Методика прогнозирования работоспособности сцеплений автотранспортных средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.10, кандидат технических наук Мельников, Алексей Николаевич

• Мельников, Алексей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мельников, Алексей Николаевич

Введение

ГЛАВА 1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Анализ научных исследований, посвященных диагностированию технического состояния и прогнозированию работоспособности автомобилей

1.1.1 Общие вопросы старения и восстановления машин

1.1.2 Состояние и проблемы диагностирования автомобилей и их составных частей

1.1.3 Состояние и проблемы прогнозирования работоспособности автомобилей и их составных частей

1.2 Анализ научных исследований по оценке работоспособности систем сцепления и методов их диагностирования

1.2.1 Оценка работоспособности сцеплений

1.2.2 Оценка работоспособности привода выключения сцепления

1.3 Задачи, объект и предмет исследования

1.4 Общая методика исследования

ГЛАВА 2 Теоретическое обоснование методики прогнозирования работоспособности сцеплений автомобилей

2.1 Обоснование метода моделирования одновременно протекающих процессов старения и восстановления

2.2 Формирование математической модели старения и восстановления системы сцепления

2.2.1 Формирование математической модели старения и восстановления механической части сцепления

2.2.2 Формирование математической модели старения и восстановления гидравлической части сцепления

2.2.3 Формирование математической модели старения и восстановления пневматической части сцепления

2.3 Выводы

ГЛАВА 3 Методика экспериментального исследования работоспособности системы сцепления

3.1 Постановка задачи

3.2 Частные методики проведения экспериментального исследования

3.2.1 Методика оценки работоспособности механической части системы сцепления

3.2.2 Методика оценки работоспособности гидравлической части системы сцепления

3.2.3 Методика оценки работоспособности пневматической части системы сцепления

3.3 Методика обработки статистической информации, оценки точности и достоверности результатов диагностирования

3.4 Методика определения предельного значения диагностического параметра

3.5 Методика определения оптимальной периодичности диагностирования

ГЛАВА 4 Результаты экспериментальной проверки методики прогнозирования и обоснования стратегии поддержания работоспособности сцепления

4.1 Установление предельных значений диагностических параметров

4.1.1 Определение предельного значения величины свободного хода рычага выключения сцепления

4.1.2 Определение предельного значения падения усилия на штоке рабочего цилиндра привода выключения сцепления

4.1.3 Определение предельного значения падения давления в пневмоусилителе привода выключения сцепления

4.2 Установление зависимостей по оценке потенциала работоспособности составных частей системы сцепления

4.2.1 Установление модели потенциала работоспособности механической части сцепления

4.2.2 Установление модели потенциала работоспособности гидравлической части сцепления

4.2.2 Установление модели потенциала работоспособности пневматической части сцепления

4.3 Установление оптимальной периодичности диагностирования

4.4 Разработка алгоритма принятия решения по результатам диагностирования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика прогнозирования работоспособности сцеплений автотранспортных средств»

Актуальность работы. Обеспечение надежности и конкурентоспособности современных автотранспортных средств требует как должного конструктивного исполнения, так и научно обоснованной стратегии поддержания их работоспособности. Реализация этой стратегии во многом определяется использованием соответствующих технологий, в том числе методов и средств технической диагностики.

Совершенствование последних позволяет обеспечивать безопасность транспортных средств, повысить долговечность составных частей автомобилей, сократить простои в ремонте, расход запасных частей и горюче-смазочных материалов.

В автомобильном парке России существенная доля подвижного состава зарубежного производства. Многие аспекты их технического обслуживания и ремонта, как составной части стратегии поддержания работоспособности, представляют собой сложную технико-экономическую проблему. Решение ее требует обоснования нормативных показателей, новых методов, средств и алгоритмов диагностирования, обеспечивающих реализацию наиболее целесообразных технологических и организационных принципов в практике эксплуатации автотранспортных средств.

Цель исследования: повышение эффективности эксплуатации транспортных средств на основе использования методики диагностирования и прогнозирования работоспособности системы сцепления и ее составных частей.

Объект исследования: система сцепления автотранспортных средств.

Предмет исследования: процессы старения и восстановления составных частей сцепления.

Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании и разработке (на примере сцепления автобуса «Агиозап»): математических моделей формирования и оценки потенциала работоспособности (ПР), учитывающего одновременно протекающие процессы старения и восстановления работоспособности технических систем; методики прогнозирования наработки; режимов технического обслуживания; алгоритма принятия решения по результатам диагностирования.

Практическая ценность работы. Практическое использование результатов проведенного исследования позволяет повысить эффективность эксплуатации автотранспортных средств за счет: сокращения длительности пребывания в ремонте (либо его ожидании), повышения доремонтного и межремонтного сроков службы; снижения затрат на поддержание работоспособности в условиях автотранспортных предприятий.

Реализация работы. Результаты выполненной работы используются в технологическом процессе диагностирования автобусов «Ах^оэап» на МУППА-1 города Оренбурга, а также в учебном процессе при подготовке инженеров-механиков по специальностям 150200 и 230100.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались и получили одобрение на: региональной конференции молодых ученых и специалистов (Оренбург, 1998 г.); Четвертой Российской научно-технической конференции «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств» (Оренбург, 1999 г.); региональной научно-практической конференции молодых ученьгх и специалистов Оренбуржья (Оренбург, 2000 г.); международной научно-практической конференции «Учебная, научно-производственная и инновационная деятельность высшей школы в современных условиях» (Оренбург, 2001 г.); Пятой .Российской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2002 г.); на научно-практических семинарах кафедр технической эксплуатации и ремонта автомобилей и автомобильного транспорта ОГУ.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и общих выводов, изложенных на 126 страницах машинописного текста, включая 14 рисунков и 17 таблиц. Список использованных источников включаетЮб наименований. Приложения оформлены на 19с.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация автомобильного транспорта», Мельников, Алексей Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Обобщение результатов выполненных ранее теоретических и экспериментальных исследований показало, что при разработке систем поддержания работоспособности составных частей автомобилей необходимо учитывать одновременно протекающие процессы старения и восстановления.

В ходе анализа теоретических и экспериментальных исследований работоспособности сцеплений установлено, что 57% отказов элементов трансмиссии приходится на сцепление. При этом из всех отказов системы сцепления 40% приходится на механическую часть; 35 % - на гидравлическую часть и 25% - на пневматическую.

2. В качестве диагностических параметров системы сцепления допустимо использовать: механической части сцепления - свободный ход рычага выключения сцепления; гидравлической части - падение усилия на штоке рабочего цилиндра; пневматической части -падение давления воздуха в пневмоусилителе. Экспериментально установленные предельные значения величин (на примере автобуса «Аи^Бап») составили: свободного хода рычага выключения сцепления (22±2,1 мм); падения усилия на штоке рабочего цилиндра (111,9±0,8 Н/мин). Указанные параметры рекомендуется использовать как при разработке эксплуатационной документации на этапе проектирования составных частей автомобилей, так и при корректировке действующих технических условий на проведение диагностических работ.

3. Разработанная методика прогнозирования работоспособности, основанная на имитационном моделировании одновременно протекающих процессов старения и восстановления составных частей системы сцепления, позволяет определять их прогнозные наработки в процессе эксплуатации автомобилей. Имитационные модели могут быть адаптированы для использования в прогнозировании работоспособности различных сопряжений, механизмов и агрегатов автомобилей.

4. Предложенный метод обобщенных параметров формирования потенциала работоспособности в натуральных единицах позволяет научно обосновать стратегию формирования комплекса технической диагностики автомобилей.

5. Оценка адекватности результатов прогнозирования в условиях действующего автотранспортного предприятия подтвердила эффективность использования теоретических разработок. Оптимальные значения периодов диагностирования составных частей системы сцепления автобуса «Аи1озап» составили: для гидравлической части - 2000 км; для пневматической и механической частей - 4000 км.

При обосновании режимов проведения диагностических работ рекомендуется использовать экономико-вероятностный метод определения периодичности диагностирования по совокупности реализаций диагностического параметра.

6. Разработанный алгоритм принятия решения по результатам диагностирования позволяет производить совмещение работ по диагностированию и ремонту элементов системы сцепления на основании использования технико-экономического критерия.

7. Внедрение разработанного алгоритма принятия решения по результатам диагностирования предполагает получение экономического эффекта в объеме 22,4 тыс. руб. в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мельников, Алексей Николаевич, 2003 год

1. Абрамов Е.И. Элементы гидропривода. Киев: Техника, 1977. -320 с.

2. Абрамов С.И., Харазов A.M., Соколов A.B. Техническая диагностика одноковшовых экскаваторов с гидроприводом. М.: Строй-издат, 1978. - 100 с.

3. Авдонькин Ф.Н. Оптимизация изменения технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации. М.: Транспорт, 1993. - 350 с.

4. Автобус AUTOSAN Н10-11. Инструкция по обслуживанию. Санок, 1997. - 169 с.

5. Агрегатный ремонт дорожных машин. /H.A. Беспалов, H.A. Биля-кович, Г.Д. Романюк, Б.В. Шелюбский. М.: Транспорт, 1984. -176 с.

6. Апсин В.П., Штоль Ю.Л. Место и роль ремонта грузовых автомобилей и их составных частей в новых условиях хозяйствования. -М.: 1991. 56 с. - (Автомоб. трансп. Сер. Техн. экспл. и ремонт автомоб.: Обзор информ./Концерн «Росавтотранс». Вып. 2)

7. Аринин И.Н. Диагностирование технического состояния автомобиля. М.: Транспорт, 1978. - 176 с.

8. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход: Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1988. - 392 с.

9. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1972. - 320 с.

10. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М.: Машгиз, 1963. - 696 с.

11. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: .: Машиностроение, 1978. - 240 с.

12. Болбас М.М. Основы эксплуатации и ремонта автомобилей. -Мн.: Выш. шк., 1985. 284 с.

13. Борц А.Д., Закин Я.Х., Иванов Ю.В. Диагностика технического состояния автомобиля. М.: Транспорт, 1979. - 158 с.

14. Гальперин A.C., Сушкевич М.И. Определение оптимальной долговечности машин. М.: Колос, 1970. - 183 с.

15. Гальперин A.C., Шипков И.В. Прогнозирование числа ремонтов машин. -М.: Машиностроение, 1973. 112 с.

16. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов. М.: Машиностроение, 1975. - 272 с.

17. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов. М.: Советское радио, 1966. - 186 с.

18. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы/ Под ред. Т.М. Башты, 1970

19. Гмошинский В.Г. Инженерное прогнозирование. М.: Энергоиз-дат, 1982. 207 с.

20. Говорущенко Н.Я. Диагностирование технического состояния автомобиля. М.: Транспорт, 1970 - 256 с.

21. ГОСТ 18460-91 «Пневмоцилиндры. Общие технические требования»

22. ГОСТ 19862-81 «Средства измерений, методы измерений и допустимая погрешность»

23. ГОСТ 20911-75 «Техническая диагностика. Термины и определения»

24. ГОСТ 21571-86. «Система технического обслуживания и ремонта техники. Методы определения допускаемого отклонения параметра технического состояния и прогнозирование остаточного ресурса составных частей агрегатов машин»

25. ГОСТ 29014-91 «Пневмоцилиндры. Общие методы испытаний»

26. Гутер P.C., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. -432 с.

27. Дехтеринский Л.В. Некоторые теоретические вопросы ремонта машин. М.: Высш. школа, 1970. - 180 с.

28. Дехтеринский JI.B., Апсин В.П. Технология ремонта автомобилей. М.: Транспорт, 1979. - 342 с.

29. Дунаев А.П Организация диагностирования при обслуживании автомобилей. М.: Транспорт, 1987. - 207 с.

30. Дюмин И.Е. Повышение эффективности ремонта автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1987. - 176 с.

31. Евдокимов Ю.А., Колесников И.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980. - 228 с.

32. Егоров Л.А., Лукинский B.C., Черепанова Р.Н. Прогнозирование ресурсов до капитального ремонта агрегатов автомобиля с помощью временных рядов. Надежность и контроль качества, 1976. - №7. - с. 15 - 22

33. Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. М.: Машиностроение, 1973. - 431 с.

34. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. М.: Наука, 1982. 296 с.

35. Завадский Ю.В. Моделирование случайных процессов. М.: МАДИ, 1974, 100 с.

36. Завадский Ю.В. Статистическая обработка эксперимента. М.: Высш. школа, 1976. - 270 с.

37. Завадский Ю.В. Решение задач автомобильного транспорта методом имитационного моделирования. М.: Транспорт, 1977. - 72 с.

38. Заварыкин В.М., Житомирский В.Г., Лапчик М.П. Численные методы: Учебное пособие для студентов физ.-мат. спец. пед. ин-тов. М.: Просвещение, 1990. - 176 с.

39. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксима-ция./Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 318 с.

40. Иванов Б.С. Управление техническим обслуживанием машин. -М.: Машиностроение, 1978. 160 с.

41. Иващенко Н.И. Технология ремонта автомобиля. Киев: Вища школа, 1977. - 360 с.

42. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. 104 с.

43. Кеглин Б.Г. Параметрическая надежность фрикционных устройств. М.: Машиностроение, 1981. - 135 с.

44. Керимов Ф.Ю., Клейнер Б.С. Организация и управление работоспособностью дорожных и строительных машин. М.: МАДИ, 1978. - 106 с.р

45. Клейнен Дж. Статистические методы в имитационном модели1 ровании/ Пер. с англ. Ю.П. Адлера, К.Д. Аргуновой, В.Н. Варыги-на, A.M. Талалая; Под ред. и с предисл. Ю.П. Адлера и В.Н. Ва-рыгина. Вып. 1. - М.: Статистика, 1978. - 221 с.

46. Клейнен Дж. Статистические методы в имитационном моделировании/ Пер. с англ. Ю.П. Адлера, К.Д. Аргуновой, В.Н. Варыги-на, A.M. Талалая; Под ред. и с предисл. Ю.П. Адлера и В.Н. Ва-рыгина. Вып. 2. - М.: Статистика, 1978. - 335 с.

47. Кокс Д., Смит В. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967

48. Кокс Дж. Р., Оукс Д. Анализ данных типа времени жизни / Пер с англ. О.В. Селезнева. М.: Финансы и кредит, 1988. - 191 с.

49. Колесник П.А., Шейнин В.А. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Учебник для вузов. М.: Транспорт, 1985. -325 с.

50. Комаров A.A. Надежность гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1969. - 236 с.

51. Комаров A.A. Надежность гидравлических узлов самолетов. -М.: Машиностроение, 1976. 224 с.

52. Костенко H.A. Прогнозирование надежности транспортных машин. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

53. Кугель Р.В. Испытание на надежность машин и их элементов. -М.: Машиностроение, 1982. 181 с.

54. Кузнецов Е.С. Управление техническими системами. Учебное пособие. М.: МАДИ (ТУ), 1997. - 177 с.

55. Кузнецов Е.С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. М.: Транспорт, 1982. - 224 с.

56. Лозовский В.Н. Надежность гидравлических агрегатов. М.: Машиностроение, 1974. - 319 с.

57. Лукинский B.C., Зайцев Е.И. Прогнозирование надежности автомобилей. Л.: Политехника, 1991. - 224 с.

58. Мельников А.Н. Обоснование стратегии поддержания работоспособности двигателей КамАЗ-740 / Тез. докл. регион, конф. молодых ученых и специалистов (часть III). Оренбург: ИЦ ОГАУ, 1998. - с.123-124

59. Мельников А.Н. Прибор для диагностирования гидравлического привода сцепления. Инф. листок №50-047-01 ГРНТИ 81.83.19

60. Мельников А.Н., Бондаренко В.А. Оценка потенциала работоспособности сцепления//Тез. докл. четвертой Российской НТК «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств». Оренбург: ИПК ОГУ, 1999. - с. 106-109

61. Мельников А.Н. Оценка технического состояния пневмоусили-теля привода сцепления автобуса «Аи^оБап» / Тез. докл. регион. НПК молодых ученых и специалистов Оренбуржья. Оренбург: ИПК ОГУ, 2000. - с. 62 - 63

62. Мельников А.Н. Результаты экспериментального исследования надежности сцепления автобуса «АгиоБап» / Прогрессивные технологии в транспортных системах: Сб. докл. пятой Российской НТК. Часть 2. Оренбург: ИПК ОГУ, 2002. - с. 38 - 44

63. Мельников А.Н. Методика прогнозирования работоспособности сцеплений автомобилей/Вестник ОГУ, №2, 2003,

64. Метлюк Н.Ф., Автушко В.П. Динамика пневматических и гидравлических приводов автомобилей. М.: Машиностроение, 1980.- 231 с.

65. Мирошников Л.В. Теоретические основы технической диагностики автомобилей. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1976.- 126 с.

66. Мирошников Л.В., Болдин А.П., Пал В.И. Диагностирование технического состояния автомобилей на автотранспортных предприятиях. М.: Транспорт, 1977. -263 с.

67. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. -М.: Физматгиз, 1961. 480 с.

68. Михлин В.М. К вопросу определения оптимального межремонтного срока службы узла или агрегата машины. Труды ГОСНИТИ т.4, 1964

69. Михлин В.М. Прогнозирование технического состояния машин.- М.: Колос, 1976. 288 с.

70. Михлин В.М., Бисноватый С.И., Черноиванов В.И. Определение межремонтного технического ресурса и числа ремонтов машин // Механизация и электрифиация социалистического сельского хозяйства, 1967, №4, с. 10-13.

71. Михлин В.М., Сельцер A.A. Методические указания по прогнозированию технического состояния машин. М.: Колос, 1972. -215 с.

72. Моделирование процессов восстановления машин/В.П.Апсин, Л.В.Дехтеринский, С.Б.Норкин, В.М.Приходько. М.: Транспорт, 1996. - 311 с.

73. Надежность объемных гидроприводов и их элемейтов. М.: Машиностроение, 1977. - 167 с.

74. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 180 с.

75. Островцев А.Н., Кузнецов Е.С., Румянцев С.И. Критерии оценки и управления качеством автотранспортных средств на стадии проектирования, производства и эксплуатации. М.: МАДИ, 1981.- 95 с.

76. Павловский Ю.Н. Имитационные системы и модели. М.: Знание, 1990. - 46 с.

77. Попов Д М. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. М.: .: Машиностроение, 1977. 424 с.

78. Попов С.Н. Повышение эффективности работы фрикционной пары тракторной муфты сцепления. М.:Труды ГОСНИТИ, т.5, 1966

79. Проников A.C. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

80. Ремонт автомобилей. Учебник для вузов. / Под ред. J1.B. Дехте-ринского. М.: Транспорт, 1992. - 295 с.

81. Решетов Д.H., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин: Учеб. пособие для машиностр. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1988. - 238 с.

82. Селиванов А.И. Основы теории старения машин. М.: Машиностроение, 1970. 408 с.

83. Сергеев А.Г. Точность и достоверность диагностики автомобилей. М.: Транспорт, 1980. - 188 с.

84. Смирнов В.И., Дунин-Барковский И.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. М.: Гостехиздат, 1962

85. Спичкин Г.В., Третьяков A.M., Либин Б.Л. Диагностика технического состояния автомобилей. М.: Высш. школа, 1975. - 304 с.

86. Сцепления транспортных и тяговых машин/ Под ред. Ф.Р. Гек-кера и др. М.: Машиностроение, 1989. - 344 с.

87. Сырицин Т.А. Надежность гидро- и пневмопривода. -М. Машиностроение, 1981. 216 с.

88. Сырицин Т.А. Эксплуатация и надежность гидро- и пневмоприводов. М.:, 1990

89. Теория пневмо- и гидропривода. М.: Наука, 1969. - 283 с.

90. Техническая эксплуатация автомобильного транспорта./ Под ред. М.Н. Бедняка. К.: Техтка, 1979. - 295 с.

91. Техническая эксплуатация автомобилей./ Под ред. Крамаренко Г.В. М.: Транспорт, 1983. - 488 с.

92. Техническая эксплуатация автомобилей/ Е.С. Кузнецов, А.П. Болдин, В.М. Власов и др. Под ред. Е.С. Кузнецова М.: Наука, 2001. - 535 с.

93. Типовые нормы времени на ремонт грузовых автомобилей марок ГАЗ, ЗИЛ, КАЗ, КамАЗ, КрАЗ в условиях автотранспортных предприятий. М.: Экономика, 1989. - 300 с.

94. Халфин М.А. Определение межремонтных сроков службы машин в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1969 - 239 с.

95. Халфин M.А. Основные принципы определения оптимального межремонтного срока службы узла или агрегата машины. Труды ГОСНИТИ т.8, 1966

96. Харазов A.M. Диагностирование и эффективность эксплуатации автомобилей,1986

97. Харазов A.M. Исследование и разработка способов и средств диагностирования гидроприводов строительных машин на примере экскаваторов Э-153 и Э-1514/ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1972.

98. Харазов A.M. Техническая диагностика гидроприводов машин, М.: Машиностроение, 1979. 112 с.

99. Харазов A.M., Цвид C.B. Методы оптимизации в технической диагностике машин, 1983

100. Цитович И.С., Митин Б.Е., Дзюнь В.А. Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов. Мн.: Наука и техника, 1985. - 143 с.

101. Чабровский В.А. Методология и практика научного прогнозирования. JL: Знание, 1973. - 121 с.

102. Шейнин A.M. Эксплуатационная надежность автомобилей. -М.: МАДИ, 1973. 148 с.

103. Эксплуатация дорожных машин: Учебник для вузов/А.М. Шейнин, Б.И. Филиппов, В.А. Зорин и др.; Под ред. A.M. Шейнина. -М.: Транспорт, 1992. 328 с.

104. Ямпольский С.М., Лисичкин В.А. Прогнозирование научно-технического прогресса. Методологические аспекты. М.: Экономика, 1974. - 204 с.

105. Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса/ Пер. с англ. Общ. ред. и предисл. Д.М. Гвишиани. М.: Прогресс, 1974. - 586 с.