрований обсяг відмов ВАЗП становив 198 (мінімально потрібний - 125). Це забезпечило відповідні точність та достовірність.

Дослідження фактичних рівнів експлуатаційної надійності ВАЗП, оцінка якості виконання операцій ТО і ремонту здійснювались методом пасивного експерименту. Згідно з програмою досліджувались такі показники експлуатаційної надійності: пробіги ВАЗП на відмови; інтервали між відмовами ВАЗП; пробіги до відмови ВАЗП у циклах ТО-1 і ТО-2; пробіги до відмови агрегатів ВАЗП, які впливають і не впливають на безпеку руху в інтервалах ТО-1 і ТО-2; тривалості і трудомісткості виконання як ремонтів під час усунення відмов ВАЗП, так і виконання ТО-1 і ТО-2; дотримання регламентного переліку операцій під час виконання ТО-1 і ТО­2 ВАЗП.

Визначались основні числові характеристики досліджуваних показників надійності, оцінена міра їх нерівномірності розподілів та ступінь узгодження з відповідними теоретичними законами. Опрацювання статистичних масивів, побудова відповідних графіків розподілу виконувалось з використанням стандартної методики та комп'ютерної програми Statistica 7.0.

Розподіл пробігів на відмови усієї сукупності ВАЗП підпорядковуються закону Вейбулла, з такими числовими характеристиками: математичне сподівання =1997,02 км, середньоквадратичне відхилення =1353,75 км. Розподіл трудомісткостей усіх розглянутих відмов узгоджується з експоненційним законом з такими числовими характеристиками: математичне сподівання ? =2,64 люд.-год., середньоквадратичне відхилення =2,24 люд. год.

Отримані результати досліджень, які стосувалися оцінки фактичних рівнів як розвитку чинної системи ТО ВА, так і їх експлуатаційної надійності виступають основними параметрами, що характеризують досягнений рівень ОТВ між сферами використання ВАЗП та ремотно-обслуговчої бази. Ця взаємодія наведена структурно-логічною схемою.

Знання числових характеристик розподілів пробігів на відмови ВАЗП, їх закономірностей, а також тривалостей усунення відмов (ремонтів) по окремих агрегатах (окремо двигун та інші складові) та автомобіля в цілому, дало змогу скласти загальний алгоритм і програму імітаційного моделювання ОТВ. При цьому основним критерієм був рівень гарантування безвідмовної роботи ВАЗП у наступному періоді їх експлуатації, після чергового діагностування. Брались до уваги і нормативи комплексного показника надійності - коефіцієнта готовності ВАЗП.

Складена програма імітаційного моделювання (у середовищі PASСAL 6) ОТВ генерує масивами псевдовипадкових чисел значень пробігів на відмови L₀ ВАЗП за попередньо знайденим законом розподілу Вейбулла та тривалості усунення цих відмов T_в за експоненційний законом. Для різних значень імовірності гарантування безвідмовної роботи P(l) та середньодобових пробігів L_сер визначались коефіцієнти готовності K_g та раціональні періодичності діагностування L_Д ВАЗП.

Аналіз літературних джерел, практика експлуатації, ТО та ремонту двигунів показує, що їх надійність і довговічність визначаються спряженнями їх найбільш силово­ та температурно­ навантажених деталей (колінчасті вали ? вкладиші, поверхні гільз ? поршні і кільця тощо). Інтенсивність їх зношування залежить від якості моторних олив, своєчасною заміною яких можна істотно сповільнювати зношування, і тим самим підвищувати ресурс двигунів. Таку заміну можна реалізувати у військах, маючи простий за конструкцією портативний пристрій, з допомогою якого за відповідним показником можна визначати залишковий ресурс, або потребу у заміні моторної оливи. У розробленій конструкції пристрою таким обґрунтованим показником є діелектрична проникність оливи, яка є змінною, залежно від ступеня її старіння. Останнє обумовлено втратою початкових експлуатаційних властивостей оливи, наявністю продуктів зношування, вологи, вигорянням з утворенням нових хімічних сполук тощо.

Розроблений пристрій (рис. 7) захищений патентом на корисну модель, пройшов лабораторні випробування, за результатами яких рекомендований до застосування на постах діагностики у підрозділах військових частин.

Застосування пристрою для визначення бракувальних показників моторних олив забезпечить оперативне визначення фактичних потреб у заміні моторних олив в процесі експлуатації ВА. Впровадженням його у технологічному процесі ТО і ремонту двигунів, можна досягнути економії до 0,41 у.о./1000 км пробігу.

У четвертому розділі обґрунтовано рекомендації щодо застосування вдосконаленої системи ТО ВАЗП у військах, викладено результати розрахунку показників техніко-економічної оцінки її функціонування з пріоритетним діагностуванням їх технічного стану.

Наведено рекомендований перелік контрольно-вимірювальних приладів для універсальних постів діагностики ВА. Наголошено про потребу розроблення і вдосконалення як діагностичного обладнання, так і нових методів діагностування автомобілів.

Запропоновано ввести до переліку експлуатаційної документації автомобільних служб військових частин «Лицьову картку автомобіля», у якій фіксуватимуться всі показники рівня використання автомобілів та їх технічної експлуатації.

Визначені періодичності діагностування повинні розглядатись як додаткові для чинної системи ТО і така система вважатиметься перехідною до нової, побудованою на основі оснащення військ перспективними зразками ВА.

Виконання профілактичних ремонтів за результатами своєчасного діагностування значно скорочує працевитрати, затрати на запасні частини, паливо-мастильні матеріали. Економічний ефект від застосування запропонованих заходів щодо вдосконалення системи ТО для існуючого парку ВА становитиме при повному нормативному річному пробігу для одного ВАЗП 1238 грн.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на основі теоретичних та експериментальних досліджень узагальнено та наведено нове розв'язання науково-прикладної задачі вдосконалення чинної системи ТО ВАЗП через введення обов'язкових з раціональними періодичностями додаткових профілактичних діагностувань у циклах ТО за критерієм безвідмовності їх використання.

1. За результатами аналізу чисельності, технічного стану парку ВА та рівнів розвитку їх системи ТО, першочерговим у забезпеченні належного рівня готовності існуючого парку ВА повинно стати в перспективі його оновлення сучасними зразками за аналогією з технічним потенціалом закордонним.

2. Зважаючи на економічні труднощі держави, кардинальне оновлення парку ВА у найблищій перспективі неможливе. За результатами теоретичних досліджень у галузі технічної експлуатації автомобілів та вимог керівних документів щодо розвитку існуючих ОВТ ЗС України встановлено, що забезпечення належної готовності парку ВА та продовження їх ресурсу можливе за рахунок вдосконалення їх системи ТО на основі діагностування, а саме через запровадження додаткових діагностувань у циклах ТО з раціональними періодичностями.

3. Аналізом наукової джерельної бази з питань ТО і ремонту автомобільного транспорту національної економіки та ЗС встановлено, що спосіб вдосконалення системи ТО ВА повинен бути не складним та невисоковартісним, доступним для широкого застосування у військах. Він повинен базуватися, перш за все, на забезпеченні нормативних значень коефіцієнтів готовності ВА. Власне ці значення повинні прийматися як основні критерії у визначенні раціональних періодичностей діагностування технічного стану ВА у циклах пробігів до чергових ТО.

4. На основі виконаних у військових частинах Західного регіону України експериментів, визначено числові характеристики розподілів основних показників експлуатаційної надійності ВАЗП та рівнів розвитку ВТБ системи ТО. Це дало змогу вдосконалити відому раніше математичну модель і скласти загальний алгоритм та програму імітаційного моделювання ОТВ між сферами використання та ремонтно-обслуговчою базою і на основі її реалізації визначити раціональні періодичності діагностування ВАЗП за критерієм гарантування безвідмовної роботи P(l) ВАЗП у наступному періоді їхньої експлуатації, після чергового діагностування. При цьому брались до уваги і забезпечення нормативів комплексного показника надійності - коефіцієнта готовності K_g ВАЗП.

5. Комп'ютерним імітаційним моделюванням ОТВ знайдено раціональні періодичності діагностування ВАЗП для сучасних умов та режимів їхнього використання. Аналіз отриманих результатів моделювання, вказує на те, що для забезпечення нормативних рівнів готовності існуючих ВАЗП (K_g ?0,90) на період мирного часу (L_сер ?50 км/доб.) при середніх значеннях пробігів на відмови з 2,0 до 3,5 тис. км, доцільно виконувати у інтервалі ТО-1 одне додаткове діагностування; якщо середні значення пробігів на відмови ВАЗП становлять 3,5 тис. км і більше, додаткових діагностувань виконувати не потрібно. Отримані раціональні періодичності діагностування доцільно ввести у систему ТО як обов'язкові, і така система повинна розглядатися як перехідна у тривалому періоді переоснащення військ перспективними зразками ВА та модернізації її ремонтно-обслуговчої бази.

6. З урахуванням інтенсифікації використання ВАЗП на час особливого періоду, який супроводжуватиметься зростанням середньодобових пробігів, моделюванням ОТВ визначені раціональні періодичності діагностування у діапазонах P(l) =0,5?0,9 та L_сер =100?400 км/доб. Для оперативності та зручності у практичному використанні отриманих результатів періодичності додаткових діагностувань ВАЗП у міжциклових періодах ТО розроблено відповідні номограми як для сучасних умов, так і на особливий період їхнього використання. Ключі номограм прості щодо практичного використання у військах: проходять, починаючи від середньодобових пробігів L_сер, через пробіги ВАЗП на відмови L₀ та тривалості їх усунення T_в - до шуканих періодичностей діагностування L_Д із урахуванням забезпечення відповідних імовірностей безвідмовної роботи P(l) та коефіцієнтів готовності K_g.

7. Запропоновано вдосконалити технологічні процеси діагностування ВАЗП з модернізацією їх постів на пунктах ТО і ремонту та нормативно-технічної документації, зокрема: створити уніфіковані пости діагностики та укомплектувати ними пункти ТО і ремонту військових частин; внести зміни до чинної системи ТО ? схем функціонування технологічних процесів ТО і ремонту, нормативної документації, а також дій та задач виконавців самої системи з урахуванням визначених періодичностей діагностування ВА; передбачити підготовку спеціалістів з діагностування; модернізувати існуючі, впроваджувати та виготовляти нові сучасні засоби та методи технічної діагностики ВА. З метою підвищення надійності двигунів та їх ресурсу, розроблено діагностичний пристрій для визначення бракувальних показників моторних олив безпосередньо на постах за єдиним параметром - діелектричною проникністю.

8. Основні результати дослідження прийняті до реалізації Центральним автомобільним управлінням озброєння ЗС України як для організації і планування експлуатації ВАЗП, так і під час розроблення відповідних керівних документів і планування інженерних заходів з технічного забезпечення у військах (акт про реалізацію результатів дисертаційного дослідження від 22.07.2009 року, затверджений начальником Центрального автомобільного управління озброєння Головного управління логістики Командування сил підтримки ЗС України). Очікуваний річний економічний ефект від впровадження результатів роботи у військах може становити до 1238 грн. на один вантажний автомобіль за умови забезпечення нормативних рівнів готовності. Крім цього, результати дослідження використовуються у навчальному процесі Академії сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного під час вивчення дисципліни «Експлуатація військової автомобільної техніки» (акт впровадження результатів дисертаційного дослідження від 16.04.2009 р., затверджений начальником Львівського інституту Сухопутних військ).



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Форнальчик Є. Надійність автомобілів і періодичність їх обслуговування / Є. Форнальчик, Р. Будяну // Машинознавство. - Львів, 2006. - № 9?10. - С. 49?51.

2. Будяну Р.Г. Рівень розвитку виробничої бази технічного сервісу військових автомобілів / Р.Г. Будяну // Зб. наук. праць. Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів / Технічні науки. - Львів, 2007. - № 10. - С. 42?44.

3. Будяну Р.Г. Аналіз експлуатаційної надійності військових автомобілів та роботи ремонтно-відновних підрозділів / Р.Г. Будяну, О.А. Сорва, Ю.В. Ольшевський, Л.М. Типова // Труди академії: зб. наук. праць / Національна академія оборони України. - 2008. - № 82. - С. 220?225.

4. Форнальчик Є.Ю. Аналіз показників безвідмовності військової автомобільної техніки / Є.Ю. Форнальчик, Р.Г. Будяну // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - 2008. - Вип. 5/2008 (52). Част. 2. -С. 128?132.

5. Будяну Р.Г. Аналіз тривалості та трудомісткості технічного обслуговування і ремонту військової автомобільної техніки / Р.Г. Будяну // Управління проектами, системний аналіз і логістика / Технічні науки. - К.: НТУ, 2009. - № 6. - С. 57?61.

6. Форнальчик Є.Ю. Обґрунтування початкових параметрів до імітаційного моделювання системи технічного обслуговування і ремонту військової автомобільної техніки / Є.Ю. Форнальчик, Р.Г. Будяну // Зб. наук. праць Харківського університету Повітряних сил. - 2009. ? № 2 (20). - С. 118?122.

7. Будяну Р.Г. Визначення раціональної періодичності діагностування військової автомобільної техніки / Р.Г. Будяну // Зб. наук. праць ЦНДІ ОВТ ЗС

України. ? 2009. ? № 12. ? С. 70 ? 78.

8. Пат. 45162 України. МПК⁶ G01N27/02, G01R27/26. Пристрій для визначення бракувальних показників моторних олив / Форнальчик Є.Ю., Будяну Р.Г., Дмитрів В.Т.; заявник НУ “Львівська політехніка”. ? № с-1036/09; заяв. u 2009 05 612 ; опубл. 26.10.09, Бюл. № 20/2009.

Размещено на Allbest.ru