Автомобили

Надежность автомобилей

1. Основы теории надежности автомобилей

Автомобиль эксплуатируется в самых различных условиях и представляет собой сложную систему, совокупность действующих элементов – сборочных единиц и деталей, обеспечивающих выполнение ее функций. Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединяться общим понятием – объект или изделие. Современный автомобиль состоит из 15-20 тыс. деталей, из которых 7-9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем 3-4 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем автомобиль в целом и являются объектами особого внимания. Из них 200-400 деталей являются критическими по надежности.

Надежность (Reliability, dependability) – это свойство автомобиля выполнять транспортную работу, сохраняя во времени или по пробегу техникоэксплуатационные показатели в требуемых пределах, соответствующих заданным режимам, условиям использования, ТО и ремонта, хранения. Составляющие надежности:

  • работоспособность (performance) – состояние автомобиля, при котором он может выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации;
  • исправность (serviceability) — это состояние автомобиля, при котором он соответствует всем техническим требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД) как в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций, так и в отношении второстепенных параметров, характеризующих внешний вид, удобство эксплуатации и т. д. Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен;
  • безотказность (Reliability, failure-free operation) – свойство автомобиля сохранять работоспособность без вынужденных перерывов в течении определенного времени;
  • ремонтопригодность (Maintainability) – приспособленность автомобиля к предупреждению и устранению отказов и неисправностей путем ТО и ремонта;
  • сохраняемость (storageability) – свойство автомобиля сохранять эксплуатационно-технические показатели в течении определенного времени хранения, транспортировки, эксплуатации;
  • долговечность (durability) – свойство автомобиля сохранять работоспособность до предельного состояния с учетом перерывов на ТО и ремонт.

Проблема надежности механизмов стоит на первом месте в любой отрасли, т.к. необходимо эксплуатировать механизмы с минимальными затратами. Кроме того, важность проблемы состоит в массовости производства. Надежность автомобиля характеризуется комплексом качеств (рисунок 1):

надежность автомобиля

Рисунок 1 – Матрица понятия «надежность автомобиля»

Под качеством продукции (the quality of the products) понимают совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Совокупность свойств качества продукции оценивают показателями качества. Их подразделяют на показатели назначения, надежности, технологичности, транспортабельности, стандартизации и унификации, безопасности, эргономические, экологические, эстетические и патентно-правовые. Таким образом, надежность — один из основных показателей качества продукции. Без высокой надежности не может быть и продукции высокого качества.

Изменение технического состояния автомобилей, агрегатов и механизмов происходит под влиянием постоянно действующих причин, обусловленных работой самих механизмов, внешних условий, случайных причин (например – перегрузка автомобиля).

Для характеристики надежности автомобилей в зависимости от конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов применяют систему показателей (критериев), позволяющих количественно оценить надежность автомобиля в целом или его элементов (таблица 1).

Надежность автомобилей зависит от условий работы. Поэтому понятие надежности тесно увязывается с условиями эксплуатации (рисунок 2).

Надежность прежде всего зависит от технического уровня заводов изготовителей автомобилей, запасных частей, материалов. Надежность – категория не только техническая, но и экономическая, учитывающая последствия отказов и неисправностей.

надежность автомобиля и окружающие условиямя

Рисунок 2 – Связь надежности автомобиля с окружающими условиями

Таблица 1 – Система показателей надежности автомобилей

Надежность автомобиля Безотказность Вероятность безотказной работы
Средняя наработка до отказа
Плотность вероятности отказов
Интенсивность отказов
Параметр потока отказов
Долговечность Ресурс автомобиля гарантийный
межремонтный
назначенный
оптимальный
Срок службы автомобиля гарантийный
между ремонтами
до списания
оптимальный
Ремонтопригодность Вероятность достижения предельного

состояния

Коэффициент доступности к объекту

ТО и ремонта

Коэффициент контролепригодности
Коэффициент легкосъемности изделия
Коэффициент взаимозаменяемости
Сохраняемость Средний срок сохраняемости автомобиля при транспортировке
при хранении

2. Основные причины изменения технического состояния автомобилей

Основными постоянно действующими причинами изменения технического состояния автомобиля, его агрегатов и механизмов являются:

1. Изнашивание механическое, к которому относятся:

  • абразивное изнашивание, которое является следствием режущего или царапающего действия твердых частиц, находящихся между поверхностями трения (тормозная колодка – барабан);
  • изнашивание вследствие пластических деформаций, которое заключается в перемещении поверхностных слоев детали в направлении скольжения под действием значительных нагрузок и ведет к изменению размеров и форм без потери массы детали (деформация круглых деталей с образованием эллипса при перегрузках, неправильном управлении автомобилем и т.д.);
  • изнашивание вследствие хрупкого разрушения заключается в том, что поверхностный слой металла одной из сопряженных деталей под воздействием сил трения и больших знакопеременных нагрузок уплотняется и становится хрупким, что приводит к его разрушению путем выкрашивания отдельных частиц (беговая дорожка подшипника);
  • изнашивание вследствие усталости металла возникает при циклическом приложении нагрузок, превышающих предел выносливости металла детали (длительные перегрузки рессор, полуосей, рамы).

2. Изнашивание молекулярно-механическое проявляется в результате молекулярного сцепления трущихся поверхностей, происходит мгновенное сваривание и перенос металла с одной поверхности детали на другую (питтинг), может произойти разрыв граничной пленки и возникнуть сухое трение. Наблюдается во втулках валов, поршнях, особенно в процессе приработки механизмов.

3. Изнашивание коррозионно-механическое, сопровождается явлениями химического взаимодействия окружающей среды с материалом, к которому относятся:

  • электрохимическое, происходит под воздействием атмосферных явлений и в жидкой фазе (внутренняя поверхность системы охлаждения, днище кузова);
  • химическое (газовое или сухое) – подвергаются выпускной клапан, выпускной трубопровод, внутренняя поверхность бензопровода и т.д.

3. Влияние условий эксплуатации на изменение технического состояния автомобилей

Условия эксплуатации, при которых используются автомобили, влияют на режимы работы агрегатов и деталей, ускоряя или замедляя изменение параметров их технического состояния:

  • дорожные условия определяют режим работы автомобиля и характеризуются технической категорией дороги, видом и качеством покрытия дороги, сопротивлением движению автомобиля, шириной проезжей части, подъемами-уклонами дороги, радиусами закруглений;
  • условия движения характеризуются влиянием внешних факторов на режим работы автомобиля и его агрегатов (например, в городских условиях число переключений передач увеличивается в 3…5 раз, средняя частота вращения коленчатого вала увеличивается до 140%, скорость движения сокращается до 50% и т.д.);
  • транспортные условия характеризуются длиной груженой ездки, коэффициентами использования пробега и грузоподъемности, родом груза;
  • природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации (при низкой температуре возрастают пусковые износы , нарушается тепловой режим двигателя);
  • сезонные условия, причем более 60% всех отказов и неисправностей автомобиля приходится на весенне-осенний период эксплуатации (например, по сравнению с зимой – 100%, тормозные накладки по износу летом возрастают до 150%, весной – до 240%, осенью – до 300%);
  • качество топливно-смазочных материалом, квалификация водителя автомобиля, наличие запасных частей и т.д.

4. Классификация отказов

Классификация отказов автомобиля необходима для выявления их причин и разработки мер по их предупреждению и устранению. Отказом называется полная или частичная потеря работоспособности автомобиля. Существует несколько квалификационных признаков, главными из которых сводятся к следующим:

  • по влиянию на работоспособность различают отказы элементов объекта и отказы, вызывающие неисправность или отказ объекта в целом (отказ тормозной системы, рулевого управления, перегорела лампочка в салоне автомобиля и т.д.);
  • по источнику возникновения отказы подразделяются на:
    • конструктивные, связанные с несовершенством конструкции автомобиля;
    • технологические, связанные с неправильной технологией изготовления детали, некачественного материала, низкой культурой производства;
    • эксплуатационные, связанные с неправильной эксплуатацией автомобиля, нарушением режима ТО и ремонта автомобилей и т.д.;
    • износовые, связанные с естественным изнашиванием и старением металлов и др. материалов;
  • по связи с отказами других элементов различают отказы:
    • зависимый, т.е. это отказ, обусловленный отказом или неисправностью других элементов (задир зеркала цилиндра ДВС из-за разрушения поршневого кольца);
    • независимый, который такой обусловленности не имеет (прокол шины на дороге);
  • по характеру возникновения и возможности прогнозирования различают отказы:
    • постепенные отказы, возникают в результате плавного изменения параметра технического состояния автомобиля и являются следствием изнашивания деталей.

Для постепенных отказов характерен последовательный переход из начального состояния yн в состояние отказа yо через ряд промежуточных состояний y1, y2 и т.д. (рисунок 3).

Постепенные отказы можно предотвратить своевременным проведением технического обслуживания автомобилей и спрогнозировать.

На постепенные отказы приходится до 70% всех отказов автомобиля.

техническое состояние автомобиля

Рисунок 3 – Переход параметра технического состояния автомобиля из начального в предельное при постепенном отказе

Постепенные отказы можно предотвратить своевременным проведением технического обслуживания автомобилей и спрогнозировать.

На постепенные отказы приходится до 70% всех отказов автомобиля.

внезапные отказы, т.е. это внезапное изменение какого-либо параметра от случайного характера. Возникают в результате скачкообразного изменения технического состояния автомобиля (например, лопнула рессора из-за превышения допустимой нагрузки, рисунок 4).

Рисунок 4 – Переход параметра технического состояния автомобиля из начального в предельное при внезапном отказе

перемежающиеся лтказы – многократно возникающие и самоустраняющиеся отказы (например, ослабление крепления электрического контакта).

  • по типу отказы подразделяются на:
    • отказы функционирования (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни);
    • отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).
  • по своей природе отказы могут быть:
    • случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.;
    • систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.;
  • по влиянию на потери рабочего времени автомобиля отказы могут быть:
    • устраняемые без потери рабочего времени – при проведении технического обслуживания;
    • устраняемые с потерей рабочего времени – при проведении текущего ремонта.

Примечание: графически зависимости вероятности отказа и безотказности от пробега представлены на рисунке 5.

Зависимость вероятности отказа и безотказности от пробега автомобиля

Рисунок 5 – Зависимость вероятности отказа и безотказности от пробега автомобиля

5. Режимы технического обслуживания автомобилей

Важнейшим условием поддержания заданного уровня надежности автомобилей в условиях эксплуатации является назначение оптимальных режимов их технического обслуживания:

  • периодичности;
  • перечня операций;
  • трудоемкости операций.

Проблема оптимизации ТО является весьма сложной. Однако, при любом рассмотрении этой проблемы необходимо учитывать надежность и готовность автомобилей и влияние на них профилактических работ. В состав профилактических работ входят:

  • контрольно-диагностические работы;
  • крепежные;
  • регулировочные;
  • по системе питания;
  • электротехнические;
  • смазочные и др.

Контрольно-диагностические работы выполняются в обязательном порядке через определенный пробег, а все остальные работы – после таких работ. Т.е., периодичность технического обслуживания автомобилей, являющаяся основным вопросом при обосновании режимов профилактики, определяется периодичностью контрольно-диагностических работ.

Анализ количественных характеристик эксплуатационной надежности автомобилей показывает, что в качестве критериев для определения оптимальной периодичности контрольно-диагностических работ могут быть использованы:

  • вероятность безотказной работы (Rx – определяется отношением числа изделий, работающих безотказно за наработку x, к общему числу изделий) и определяется по формуле (1)

(1)

где mx – число изделий, отказавших за наработку;

n – общее число изделий.

  • параметры потока отказов;
  • средняя наработка на отказ;
  • производительность автомобиля; 
  • экономико-вероятностный метод и т.д.

Режимы ТО автомобилей разрабатываются для нескольких типичных условий эксплуатации. Проверяются эти режимы в реальных условиях эксплуатации по специальным критериям:

  • по эксплуатационной надежности (определяется по среднему значению коэффициента технической готовности);
  • по трудоемкости ТО и ремонта автомобилей (определяется по хронометражу);
  • по затратам на выполнение ТО и ремонта (определяется по экспериментальным данным);
  • по экономической эффективности.

Знание и количественная характеристика закономерностей изменения параметров технического состояния узлов, агрегатов и автомобиля в целом позволяет

управлять работоспособностью и техническим состоянием автомобиля в целом в процессе эксплуатации. Т.е., поддерживать и восстанавливать его работоспособность. Необходимость поддержания высокого уровня работоспособности требует, чтобы большая часть отказов и неисправностей была предупреждена.

Поэтому задача ТО состоит, главным образом, в предупреждении возникновения отказов и неисправностей, а задача ТР – в их устранении (в восстановлении работоспособности). Предупреждение отказов и неисправностей требует регламентации ТО, т.е. регулярного по плану выполнения определенных операций ТО с установленной периодичностью и трудоемкостью.

Перечень выполняемых операций, их периодичность и трудоемкость в целом составляют режим ТО.

На автомобильном транспорте большинства стран, также как и у нас, используется планово-предупредительная система ТО и ремонта автомобилей, судов, самолетов, тепловозов, электровозов и др.

В соответствии с этой системой, ТО автомобилей носит предупредительный, профилактический характер и выполняется после определенной наработки (пробега) автомобилей, а ремонт выполняется по потребности (хотя и он должен планироваться, используя карту надежности автомобиля).

6. Планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта автомобилей

Принципиальные основы организации и нормативы технического обслуживания и ремонта автомобилей в нашей стране регламентируются и базируются

«Положением по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава автомобильного транспорта». Этот документ является основополагающим документом по ТО и ремонту автомобилей в нашей стране, на основе которого производятся планирование и организация ТО и ремонта автомобилей, определяются ресурсы, проектируются и реконструируются АТП и разрабатывается ряд производных нормативно-технологических документов.

«Положением…» предусматриваются: ежедневное техническое обслуживание (ЕО), первое техническое обслуживание (ТО-1), второе техническое обслуживание (ТО-2), сезонное обслуживание (СО). Эти виды обслуживания отличаются между собой периодичностью, перечнем и трудоемкостью выполняемых работ.

  • задача ЕО автомобилей – общий контроль, направленный на обеспечение безопасности дорожного движения, поддержание надлежащего внешнего вида, заправка топливо-смазочными материалами;
  • задача ТО-1 и ТО-2 автомобилей – снижение интенсивности изменения параметров технического состояния механизмов и агрегатов автомобиля, выявление и предупреждение неисправностей, защиты окружающей среды путем своевременного выполнения контрольных, смазочных, крепежных, регулировочных и других работ;
  • задача СО автомобилей – подготовка подвижного состава к эксплуатации при изменении сезона (на летний или зимний период эксплуатации). СО проводится 2 раза в год и совмещается с очередным ТО-2, с соответствующим увеличением трудоемкости. Нормативы трудоемкости СО составляют от трудоемкости ТО-2: 50% для очень холодного и очень жаркого сухого климатических районов; 30% для холодного и жаркого сухого районов; 20% – для прочих районов.

Диагностические работы (общее диагностирование Д-1 и поэлементное углубленное диагностирование Д-2) являются технологическим элементом ТО и ремонта автомобиля и дают информацию о его техническом состоянии при выполнении соответствующих работ;

Ремонт автомобилей в соответствии с характером и назначением работ подразделяется на текущий (ТР) и капитальный (КР):

  • текущий ремонт предназначен для устранения возникших неисправностей, а также для обеспечения установленных нормативов пробегов автомобилей и агрегатов до капитального ремонта. ТР должен обеспечивать безотказную работу отремонтированных агрегатов и узлов на пробеге, не меньшем, чем до очередного ТО-2;
  • капитальный ремонт предназначен для регламентированного восстановления потерявших работоспособность автомобилей и его агрегатов, обеспечения их ресурса до следующего КР или списания не менее 80% от норм для новых автомобилей и агрегатов.

В системе ТО и ремонта автомобилей существует еще один вид ремонта – сопутствующий, который производится совместно с ТО-1 или ТО-2, при условии, если его трудоемкость составляет не более 15-20% от трудоемкости соответствующего вида ТО.

Нормативы ТО и ремонта, установленные Положением, относятся к определенным условиям эксплуатации, называемым эталонными. За эталонные условия принята работа базовых автомобилей АТП со списочным составом 200-300 единиц не более чем с тремя технологически совместимыми группами, имеющих пробег с начала эксплуатации 50-75% от нормы пробега до КР, которые эксплуатируются на дорогах первой категории в умеренном климатическом районе с умеренной агрессивностью окружающей среды. При работе в иных, отличных условиях эксплуатации, изменяются безотказность и долговечность автомобилей, а также затраты на обеспечение их работоспособности. Поэтому нормативы ТО и ремонта следует корректировать посредством коэффициентов корректирования.

Таблица 2 – Коэффициент корректирования нормативов в зависимости от условий эксплуатации – К1

КАТЕГОРИЯ УСЛОВИЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

НОРМАТИВЫ
Периодичность ТО Удельная трудоемкость Пробег до КР
1 1,0 1,0 1,0
2 0,9 1,1 0,9
3 0,8 1,2 0,8
4 0,7 1,4 0,7
5 0,6 1,5 0,6

Примечание: после определения скорректированной периодичности ТО проверяется ее кратность между видами обслуживания с учетом среднесуточного пробега с последующим округлением до целых сотен километров.

Таблица 3 – Коэффициент корректирования нормативов в зависимости от модификации подвижного состава и особенности организации его работы – К2

МОДИФИКАЦИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

И ОРГАНИЗАЦИЯ ЕГО РАБОТЫ

НОРМАТИВЫ
Трудоемкость

ТО и ТР

Пробег до КР Расход ЗЧ
Базовый автомобиль 1,00 1,00 1,00
Седельные тягачи 1,10 0,95 1,05
Автомобили с одним прицепом 1,15 0,90 1,10
Автомобили с двумя прицепами 1,20 0,85 1,20
Автомобили-самосвалы при работе

на плечах свыше 5 км

1,15 0,85 1,20
Автомобили-самосвалы с одним прицепом

или при работе на коротких плечах до 5 км

1,20 0,80 1,25
Автомобили-самосвалы с двумя прицепами 1,25 0,75 1,30
Специализированный подвижной состав 1,1—1,20

Таблица 4 – Коэффициент корректирования нормативов в зависимости от природно-климатических условий – К3 = К3 × К13

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА НОРМАТИВЫ
Периодичность

ТО

Удельная

трудоемкость ТР

Пробег

до КР

Расход ЗЧ
Умеренный 1,0 1,0 1,0 1,0
Умеренно теплый, умеренно теплый влажный,

теплый влажный

1,0 0,9 1,1 0,9
Жаркий сухой, очень жаркий сухой 0,9 1,1 0,9 1,1
Умеренно холодный 0,9 1,1 0,9 1,1
Холодный 0,9 1,2 0,8 1,25
Очень холодный 0,8 1,3 0,7 1,4

Коэффициент К13

С ВЫСОКОЙ АГРЕССИВНОСТЬЮ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

0,9 1,1 0,9 1,1

Примечание: агрессивность окружающей среды учитывается и при постоянном использовании подвижного состава для перевозки химических грузов, вызывающих интенсивную коррозию деталей.

Таблица 5 – Коэффициенты корректирования нормативов удельной трудоемкости текущего ремонта (К4) и продолжительности простоя в ТО и ремонте (К14) в зависимости от пробега с начала эксплуатации

ПРОБЕГ С НАЧАЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ В

ДОЛЯХ ОТ НОРМАТИВНОГО ПРОБЕГА ДО КР

АВТОМОБИЛИ
Легковые Автобусы Грузовые
К4 К14 К4 К14 К4 К14
До 0,25 0,4 0,7 0,5 0,7 0,4 0,7
Свыше 0,25 до 0,50 0,7 0,7 0,8 0,7 0,7 0,7
Свыше 0,50 до 0,75 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Свыше 0,75 до 1,00 1,4 1,3 1,3 1,3 1,2 1,2
Свыше 1,00 до 1,25 1,5 1,4 1,4 1,4 1,3 1,3
Свыше 1,25 до 1,50 1,6 1,4 1,5 1,4 1,4 1,3
Свыше 1,50 до 1,75 2,0 1,4 1,8 1,4 1,6 1,3
Свыше 1,75 до 2,00 2,2 1,4 2,1 1,4 1,9 1,3
Свыше 2,00 2,5 1,4 2,5 1,4 2,1 1,3

Таблица 6 – Коэффициент корректирования нормативов трудоемкости ТО и ТР в зависимости от количества обслуживаемых и ремонтируемых автомобилей на АТП и количества технологически совместимых групп подвижного состава – К5

КОЛИЧЕСТВО АВТОМОБИЛЕЙ,

ОБСЛУЖИВАЕМЫХ И РЕМОНТИРУЕМЫХ НА АТП

КОЛИЧЕСТВО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ СОВМЕСТИМЫХ

ГРУПП ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Менее трех Три Более трех
До 100 1,15 1,20 1,30
Свыше 100 до 200 1,05 1,10 1,20
Свыше 200 до 300 0,95 1,00 1,10
Свыше 300 до 600 0,85 0,90 1,05
Свыше 600 0,80 0,85 0,95

Результирующий коэффициент корректирования нормативов ТО автомобилей получается перемножением соответствующих коэффициентов, причем результирующие коэффициенты корректирования периодичности ТО и пробега до КР, км, должны быть не менее 0,5 и рассчитываются по формулам (2) и (3)

—периодичность ТО  (2)

—пробег до КР К3 (3)

Трудоемкость, чел.-ч/1000 км, выполнения работ по ТО автомобилей и удельная трудоемкость, чел.−ч , текущего ремонта (ТР) автомобилей рассчитываются по формулам (4) и (5)

—трудоемкость ТО К5 (4)

—трудоемкость ТР . (5)

7. Диагностика технического состояния автомобилей

Техническая диагностика (technical diagnostics) отрасль знаний, изучающая признаки неисправностей автомобиля, методы, средства и алгоритмы определения его технического состояния без разборки, а также технологию и организацию использования систем диагностирования в процессах технической эксплуатации автомобилей.

Техническим диагностированием называют процесс определения технического состояния объекта без его разборки, путем измерения величин, характеризующих его состояние и сравнения их с нормативами. Диагностирование обеспечивает систему ТО и ремонта автомобилей индивидуальной информацией об их техническом состоянии. Диагностирование автомобилей осуществляется в соответствии с алгоритмом, установленным технической документацией. Алгоритм диагностирования – это совокупность последовательных действий по определению технического состояния автомобиля.

Комплекс, включающий средства диагностирования (к которым относятся стенды, приборы), алгоритм диагностирования и объект диагностирования (автомобиль в целом или его узлы) называется системой диагностирования.

Возникновение потребности в объективной и достоверной информации, получаемой с помощью инструментальных методов контроля, объясняется действием на автомобильном транспорте двух важных факторов – усложнения автомобильной техники и стремления обеспечить поддержание работоспособности автомобилей в условиях низкой обеспеченности квалифицированными кадрами. Наличие в автотранспортных предприятиях (АТП) простой по конструкции автомобильной техники и небольшие размеры автохозяйств давали возможность обходиться информацией, получаемой через опытного механика субъективными методами. Однако с появлением новых моделей автомобилей усложненной конструкции и укрупнением АТП такая информация все в меньшей степени обеспечивала эффективное управление поддержанием работоспособности автомобилей.

Для повышения эффективности ТО и ремонта автомобилей требуется индивидуальная информация о их техническом состоянии до и после ТО и ремонта. При этом необходимо, чтобы получение информации было доступным и не требовало бы разборки агрегата и больших затрат труда. Индивидуальная информация о скрытых и назревающих отказах позволяет предотвратить преждевременный или запоздалый ремонт или техническое обслуживание, а так же проконтролировать качество выполненной работы.

Достоинства диагностики:

  • дает полную объективную и достоверную информацию;
  • дает возможность определить параметры эффективности работы автомобиля (мощность, топливную экономичность, тормозное усилие и т.д.);
  • дает возможность управлять техническим состоянием путем оптимизации режимов регламентного контроля;
  • позволяет значительно повысить качество ТО и ремонта автомобилей;
  • позволяет значительно снизить затраты на проведение ТО и ТР автомобилей.

Диагностированием называется процесс определения технического состояния объекта без его разборки по внешним признакам путем измерения величин, характеризующих его состояние и сопоставления их с нормативами.

Средствами диагностики служат: специальные приборы и стенды, которые подразделяются на внешние и встроенные в автомобиль. Причем, при диагностировании используют не только технические средства, но и субъективные возможности человека, его органы чувств, опыт и навык.

При ТО и ремонте автомобилей используют 2 вида информации:

  • статическую (надежностную), которую получают путем обработки данных об отказах и неисправностях автомобилей. На основе этой информации устанавливают регламентные объемы работ ТО и ремонта автомобилей;
  • индивидуальную (диагностическую), которую получают путем непосредственного измерения параметров технического состояния данного автомобиля. На основе этой информации уточняют объемы работ применительно к данному автомобилю.

Статическая и диагностическая информации дополняют друг друга в процессе принятия решения о направлении автомобиля на ТО или ремонт.

Под параметрами понимается качественная и количественная мера, характеризующая состояние системы, механизма, элемента и процесса в целом. Различают структурные и диагностические параметры.

Таблица 7 – Виды систем диагностирования

Системы диагностирования
Функциональная Внешняя Встроенная Общая
Тестовая Непрерывная Локальная
Универсальная Периодическая Смешанная Автоматизированная

В функциональных системах диагностирование проводят в процессе работы автомобиля.

В тестовых системах для диагностирования работу автомобиля воспроизводят на стенде.

Универсальные системы предназначены для нескольких диагностических процессов.

Специальные системы обеспечивают один диагностический процесс.

В общих системах объектом диагностирования является автомобиль в целом для определения его работоспособности.

В локальных системах объектом диагностирования является агрегат, механизм, узел, система автомобиля.

В ручных системах управление средствами диагностирования осуществляется вручную.

В автоматизированных системах управление осуществляется с использованием компьютеров.

В непрерывных системах диагностирование осуществляется в процессе работы автомобиля при помощи встроенных средств (бортовых компьютеров).

В периодических системах диагностирование осуществляется с определенной периодичностью (перед ТО-1 или ТО-1) при помощи внешних приборов и стендов.

Во встроенных системах используются встроенные средства диагностирования;

Во внешних системах используются внешние средства диагностирования.

В смешанных системах диагностирования используются и встроенные (датчики) и внешние (индикаторы) средства.

Оценку технического состояния автомобиля в прошлом (например, для выявления причины аварии) называют ретроспекцией.

Оценка технического состояния в будущем (например, для определения срока его работоспособности) называется прогнозированием.

Применение диагностики эффективно, если суммарные удельные затраты на ТО, ремонт и диагностику меньше суммарных удельных затрат на ТО и ремонт без диагностики

Практика показывает, что суммарные удельные затраты на ТО и ремонт с диагностикой на 20-25% меньше суммарных удельных затрат на ТО и ремонт без диагностики.

Возможности диагностирования автомобилей и агрегатов зависят от их контролепригодности.

Контролепригодность это приспособленность автомобиля к диагностическим работам, которые позволяют обеспечит достоверную информацию о техническом состоянии автомобиля при минимальных затратах труда, времени и средств.

Классификация средств диагностирования

Рисунок 6 – Классификация средств диагностирования

Внешние средства классифицируются на:

1. Стенды, обеспечивающие:

  • диагностирование тяговых качеств автомобиля,
  • диагностирование тормозов автомобиля,
  • диагностирование ходовой части автомобиля,

2. Переносные приборы, обеспечивающие диагностирование:

  • по изменению виброакустических параметров (КШМ и ЦПГ двигателя);
  • по периодически повторяющимся процессам или циклам (система зажигания, балансировка колес);
  • по тепловому состоянию (подшипники);
  • по герметичности рабочих процессов (ЦПГ двигателя);
  • по параметрам масла, отработавших газов (КШМ и система питания); по геометрическим параметрам (клапаны).

Встроенные средства включают:

  1. Простейшие средства – индикаторы и датчики давления масла, температуры, давления воздуха в тормозной системе и т.д.
  2. Бортовой компьютер, позволяющий непрерывно диагностировать техническое состояние автомобиля.

Смешанные средства включают

  1. Датчики в автомобиле,
  2. Централизованный узел съема информации,
  3. Индикацию на внешних приборах.

8. Параметры технического состояния автомобилей

Возможность непосредственного измерения в процессе эксплуатации физических величин или структурных параметров (износов, задиров и др.) сопряжений механизмов автомобиля без их разборки весьма ограничена. Поэтому при диагностировании пользуются косвенными признаками, которые называются диагностическими параметрами и которые отражают техническое состояние автомобиля. Диагностическими параметрами могут быть:

  • параметры рабочих процессов (мощность, тормозной путь, расход топлива и т.д.);
  • параметры сопутствующих процессов (вибрация, шум, стук и т.д.);
  • параметры геометрических величин (зазоры, люфты, биения, свободный ход и т.д.).

Диагностические нормативы служат для количественной оценки технического состояния автомобиля, устанавливаются ГОСТами и руководящими документами. К ним относятся:

  1. начальный норматив (задается технической документацией) – соответствует величине диагностического параметра новых, технически исправных объектов. Например, оптимальный угол начальной установки момента зажигания для одной и той же модели автомобиля может отличаться от среднего значения на 3…80. Практически это означает, что, используя в качестве норматива индивидуальное значение начального норматива, можно значительно повысить мощность ДВС и топливную экономичность.
  2. предельный норматив (задается требованиями ГОСТа, технической документацией) соответствует такому состоянию автомобиля, при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или нецелесообразной. Этот норматив используется для прогнозирования ресурса конкретных деталей в случае встроенного, непрерывного диагностирования.
  3. допустимый норматив – является основным диагностическим нормативом при периодическом диагностировании. На его основе ставится диагноз технического состояния и принимается решение о необходимости ремонта или регулировки.

На основании допустимого норматива ставят диагноз состояния объекта и принимают решение о необходимости технического обслуживания и ремонта.

Если текущее значение диагностического параметра выходит за пределы Пд, то необходимо проводить техническое обслуживание или предупредительный ремонт, так как автомобиль может выйти из строя на линии (рисунок 7).

Объектом диагностики может быть любой агрегат, механизм, узел или автомобиль в целом. Приступая к диагностированию, необходимо выявить те узлы, которые определяют его надежность. Такой подход позволяет создать модель объекта и составить его структурно-следственную схему диагностирования, т.е. схематическое отображение важных для диагностики характеристик. Такая схема служит для выбора диагностических параметров.

Цель постановки диагноза – выявить неисправности объекта, определить потребность в техническом обслуживании и ремонте, оценить качество выполненных работ или подтвердить пригодность диагностируемого объекта к эксплуатации.

Схема формирования диагностического норматива

lд – периодичность планового диагностирования, км; П – приращение параметра за межконтрольный пробег; АБ – профилактическое восстановление объекта

Рисунок 7 – Схема формирования диагностического норматива В зависимости от задачи различают общий и локальный диагноз.

Общий диагноз решает вопрос о соответствии или несоответствии объекта общим требованиям. При общем диагнозе используют один диагностический параметр. Общий диагноз сводится к измерению текущего параметра П и сравнения его с нормативом. При периодическом диагностировании нормативом является допустимое значение диагностического параметра Пд, а при непрерывномпредельное Пп.

При П> Пп – необходим ремонт,

При Пд< П< Пп – необходимо техническое обслуживание,

При П> Пд – объект неисправен.

Локальный диагноз – позволяет выявить конкретные неисправности. Его проводят по нескольким диагностическим параметрам. Каждый диагностический параметр связан с несколькими структурными и наоборот. Эти связи можно представить в виде структурно-следственной модели (рисунок 1.8).

Модель позволяет выявить связи между наиболее вероятными неисправностями объекта и его диагностическими параметрами. То есть, двигаясь от диагностических параметров к вероятным неисправностям объекта ставят диагноз его технического состояния. Эти задачи решаются с помощью диагностической матрицы.

Структурно-следственная модель диагностирования (цилиндропоршневая группа двигателя как объект диагностирования)

Рисунок 8 – Структурно-следственная модель диагностирования (цилиндропоршневая группа двигателя как объект диагностирования)

9. Методы диагностики

Диагностирование является качественно новой, более совершенной формой проведения контрольных работ. От традиционных контрольных осмотров, выполняемых на АТП в основном субъективными методами с привлечением в качестве экспертов наиболее квалифицированных механиков и ремонтных рабочих, диагностирование отличается, во-первых, объективностью и достоверностью оценки технического состояния автомобилей, что достигается применением инструментальных методов проверки, во-вторых, возможностью определения выходных параметров (параметров эффективности) агрегатов и систем автомобилей (мощности, топливной экономичности, тормозных качеств и т.д.) и, втретьих, наличием условий для повышения надежности и организованности функционирования производства ТО и ремонта автомобилей за счет более эффективного оперативного управления им.

Методы диагностики автомобилей основываются на способах замера диагностических параметров, причем тех, которые наиболее приемлемы. Выбор параметров осуществляется при помощи структурно-следственной схемы диагностирования механизма или узла. Анализируя схему, можно выбрать наиболее эффективный метод диагностирования автомобиля.

В настоящее время наибольшее распространение получили методы:

  1. По герметичности – для оценки технического состояния цилиндропоршневой группы, рабочих объемов газораспределительного механизма, систем охлаждения и смазки, гидравлических и пневматических приводов, шин автомобилей и пр. Диагностика производится по величине компрессии, прорыву газов в картер, по утечке сжатого воздуха и т.д.
  2. По параметрам рабочих процессов – для измерения мощностных и экономических показателей двигателя и автомобиля, величине тормозного пути и т.д. Диагностика заключается в имитации условий и режимов работы автомобилей. 3.По геометрическим величинам – для оценки технического состояния редукторов, рулевого управления, шкворневых соединений, подшипников и др. Особенности этой диагностики состоят в том, что она применяется при неработающих механизмах. Позволяет замерить люфты, зазоры, смещения и пр.
  3. По тепловому состоянию – для диагностирования сопряжений по скорости и температуре нагрева. Диагностика применяется для механизмов, которые не получают тепло от внешнего источника (задний мост и т.д.). В этом случае определяется выделенное тепло при заданном скоростном и нагрузочном режимах.
  4. По колебательным процессам – по шумам и вибрациям, для общей оценки технического состояния ДВС, ГРМ, КШМ, трансмиссии автомобиля. Данный метод диагностирования является одним из перспективных, т.к. можно получить виброграмму на экране осциллографа и долее сравнить ее с эталоном.
  5. По составу отработавших газов и топливосмазочных материалов – для общей оценки систем питания и смазки, для определения продуктов износа в моторном масле.

При диагностировании производится спектральный анализ масла для определения концентрации в нем продуктов износа. По составу отработавших газов можно судить о состоянии топливной системы, клапанах, ТНВД дизеля и т.д.

Таким образом, диагностика служит не только для получения оперативной информации о техническом состоянии автомобиля и его систем, с выявлением конкретных причин неисправностей, но и для прогнозирования возможного ресурса пробега без проведения дополнительных технических воздействий и ремонта. Поэтому внедрение диагностики в производство, помимо вышеуказанных положительных моментов, позволяет планировать оптимальные объемы работ по обслуживанию и ремонту автомобилей, что значительно экономит средства, производственные ресурсы и т.д.

Диагностирование осуществляется либо в процессе работы самого автомобиля, его агрегатов и систем на заданных нагрузочных, скоростных и тепловых режимах (функциональное диагностирование), либо при использовании внешних приводных устройств (роликовых стендов, подкатных и переносных приспособлений), с помощью которых на автомобиль подаются тестовые воздействия (тестовое диагностирование). Эти воздействия должны обеспечивать получение максимальной информации о техническом состоянии автомобиля при оптимальных трудовых и материальных затратах.

Например, мощностные показатели автомобиля проверяют на режиме максимального крутящего момента, экономические показатели на режиме, соответствующем реализации контрольного расхода топлива, т.е. при наиболее экономичной скорости и при нагрузочном режиме, имитирующем движение автомобиля по ровному горизонтальному отрезку пути с асфальтобетонным покрытием. Тормозные качества проверяют при таких скоростях и нагрузках, которые позволяют надежно выявить основные неисправности тормозной системы автомобиля.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *