авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Разработка методики управления техническим состоянием систем автомобиля, влияющих на безопасность движения

На правах рукописи

ДЕНИСОВ ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ, ВЛИЯЮЩИХ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2011 -2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Гри горьевича Столетовых» (ВлГУ) на кафедре «Автомобильный транспорт» Научный руководитель кандидат технических наук, профессор Баженов Ю.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Сергеев А.Г.

кандидат технических наук Юдин В.А.

Ведущая организация ООО «Владимиравтосервис»

Защита диссертации состоится «13» декабря 2011 г. в 14 ч. 00 мин. на за седании диссертационного совета Д 212.025.02 ВАК РФ во Владимирском государственном университете по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд. 211.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Владимир ского государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горь кого, 87.

Автореферат разослан «10» ноября 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печа тью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета уни верситета: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ученому секретарю диссерта ционного совета Д 212.025.02.

Ученый секретарь диссертационного совета Ю. В. Баженов к.т.н., профессор -3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Транспорт является важнейшей отраслью народного хозяйства, обеспечивая население и хозяйствующие субъекты в перевозках. Не смотря на мировой финансово-экономический кризис, затронувший экономику России, высокая потребность в автомобильных перевозках сохраняется и вы звана ежегодным увеличением грузо- и пассажирооборота. Однако автомоби лизации страны сопутствуют большие потери трудовых и материальных ресур сов, вызванные высоким уровнем дорожно-транспортной аварийности, которые сдерживают социально-экономическое развитие России.

По материалам мировой статистики основными причинами дорожно транспортных происшествий (ДТП) являются: неправильные действия водите лей, несоответствующие требованиям безопасности дороги, сложные дорожные условия, а так же технические неисправности транспортных средств. При этом около 15 % случаев ДТП от общего их числа происходят вследствие эксплуата ции транспортных средств с неисправностями систем, влияющих на их актив ную безопасность.

Согласно статистическим данным ГИБДД по аварийности более 70% всех ДТП, возникающих по причине неисправностей автомобилей, приходятся на отказы тормозной системы (ТС), рулевого управления (РУ) и передней подвес ки (ПП). Предотказное состояние этих систем, характеризуемое граничными значениями параметров их технического состояния, зачастую приводит к поте ре устойчивости и управляемости автомобиля. Эксплуатация таких машин со пряжена с высоким риском возникновения ДТП, поэтому поддержание данных систем в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуата ции автотранспортных средств (АТС) одно из важнейших условий снижения аварийности.

Разработка эффективной системы оценки работоспособности транспорт ных средств, базирующейся на комплексном подходе к диагностированию си стем безопасности автомобиля, представляется весьма актуальной задачей, так как позволит контролировать их фактическое техническое состояние и прогно зировать оставшуюся безопасную наработку.

Цель работы – разработка эффективной системы обеспечения работоспо собного состояния ПП, РУ и ТС автомобилей на основе диагностической ин формации.

Основные задачи исследования:

- произвести выбор и обоснование комплекса диагностических параметров (ДП), используемых для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС ав томобиля;

- разработать математическую модель влияния параметров технического состояния каждой из систем безопасности автомобиля на величину ком плексного показателя безотказности (КПБ);

- исследовать эксплуатационную надежность элементов систем автомоби ля, влияющих на БДД;

-4 - определить взаимосвязь выбранных ДП, используемых для оценки тех нического состояния РУ, ПП и ТС с вероятностью их безотказной работы в зависимости от наработки автомобиля;

- сформировать алгоритмы поиска неисправностей в РУ, ПП и ТС при от клонении показателей их безотказности от допустимых значений и обос новать стратегию формирования комплекса технических воздействий при обнаружении технических неисправностей в рассматриваемых системах;

- разработать методику управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС автомобиля с возможностью прогнозирования остаточной наработки транспортного средства по условиям безопасности.

Методы исследования базировались на теории вероятности и математиче ской статистике, экспериментальных данных по эксплуатационной надёжности ПП, РУ и ТС, стендовых испытаниях с использованием диагностического обо рудования.

Предметом исследования является система обеспечения работоспособно го состояния РУ, ПП и ТС в процессе эксплуатации на примере легкового автомобиля ВАЗ-21703-01-018.





Объектом исследования является РУ, ПП и ТС автомобилей.

Научная новизна работы:

- предложен КПБ, используемый для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС транспортных средств и определения возможности их допуска к экс плуатации;

- разработана вероятностная модель предотказного состояния АТС, позво ляющая определить КПБ и учитывающая конструктивные особенности, усло вия эксплуатации и технологические возможности станции технического об служивания автомобилей (СТОА);

- обоснован комплекс ДП, используемых при оценке технического состоя ния РУ, ПП и ТС автомобилей и предложена методика их углубленного диа гностирования с расчетом КПБ, позволяющая дать объективную оценку их тех нического состояния;

- получены математические зависимости, отражающие влияние параметров технического состояния РУ, ПП и ТС автомобилей ВАЗ-21703-01-018 на КПБ;

- разработана система обеспечения работоспособности РУ, ПП и ТС авто мобилей на основе диагностической информации с применением информаци онных технологий.

Практическую ценность представляет разработанная система обеспече ния безотказности РУ, ПП и ТС автомобилей в эксплуатации с программным комплексом, внедрение которой в производство повышает надежность АТС, сокращает затраты на поддержание их в технически исправном состоянии, а так же способствует снижению дорожно-транспортной аварийности.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы в учебном процессе кафедры «Автомобильный транспорт» при изучении дис циплин «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы работоспособно сти технических систем» и «Основы теории надёжности и диагностика». Разра ботанная система управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС передне -5 приводных автомобилей ВАЗ внедрена в производство на СТОА Авто-Тракт ООО «М-Авто» и «Автоцентр-Владимир» ООО «Успех-Авто».

Основные положения, выносимые на защиту:

- вероятностная модель предотказного состояния систем автомобиля, непо средственно влияющих на безопасность движения, с использованием результа тов диагностирования их технического состояния;

- результаты исследований надёжности основных элементов РУ, ПП и РУ автомобилей ВАЗ-21703-01-018 в процессе эксплуатации;

- математические зависимости, отражающие влияние параметров техниче ского состояния РУ, ПП и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 на КПБ;

- методика углубленного диагностирования ПП, РУ и ТС автомобиля с расчетом КПБ, позволяющая дать объективную оценку их технического состо яния и спрогнозировать остаточную наработку АТС до очередного диагности рования (Д) и технического воздействия (ТВ);

- программный комплекс системы обеспечения безотказности РУ, ПП и ТС автомобилей в эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международных научно-практических и научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2007-2009), «Перспективы развития автосервиса, посвя щенной 50 летию ВлГУ» (Владимир, 2008), «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей» (Владимир, 2008 2010), «Пробле мы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (Тю мень, 2009), «ЕКОВАРНА’ 2010» (Болгария, Варна, 2010), научно методических семинарах кафедры «Автомобильного транспорта» Владимир ского государственного университета (2006-20011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных ра бот, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК и 1 статья в меж дународном сборнике докладов.

Структура и объём работы. Диссертация содержит 189 страниц основ ного текста с 81 иллюстрацией и 50 таблицами, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка литературы, включающего 155 источников и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, излагаются цель, задачи и методы исследования, приведено научное и практическое значение ра боты.

В первой главе выполнена оценка дорожно-транспортной аварийности в РФ, в результате которой выявлены основные причины ДТП. Установлен рост числа ДТП, возникающих вследствие отказов систем автомобиля, непосред ственно влияющих на БДД. Своевременный вывод из эксплуатации АТС с тех ническими неисправностями систем, влияющих на активную безопасность, снижает уровень дорожно-транспортной аварийности.

-6 Теоретические основы, связанные с решением проблемы повышения без отказности систем автомобиля, влияющих на БДД, заложены в работах В.А.

Абрамова, И.Н. Аринина, А.П. Болдина, Н.Я. Говорущенко, Е.С. Кузнецова, Л.В. Мирошникова, В.З. Русакова, А.Г. Сергеева, Д.А. Соцкова и других уче ных. В результате литературного обзора установлено, что задача повышения активной безопасности эксплуатируемых АТС требует, прежде всего, обеспе чения работоспособного состояния РУ, ПП и ТС.

На работоспособность автомобилей влияет достаточно большое число факторов. Из них наибольший интерес представляют управляемые факторы, непосредственно связанные с техническим состоянием АТС. Воздействуя на них можно управлять работоспособностью автомобилей, повысив их безотказ ность и сократив затраты на поддержание их в исправном состоянии.

Существенное влияние на обеспечение требуемого уровня безотказности транспортных средств в эксплуатации оказывает организация их технического обслуживания (ТО) и ремонта. В последнее время на современных СТОА ис пользуют рациональную и эффективную систему обслуживания и ремонта по «фактическому состоянию». Однако ее внедрение в настоящее время затрудне но из-за отсутствия достаточно обоснованных нормативов управления техниче ским состоянием РУ, ПП и ТС автомобилей, выбранных в качестве объекта ис следования, методик поиска их конкретных неисправностей, рекомендаций по автоматизации процессов управления.

К системам, оказывающим влияние на устойчивость и управляемость пе реднеприводных автомобилей ВАЗ-21703-01-018 относят, прежде всего, РУ с электроусилителем (ЭУР), рулевым механизмом (РМ) и приводом (РП);

ходо вая часть с передней и задней подвесками, кузовом и колесами;

ТС с приводом (ТП) и тормозными механизмами (ТМ). Техническое состояние этих систем оценивают комплексом ДП, в который входят суммарный люфт в РУ, углы установки управляемых колес, непараллельность передней и задней осей, удельная тормозная сила и их неравномерность на колесах одной оси и другие.

Анализ существующих методов и средств контроля технического состоя ния РУ, ПП и ТС автомобилей показал, что значительный экономический эф фект в системе ТО и ремонта АТС может быть получен при использовании научно обоснованных методов и современных средств диагностирования си стем, обеспечивающих безопасность движения.

На основании выполненного анализа сформулированы цель, задачи и об щая методика исследования.

Во второй главе разработана вероятностная модель предотказного со стояния автомобиля, проведены теоретические исследования структурной надежности РУ, ПП и ТС АТС и причин возникновения отказов и неисправно стей, обоснован комплекс ДП при оценке их технического состояния, а так же установлены взаимосвязи ДП с вероятностью безотказной работы рассматрива емых систем.

Одним из путей решения задачи повышения безопасности транспортных средств в эксплуатации является ужесточение требований к техническому со стоянию систем автомобиля, непосредственно влияющих на БДД, за счет науч -7 но обоснованного сужения областей предельных и допустимых значений ДП.

Поэтому настоящая работа и направлена на разработку методик и нормативов управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС автомобилей, учитывающих совместное влияние рассматриваемых систем на их активную безопасность.

Для совокупной оценки технического состояния исследуемых систем предложен комплексный показатель их безотказности (КПБ) - Рб, базирующий ся на оценке вероятностей безотказной работы ПП, РУ и ТС автомобилей, ко торые, в свою очередь, функционально взаимосвязаны с ДП. В том случае, если ДП рассматриваемых систем выходит за область предельных значений, то ве роятность их безотказной работы принимает нулевое значение:

D Dпред P 1 F 1 1 0, (1) где D и D пред - фактическое и предельное значения ДП систем безопасности ав томобиля;

P, F – вероятность безотказной работы (ВБР) и отказа (ВО) соответ ственно.

Для практического использования методики комплексной оценки безот казности АТС, потребовалось разработать модель вероятностных состояний ПП, РУ и ТС. Совокупность исследуемых узлов (РУ, ТС и ПП) АТС рассматри валась как физическая система S, в которой протекает случайный процесс с дискретными состояниями: S1, S2, … Si, … Sn, число которых конечно.

На рис. 1 представлен граф возможных состояний восстанавливаемой си стемы (автомобиля), на котором каждое из состояний изображено в виде круж ка, а возможные переходы из состояния в состояние – стрелками.

Рис.1. Граф состояний восстанавливаемой системы:

S1(t)-исправное состояние;

S2(t)- неисправно РУ;

S3(t)- неисправна ТС;

S4(t)-неисправна ПП;

S5(t)- неисправны ТС и РУ;

S6(t)- неисправны РУ и ПП;

S7(t)- неисправны ТС и ПП;

S8(t)- не исправны ТС, ПП и РУ;

ij - параметр потока отказов и ij - интенсивность восстановления -8 Разработанный граф состояний позволил составить систему дифференци альных уравнений Колмогорова, решив которую, можно определить искомые вероятности:

P (t ), (2) a 12 P2 (t ), (3) a(25 26 28 21 ) P3 (t ), (4) a(35 37 38 31 ) P4 (t ). (5) a(46 47 48 41 ) 81 2512 15, P5 (t ) a(58 51 ) 25 26 28 21 35 37 38 31 (6) 81 2612 16, P6 (t ) a(68 61 ) 25 26 28 21 46 47 48 41 (7) 81 3713 17, P7 (t ) a(78 71 ) 35 37 38 31 46 47 48 41 (8) 2812 18 25 26 28 21 35 37 38 4814 58 ( 46 47 48 41 58 51 25 26 28 3513 68, ) P8 (t ) ( (9) 35 37 38 31 15 68 61 25 26 28 a 4614 78 16 ) ( 46 47 48 41 78 71 35 37 38 17 ).

46 47 48 41 где а- переменная, определяемая по формуле:

-9 13 (81 31 ) 14 (81 41 ) 12 (81 21 ) a 35 37 38 31 46 47 48 41 25 26 28 12 13 14 15 16 17 18 81 51 58 2512 (10) 25 26 28 21 35 37 38 2612 4614 61 81 68 61 25 26 28 21 46 47 48 41 3713 4714 17.

71 81 78 71 35 37 38 31 46 47 48 41 Система безопасности, отказ которой характерен для конкретного состоя ния, является лимитирующей при определении КПБ АТС. Например, при нахождении автомобиля в состоянии S8 формула для расчета КПБ примет сле дующий вид:

Рб =Рру.Ртс.Рпп, (11) где Рру, Ртс, Рпп – ВБР РУ, ТС и ПП автомобиля.

Для комплексной оценки безотказности рассматриваемых систем были разработаны структурные схемы надежности РУ, ПП и ТС на примере автомо биля ВАЗ-21703-01-018. На их основе были сформированы математические мо дели вероятностей безотказной работы исследуемых систем. В качестве приме ра на рис.2 представлена структурная схема РУ с электроусилителем руля (ЭУР).

Рис.2. Структурная схема надежности РУ ВАЗ-21703-01-018 с электроусилителем руля (ЭУР):

РВ – рулевой вал с колесом в сборе;

МС – механическая связь;

ЭУР – электроусилитель ру ля, в конструкцию которого входят электронный блок управления, датчики крутящего мо мента, скорости автомобиля, угловой скорости электродвигателя и исполнительный элек тродвигатель;

РШ – рейка-шестерня РМ;

РТсРШ(л), РТсРШ(п) – левая и правая рулевые тя ги с резинометаллическими шарнирами соответственно;

ПРиШШН(л), ПРиШШН(п) – ле вый и правый поворотные рычаги и шаровые шарниры наконечников Общая вероятность безотказной работы РУ составит:

Робщ Ррв 11 Рмс 1 Рэур Ррш Рртл Рртп Рпрл Рпрп, (12) где Ррв, Рмс, Рэур, Ррш, Рртп, Рртл, Рпрл, Рпрп - ВБР рулевого вала с колесом в сборе, механической связи, ЭУР, узла рейка-шестерня РМ, рулевых тяг с рези нометаллическими наконечниками и поворотных рычагов с шаровыми шарни рами наконечников.

- 10 Общая вероятность безотказной работы тормозной системы:

Робщ Рпд 11 Рмс 1 Р у 1 1 11 РГЦ РПi РTi РЭБУ РВН РЭМК РЭВН Р Дi, (13) где Рпд, Рмс, Ру, РГЦ, РПi, РТi, РЭБУ, РВН, РЭМК, РЭВН, РДi – ВБР органа управле ния (педали), механической связи, усилителя, главного тормозного цилиндра, тормозного привода колеса (рабочий цилиндр с трубопроводом), тормозного механизма, электронного блока управления, возвратного насоса, электромаг нитных клапанов, электродвигателя возвратного насоса и датчиков скорости вращения колеса.

Общая вероятность безотказной работы системы передней подвески:

Pобщ Pопл Pопп Pсл Pсп Pпкл Pпкп Pстл Pстп Pшшл Pшшп Pнрл Pнрп Pрмл Pрмп, (14) где Ропл, Ропп, Рсл, Рсп, Рпкл, Рпкп,Рстл, Рстп, Ршшл, Ршшп, Рнрл, Рнрп, Ррмл, Ррмп - ВБР ле вого и правого опорных подшипников, телескопических стоек в сборе, пово ротных кулаков, ступиц в сборе с подшипником, шаровых шарниров рычага подвески, нижних рычагов подвески и резинометаллических шарниров.

Важным звеном при оценке технического состояния ПП, РУ и ТС является обоснованный выбор ДП, которые в конечном итоге являются управляющими элементами разрабатываемой системы обеспечения безотказности рассматрива емых узлов. Выбор ДП определялся на основе анализа их взаимосвязей со структурными параметрами. В результате был сформирован комплекс ДП, ко торый наиболее полно оценивает техническое состояние данных систем авто мобилей:

величина суммарного люфта в РУ (СЛРК), град;

угол развала управляемых колес (УРУК), град;

удельная тормозная сила на колесах АТС (УТС).

Для целей настоящего исследования потребовалось установить связи вы бранных ДП для оценки технического состояния ПП, РУ и ТС автомобиля с ве роятностями их безотказной работы. На рис. 3 представлена блок-схема прове дения исследований по установлению искомых взаимосвязей.

В третьей главе были проведены экспериментальные исследования, в ре зультате которых получены сведения об эксплуатационной надежности систем безопасности автомобиля, позволяющие оценить степень влияния различных факторов на диагностические параметры ПП, РУ и ТС АТС и определить их допустимые значения по условию безотказной работы систем.

В результате анализа статистических данных по эксплуатационной надеж ности ПП ВАЗ-21703-01-018 установлено, что наибольшая доля отказов наблю дается у подшипника верхней опоры телескопической стойки (26,5%). Наруше ние работоспособности телескопической стойки и шарового шарнира нижнего рычага подвески составляют 46% всех причин неисправностей ПП автомоби лей.

Доля отказов шаровых шарниров РП ВАЗ-21703-01-018 составляет 37,3%.

Неисправности РМ (23,1%) являются второй по значимости причиной потери работоспособности системы. ЭУР отказывал у 18 автомобилей из ста. На отка зы резинометаллических шарниров приходиться 17% всех отказов.

- 11 Рис.3. Блок- схема проведения исследований по установлению взаимосвязей ДП систем ав томобиля, влияющих на безопасность, с вероятностями их безотказной работы Неисправности ТС автомобилей ВАЗ-21703-01-018 связаны в основном с отказами ТМ, доля которых составляет 96,3%. В некоторых случаях (всего око ло 3,7%) в эксплуатации наблюдалась потеря герметичности тормозного при вода и отказы колесных датчиков скорости системы ABS.

По результатам обработки эксплуатационных испытаний определены за коны распределения наработок элементов ПП, РУ и ТС ВАЗ-21703-01- (табл. 1), установлены корреляционные связи между значениями ДП и вероят ностями безотказной работы исследуемых систем.

- 12 Табл.1. Результаты эксплуатационных испытаний по выявлению деталей, лимитирующих надежность ПП, РУ и ТС ВАЗ-21703-01- Средняя нара Среднее квадра- Закон распреде ботка на (до) тическое откло Элемент системы автомобиля ления случайной отказ(а) X, величины нение, т.км.

т.км.

Шаровой шарнир рычага 38,35 10, Телескопической стойки 69,61 16, Нормальный ПП Подшипник верхней 45,82 10, опоры Подшипник ступицы Лог. нормальное 71,69 9, Резинометаллический 91,19 12, шарнир Нормальный Шаровой шарнир РП 30,58 7, РУ Рулевой механизм 86,43 23, ЭУР Вейбулла 36,51 13, Колодки дискового ТМ 27,78 6, Тормозной диск 44,63 11, ТС Нормальный Колодки барабанного ТМ 55,24 11, Тормозной барабан 78,35 17, Нахождение корреляционных связей величин СЛРК, УРУК и УТС на коле сах АТС с общей вероятностью безотказной работы осуществлялось в среде Math LAB 7.0. На рис. 4 представлены графические зависимости вероятностей безотказной работы элементов ПП, РУ и ТС автомобилей по наработке, а в табл.2 искомые математические зависимости, проверенные на адекватность с использованием F - критерия Фишера.

0, 0, 0, Вероятность 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Наработка, тыс.км.

Верояттность безотказной работы ТС Вероятность безотказной работы ПП Вероятность безотказной работы РУ Комплексный показатель безотказности Заданный уровень вероятности безотказной работы Рис.4. Динамика изменения вероятностей безотказной работы ПП, РУ, ТС ВАЗ-21703-01-018 по наработке - 13 По результатам моделирования определено допустимое значение УРУК ПП, которое составляет 0 град. и 23 мин. Предельное значение угла развала для ВАЗ-2703-01-018 согласно рекомендациям завода изготовителя установлено в град. и 30 мин. Допустимое значение СЛРК равно 3,4 град., при предельном, рекомендованном заводом-изготовителем для ВАЗ-21703-01-018 в 5 град. Пре дельное значение УТС на колесах переднеприводных автомобилей ВАЗ соглас но ГОСТ Р 51709-2001 должно быть не менее 0,53. Однако, допустимое значе ние данного ДП, установленное по результатам экспериментальных исследова ний, составляет 0,58.

Табл.2. Корреляционные связи значений СЛРК, УРУК и УТС на колесах АТС с общей вероятностью безотказной работы исследуемых систем Интервал Система Математические зависимости/ Оценка наработки, автомобиля интенсивность изменения ДП точности тыс.км.

1 2 3 =0,0014L2-0,0174L +0,3279/ =0,99, =0,0425 град./1000 км. =1,33% ПП 0- =0,99, РПП=-0,29454+1,48933 =0,08% 2,45812+0,8864+0, =0,0034 L2-0,3084L +7,3802/ =0,99, 0,0425 град./1000 км. =0,01% ПП 42,5- =0,99, РПП=0,23924-1,37763+2,89792 =0,01% 2,9564+1, =0,0001L3-0,0048L2+0,1170L +1,3868/ =0,95, =0,063 град./1000 км. =3,01% 0-32, =0,99, РРУ=0,40435-4,35264+18,09473 =0,59% 36,53442+35,9710+12, =-0,0027L2+0,3462L -6,7164/ =0,99, =0,29% 0,063 град./1000 км. =0,089 град./1000 км.

РУ 32,5- =0,98, РРУ=-0,10776+1,86135-13,20574+49,14963 =7,25% 101,05972+108,7057-46, =-0,0037L2+0,7218L -28,392/ =0,98, 0,089 град./1000 км. =0,25% 65- =0,98, РРУ=-0,00743+0,05832-0,2178+1, =0,25% =-0,001L2-0,0011L +0,6328/ =0, -0,00473/1000 км.= 0 и =0,82% 0-27, =0,99, РТС=-1,1808 2+1,5327+0, =0,006% =-0,008L+0,852/ =0,95, -0,008/1000 км.= -0,00473/1000 км. =0,002% ТС 27,5- =0,99, РТС=0,10692+0,5703+0, =0,008% =-0,0078L+0,934/ =0,87, -0,008/1000 км. =0,08% 45- =0,97, РТС=20,57142-19,927+5, =0,006% - 14 В четвёртой главе разработана система управления техническим состоя нием систем автомобиля, непосредственно влияющих на БДД (рис.5), и приве дены результаты ее практического применения.

Принципиальное отличие предлагаемой системы управления заключается в том, что решение по выполнению каких-либо операций связанных с углублен ным диагностированием и проведением необходимых ТВ принимается на осно вании расчета КПБ при прохождении регламентного контроля рассматривае мых систем автомобиля. При его отклонении за допустимые пределы проводят ся необходимые операции поиска, уточнения и устранения возникших неис правностей.

Для упрощения процесса поиска и устранения неисправностей в ПП, РУ и ТС было разработано про граммное обеспечение, представляющее собой систе му управления базой данных (БД), в которой находят ся все сведения о результатах проверки, назначенных и выполненных ТВ по каждому автомобилю.

Алгоритм автоматизированного программного комплекса системы управления безотказностью ПП, РУ и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 представлен на рис. 6.

Блоки 2, 3, 4, 5, 6, 8 алгоритма отвечают за поиск сведений об автомобиле в базе данных (БД). Ввод данных по результатам диагностирования ПП, РУ и ТС АТС осуществляется в блоке 10. Если значения выбранных ДП не выходят за пределы нормативных значений, то переходят к расчету ВБР каждой системы (блок 14), используя методику комплексной оценки надежности системы безопасности автомобиля, алго ритмы которой представлены в главе 4.

Если расчетные значения вероятностей превы шают допустимое (0,95), выполнение каких-либо ТВ по РУ, ПП и ТС не требуется. В этом случае методика позволяет дать прогнозную оценку безопасной нара Рис.5. Модель управления ботки по конкретной системе и автомобилю в целом.

техническим состоянием В противном случае, для систем, находящихся в пре ПП, РУ и ТС АТС в экс дотказном состоянии, назначают комплекс ТВ.

плуатации Корректирование наработки до очередного диа гностирования автомобиля осуществляют по следующей формуле (блок 23):

, Lд 5,72710 3 Pб 610 3 ) 5,72710 3 0,857610 3 ) [тыс. км.] (15) 310 где Lд – наработка до очередного диагностирования исследуемых систем без опасности автомобиля;

Рб - комплексный показатель безотказности автомоби ля.

После проведенных расчетов все полученные значения сохраняются в БД (блок 25).

- 15 Рис.6. Алгоритм автоматизированного программного комплекса системы управления техни ческим состоянием ПП, РУ и ТС ВАЗ-21703-01-018, на основе комплексной оценки их безотказности - 16 Таким образом, для каждого конкретного автомобиля по результатам диа гностирования, рассчитываются интенсивности изменения ДП, на основании которых подбираются индивидуальные расчетные формулы, представленные в табл.2, для определения КПБ.

На основании представленного алгоритма написана компьютерная про грамма, которая позволяет автоматизировать выше описанный процесс расчета КПБ и наработки до очередного диагностирования автомобиля.

Использование современных автоматизированных систем управления тех ническим состоянием систем, влияющих на БДД, позволяет более эффективно решать практические задачи по обнаружению АТС находящихся в предотказ ном состоянии и обеспечения их безотказности в эксплуатации.

Предложенная система управления техническим состоянием внедрена на СТОА ООО «М-Авто». При оценке экономической эффективности внедрения сравнивались два варианта: за основной взят вариант с внедрением системы управления техническим состоянием ПП, РУ и ТС на основе диагностической информации, а за альтернативный - вариант организации ТО и ремонта в соот ветствии с нормативно-технической документацией завода-изготовителя авто мобилей.

За счет повышения эффективности контрольно-диагностических операций, увеличения загрузки линии диагностирования автомобилей и зоны ТР, а так же автоматического формирования требуемого комплекса технических воздей ствий, направленного на предупреждение отказов систем РУ, ПП и ТС и устра нения причин неисправностей, удалось получить средний годовой экономиче ский эффект от внедрения разработанной системы в производственный процесс СТОА ООО «М-Авто» - 321,12 тыс.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1.Решена задача обеспечения безотказности ПП, РУ и ТС АТС в эксплуа тации за счет внедрения системы управления режимами ТО и ремонта автомо билей, учитывающая их фактическое техническое состояние.

2.На основе разработанной модели структурно-следственных связей в ПП, РУ и ТС сформирован комплекс диагностических параметров для оценки тех нического состояния этих систем: суммарный люфт РУ, угол развала передних управляемых колес, удельная тормозная сила. В качестве оценочного парамет ра, характеризующего надежность АТС и позволяющего допустить его к экс плуатации, предложен комплексный показатель безотказности.

3.Разработана вероятностная модель предотказного состояния систем ав томобиля, непосредственно влияющих на безопасность движения. Ее использо вание позволяет исключить пропуск неисправностей (ошибку второго рода) при использовании методики комплексной оценки безотказности ПП, РУ и ТС автотранспортных средств.

4.Предложена методика комплексной оценки безотказности АТС, позво ляющая выявить потенциально опасные автомобили, эксплуатируемые в пери од предотказного состояния. Решение о допуске транспортных средств к экс плуатации осуществляется по результатам диагностирования и расчета ком - 17 плексного показателя безотказности. Для обеспечения безаварийной эксплуата ции автотранспортных средств комплексный показатель безотказности рулево го, тормозного управлений и передней подвески автомобиля ВАЗ-21703-01- должен быть не ниже 0,857.

5.Выполненные на базе ООО «М-Авто» и ООО «Успех-Авто» исследова ния работоспособности ПП, РУ и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 выявили номенклатуру деталей и узлов, лимитирующих их надежность, и позволили установить связи между ДП для оценки технического состояния рассматривае мых систем (суммарный люфт, угол развала колес, удельная тормозная сила) и общей вероятностью их безотказной работы. Полученные модели позволяют прогнозировать остаточную наработку автомобиля до отказа, а, следовательно, оперативно корректировать периодичность технических воздействий по усло вию безотказности. Проверка моделей с помощью F критерия Фишера под твердила их адекватность.

6.Научно обоснованы нормативные значения диагностических параметров для оценки технического состояния ПП, РУ и ТС автомобиля. Нормирование осуществлялось по методике, учитывающей закономерности изменения пара метров по наработке при вероятности отказа 5%. Допустимые значения состав ляют: суммарный люфт - 3,4 град., угол развала колес – 0 град. ±23 мин., удель ная тормозная сила – 0,58.

7.Сформирован комплекс технических воздействий, направленных на обеспечение безотказности ПП, РУ и ТС автотранспортных средств, и разрабо таны алгоритмы поиска, локализации и устранения неисправностей, обеспечи вающий проведение диагностических и ремонтно-регулировочных операций с наименьшим коэффициентом повторяемости.

8. Разработан и внедрен в производство программный комплекс управле ния техническим состоянием ПП, РУ и ТС автомобилей ВАЗ-21703-01-018 в эксплуатации, который позволяет формализовать процесс принятия решений по контролю и восстановлению при необходимости их работоспособного состоя ния.

9. С учетом выполненных теоретических и экспериментальных исследова ний разработана система обеспечения безотказности ПП, РУ и ТС в эксплуата ции. В результате опытного внедрения системы в производственный процесс ООО «М-Авто» в 2010 г. был получен экономический эффект в размере 321, тыс. руб., что подтверждает целесообразность использования системы на дру гих СТОА.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях из перечня ВАК 1. Денисов, Ив. В. Вероятностная модель предотказного состояния авто мобиля / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Бюллетень транс портной информации. 2010. №9 (183). С. 35 38.

2. Денисов, Ив. В. Оценка структурной надежности рулевых управлений с гидро- и электроусилителями / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Автотранс портное предприятие. 2010. №11. С. 40 42.

- 18 3. Денисов, Ив. В. Разработка методики управления работоспособностью рулевого управления по техническому состоянию / Ив. В. Денисов, Ил. В. Де нисов, Ю. В. Баженов // Бюллетень транспортной информации. 2011. № (195). С. 32 35.

В других изданиях 4. Денисов, Ив. В. К вопросу оценки технического состояния автотранс портных средств / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Перспективы развития ав тосервиса : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Вла димир: Изд–во Владим. гос. ун – т, 2008. – С.25 28. – ISBN 978-5-89368-895 5.

5. Денисов, Ив. В. Комплексный показатель оценки надежности систем автомобиля, влияющих на безопасность движения / Ив. В. Денисов, Ил. В. Де нисов // Перспективы развития автосервиса : материалы Междунар. науч. практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд–во Владим. гос. ун – т, 2008.

– С.36 39. – ISBN 978-5-89368-895-5.

6. Денисов, Ив. В. Теоретическая оценка безотказности рулевого управ ления автомобиля ВАЗ-21703 / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар.

науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун – т, 2009. – С.36 41. ISBN 978-5-89368-969-3.

7. Денисов, Ив. В. Разработка блок-схемы структурно-следственных свя зей систем безопасности автомобиля ВАЗ-21703 / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баже нов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: матери алы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун – т, 2009. – С.41 45. ISBN 978-5-89368-969-3.

8. Денисов, Ив. В. О сферах применения методики комплексной оценки надежности автомобильной техники / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Акту альные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Вла дим. гос. ун – т, 2009. – С.62 65. ISBN 978-5-89368-969-3.

9. Денисов, Ив. В. Методика расчета комплексного показателя безотказ ности автомобиля / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч. практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун – т, 2009. – С.65 68. ISBN 978-5-89368-969-3.

10. Денисов, Ив. В. К вопросу о связи показателей работоспособности систем безопасности автомобиля с вероятностью их безотказной работы / Ив.

В. Денисов, Ил. В. Денисов // Проблемы эксплуатации и обслуживания транс портно-технологических машин : материалы Междунар. науч.-техн. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. – Тюмень: Изд – во Тюмен. гос. нефт. ун-т., 2009. – С.110 113.

11. Денисов, Ив. В. Анализ технических неисправностей систем автомо биля, влияющих на безопасность движения / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин - 19 : материалы Междунар. науч.-техн. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. – Тюмень:

Изд – во Тюмен. гос. нефт. ун-т., 2009. – С.102 106.

12. Денисов, Ив. В. Разработка методики оценки технического состояния систем автомобиля, влияющих на безопасность движения / Ив. В. Денисов, Ил.

В. Денисов, Ю. В. Баженов // Транспорт, экология – устойчивое развитие : ма териалы XVI Междунар. науч.-техн. конф. / Технический ун-т. – Варна – Болга рия: Изд – во Технический ун-т. – Варна, 2010. – С.401 406. ISBN 954-20 00030.

13. Денисов, Ив. В. Математическое моделирование при оценке эксплуа тационной надежности элементов автомобиля / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов, В.А. Шахнин // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей : материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим.

гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун – т, 2010. – С.322 324. – ISBN 978-5-9984-0079-7.

14. Денисов, Ив. В. Оценка структурной надежности системы передней подвески автомобиля ВАЗ-21703 / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Проблемы функционирования систем транспорта : материалы Междунар. науч.-практ.

конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. – Тюмень: Изд – во Тюмен. гос. нефт. ун-т., 2010. – С.88 90. ISBN 978-5-9961-0277-8.

15. Денисов, Ив. В. Инновационный подход к обеспечению безопасной эксплуатации автотранспортных средств / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Проблемы функционирования систем транспорта : материалы Междунар. науч. практ. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. – Тюмень: Изд – во Тюмен. гос. нефт. ун т., 2010. – С.85 87. ISBN 978-5-9961-0277-8.

Личный вклад автора. В работах [1-15] автор принимал непосредствен ное участие в постановке задач исследований и выполнения экспериментов.

Подписано в печать 02.11.11.

Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз.

Заказ Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.



 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.