Техническая эксплуатация сплошных агрегатов и трансмиссий

, (4.47)

Где bp - периодичность предупредительного обслуживания.

Отказы, возникшие раньше, чем проведено очередное , устраняют по мере появления. Стоимость устранения этих отказов по любой стратегии равна С, т.е. имеем стоимость устранения отказов, возникающих с определенностью xi, равную С. Остальные работы проводятся с периодичностью bp, стоимостью d и вероятностью данного события .

Преимущества второй стратегии:- гарантирован определенный уровень надежности работы автомобиля;- затраты на поддержание исправного состояния ниже, чем при отказе (d < C), т.к. устранение отказа сопровождается дополнительными потерями, связанными с оказанием помощи на линии;- возможность предупредительной организации ТО и ремонта определяет рациональные пути совершенствования системы ТО. Основной недостаток - недоиспользование ресурса отдельных узлов, агрегатов и систем автомобиля, т.к. средняя периодичность проведения ТО и ремонта меньше наработки на отказ .Удельные затраты определяются отношением средневзвешенной стоимости одной операции К с средневзвешенной наработке:

. (4.48)

Затем, дифференцируя выражение по l и приравнивая производную к нулю, определяем периодичность b0 соответствующую С1-1. При сравнении, удельных затрат по формулам 4.46 и 4.48 в случае С1-1min < CII предпочтительным является первый способ предупредительной стратегии, т.е. ТО. В экономико-вероятностном методе так же, как и при определении оптимальной периодичности по безотказности используется понятие коэффициента оптимальной периодичности:

. (4.49)

где - коэффициент, показывающий отношение стоимости ТО к стоимости устранения отказа - коэффициент вариации наработки на отказ при первой стратегии (< 1). При наличии ограничений по безотказности коэффициент рациональной периодичности определяется:

, при < 1, (4.50)

где - коэффициент сокращения параметра потока отказов;

- параметр потока отказов при использовании предупредительной стратегии;

- параметр потоков отказов при устранении отказов по потребности.



Рис. 15. Оптимальная периодичность ТО при заданном уровне безотказности

Необходимо отметить, что принятие дополнительных требований по безотказности сокращает рациональную периодичность по сравнению с использованием только экономико-вероятностных критериев. В первом приближении, не прибегая к расчетам по теоретическим зависимостям, коэффициент рациональной периодичности ТО может быть также найден графически (рис. 15). Экономико-вероятностный метод позволяет найти рациональные пути совершенствования организации ТО. Действительно, если периодичность l0, то предупредительного воздействия требуют те изделия (первая группа), потенциальный отказ которых может возникнуть с некоторой вероятностью R1 (рис. 14, в) при наработке . Изделия же второй группы с потенциальной наработкой на отказ могут обслуживаться не при данном, а при последующих обслуживаниях. Вероятность этого события R2=R-R1, поэтому при таком способе реализации предупредительной стратегии необходимо разделение изделий, которое осуществляется при помощи диагностирования, требующего дополнительных затрат. В этом случае, с оптимальной периодичностью l0 контролируются все неотказавшие до этого момента изделия. Стоимость этого контроля составляет dk, а работы по доведению технического состояния до нормы, имеющие стоимость du, проводят только для первой группы изделий. Также развитие предупредительной стратегии с использованием диагностирования будет целесообразно, если дополнительная стоимость контроля будет компенсирована уменьшением стоимости профилактической работы и ущерба от отказов. Для случая учета только двух последовательных ТО удельные затраты при профилактике с предварительным контролем будут:

. (4.51)

где - стоимость операции ТО с предварительным контролем;

С - затраты на ремонт;

F - вероятность появления отказа в определенном интервале наработки;

du - стоимость восстановительных работ;

R1 - вероятность проведения восстановительных работ;

dk - стоимость контрольно-диагностических работ (КДР);

lр- периодичность проведения операций ТО;

- средняя наработка, с которой будут устраняться отказы;

R - вероятность проведения КДР;

- коэффициент повторяемости, определяющий долю изделий, которые потребуют наряду с контролем еще и устранения возникших отклонений параметров технического состояния от нормальных значений. Очевидно, что предварительный контроль целесообразен при .

Одним из методов проведения контрольных работ является диагностика, которая служит для определения технического состояния автомобиля, его агрегатов и узлов без разборки и является техническим элементом ТО и ремонта. Метод статистических испытаний основан на моделировании (имитации) реальных случайных процессов ТО, что дает возможность исключить влияние побочных факторов, резко сократить стоимость экспериментов и ускорить испытания. Моделирование можно проводить вручную или на ЭВМ. Исходными данными для моделирования служат как фактические данные наблюдений, так и законы распределения случайных величин. При определении оптимальной периодичности ТО необходимо проделать следующее:- предварительно назначают один или несколько значений периодичностей ТО и коэффициенты вариации ;- создают два массива данных: наработка на отказ [X] и периодичность ТО - [l];- выбирают из первого массива значение наработки до отказа xi; - выбирают из второго массива периодичности ТО значение li , определяемое с учетом средней периодичности и ее вариации .Пара чисел xi и lj называется реализацией. Если , то фиксируется отказ, а при фиксируется выполнение операции ТО. В случае если вероятность отказов при моделировании больше заданной, то уменьшают исходные данные периодичности и повторяют моделирование. Из рис. 16 видно, что при увеличении периодичности ТО сокращается вероятность проведения операций диагностирования и возрастает вероятность появления отказов между ТО. Величина вероятности проведения операции ТО по результатам контроля и коэффициента повторяемости первоначально возрастает до определенного предела, а затем снижается.

Рис. 16. Влияние периодичности ТО на состояние тормозной системы



1 - вероятность выполнения только контрольной части операции; 2 - коэффициент повторяемости; 3 - вероятность выполнения исполнительской части операции по результатам контроля; 4 - вероятность отказа между ТО

Таким образом, при оптимальной производительности содержание операций ТО будет наиболее полным, а соотношение между контрольными и исполнительскими операциями рациональным. Введение дополнительной величины (стоимость или трудоемкость выполнения профилактической или ремонтной операции) позволит в каждом отдельном случае определить суммарные удельные затраты на ТО и ремонт и сравнить различные периодичности ТО по экономическому критерию. Сопоставление всех возможных стратегий, способов их реализации и соответствующих затрат можно проводить с использованием карты профилактической операции (рис. 17), на которой показаны:

Рис. 16. Карта профилактической операции

граница удельных затрат (1), соответствующая устранению отказа по потребности (CII); удельные затраты (2) при проведении ТО по параметру технического состояния, т.е. с предварительным контролем (С1-2); удельные затраты (3) при проведении ТО по наработке (C1-1); изменение допустимого отклонения параметра технического состояния (4) при проведении ТО по (С1-2).

Карта для конкретного агрегата или узла позволяет: сравнивать различные методы и стратегии; определять для различных методов оптимальные периодичности и соответствующие им удельные затраты; назначать допустимые значения параметров технического состояния Уд при проведении ТО по параметрам технического состояния. Если, например, по результатам контроля при периодичности l0,.2 (C1-2) фактическое значение параметра технического состояния Уф,2 > Уд, то кроме диагностирования необходимо проведение исполнительной работы, т.е. доведение параметра технического состояния до номинального значения. При Уф.2 < Уд исполнительную часть операции при данном обслуживании не проводят. Из вышеизложенного следует, что, во-первых, применение диагностирования способствует развитию предупредительной стратегии ТО; во-вторых, целесообразность и способы проведения предупредительной стратегии (с диагностированием или без него) определяются технико-экономическими расчетами в-третьих, в зависимости от принимаемой для данной операции периодичности приемлемой может быть любая из рассмотренных стратегий (сравним периодичности ).Рассмотрим в общем виде несколько примеров определения периодичности ТО (l0): а) По допустимому уровню безотказности. Необходимо выбрать такую рациональную периодичность, при которой вероятность отказа F(x) не превышает заданной степени риска. Вероятность безотказной работы будет обеспечена, если

,

где - наработка на отказ;

- вероятность отказа (риск);

- гамма-процентный ресурс.

Для всех механизмов и агрегатов, обеспечивающих безопасность движения, принимаем =0,9 и получим периодичность значительно меньше средней наработки на отказ :. Коэффициент рациональной периодичности учитывает коэффициент вариации наработки на отказ, а также принятую допустимую вероятность безотказной работы =0,9. Для нормального закона распределения примем, например, =0,2 и в табл. 4.9 найдем =0,75. В итоге найдем периодичность ТО автомобиля. б) По допустимому значению и закономерности изменения параметров технического состояния. В п. 4.2.1 были уже рассмотрены закономерности изменения технического состояния узлов автомобиля по наработке, описываемые степенными функциями (4.1) или линейными зависимостями (4.3). Располагая значениями параметров технического состояния нескольких агрегатов или механизмов к моменту наработки l (табл. 4.1 и 4.3), их допустимым Уд и начальным Ун значениями, нетрудно рассчитать наработку каждого до достижения величины .

Имеем

,

где - значение параметра ТС каждого автомобиля.

Допустимая наработка каждого автомобиля до достижения параметра Уд будет

.

Определяем среднюю величину наработки

.

Среднеквадратичное отклонение



.

Коэффициент вариации .

Необходимо учесть коэффициент максимальной интенсивности изменения параметра технического состояния при соблюдении условия.На коэффициент влияет коэффициент вариации и вид закона распределения. Для нормального закона распределения

,

.

Если , то коэффициент максимальной интенсивности для закона распределения Вейбулла-Гнеденко находят из зависимости

,

где Г - гамма-функция, m - параметр распределения.

Имея значение функции стандартного нормального распределения

,

нетрудно из табл. 4 определить значение ее аргумента Z и рассчитать искомое значение периодичности ТО (l0):

.



Если взять принятую выше допустимую вероятность безотказной работы = 0,9 и = 0,2, то тогда по табл. 4.4 находим .

Отсюда периодичность ТО при будет

.

По значениям и из графика на рис. 4.13 найдем и получим

.

в) В экономико-вероятностном методе так же, как и при определении периодичности по безотказности используется понятие коэффициента рациональной периодичности :

, при ,

где - отношение затрат ТО к ремонту;

- коэффициент вариации.

Если агрегат или узел имеет показатели , =0,2, то получим

.

Если необходимо сократить параметр потока отказов при использовании предупредительной стратегии в четыре раза, т.е.



,

где - параметр потока отказов предупредительной стратегии;

- то же, при устранении отказов по потребности,

то коэффициент рациональной периодичности определится по формуле

.

Для этих же значений = 0,25 и = 0,2 из графика на рис. 15 найдем, что .

Расчет коэффициентов рациональной периодичности показывает, что с уменьшением значения коэффициента вариации наработки на отказ увеличивается периодичность ТО, т.е. здесь исходя из первой стратегии стоимости СI диагностических работ уменьшается, а затраты СII на ремонт по второй стратегии возрастают или в общем случае .

Дополнительно необходимо провести анализ технико-экономического метода и метода статистических испытаний.

4.3.2 Определение ресурсов и норм расхода запасных частей

При нормировании ресурсов применяют показатели - средний и гамма-процентный (при 85-90%), определяемые по результатам наблюдений или отчетным данным. Нормы обычно устанавливаются для следующих случаев:

ресурс автомобиля или агрегата до 1-го капитального ремонта при работе в определенных условиях (табл. 11); средний срок службы (в годах) или ресурс до списания.



Таблица 11. Ресурс агрегатов до 1-го капитального ремонта
для 1-й категории эксплуатации

Автомобили	Ресурс, тыс. км
	Двигатель	Коробка передач	Задний мост	Передний мост
ГАЗ-3-24-01, -24-07	200	250	300	300
ПАЗ-672	180	180	180	150
ЛиАЗ-677М	200	200	300	210
ГАЗ-53А, -53-07	200	250	250	250
ЗИЛ-130	250	300	300	300
МАЗ-5335	275	2758	320	320
КамАЗ-5320	300	300	300	300

Нормы расхода запасных частей необходимы для планирования и для определения объема заказа запасов и затрат на запасные части. Применяются укрупненные и номенклатурные нормы.

Укрупненные нормы затрат на запасные части и материалы при эксплуатации служат для целей планирования ТО и ремонта. Обычно в среднем в расходах на текущий ремонт запасные части составляют 40%, а материалы 15%.

Нормы определяются на основании фактических данных, а также расчетным путем по их ресурсу Номенклатурная норма устанавливает средний расход запасных частей (в каждой детали) в штуках на 100 автомобилей в год. В общем случае норма расхода запасных частей (Н) определяется с использованием ведущей функции потока замен .

(4.52)

где t - продолжительность периода (годы), для которого получено значение .

Для оценки фактического расхода и норм применяются приближенные методы:

по ресурсу до первой замены:

, (4.53)

где Lг - годовой пробег автомобиля;

L1 - ресурс до первой замены (восстановления) детали;

- коэффициент восстановления детали; по числу замен детали за срок службы ta автомобиля:

. (4.54)

по числу замен с учетом вариации ресурса детали .Для деталей с ресурсом, сопоставимым со среднегодовым пробегом автомобиля LГ, средняя норма расхода за полный срок эксплуатации определяется по зависимости:

(4.55)

Фактический расход запасных частей с учетом категорий не должен превышать нормативы (табл. 12).

Таблица 12. Влияние условий эксплуатации на расход запасных частей

Категория условий эксплуатации	Расход запасных частей, %
	Автомобиль	Двигатель
I	100	100
II	110	110
III	125	140
IV	140	165
V	165	200

Расход запасных частей возрастает при сокращении ресурса деталей при последующих заменах, т.е. уменьшении . Если на автомобиле несколько одинаковых деталей или узлов, то норма соответственно увеличивается. Таким образом, для определения норм расходов запасных частей необходимы сведения по надежности деталей, интенсивности эксплуатации и сроку службы до списания.

4.4 Методы определения допустимых параметров и диагностирование

4.4.1 Определение параметров диагностирования

В процессе технической эксплуатации и управления работоспособностью автомобиля необходимо, кроме общей статистической информации, иметь индивидуальную информацию, отражающую уровень технического состояния конкретного автомобиля, агрегата, системы, детали до и после обслуживания или ремонта. Каждый из элементов автомобиля или агрегата можно определить с помощью одного или нескольких структурных и выходных параметров. Система же оценивается по совокупности параметров, отражающих состояние отдельных элементов и их свойства.

Рис. 17. Изменение показателя технического состояния У и диагностического параметра S_Т

В процессе эксплуатации автомобиля текущие значения параметров его состояния Уiизменяются от начальных или номинальных значений УН до предельных УП (рис. 17).

Формирование возможных состояний автомобиля определяется набором нормативных значений параметров состояния.

номинальные и предельные значения параметров автомобилей, его агрегатов, узлов и деталей устанавливаются заводами-изготовителями в отраслевой нормативно-технической документации, согласованной с общегосударственной системой стандартов и отраслевыми нормативными документами с учетом специфических условий эксплуатации. На основании анализа и классификации нормативные значения параметров можно разбить на две основные группы. К первой группе относятся параметры, не зависящие от условий эксплуатации и задаваемые на уровне государственных стандартов. Это нормативы параметров безопасности автомобиля и его влияния на окружающую среду (тормозная система, рулевое управление, шины и колеса, системы освещения и сигнализации, параметры токсичности отработавших газов, шум, вибрация и т.д.), а также нормативы параметров, определяемых только конструктивными и технологическими факторами, такими, как применяемые материалы, технология установления, форма и размеры и т.д. (тепловые зазоры в газораспределительном механизме, зазоры на электродах свечи и т.д.). Ко второй группе относятся все параметры, на изменение которых в зависимости от наработки существенное влияние оказывают условия эксплуатации. В этом случае значения одного и того же автомобиля могут существенно (в 1,5-2 раза) отличаться. Это, например, износ зубьев шестерен, люфт в передаче, усталостные разрушения и т.д. Для этой цели следует применять разработанный в МАДИ метод определения предельно допустимого значения на основе толерантных границ. Сущность его состоит в проведении статистического анализа распределения значений параметров, измеренных у достаточно большой выборки автомобилей. При этом выдвигается предположение, что в данную выборку попала некоторая часть объектов, находящихся в пред отказном (неисправном) состоянии. Путем математической обработки данных определяют закон распределения значений параметра f(y) и в зависимости от вероятности определяют предельно допустимое значение параметра.

Рис. 18. Определение предельно допустимого значения параметра Уп.д на основе толерантных границ

Если параметр имеет одностороннее ограничение сверху (люфт зубчатого зацепления), то в качестве предельно допустимого принимают значения Уп.д (рис. 4.20, а), для которого

(4.56)

Когда параметр имеет одностороннее ограничение снизу (сила тяги на ведущих колесах), то по рис. 18, б

. (4.57)

Если параметр имеет двустороннее ограничение (вязкость масла), то предельно допустимых значений будет два - верхнее Уп.д.2 и нижнее Уп.д.1 (рис. 4.20, в), для которых



. (4.58)

В силу того, что предельно допустимое значение параметра имеет рассеивание на граничных областях, то одни и те же значения могут соответствовать как исправному, так и неисправному (пред отказному) состоянию, поэтому уровень вероятности , определяющий назначение границы отнесения объекта к исправному или неисправному состояниям, определяется с учетом ошибок первого и второго рода, возможных при использовании данного параметра. Ошибки первого рода - признание исправного объекта неисправным, а ошибки второго рода - пропуск неисправности, когда неисправный объект признается годным к дальнейшей эксплуатации. Ошибки первого рода приводят к дополнительным разборочно-сборочным и контрольным работам, простою автомобиля в ремонте. Ошибки второго рода приводят к внезапным отказам, увеличению расхода топлива, износу шин и снижению срока службы агрегатов и узлов. На рис. 19 приведено графическое определение вероятности для назначения граничной области в зависимости от возможных экономических потерь от ошибок первого и второго рода.

Рис. 19. Назначение граничной области значений параметра по потерям от ошибок первого и второго рода



Обозначения 1 и 2 относятся к плотности распределения значений параметров, измеренных у группы автомобилей, находящихся в эксплуатации в работоспособном состоянии, и у группы машин, находящихся в ремонте по причине отказа или ярко выраженного предотказного состояния узла, характеризуемого данным параметром. Зоны этих распределений пересекаются, и назначенное предельно допустимое значение Уп.д. отсекает от них площади и . Площадь соответствует вероятности ошибки первого рода - «ложная неисправность», а - пропуску неисправности, вероятности ошибки второго рода. Изменяя значение Уп.д., можно изменять соотношения этих вероятностей. При этом ошибка первого рода приводит с вероятностью к лишним предупредительным работам стоимостью d. Этот ущерб вычисляется по формуле:

. (4.59)

Ошибка второго рода приводит к ущербу, выражающемуся вероятностью , аварийного ремонта со стоимостью С взамен не проведенных своевременно предупредительных работ со стоимостью d. Ущерб находим:

. (4.60)

Отсюда оптимальное значение предельно допустимого норматива будет соответствовать минимальному суммарному ущербу

. (4.61)



Анализируя это выражение и рис. 19, с учетом того, что затраты на аварийный ремонт значительно выше стоимости предупредительных работ и появление ошибок второго рода приводит к дополнительным затратам на расход топлива, износ шин и т.д., можно сделать вывод, что предельно допустимое значение норматива желательно назначать исходя из минимальной ошибки (вероятности ) второго рода. Для узлов, обеспечивающих безопасность движения, предельно допустимое значение параметра принимается при величине вероятности , а для всех остальных агрегатов и узлов при .Эти значения являются рациональными с точки зрения соотношения вероятностей появления ошибок первого и второго рода и ущерба от них. Для случаев, когда функция распределения f2(y) неизвестна, дополнительный норматив назначают по общей плотности распределения f1(y), т.к. значение диагностического параметра распределения f2(y) находится внутри общего распределения f1(y) и составляет до 85%. При этом те объекты, которые считаются явно неисправными, заранее отсекаются. Методика определения предельно допустимых значений параметров в разовой выборке случайных величин приведена в п. 4.2.3. В зависимости от вида рассматриваемого параметра технического состояния (одно- или двустороннее ограничение степени важности) по одной из формул (4.56), (4.57) и (4.58) найти предельно допустимое значение параметра.

4.4.2 Получение информации о работоспособности агрегата, узла, детали при помощи диагностики

Исследования МАДИ показали, что вся информация о техническом состоянии автомобилей на 76% состоит из описаний внешних проявлений неисправностей. Данная информация на 96% имеет достаточно высокую достоверность, но до 40% обладает низким качеством, так как содержит значительное количество неоднозначных сведений. Поэтому необходима индивидуальная информация о скрытых и назревающих отказах, которая предотвратит преждевременные или запоздалые ТО и ремонт. Средством получения такой информации является техническая диагностика, которая изучает признаки неисправности элементов автомобиля; методы, средства и алгоритмы определения технического состояния желательно без разборки, так как разборка и нарушение взаимного положения приработавшихся деталей приводят к сокращению остаточного ресурса до 30-40%.

Рис. 20. Определение технического состояния

Диагностирование дает возможность спланировать появление предельного состояния элементов автомобиля, имея закономерности из изменения.

Ретроспектива - это изменение технического состояния объекта до диагностирования (рис. 20).

Для определения технического состояния элементов автомобиля необходимо текущее значение диагностических параметров, измеренных средствами диагностирования, сопоставить с соответствующими нормативными значениями.

Количественную оценку технического состояния дают диагностические нормативы, установленные ГОСТами и руководящими техническими документами: 1. Ун - начальное значение норматива, соответствующее величине диагностического параметра новых, технически исправных автомобилей; 2. Уп - предельное значение норматива - соответствует такому состоянию норматива, при котором его эксплуатация становится нецелесообразной по технико-экономическим соображениям; 3. Уд - допустимое значение - соответствует величине диагностического параметра, при котором целесообразно проводить техническое обслуживание или ремонт. Ему соответствует величина наработки ;4. D - допустимое отклонение норматива. При эксплуатации допустимый норматив Уд принимается условно как граница между исправным и неисправным состоянием для заданной периодичности его межконтрольного пробега. Он включает в себя начальное значение Ун и допустимое отклонение D. Если текущее значение диагностического параметра выходит из рамок норматива, то высока вероятность отказа или понижения технико-эксплуатационных свойств. На рис. 21 показана схема формирования диагностического норматива в зависимости от наработки l. Допустимый норматив определяется как снижение предельного норматива Уп на величину ?У, которая обеспечивает безотказную работу на межконтрольных пробегахОпределение значения Уд сводится к установлению допустимого отклонения D. Допустимое отклонение D можно определить в совокупности с реализацией, если изменения диагностических параметров по пробегу описываются степенными функциями по зависимостям первого вида (п. 4.2.1), а если носят случайный характер, то по зависимостям второго вида (п. 4.2.2).

Рис. 21. Схема формирования диагностических нормативов взависимости от наработки: D - допустимое отклонения параметров; ld - периодичность планового диагностирования; ?У' - приращение параметра за межконтрольный пробег; А, Б - профилактическое восстановление



При диагностировании сруктурных параметров (зазор, износ и т.д.) обращают внимание на косвенные признаки, т.е. диагностические параметры. Между структурными и диагностическими параметрами в зависимости от сложности объекта могут существовать различные взаимосвязи. Диагностические параметры должны отвечать четырем основным требованиям: чувствительности, однозначности, стабильности и информативности. Чувствительность - это скорость приращения диагностического параметра при изменении величины окружного параметра, математически описывается как . Так, например, изменение количества газов, прорывающихся в картер двигателя, и изменение компрессии в цилиндрах из-за износа деталей цилиндропоршневой группы. В первом случае параметр изменяется в несколько раз, а во втором на 10-20%.Стабильность - это вариация диагностического параметра при многократных изменениях с одним и тем же значением структурного параметра. Нестабильность снижает достоверность оценки технического состояния .Однозначность - это отсутствие экстремумов от начального до предельного значения параметра технического состояния.

Информативность - это достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений параметра. Достоверность оценки технического состояния определяется соотношением ошибок первого и второго рода (п. 4.4.1). На рис. 4.24 показана информативность диагностических параметров, основанная на совместном анализе плотности распределения значений параметра и , соответствующих исправным и неисправным элементам автомобиля. Видно, что чем меньше площади покрытия кривых распределения, составляющих сумму вероятности ошибок первого и второго рода , тем информативней параметр. В первом случае, назначая предельно допустимое значение параметра, можно свести к минимуму ошибку второго рода, и почти все значения параметра от номинального до предельно допустимого будут однозначно соответствовать исправному состоянию. Во втором случае такой однозначной оценки состояния объекта диагностирования дать невозможно. Однако можно оценить состояние с позиции вероятности, если учесть для данного значения параметра соотношение вероятностей.

Рис. 22. Плотность вероятности диагностических параметров для исправных (1) и неисправных (2) элементов: а - информативный; б - малоинформативный

Запишем это в виде коэффициента

, (2.62)

где и .

Кроме указанных требований качество диагностируемых параметров оценивается также по затратам и технологичности диагностирования. Для того чтобы выбрать наиболее подходящие параметры, строят структурные схемы агрегата, узла или механизма. Схема представляет из себя модель, которая увязывает в единое целое составные элементы механизма, характеризующие их структурные и диагностические параметры и перечень характерных неисправностей. В качестве примера рассмотрим структурную схему цилиндропоршневой группы (рис. 23).

Рис. 23. Структурная схема цилиндропоршневой группы двигателя как объекта диагностирования

Методы диагностирования агрегатов и узлов характеризуются способом измерения и физической сущностью диагностических параметров. Обычно принято выделять три основные группы методов, выделенных в зависимости от вида диагностических параметров (рис. 24).

Рис. 24. Методы диагностирования

Необходимо построить структурную схему своего агрегата или узла, подобрать метод диагностирования и параметр диагностирования, наиболее подходящий всем четырем основным требованиям (чувствительность, стабильность, однозначность и информативность).

4.5 Организационно-технологические мероприятия подготовки автомобиля к ТО и ремонту

4.5.1 Прогнозирование состояния и поведения систем автомобиля

Для технической эксплуатации агрегатов, узлов и элементов автомобиля можно использовать «марковские случайные процессы» (знаменитый математик Марков А.А.). Суть их в том, что вероятность любого состояния системы (двигатель, задний мост и т.д.) в будущем зависит от ее состояния в настоящее время и не зависит от того, каким путем и когда она пришла в это состояние. В технической эксплуатации наибольшее применение находят цепи Маркова и Марковские последовательности. Здесь четко определены состояния системы. Переход из состояния в состояние осуществляется в дискретные моменты времени и определяется переходными вероятностями. Марковские процессы с дискретным состоянием и непрерывным временем характеризуют функционирование систем, у которых переход из состояния в состояние происходит в случайные моменты времени, а сами состояния дискретны, например появление неисправности, отказа. Для этого процесса рассматриваются плотности вероятностей л переходов за время из состояния в состояние :

, (4.63)

где - вероятность того, что за система перейдет из состояния в состояние .При малом . Если все не зависят от t, то процесс считается однородным, а в противоположном случае - неоднородным. Если есть данные по плотностям вероятности переходов , то можно рассчитать вероятности всех состояний системы в разные моменты времени, т.е. определить вероятность первого состояния , второго и т.д .Эти вероятности получают из системы дифференциальных уравнений по следующим правилам: в левой части уравнения помещается производная вероятности соответствующего состояния, например ;правая часть содержит столько членов, сколько переходов связано с данным состоянием (стрелок < и >);каждый член правой части уравнения равен произведению плотности вероятности перехода на вероятность того состояния, из которого переход осуществляется знак «+» ставится перед членами правой части уравнения при входе в данное состояние, а знак «-» при выходе из данного состояния. Для примера рассмотрим график состояний на рис. 25.

Рис. 25. Связь состояний автомобиля

Можно записать систему уравнений:

(4.64)

Здесь для краткости опущены индексы t, т.е. вместо P1(t) записано P1 и т.д.

Предельные состояния (при ) определяются из приведенной системы уравнений, у которых левые части уравнений приравниваются нулю, при условии, что . Эти вероятности характеризуют среднее время пребывания системы в соответствующих состояниях S1, S2, S3 и S4. Самыми распространенными процессами в дискретном состоянии и непрерывном времени реализации являются простейшие процессы, обладающие свойствами стационарности, ординарности и отсутствия последствий. Стационарным является поток отказов, при котором вероятность возникновения отказов в течение определенного промежутка времени (или пробега) зависит от длины этого промежутка, а не от начала отсчета времени. Для стационарного потока количество отказов за интервал x равно:

. (4.65)

Ординарность означает, что одновременное возникновение двух отказов у автомобиля практически маловероятно. Отсутствие последствий - независимость потока от числа ранее поступивших отказов и моментов их возникновения. В большинстве случаев на практике суммирование не менее 6-8 элементарных потоков при водит к образованию простейшего или близкого к нему потока. Для такого потока отказов вероятность возникновения определенного числа отказов в течение времени определяется законом Пуассона (рис. 26):

, (4.66)

где k=1, 2… - число отказов, возникших за время t;

щ - параметр потока отказов.



Рис. 26. Вероятность возникновения требований по закону Пуассона в зависимости от среднего их числа

При эксплуатации автомобилей обычно фиксируется время в единицах (1 час, 1 смена, 1 неделя, 1 месяц и т.д.), т.е. при t=1 и , где a - среднее число отказов, возникающих за время t. В этом случае можно записать:

(4.67)

Поступление автомобилей с неисправностями в ремонт называют требованием. Требование в действительности может включать несколько отказов или неисправностей агрегатов и систем. Пользуясь формулой (4.64) можно установить число требований Pk при известном среднем значении отказов а. Например. Определить вероятное отсутствие требований при среднем числе отказов a=3.

Отсюда видно, что загрузка постов и оборудования носит вероятностный характер, т.е.: 22% смен будет иметь фактическое число требований; 42% (5+15+22) - загрузка будет меньше; 36% (100-42-22) - загрузка будет больше средней. Следовательно, при расчете пропускной способности предприятия (участка, поста) расчет производственных площадей, штата рабочих и подбор оборудования исходя из средней потребности может соответствовать неполной загрузке участков или ожидания момента обслуживания, т.е. образования очереди требования. Отсюда из стоимости простоя автомобиля в ожидании ремонта (Ca) или простоя оборудования и рабочих в ожидании автомобилей в ремонт (Со.р) можно определить оптимальную пропускную способность участков, постов ТО и ремонта. Эта задача решается с помощью целевой функции. Характерным признаком закона Пуассона является равенство дисперсии среднему значению, поэтому коэффициент вариации потока требований можно записать в виде: Это означает, что с увеличением программы ремонта, вариация ее фактического значения уменьшается, закон распределения становится более симметричным (рис. 4.28) (при а=6), что благоприятно сказывается на организации технологического процесса ТО и ремонта. Поэтому укрупнение предприятий, централизация и кооперирование ТО и ремонта благоприятно сказывается на технической эксплуатации. При технической эксплуатации автомобилей могут в основном возникать только два непрерывных во времени марковских процесса, все дискретные состояния которых располагаются в последовательную цепь с переходами и показаны на рис. 27.



Рис. 27. Схема марковских процессов: а) «гибель и размножение»; б) циклический

Рассмотрим первое состояние системы, так называемый «процесс гибели и размножения» (рис. 24, а).

Из нее видно, что для первого состояния имеется равновесие:

;

для второго состояния:

,

но с учетом равенства первого состояния, получим:

,

т.е. для данного процесса запишем соотношение:

.

Если использовать это соотношение, а также условия, что , получим предельные вероятности:

(4.68)

Важным свойством простейшего потока является то, что в промежутке времени между двумя событиями (отказами) он изменяется по экспоненциальному закону распределения, для которого: . Если поток обладает только двумя свойствами (одинарностью и отсутствием последствия), то он называется нестационарным пуассоновским и тогда число событий за интервал () определяется следующим образом:

(4.69)

В том случае, когда параметр потока отказов стабилен или приходит на отдельных участках в стабильное состояние (рис. 4.28), эти потоки можно рассматривать как простейшие и применять для характеристики потока уравнения Пуассона. Пример. Рассмотрим процесс гибели и размножения (рис. 4.29, а). В коммерческой структуре в работе находятся 4 автомобиля одной модели, средняя наработка на отказ каждого составляет ч. Поток отказов простейший (проколы баллонов, свободный ход педалей, светооптика и т.д.). Среднее время ремонта ч. Определить среднюю производительность автомобилей при условии, что производительность четырех автомобилей W1=100%; трех - W2=75%; двух - W3=50%; одного - W4=25%.Если поток отказов одного автомобиля по условию является простейшим с экспоненциальным распределением наработки между отказами и параметром интенсивности отказов, .При работе всех 4-х автомобилей (состояние S1) потоки отказов возрастают в 4 раза, т.е. . Если работают три автомобиля (состояние S2), , два (состояние S3) - , один (состояние S4) - . При состоянии S5 все четыре автомобиля ремонтируются. Рассмотрим интенсивность восстановления м, которая при экспотенциальном законе распределения продолжительности восстановления равна обратной средней продолжительности ремонта , т.е. при ремонте одного автомобиля , двух ; трех ; четырех .

Используя уравнения предельных вероятностей Pk перехода системы из одного состояния в другое (4.68), можно рассчитать:

Полную вероятность P5 можно не рассчитывать, т.к. в состоянии S5 все четыре автомобиля в ремонте.

Найдем среднюю производительность автомобилей в установившемся режиме.

Если средняя наработка на отказ будет в два раза меньше ( ч и время ремонта ч), то вероятности соответственно будут:

а средняя производительность автомобилей будет:

средняя производительность сократится на 9,8%.

Рассмотрим циклический процесс, который непрерывен во времени и все дискретные состояния связаны между собой в одно кольцо и имеют односторонние переходы (рис. 4.29, б). Например, автомобиль исправен и работает (S1), ожидает ремонта (S2), ремонтируется (S3), ожидает работу после ремонта (S4) и снова работает (S1).

В этом случае плотности вероятности переходов будут соответственно

Для предельных вероятностей, т.е. для , и при переходе из первого состояние во второе имеем , далее ; ; при переходе из последнего в первое .

При решении этой системы получим:

(4.70)

Так как данный процесс пуассоновский, то среднее время пребывания системы в состоянии Si равно , откуда

; (4.71)

Тогда предельные вероятности будут:

или в общем виде:

. (4.72)

Найдем предельные вероятности для цикличного процесса (рис. 4.29, б), если среднее время нахождения автомобиля в наряде (работе) ч, ожидание ремонта ч, нахождение в ремонте ч, ожидание работы после ремонта ч и снова работа ч. Тогда

Основное преимущество теоретических зависимостей типа 4.65, 4.66, 4.68 заключается в том, что появляется возможность предвидеть состояние и поведение системы при изменении действующих на него факторов, в отличие от статистического подхода, который только фиксирует простейшие события и другие показатели, соответствующие определенному моменту времени и состоянию системы.

4.5.2 Подбор технологического оборудования

К технологическому оборудованию относят стационарные, передвижные и переносные стенды, станки, всевозможные приборы и приспособления, производственный инвентарь (верстаки, стеллажи, шкафы, столы), необходимые для выполнения работ по ТО, ТР и диагностированию подвижного состава. или загружено полностью в течение рабочей смены, то его количество определяется расчетом по трудоемкости работ в человеко-часах по группе или каждому виду работ определенной группы оборудования: станочное, демонтажное, монтажное, подъемно-смотровое или специальное. В большинстве случаев оборудование, необходимое по технологическому процессу для проведения работ на постах зон ТО, ТР, диагностирования, а также для участков и цехов АТП, принимается в соответствии с технологической необходимостью выполняемых с его помощью работ, так как оно используется периодически и не имеет полной загрузки за рабочую смену. Номенклатура и количество оборудования производственных участков должны приниматься по табелю технологического оборудования и специализированного инструмента для АТП и базе централизованного ТО автомобилей с учетом видов ТО и ТР, выполняемых на данном предприятии, а также количества работающих в максимально загруженную сменуПринятое технологическое оборудование для проектируемого объекта следует свести в таблицу по форме 15. Таблица 4.13



Форма 15. Технологическое оборудование для участка

Оборудование, приборы, приспособления, специальный инструмент	Модель (тип)	Принятое кол-во	Габаритные размеры в плане, мм	Общая занимаемая площадь, м2	Место установки (номер поста)	Потребляемая мощность, кВт	Стоимость, руб.
ИТОГО:

Вначале записывается оборудование общее для всей зоны, участка (кранбалки, конвейеры), затем основное технологическое оборудование (осмотровые каналы, подъемники, диагностические стенды, моечные установки, т.е. стационарное оборудование), далее передвижное оборудование, переносные приборы, производственный инвентарь и др. При поточном техническом обслуживании соответствующие зоны ТО, а также участки и линии диагностирования, как правило, оснащаются прямоточными канавами узкого типа по всей длине зоны. Посты зоны ТО без потока, зоны ТР следует оснащать преимущественно подъемниками различных типов и назначения.

4.5.3 Основные виды компоновок производственных участков

Графическая часть должна содержать планировку объекта с расстановкой и привязкой оборудования (для зон ТО и ТР, линии диагностирования) и схему технологического процесса и организации работ. На листе эскизной планировки необходимо указать места расположения исполнителей, подвода сжатого воздуха, горячей воды, подключения потребителей электроэнергии, передвижное оборудование и т.д. Планировочные компоновки участков зон ТО и ТР зависят от: 1) выбранной строительной сетки колонн (ширина пролетов здания и шага колонн; 2) оборудования постов3) взаимного расположения постов; 4) ширины проезда в зонах ТО и ТР. По взаимному расположению посты могут быть прямоточными и тупиковыми (рис. 28).

Рис. 28. Взаимное расположение постов

Прямоточное последовательное расположение нескольких постов используется для ЕО, ТО1 и ТО2 при проточном методе обслуживания автомобилей, а прямоточные одиночные (проездные и тупиковые) - для ТО и ТР при выполнении работ на отдельных постах. При тупиковом расположении постов в зонах ТО и ТР расстановка постов может быть прямоугольной однорядной; косоугольной; двухрядной; комбинированной однорядной; комбинированной двухрядной. На рис. 29 приведен пример универсального участка диагностирования, на рис. 4.32 пример планированных решений зон ТО и ТР, а на рис. 4.33 - 4.37 - планировки рабочих мест: слесаря по ремонту агрегатов; по ремонту двигателей; карбюраторщика; слесаря-обкатчика; шиномонтажника.



Рис. 29. Универсальный участок диагностирования для грузовых автомобилей и автобусов (двухпостовой вариант): I - помещение постов диагностирования; II - машинное отделение; III - помещение для работ по обслуживанию стендов и приборов; IV - помещение операторов; 1 - установка для обдува колес горячим воздухом; 2 - автоматическая воздухораздаточная колонка для подкачки шин; 3 - гидроподъемник; 4 - пульт управления; 5 - стенд для проверки электрооборудования, включая систему зажигания; 6 - прибор для проверки установки фар; 7 - стенд для проверки тормозных и тягово-экономических свойств автомобиля; 8 - площадочный стенд для проверки углов установки управляемых колес

Рис. 30. Типы постов:

а, б и в - тупиковые соответственно на осмотровых канавах, подъемнике и напольный; г - проездной на осмотровой канаве; д - поточная линия



Рис. 31. Планировка рабочего места слесаря по ремонту агрегатов: 1 - стеллаж для деталей; 2 - ларь для обтирочных материалов; 3 - станок для расточки тормозных барабанов; 4 - слесарный верстак; 5 - радиально-сверлильный настольный станок; 6 - настенный шкаф для приборов и инструментов; 7 - стенд для разборки и регулировки сцеплений; 8 - гидравлический пресс 40 т; 9 - стеллаж для инструментов; 10 - настольно-верстачный пресс; 11 - стенд для ремонта карданных валов и рулевых механизмов; 12 - передвижная моечная ванна; 13 - заточный станок; 14 - вертикально-сверлильный станок; 15 - раковина для мытья; 16 - ларь для отходов; 17 - стенд для клепки тормозных накладок; 18 - стенд для ремонта редукторов задних мостов; 19 - стенд для ремонта коробок передач; 20 - стенд для ремонта передних и задних мостов; 21 - подвесная кран-балка; 22 - телефон и радио; 23 - электрический рукосушитель; 24 - тиски



Рис. 32. Планировка рабочего места слесаря по ремонту двигателей:

1 - моечная установка для мойки блоков цилиндров; 2 - моечная ванна для деталей; 3 - станок для расточки цилиндров двигателей; 4 - станок для полирования цилиндров двигателей; 5 - слесарный верстак с пневматикой; 6 - инструментальная тумбочка; 7 - прибор для проверки и правки шатунов; 8 - шкаф для хранения деталей шатунно-поршневой группы; 9 - прибор для определения упругости клапанов пружин и поршневых колец; 10 - стенд для выпрессовки поршневых колец; 11 - стеллаж для хранения приборов и приспособлений; 12 - станок для притирки клапанов; 13 - станок для шлифования клапанов; 14 - стенд для ремонта двигателей; 15 - стенд для сборки и разборки головок цилиндров двигателей; 16 - стенд для обкатки и испытания компрессоров; 17 - стенд для испытания масляных насосов и масляных фильтров; 18 - стеллаж для хранения масляных и водяных насосов и компрессоров; 19 - умывальник; 20 - ларь для отходов; 21 - ларь для обтирочных материалов; 22 - конторский стол; 23 - стеллаж для хранения двигателей; 24 - стенд для разборки двигателей; 25 - шкаф для деталей газораспределительного механизма; 26 - кран-балка



Рис. 33. Планировка рабочего места карбюраторщика: 1 - верстак для разборки и сборки карбюраторов; 2 - прибор для проверки жиклеров и клапанов; 3 - стол для приборов; 4 - прибор для проверки карбюраторов; 5 - прибор для проверки топливных насосов; 6 - прибор для проверки пружин диафрагм топливных насосов; 7 - прибор для проверки упругости пластин диффузоров; 8 - прибор для проверки ограничителей и максимального числа оборотов; 9 - стенной громкоговоритель; 10 - секционный стеллаж; 11 - урна для отходов цветного металла; 12 - ларь для обтирочных материалов; 13 - ящик для отходов; 14 - настольный электрический наждак на два круга; 15 - настольный сверлильный станок; 16 - шкаф; 17 - огнетушитель; 18 - ванна для мойки деталей; 19 - настенные электрочасы; 20 - настольный телефон; 21 - конторский стол; 22 - раковина-умывальник; 23 - подставка под оборудование; 24 - пневматическое зажимное приспособление; 25 - подцветочник



Рис. 34. Планировка рабочего места слесаря-обкатчика: 1 - подставка для хранения двигателей; 2 - стеллаж для хранения узлов двигателя; 3 - приспособление для установки двигателя; 4 - стенд для осмотра двигателей; 5 - инструментальная тумбочка; 6 - слесарный верстак; 7 - ларь для отходов; 8 - кран-балка; 9 - шкаф; 10 - раковина для мытья рук; 11 - зеркало; 12 - электрический рукосушитель

Рис. 4.37. Планировка рабочего места шиномонтажника: 1 - силовой щит; 2 - приспособление для правки замочных колец; 3 - станок для очистки ободов дисков; 4 - верстак; 5 - сушильная камера; 6 - стеллаж; 7 - пылесос (он же пульверизатор); 8 - стенд для демонтажа колес; 9 - площадка для монтажа колес; 10 - воздухораздаточная колонка; 11 - машина для мойки колес; 12 - стальная эмалированная раковина; 13 - электрический рукосушитель; 14 - подвесная кран-балка; 15 - вешалка для хранения камер; 16 - шкаф для хранения средств защиты; 17 - стеллаж для хранения колес и покрышек; 18 - предохранительная клеть для накачивания шин; 19 - ящик для хранения песка



4.5.5 Влияние выбора типа технологического оборудования на компоновку участка

Выбор типа осмотрового устройства. Наиболее распространенными типами осмотровых устройств являются канавы; конвейерные линии подъемники. Параметры канав определяются в соответствии с требованиями СН и П 11-93-74 1. При наличии двух и более канав они объединяются между собой открытой траншеей (для тупиковых канав) или тоннелем (для проездных канав). 2 Ширина канав и тоннелей должна быть: не менее 1 м, если они служат только для прохода; не менее 2 м, если в них расположены технологическое оборудование и рабочие места. 3.Высота тоннеля от пола до низа перекрытия или до несущих конструкций автомобилей, принимается не менее 1,8 м. 4.Из тоннелей и траншей предусматриваются выходы по лестницам в производственные помещения не менее одного на 5 автомобилей; дополнительный выход на каждые 10 автомобилейв целях безопасности лестницы нельзя располагать под автомобилями и на путях их движения; ширина прохода должна быть не менее 0,7 м. Выбор типа грузоподъемного оборудования. На принятие решения о выборе того или иного вида грузоподъемного оборудования влияют различные факторы: величина потока автомобилей, поступающих на рассматриваемый участок (линию); при отсутствии возможности использования подпольного пространства, невозможно применение смотровых канав и подъемников, требующих их размещения под полом допустимая нагрузка на пол; высота потолка в помещении; частота использования подъемника (при редком использовании желательно размещение его под полом); экономические возможности возможности поставщиков.

4.6 Требования к помещениям по безопасности труда

Рабочие места и посты в помещениях для ремонта автомобилей должны обеспечивать безопасные условия труда для работающих и быть соответствующим образом ограждены. На одного работающего положено не менее 4,5 м2 площади и объем помещения не менее 15 м3. Ворота рабочих помещений должны открываться наружу, иметь фиксаторы, тепловые завесы, тамбуры. Въезды в производственные помещения должны выполняться с уклоном не более 15%. Они не должны иметь порогов, ступенек, выступов.

Минимальные расстояния между автомобилями, независимо от их габаритных размеров, элементами зданий и специальным оборудованием должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 13.

Таблица 13

№ п/п	Наименование предельного расстояния	Величина, м
1.	Между продольными сторонами автомобилей на моечных постах	2,0
2.	Между продольными расстояниями автомобилей на уборочных постах, постах технического обслуживания и ремонта	1,2
3.	Между автомобилями, стоящими один за другим	1,0
4.	Между автомобилем и стеной или стационарным оборудованием	1,2
5.	Между автомобилем и колонной	0,7
6.	Между автомобилем и наружными воротами, расположенными против поста	1,5

Смотровые ямы и эстакады должны иметь направляющие для колес автомобилей с двух сторон лестницы для спуска в яму или подъема на эстакаду. В ремонтных помещениях запрещается хранить топливо и смазочные материалы, оставлять после окончания рабочей смены тару из-под топлива и масел, красок и лаков. При ремонте крупногабаритных автомобилей и автобусов нельзя пользоваться приставными лестницами, рабочие должны быть обеспечены стремянками. Для оздоровления воздушной среды помещения для ремонта и технического обслуживания автомобилей должны быть оборудованы общеобменной и местной приточной и вытяжной вентиляцией, а канавы, траншеи и тоннели - приточной вентиляцией. Общеобменную вентиляцию в помещениях для технического обслуживания устраивают так, чтобы вытяжка загрязненного воздуха происходила из верхней зоны, расположенной над постами, а приток свежего воздуха был направлен на рабочие места и в канавы. Теплый воздух подают через насадки, которые располагают в стенах напротив рабочих мест. В канавы теплый воздух подают через щели, расположенные на высоте 200 мм от пола канавы. Воздух в рабочие канавы подают из расчета 200…250 м3/час на 1 м длины канавы при скорости подачи воздуха из приточных отверстий 1,0…2,5 м/с под углом 45о к плоскости пола канавы Оборудование, приспособления и инструменты должны быть чистыми и в исправном состоянии. На неисправном оборудовании должна быть вывешена табличка, указывающая, что запрещается работать на данном оборудовании.

...