Техническая эксплуатация и технический сервис автомобилей

2.1. Технической эксплуатации силовых агрегатов, трансмиссии, кузова и ходовой части автомобилей

Вопрос 1. Основные задачи технической эксплуатации автомобилей.

Ответ 1. Работоспособность автомобилей и парков обеспечивается подсистемой технической эксплуатации автомобилей.

Как область практической деятельности ТЭА – это комплекс взаимосвязанных 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.

Эффективность ТЭА обеспечивается инженерно-технической службой (ИТС), которая реализует цели и задачи ТЭА.

Таким образом, техническая эксплуатация автомобилей является одной из подсистем автомобильного транспорта, который включает также подсистему коммерческой эксплуатации (КЭ), или службу перевозок, и подсистему управления (У).

В зависимости от вида предприятий и рода их деятельности подсистема технической эксплуатации автомобилей организационно и экономически может выступать в качестве:

• производственной структуры (подсистемы) конкретного предприятия или их объединений (транспортная компания, холдинг, коммерческое автотранспортное предприятие), осуществляющей наряду с перевозками поддержание парка в работоспособном состоянии;

• независимого хозяйственного субъекта, оказывающего платные услуги владельцам разнообразных автотранспортных средств всех форм собственности.

Вопрос 2. Причины и механизм изменения технического состояния автомобилей в процессе эксплуатации.

Ответ 2. Техническое состояние автомобиля (агрегата, механизма, соединения) определяется совокупностью изменяющихся свойств его элементов, характеризуемых текущим значением конструктивных параметров. Обычно текущие значения конструктивных параметров связывают с наработкой.

Наработка – продолжительность работы изделия, измеряемая единицами пробега (километры), времени (часы), числом циклов. Различают наработку с начала эксплуатации изделия, наработку до определенного состояния (например, предельного), наработку интервальную и др. На автомобильном транспорте, как правило, наработка автомобилей исчисляется в километрах пробега (l), реже (специальные автомобили, внедорожные карьерные самосвалы) – в часах (t). По мере увеличения наработки (рис. 1) параметры технического состояния изменяются до предельных У, при которых дальнейшая эксплуатация изделия по техническим, конструктивным, экономическим, экологическим или другим причинам недопустима.

Рис. 1. Схема изменения параметров технического состояния:

ЗР – зона работоспособности; 30 – зона отказов; ЗУ – зона упреждения отказов; У _пд – предельно допустимое значение параметра; l _р – ресурс изделия; l _у – ресурс упреждения

Вопрос 3. Основные закономерности технической эксплуатации автомобилей.

Ответ 3. Для предупреждения отказов и неисправностей, а также для определения их источников, предъявления рекламационных претензий изготовителю или продавцу изделия мало констатировать сам факт возникновения отказа или неисправности. Необходимо знать причины, механизмы их возникновения и проявления, а также влияние различных отказов элементов на работоспособность автомобиля в целом, т.е. на способность выполнять транспортную работу. Иными словами, необходимо знать закономерности изменения технического состояния.

Процессы в природе и технике (в том числе и при технической эксплуатации) могут быть двух видов: процессы, характеризуемые функциональными зависимостями, и случайные (вероятностные, стохастические) процессы.

Для функциональных процессов характерна жесткая связь между функцией (зависимой переменной величиной) и аргументом (независимой переменной величиной), когда определенному значению аргумента (аргументов) соответствует определенное значение функции. Например, зависимость пройденного пути от скорости и времени движения.

Случайные процессы происходят под влиянием многих переменных факторов, значение которых часто неизвестно. Поэтому результаты вероятностного процесса могут принимать различные количественные значения (т.е. наблюдается рассеивание, или вариация) и называются случайными величинами (СВ).

Случайные процессы могут быть описаны пучком кривых, характеризующих изменение технического состояния конкретных изделий от их наработки. Иными словами, случайный процесс может быть описан функцией, которая при каждом новом значении аргумента характеризуется набором нескольких случайных величин. Конкретные значения случайной функции при фиксированном значении аргумента называются реализацией случайной величины.

При эксплуатации в основном приходится иметь дело со случайными процессами и величинами.

Вопрос 4. Закономерности изменения технического состояния автомобиля по его наработке.

Ответ 4. 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. 1). 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

где α_о — начальное значение параметра технического состояния, l – наработка, α_о, α_о,…, α_о, b – коэффициенты, определяющие характер и степень зависимости У от l.

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

Рис. 1. Возможные формы зависимости параметра технического состояния У от наработки l У _н, У _п – начальное и предельное значения параметра

Вопрос 5. Закономерности случайных процессов изменения технического состояния автомобилей.

Ответ 5. При работе группы автомобилей приходится иметь дело не с одной зависимостью У (t), которая была бы пригодна для всей группы, а с индивидуальными зависимостями У_i (t), свойственными каждому i -му изделию (рис. 5.1). Применительно к техническому состоянию однотипных изделий причинами вариации являются: даже незначительные изменения от изделия к изделию качества материалов, обработки деталей, сборки; текущие изменения условий эксплуатации (скорость, нагрузка, температура и т.д.); качество ТО и ремонта, вождения автомобилей и др. В результате при фиксации для группы изделий определенного параметра технического состояния, например Уц, каждое изделие будет иметь свою наработку до отказа (см. рис. 5.1, а), т.е. будет наблюдаться вариация наработки.

Если все изделия обслуживать с единой периодичностью, то будет иметь место вариация фактического технического состояния (см. рис. 1, 6), которая скажется на продолжительности выполнения работ, количестве расходуемого материала и запасных частей.

В этом случае возникают вопросы: какую трудоемкость и стоимость операции планировать, какие потребуются производственные площади, технологическое оборудование, персонал?

Все это сказывается на нормировании и организации ТО и ремонта, определении необходимых для этого ресурсов.

Для решения этих задач необходимо уметь оценивать вариацию.

Рис. 1. Вариации случайных величин

а – наработки (l _р- l _р4) при фиксации У _п; б – параметра технического состояния (У ₁(l _то) – У ₁(l _то)) «Р» фиксации наработки l

Вопрос 6. Процесс восстановления изделий автомобилей и их совокупностей.

Ответ 6. Ранее были рассмотрены закономерности изменения параметров технического состояния автомобилей по наработке (времени или пробегу) и вариация параметров технического состояния. Эти закономерности достаточно точно характеризуют надежность автомобилей и их элементов, т.е. позволяют оценить среднюю наработку на отказ, вероятность отказа автомобиля при определенной наработке, ресурс агрегатов и др.

Для рациональной организации производства необходимо, кроме того, знать, сколько автомобилей с отказами данного вида будет поступать в зону ремонта в течение часа, смены, недели, месяца, будет ли их количество постоянным или переменным и от каких факторов оно зависит, т.е. необходимо иметь информацию о надежности не только конкретного автомобиля, но и группы автомобилей, например автомобилей данной модели. При отсутствии этих сведений нельзя рационально организовать производство, т.е. определить необходимое число рабочих, размеры производственных площадей, технологическое оборудование, расход запасных частей и материалов. Взаимосвязи между показателями надежности автомобилей и суммарным потоком отказов для автомобиля и группы автомобилей изучают с помощью закономерностей, которые характеризуют процесс восстановления – возникновения и (или) устранения потока отказов и неисправностей изделий по наработке.

В процессе работы автомобиля происходит постепенное или внезапное изменение технического состояния, возникают отказы конкретных элементов, имеющих случайную наработку, со средним значением, плотностью вероятности события и другими показателями случайных величин. Так как автомобиль является восстанавливаемым изделием, то после устранения 1-го отказа автомобиль продолжает работу, и по той же схеме возникают и устраняются 2-й, 3-й и последующие отказы, которые, как правило, имеют отличные от 1-го показатели и др.

Таким образом, процесс восстановления – это возникновение и устранение отказов и неисправностей в течение продолжительной наработки восстанавливаемого изделия.

Вопрос 7. Виды стратегии обеспечения работоспособности автомобилей

Ответ 7. Для обеспечения работоспособности автомобиля и парков применяют три стратегии. Идентификация и разграничение этих стратегий производится с использованием закономерностей ТЭА третьего вида.

Процесс предупреждения отказа (I стратегия) может продолжаться в зависимости от конструкции механизма многократно и является типичным примером профилактики, т.е. технического обслуживания, а l _то – его периодичностью. В саморегулирующихся механизмах это происходит также с определенной периодичностью, но автоматически.

Увеличение периодичности ТО сокращает затраты на техническое обслуживание (производится реже), но одновременно увеличивает риск отказа, т.е. наступления отказа и связанные с ним затраты (дорожно-транспортное происшествие, нарушение транспортного процесса, компенсация ущерба и др.). Поэтому важнейшим в поддержании работоспособности изделия является определение рациональной периодичности.

При каждом цикле профилактики происходит полная или частичная компенсация износа сопряженных деталей, фактические размеры которых все больше отклоняются от номинальных. В конце концов, наступает новое предельное состояние изделия, при котором работоспособность не может быть обеспечена профилактическими методами. Требуется восстановление утраченной работоспособности, которое осуществляется ремонтом или заменой (II стратегия). Наработка до этого состояния называется ресурсом до ремонта L _р или полным ресурсом до замены L _a.

Комбинация I и II стратегий является III стратегией.

Вопрос 8. Понятие и основные задачи технического обслуживания

Ответ 8. Техническое обслуживание (ТО) является профилактическим мероприятием, имеющим целью предупреждение и отдаление момента достижения автомобилем и его элементами предельного состояния, т.е. отказов и неисправностей.

Основные задачи ТО:

1)предупреждение (профилактика) отказов и неисправностей;

2) отдаление момента достижения системой предельного состояния, т.е. увеличение ресурса;

3) поддержание санитарно-гигиенического состояния и удовлетворительного внешнего вида автомобиля, а также создание условий для эффективного проведения работ ТО и Р.

Характерные работы ТО: контрольно-диагностические, электротехнические, заправочные, крепежные, смазочные, регулировочные, моечные, уборочные и др.

Особенность работ ТО:

1. поддержание технического состояния в заданных пределах

2. регулярность и плановость – выполнение с определенной, заранее заданной наработкой, называемой периодичностью ТО;

3. значительное влияние на безотказность, долговечность, экономичность и экологичность;

4. выполнение, как правило, без разборки или с минимальной разборкой;

5. сравнительно малая трудоемкость и продолжительность операций ТО;

6. сравнительно малая наработка;

7. выполнение операций, как правило, группами, называемыми видами (ступенями) ТО.

Вопрос 9. Понятие о нормативах технической эксплуатации автомобилей.

Ответ 9. Любое государственное, муниципальное или частное предприятие может эффективно работать, имея соответствующие планы и программы производства и его развития. Для составления и реализации этих планов и программ предприятие должно располагать обоснованными нормативами.

Под нормативом понимается количественный или качественный показатель, используемый для упорядочения процесса принятия и реализации решений.

По назначению различают нормативы, регламентирующие

• свойства изделий (надежность, безопасность, производительность, грузоподъемность, масса, габаритные размеры и др.);

• состояние изделий (номинальные, допустимые и предельные значения параметров технического состояния) и материалов (плотность, вязкость, содержание компонентов, примесей и т.д.);

• ресурсное обеспечение (капиталовложения, расход материалов, запасных частей, трудовые затраты);

• технологические требования, определяющие содержание и порядок проведения определенных операций и работ ТО, ремонта и др. По уровню нормативы подразделяются на

• федеральные (законы, стандарты, требования по дорожной, экологической и пожарной безопасности и др.);

• региональные, межотраслевые (положения о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта, правила технической эксплуатации);

• отраслевые и групповые (группа предприятий, объединения, холдинг);

• внутриотраслевые и хозяйственные (применяемые на предприятии или группе предприятий нормативы, стандарты качества и др.).

Нормативы используются при определении уровня работоспособности автомобилей и парка, планировании объемов работ, определении необходимого числа исполнителей, потребности в производственной базе, в технологических расчетах.

К важнейшим нормативам технической эксплуатации относятся периодичность ТО, ресурс изделия до ремонта, трудоемкость ТО и ремонта, расход запасных частей и эксплуатационных материалов.

Определение нормативов производится на основе теоретических предпосылок, аналитических расчетов и данных о надежности изделий, расходе материалов, продолжительности и стоимости проведения работ ТО и ремонта, составляющих совокупность закономерностей ТЭА шестого вида.

Вопрос 10. Определение периодичности ТО по допустимому уровню безотказности.

Ответ 10. Этот метод основан на выборе такой рациональной периодичности, при которой вероятность отказа F элемента не превышает заранее заданной величины, называемой риском.

Вероятность безотказной работы

где х_i — наработка на отказ; R _д — допустимая вероятность безотказной работы; l _о – периодичность ТО;. Х _γ – гамма-процентный ресурс.

Для агрегатов и механизмов, обеспечивающих безопасность движения, R_д = = 0,9…0,98; для прочих узлов и агрегатов R_д = 0,85…0,90.

Определенная таким образом периодичность значительно меньше средней наработки на отказ.

Поэтому одной из главных задач технической эксплуатации является принятие технологических и организационных мер по сокращению вариации наработки на отказ профилактируемых элементов:

• повышение качества ТО и ремонта;

• выдерживание назначенных периодичностей, т.е. регулярность ТО;

• группировка автомобилей при конкретном обслуживании по возрасту и условиям эксплуатации, обеспечивающая относительную однородность технического состояния.

Преимущества метода: простота и учет риска.

Недостатки метода:

• неполное использование ресурса изделия;

• отсутствие прямых экономических оценок последствий отказа.

Вопрос 11. Определение нормативов ТЭА методом группировки по стержневым операциям

Ответ 11. Метод группировки по стержневым операциям ТО основан на том, что выполнение операций ТО приурочивается к оптимальной периодичности так называемых стержневых операций, которые обладают следующими признаками:

а) влияют на экологическую и дорожную безопасность автомобиля;

б) влияют на работоспособность, безотказность, экономичность автомобиля;

в) характеризуются большой трудоемкостью, требуют специальных оборудования и конструкции постов;

г) регулярно повторяются.

Примерами подобных стержневых операций или групп операций являются:

проверка и регулирование тормозной системы (все признаки); проверка токсичности отработавших газов и соответствующая регулировка систем двигателя (все признаки); смена масла в картере двигателя (признаки в, г). Таким образом, по этому методу периодичность ТО стержневой операции принимается за периодичность вида ТО или группы операций.

Операции, оптимальная периодичность которых больше периодичности стержневой операции, выполняются с коэффициентом повторяемости

где l _ст – периодичность стержневой операции ТО;

l _о – периодичность операций ТО

Такие операции, как отмечалось, состоят из двух частей – контрольной (диагностической) и исполнительской. Причем контрольная часть производится каждый раз при направлении автомобиля на данный вид обслуживания, а исполнительская — по потребности в зависимости от его фактического технического состояния. В действующей системе ТО более 65-70% всех операций выполняются с коэффициентом повторяемости, зависящим от результатов контроля в пределах установленной периодичности.

Вопрос 12. Определение нормативов ТЭА технико-экономическом методом.

Ответ 12. Определяют такую групповую периодичность, которая соответствует минимальным суммарным затратам С _ΣΣ на ТО и ремонт автомобиля по всем рассматриваемым объектам (рис. 1):

Рис. 1. Определение периодичности технико-экономическим методом

т.е. оптимальная периодичность l = l _0г при С _ΣΣ = С _min, где C _{I s} • С _{Ii s} – удельные затраты на ТО и ремонт i -го объекта; s – число операций в группе (виде ТО). Δ s – это увеличение удельных затрат s -операции при ее выполнении в результате группировки, с групповой l_0г, а не со свойственной ей оптимальной периодичностью l _{0 s} .

Если в группу входит операция, периодичность которой ограничена в рассматриваемых пределах условиями безопасности, экологии или техническими критериями, то выбранная групповая периодичность должна удовлетворять требованиям l _{0 i} ≥ l _0г; где i – номер операции с периодичностью, ограниченной требованиями безопасности движения или другими техническими критериями (например, прекращение функционирования механизма при l _{0 i} < l _0г).