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 системы обеспечения работоспособности передней подвески и рулевого управления автотранспортных средств в эксплуатации

-1

На правах рукописи

МЫРОЧКИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ И РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2010 -2

Работа выполнена на кафедре автомобильного транспорта Владимирского государственного университета 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 Шулаев В.Н.

Ведущая организация Ассоциация предприятий автомобильного транспорта Владимирской области

Защита диссертации состоится «» _2010 г. в ч. _ мин. на заседании диссертационного совета Д 212.025.02 ВАК РФ во Владимирском государственном университете по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд..

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Владимирско го государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87.

Автореферат разослан «»_2010 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. Автомобильный транспорт - одна из крупнейших отраслей общественного производства, влияющая на все сферы деятельности че ловека и развитие общества в целом. На долю автомобильного транспорта в РФ приходится более половины объма всех пассажирских перевозок, осуществляе мых наземным пассажирским транспортом общего пользования. Вместе с тем остается нерешенной задача снижения высокой дорожно-транспортной аварий ности.

Исследованиями в области безопасности дорожного движения (БДД) уста новлено, что основными причинами ДТП являются несоответствие темпов раз вития дорожно-транспортной системы темпам автомобилизации страны, слож ные дорожно-климатические условия, а также технические неисправности транспортных средств. По статистике около 15 % случаев ДТП от общего их числа происходят вследствие эксплуатации транспортных средств с неисправно стями систем, влияющих на их активную безопасность. Исследования, выпол ненные на базе филиала «14 автобусный парк» ГУП «Мосгортранс» в период с 01.01.07 г. по 01.01.09 г., показали, что ДТП связаны с отказами тормозной сис темы – 43 %, рулевого управления (РУ) – 15 %, передней подвески (ПП) – 32 %, прочих систем – 10 %.

Рулевое управление и передняя подвеска относятся к узлам, непосредст венно влияющим на БДД, и поддержание их в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуатации одно из важнейших условий снижения аварийности.

Качественное и своевременное выполнение необходимых технических воздействий позволяет предотвратить выезд неисправного автотранспортного средства (АТС) на линию и существенно уменьшить количество ДТП. Поэтому представляется весьма актуальной разработка методик и алгоритмов поиска воз никающих в ПП и РУ неисправностей и углубленного диагностирования этих систем, что позволит повысить активную безопасность АТС.

Цель работы – повышение технической готовности РУ и ПП за счет вне дрения углубленного диагностирования их технического состояния с предвари тельным контролем величины «увода» автобуса.

Основные задачи исследования:

- исследовать наджность элементов ПП и РУ в процессе эксплуатации;

- произвести выбор и обоснование диагностических параметров для оценки технического состояния ПП и РУ;

- разработать математическую модель, позволяющую определить влияние параметров технического состояния ПП и РУ на «увод» автобуса, характери зующую его устойчивость и управляемость;

- сформировать алгоритм поиска неисправностей в ПП и РУ при отклоне нии «увода» автобуса от допустимых значений;

- разработать методику углубленного диагностирования ПП и РУ и обос новать рациональную периодичность его проведения.

-4 Методы исследования базировались на теории вероятности и математи ческой статистике, экспериментальных данных по эксплуатационной наджно сти ПП и РУ, дорожных и стендовых испытаниях с использованием диагности ческих стендов и приборов.

Объектом исследования является система обеспечения работоспособного состояния ПП и РУ в процессе эксплуатации на примере автобуса модели ЛиАЗ-5256.

Научная новизна работы:

- выявлены закономерности формирования люфтов и зазоров в ПП и РУ на основе кинематического анализа их конструкций;

- обоснован комплекс диагностических параметров при оценке техниче ского состояния РУ и ПП;

- исследовано влияние параметров технического состояния РУ и ПП на «увод» автобуса от заданной траектории движения;

- предложена методика углубленного диагностирования РУ и ПП с предва рительным контролем величины «увода» автобуса;

- разработана система обеспечения работоспособности РУ и ПП на основе диагностической информации.

Практическую ценность представляет разработанная система обеспече ния работоспособности ПП и РУ автобусов с программным обеспечением, вне дрение которой в производство повышает надежность этих узлов в эксплуата ции, сокращает затраты на поддержание их в технически исправном состоянии, способствует снижению аварийности на дорогах.



Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы в научно-исследовательской работе «Повышение эффективности функциониро вания системы сервисного обслуживания предприятиями дилерской сети ООО «ЦТД Русские автобусы», в учебном процессе кафедры «Автомобильный транс порт» при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация автомобилей», «Ос новы работоспособности технических систем» и «Основы теории наджности и диагностика». Разработанная система поддержания работоспособности РУ и ПП автобусов внедрена в производство в филиале «14 автобусный парк» ГУП «Мос гортранс».

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследований наджности основных элементов ПП и РУ ав тобусов ЛиАЗ-5256 в процессе эксплуатации;

- математическая модель «увода» автобуса, позволяющая определить влияние эксплуатационных и конструктивных параметров ПП и РУ на его вели чину;

- методика углублнного диагностирования РУ и ПП автобуса с предвари тельным контролем величины «увода»;

- программное обеспечение системы обеспечения работоспособности РУ и ПП автобусов.

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях: «Перспективы развития ав тосервиса, посвященной 50 летию ВлГУ» (Владимир, 2008), «Фундаменталь -5 ные и прикладные проблемы совершенствования двигателей» (Владимир, 2010), научно-методических семинарах кафедры «Автомобильного транспорта» Владимирского государственного университета.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано девять научных статей, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объм работы. Диссертация содержит 179 страниц основ ного текста с 53 иллюстрациями и 21 таблицей, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка литературы, включающего 137 источников и 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, излагаются цель, задачи и методы исследования, приведено научное и практическое значе ние работы.

В первой главе выполнен анализ причин высокой дорожно-транспортной аварийности в РФ. Рост числа ДТП, возникающих вследствие отказа систем ав тобуса, непосредственно влияющих на безопасность движения, объясняется тем, что нередко АТС эксплуатируются с техническими неисправностями ПП, РУ и тормозной системы. Своевременный вывод из эксплуатации технически неис правных транспортных средств позволит уменьшить риск возникновения ДТП и реализовать имеющийся потенциал для снижения уровня дорожно транспортного травматизма в стране.

Теоретические основы, связанные с решением этих проблем, заложены в работах Н.Я. Говрушенко, Л.В. Мирошникова, А.П. Болдина, И.Н. Аринина, Д.А. Соцкова, В.З. Русакова, Е.С. Кузнецова и др. российских ученых. Выпол ненный обзор работ показал, что основные факторы, определяющие реализацию надежности транспортных средств в эксплуатации, являются управляемыми, т.е.

на них можно воздействовать с целью повышения безотказности и сокращения затрат на поддержание их в технически исправном состоянии.

Действующая в стране система ТО и ремонта АТС «по наработке» не обеспечивает высокого уровня надежности и необходимой эффективности их эксплуатации. Поэтому в последнее время особое внимание уделяется новой, бо лее рациональной системе обслуживания и ремонта по «фактическому состоя нию». Опыт внедрения такой системы показывает, что существенно сокращают ся объмы профилактических и ремонтных работ, полнее используется ресурс машин. Однако в настоящее время нет достаточно обоснованных нормативов управления техническим состоянием ПП и РУ автобусов, выбранных в качестве объекта исследования, отсутствуют методики поиска их конкретных неисправ ностей, рекомендации по автоматизации процессов управления.





Анализ факторов, влияющих на устойчивость и управляемость автобуса, по казал, что их с некоторой условностью можно разделить на три группы: управ ляемые (зависящие от работы технической службы автотранспортного предпри ятия);

частично управляемые (условия эксплуатации, конструкционные особен ности элементов автобуса и др.) и неуправляемые (дорожные и климатические -6 условия, состояние дорожного покрытия и другие, т.е., не зависящие от работы технической службы АТП). Для повышения устойчивости и управляемости ав тобусов, находящихся в эксплуатации, наибольший интерес представляют управляемые факторы, непосредственно связанные с техническим состоянием транспортного средства. К ним, прежде всего, относятся РУ с гидроусилителем (ГУР), рулевым механизмом и рулевой трапецией;

ходовая часть с передней и задней подвесками, кузовом и колесами;

тормозная система с приводом и тор мозными механизмами. К параметрам, характеризующим техническое состояние этих узлов, относятся люфт в рулевом механизме, нарушение геометрии углов установки колес, перекосы передней и задней осей и т.д.

Анализ существующих методов и средств контроля технического состоя ния ПП и РУ показал, что значительный экономический эффект в системе ТО и ремонта АТС может быть получен при использовании научно обоснованных ме тодов и современных средств диагностирования систем, обеспечивающих безопасность движения.

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

Во второй главе выполнены теоретические исследования закономерно стей формирования люфтов в ПП и РУ автобуса, причин возникновения отказов и неисправностей, обоснован комплекс диагностических параметров при оценке их технического состояния, рассмотрена методика оценки степени влияния вы бранных параметров на «увод» автобуса.

Основная причина возникновения зазоров в сопряженных парах механиз мов износ. При износе трущихся поверхностей изменяется характер сопряже ния деталей, в результате чего появляются перекосы, увеличиваются зазоры, из меняется геометрия элементов.

Определение люфтов в передней зависимой подвеске автобуса базирова лось на использовании дифференциального метода, сущность которого заключа ется в определении функции положения (ФП) механизма в размерной форме.

Величины эксцентриситетов во вращательных парах звеньев шарнирных меха низмов (реакции) проектируются на направления осей этих звеньев. Для получе ния ошибок механизма дифференцировались ФП и вместо полученных прира щений размеров вводились величины проекций эксцентриситетов.

Кинематический анализ конструкции ПП и РУ (рис. 1) позволил получить величины реакций во вращательных парах звеньев шарнирных механизмов ме тодом разложения сил. Для получения люфта в шкворневом соединении левого колеса S1 изображаем схему поводковой передачи, сохраняя направления звеньев такими, как в механизме с номинальными размерами звеньев, а сами люфты представляем в увеличенном масштабе (рис. 2). В результате дифферен цирования ФП получаем выражения для определения люфтов в шкворневых со единениях подвески левого S1 и правого S 2 колес:

-7 sin 1 1 1 lP1 cos1 1 3 4 tg1d1, (1) S1 2 cos1 l1 cos1 cos sin 21 2 1 lP 2 cos2 2 3 4 tg 2d1. (2) S2 5 cos 2 l2 cos 2 cos Рис.1. Кинематическая схема конструкции ПП и РУ автобуса ЛиАЗ-5256: 1 – ру левое колесо;

2 – угловой редуктор;

3 – рулевой механизм с распределителем ГУР;

4 – силовой цилиндр ГУР;

5 шаровой шарнир;

6 поперечная балка рамы;

7 пово ротный рычаг;

8 реактивная штанга;

9 рама;

10 колесо;

i направления реакций Ri в шкворневых соединениях;

i, i углы между силами возникающими в парах трения (А,Б,В,Г,Д,Е,Ж) и элементами рулевой трапеции li В рулевом механизме изменение зазоров зависит в основном от изменения радиуса зацепления при беззазорном со прикосновении деталей передаточной пары. Приращение радиуса зацепления происходит вследствие механического износа деталей зубчатой передачи, опор ных подшипников, втулок и т.д. Измене ние величины радиуса R зацепления Рис. 2. Схема определения величины из вызвано увеличением зазора y между носа в шкворневом соединении левого ко леса: i - люфты во вращательных парах.

гайкой и винтом. Выбор зазора S в за цеплении приводит к увеличению угла -8 поворота на величину, величина которого определяется по формуле:

720 o y tg, (3) r где половина угла, со ставляемого внутренними сторонами зубьев сектора ру левого механизма;

r радиус зацепления (рис. 3).

Важным звеном в оценке технического состояния ПП и РУ является обоснованный выбор диагностических па Рис. 3. Схема зацепления винт-гайка-сектор рулево- раметров, которые будут в го механизма автобуса ЛиАЗ-5256: 1 – винт, 2 гайка, конечном итоге управляю 3 сектор щими элементами разрабаты ваемой системы обеспечения ПП и РУ АТС в работоспособном состоянии. Вы бор диагностических параметров определялся на основе анализа их взаимосвязей со структурными параметрами (рис. 4).

На основе разработанной схемы структурно-следственных связей в ПП и РУ сформирован комплекс диагностических параметров, который наиболее полно оценивает техническое состояние рассматриваемых систем автобусов: ве личина суммарного люфта в РУ, град;

схождение передних колес, мм;

П перекос передней оси, мм;

З перекос задней оси, мм;

Н П относительная раз ность высот пневмобаллонов передней оси, %;

H З относительная разность вы сот пневмобаллонов задней оси, %;

F усилие на рулевом колесе, Н.

В качестве комплексного показателя, в наибольшей степени характери зующего устойчивость и управляемость, был принят «увод» автобуса – U, мм, который характеризует отклонение движения автобуса от заданной траектории вследствие воздействия на него внешних и инерционных сил. Он формируется из люфтов в рулевом механизме, угловом редукторе, рулевом приводе, ступич ных подшипниках, усилителе РУ, которые возникают из необратимых смещений в шарнирных сочленениях.

Для оценки степени влияния выбранных диагностических параметров на «увод» автобуса от заданной траектории была построена его математическая мо дель. В общем виде эта зависимость выражена с помощью уравнения регрессии:

k Y b1x1 b2 x2... bn xn bi xi, (4) i где Y – параметр оптимизации в закодированном виде («увод» автобуса, харак теризующий его устойчивость и управляемость);

k – количество отобранных па раметров в результате ранжирования;

bi коэффициенты модели (весовые ха рактеристики), учитывающие степень влияния i-го параметра на функцию от клика;

xi кодированные значения i-го параметра.

-9 Рис. 4. Схема структурно-следственных связей системы ПП и РУ автобуса ЛиАЗ-5256:

1-1 – рулевой привод автобуса;

1-2 – угловой редуктор;

1-3 – рулевой механизм;

1-4 – ГУР;

1- – ПП;

2-1 – рулевые тяги;

2-2 – шаровые шарниры;

2-3 - зубчатая коническая пара в зацепле нии;

2-4 – распределитель ГУР;

2-5 – зубчатое зацепление шариковой гайки-рейки и вала сектора;

2-6 – силовой цилиндр ГУР;

2-7 – насос ГУР;

2-8 – шкворневой узел ПП;

2-9 – сту пичный подшипник;

2-10 – реактивная штанга ПП;

3-1 – изменение длины рулевых тяг;

3-2 – люфт в шаровом шарнире;

3-3 – люфт в зубчатом зацеплении конической передачи углового редуктора;

3-4 – неполное открытие или закрытия перепускных отверстий в распределителе ГУР;

3-5 – зазор в зубчатом зацеплении гайки-рейки и вала-сектора;

3-6 – завоздушенность силового цилиндра;

3-7 – повышение или понижение давления в системе ГУР;

3-8 – люфт в шкворневом узле;

3-9 – зазор в ступичном подшипнике;

3-10 – изменение номинальной длины реактивной штанги;

4-1 – деформация рулевой тяги;

4-2 механический износ шарового пальца;

4-3 – механический износ конических шестерн;

4-4 – механический износ золотника ГУР;

4-5 – механический износ вала-сектора и гайки-рейки;

4-6 механический износ уплот нений;

4-7 износ предохранительного клапана;

4-8 – механический износ шкворня;

4-9 – ме ханический износ поверхностей ступичного подшипника;

4-10 – деформация реактивной штанги ПП;

5-1 – нарушение устойчивости и управляемости автобуса;

5-2 – увеличение ин тенсивности износа шин;

5-3 увеличение расхода топлива;

6-1 – увеличенный люфт в РУ;

6 2 – увод автобуса;

6-3 – отклонение углов установки колс;

6-4 – перекос передней оси;

6-5 – повышенное усилие на рулевом колесе Численные значения закодированных параметров ( x1, x2,...,xk ) и коэффи циенты ( b1, b2,...,bn ), по которым можно судить о величине влияния каждого из них на параметр оптимизации, вычислялись с помощью методики планирования эксперимента.

В третьей главе приведены результаты исследований эксплуатационной надежности элементов ПП и РУ, определены нормативные значения выбранных диагностических параметров, разработана многофакторная модель «увода» авто буса, оценивающая влияние параметров технического состояния рассматривае мых узлов на его величину.

Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях экс плуатации автобусов ЛиАЗ-5256 на базе филиала «14 автобусный парк» ГУП «Мосгортранс». Полученные результаты исследований показывают, что основ - 10 ные причины потери работоспособности ПП и РУ износы и деформации их де талей. Чаще всего в исследуемых узлах появляются такие неисправности, как из нос резиновых втулок реактивной штанги 35 %, износ шаровых пальцев про дольной рулевой тяги 30 %, износ ступичных подшипников 20 %, износ пыльника шарового пальца – 17 %, износ шарового пальца наконечника ГУР.

Результаты обработки опытных данных по эксплуатационной надежности наиболее часто встречающихся неисправностей представлены на рис. 5.

Рис. 5. Гистограммы распределения наработок до отказа: а шаровых пальцев РУ L L20.32 f ( L) 0.11 e 28.88, б резиновых втулок реактивной штанги f ( L) 0.04 e 162 и L 66. в ступичных подшипников f ( L) 0.05 e Исследования показали, что наименее надежным элементом ПП и РУ явля ется шаровой палец рулевого привода, средняя наработка до отказа которого со ставляет X 20 тыс. км. Это обусловлено тяжелыми условиями работы данного элемента, поскольку шарнир соединяет подрессоренные массы автобуса с непод рессоренными.

Для построения регрессионной модели «увода» автобуса, позволяющей определить влияние выбранных диагностических параметров ПП и РУ на его ве личину, необходимо определить их номинальные, предельные и допустимые - 11 значения. Нормативные значения суммарного люфта РУ, схождения передних колес и усилия на рулевом колесе регламентированы НТД. Нормирование ос тальных диагностических параметров осуществлялось по методике, учитываю щей их взаимосвязи со структурными параметрами при минимизации затрат на эксплуатацию, ТО и ремонт.

Рассмотрим нормирование диагностических параметров на примере «уво да» автобуса от заданной траектории движения. Номинальное значение диагно стического параметра U Н соответствует новым, технически исправным автобу сам. Для его определения были выполнены экспериментальные исследования по измерению «увода» представительной выборки новых автобусов. Схема экспе римента представлена на рис. 6.

Измерение «увода» выполнялось в следующей последовательности:

- лазерный целеуказатель жстко крепился на передний бампер автобуса;

- штатив с измерительной шкалой устанавливался на расстоянии 16 м;

- при включении лазерного целеуказателя на измерительной шкале появля лась точка, которую выставляли на «нулевую» отметку;

- автобус начинал движение и при прохождении задними колесами отмет ки 10 м останавливался;

- на измерительной шкале фиксировалось смещение лазерной точки от «нулевого» значения, что соответствовало «уводу» автобуса.

Результаты обработки опытных данных представлены на рис. 7 в виде гис тограммы распределения. Найденное среднее значение «увода» U 9 мм при нимаем в качестве номинального диагностического норматива.

Рис. 6. Схема эксперимента по измерению «увода» автобуса от заданной траектории движения - 12 Для определения предельного значения «увода» автобуса U были вы полнены эксперимен тальные исследования представительной вы борки автобусов с пре дотказным состоянием ПП и РУ.

Предотказное со стояние ПП и РУ опре делялось по критерию качества функциониро вания и управления ав тобусом (нарушалась устойчивость и управ ляемость, увеличивался износ шин, расход топ лива и др.).

Рис. 7. Гистограмма распределения значений «увода» Дифференциаль (U 9) ная и интегральная новых автобусов f (U ) 0.33 e функции распределе ния «увода» автобусов с предотказным состоянием ПП и РУ представлены на рис. 8. По аналогии с принятой в теории надежности методикой ограничиваем поле рассеивания параметра U пределами, соответствующими требуемому уровню вероятности безотказной работы. Для ПП и РУ как узлов, непосредст венно влияющих на БДД, требуемый уровень вероятности принимаем равным P 0,85. Тогда предельное значение «увода» U составит 70 мм.

При постоянной периодичности диагностирования узлов и механизмов АТС в практической деятельности АТП целесообразно использовать не предель ный, а допустимый норматив «увода» U, который и будет основным при кон троле технического состояния рассматриваемых систем автобуса. ПП и РУ отно сятся к узлам, непосредственно влияющим на БДД, поэтому должны контроли роваться при каждом ТО-1, т.е. с постоянной периодичностью.

Для определения допустимого значения «увода» автобуса от заданной тра ектории движения были выполнены экспериментальные исследования с целью установления зависимости изменения этого параметра по наработке. Теоретиче ская кривая зависимости (функция изменения параметра U ), найденная по ре зультатам обработки опытных данных с помощью программы Microsoft Excel, имеет следующий вид:

- 13 U U Н ( L 103 ) 9 3 103 ( L 103 )1,0, (5) где U Н номинальное значение «увода»;

интенсивность изменения пара метра U ;

L пробег автобуса, км;

показатель степени.

(U 66.8) f (U ) 0.12 e Рис. Дифференциальная и интегральная 20. 8.

(U 66.8) U 20.48 dx функции распределения «увода» автобусов с предотказным со F (U ) 0.12 e стоянием ПП и РУ При известной межконтрольной наработке Lд = 4000 км, величине пре дельного норматива U пр = 70 мм и интенсивности изменения «увода» автобуса 3 103 мм/км, значение допустимого норматива определяется из выражения - 14 U Д 3 10 3 1, 4000 70 12 58 мм. (6) 3 10 Нормативные значения остальных диагностических параметров для оценки технического состояния ПП и РУ, найденные по вышеизложенной методике приведены в таблице.

Таблица Диагностические параметры и их нормативные значения при оценке технического состояния РУ и ПП Значение параметра Обозначение Наименование начальное допустимое предельное, град Суммарный люфт РУ 12 16, мм Схождение передних колес 4 6 п, мм Перекос передней оси 0 6 y з, мм Перекос задней оси 0 6 Относительная разность высот Hп, % 0,5 1 пневмобаллонов передней оси Относительная разность высот Hз, % 0,5 1 пневмобаллонов задней оси Усилие на рулевом колесе F,Н 60 90 Увод автобуса U, мм 9 58 Одной из задач экспериментального исследования являлось определение математической модели «увода» автобуса, которая отражает влияние параметров технического состояния ПП и РУ на его величину. Анализ статистического ма териала, используемого при построении регрессионной модели, включал в себя следующие основные этапы:

- кодирование факторов, влияющих на «увод»;

- составление матрицы планирования эксперимента;

- проверка однородности дисперсий выполненных измерений;

- формирование уравнения регрессии;

- определение корреляционных зависимостей между «уводом» автобуса и влияющими на него параметрами;

- построение зависимостей «увода» от параметров технического состояния ПП и РУ.

После всех математических преобразований получим уравнение зависимо сти «увода» автобуса от выбранных параметров:

U 1,90 1,53 2,18 П 0,65 З 19,97. (7) - 15 В уравнение регрессии (7) не включены такие параметры, как усилие на рулевом колесе F, относительные разности высот пневмобаллонов пе редней Н П и задней Н З осей из-за их малого влияния на «увод» автобуса ( рис. 9).

Графическая зависимость «уво да» автобуса от выбранных парамет ров технического состояния ПП и РУ представлена на рис. 10. Наиболее существенное влияние на «увод», если исключить влияние тормозной систе мы и давление в шинах, оказывают такие параметры, как перекос перед ней оси U 2.17 4.5, перекос Рис. 9. Влияние параметров ПП и РУ на «увод» автобуса задней оси U 0.65 1.35, сум марный люфт рулевого управления U 1.9 20.63 и схождение передних ко лес U 1.53 5.2.

Рис. 10. Графическая зависимость «увода» автобуса от выбранных параметров технического состояния ПП и РУ В четвртой главе разработана система обеспечения работоспособности ПП и РУ автобусов в эксплуатации и приведены результаты ее практического применения.

- 16 В работе предложена трехступенчатая модель обеспечения работоспособ ности ПП и РУ. Принципиальное е отличие заключается в том, что решение по выполнению операций ТВ принимается на основании предварительного контро ля «увода» автобуса, и только при его отклонении за допустимые пределы про водятся необходимые операции поиска, уточнения и устранения возникших не исправностей (функциональная схема процесса представлена на рис. 11).

Рис. 11. Функциональная схема алгоритма поиска и устранения неисправностей в ПП и РУ На первом этапе (блоки 2, 3 алгоритма) осуществляется контроль «увода» ав тобуса от заданной траектории движения. Если «увод» автобуса не превышает предельно-допустимого значения (58 мм на 10 м, или 5,8 м/км), то элементы ПП и РУ находятся в технически исправном состоянии. В противном случае выпол няются операции диагностирования систем автобуса, влияющих на его устойчи вость и управляемость: передней и задней осей, схождения передних колес, по ложения пневмобаллонов, суммарного люфта в РУ, усилия на рулевом колесе (блоки 8, 11, 14, 18, 21).

С целью упрощения процесса поиска и устранения при необходимости неис правностей в элементах ПП и РУ было разработано его программное обеспече ние, представляющее собой систему управления базой данных (БД), в которой находятся все сведения о результатах проверки, назначенных и выполненных ТВ - 17 по каждому автобусу. Функциональная схема программного комплекса автома тизированной системы управления техническим состоянием ПП и РУ представ лена на рис.12.

Рис. 12. Функциональная схема программного комплекса автоматизированной сис темы обеспечения работоспособности ПП и РУ автобусов ЛиАЗ Схема предусматривает выполнение следующих операций:

- оператор вносит значения диагностических параметров в память ЭВМ либо осуществляет поиск в БД имеющейся информации;

- программа воспринимает вводимые данные, сравнивает с допустимыми значениями и выдает заключение;

- если все параметры находятся в пределах допуска, ЭВМ сообщает об этом оператору;

при отклонении какого-либо из параметров за пределы допуска - 18 программа предложит выполнить необходимые операции, направленные на вос становление работоспособности рассматриваемых узлов;

- данные о выполненных ТВ заносятся в БД.

Использование современных автоматизированных систем управления тех ническим состоянием ПП и РУ позволяет более эффективно решать практиче ские задачи обеспечения их работоспособности в эксплуатации.

Опыт внедрения разработанной системы в производственный процесс АТП указывает на существенное снижение материальных и трудовых затрат на обеспечение работоспособности ПП и РУ в эксплуатации. Экономическая эф фективность от внедрения системы обеспечения работоспособности ПП и РУ ав тобусов возникает за счет уменьшения расходов на эксплуатацию (приобретения запасных частей и проведения ремонтно-регулировочных операций). Этот эф фект обусловлен тем, что в результате своевременного проведения контрольно диагностических и при необходимости регулировочных и ремонтных воздейст вий существенно снижается интенсивность изнашивания узлов ПП и РУ. Сред невзвешенный годовой экономический эффект от внедрения разработанной сис темы в филиале «14 автобусный парк» ГУП «Мосгортранс» составил 136 тыс. руб. (928 руб. на 1 автобус).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1. Решена задача обеспечения работоспособности передней подвески и ру левого управления автотранспортных средств в эксплуатации за счет внедрения диагностирования их технического состояния с предварительным контролем ве личины «увода» от заданной траектории движения.

2. На основе разработанной модели структурно-следственных связей в ПП и РУ сформирован комплекс диагностических параметров для оценки техниче ского состояния этих узлов: суммарный люфт РУ, схождение передних колес, перекосы передней и задней осей, относительные разности высот пневмобалло нов передней и задней осей, усилие на рулевом колесе. В качестве комплексного параметра, в наибольшей степени характеризующего устойчивость и управляе мость автотранспортных средств, был выбран «увод» от заданной траектории.

3. Выполненные на базе филиала «14 автобусный парк» ГУП «Мосгор транс» исследования работоспособности ПП и РУ автобуса ЛиАЗ-5256 показали, что наименее надежными их элементами являются шаровые пальцы рулевого привода (средняя наработка до отказа Lcp 20,3 тыс. км), резиновые втулки ре активной штанги ( Lcp 31,0 тыс. км) и ступичные подшипники ( Lcp 66,2 тыс.

км). Выявление деталей, лимитирующих надежность исследуемых узлов, позво лило обосновать периодичность их регламентного контроля.

4. Обоснованы нормативные значения диагностических параметров для оценки технического состояния ПП и РУ. Нормирование осуществлялось по ме тодике, учитывающей закономерности изменения параметров по наработке при минимизации затрат на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт рас сматриваемых узлов.

- 19 5. Разработана и экспериментально подтверждена математическая модель, позволяющая оценить влияние параметров технического состояния ПП и РУ на «увод» автобуса. Наиболее значительными параметрами являются перекос пе редней оси (степень влияния 0,32 ), суммарный люфт рулевого управления ( 0,20 ), перекос задней оси ( 0,18 ) и схождение передних колес ( 0,12 ).

Проверка модели с помощью F критерия Фишера подтвердила е адекват ность.

6. Сформирован комплекс технических воздействий, направленных на обеспечение работоспособности ПП и РУ автотранспортных средств, и разрабо тан алгоритм поиска, локализации и устранения неисправностей, обеспечиваю щий проведение диагностических и ремонтно-регулировочных операций с наи меньшим коэффициентом повторяемости.

7. Разработан и внедрен в производство программный комплекс управле ния техническим состоянием ПП и РУ автобусов в эксплуатации, который по зволяет формализовать процесс принятия решений по контролю и восстановле нию при необходимости их работоспособного состояния.

8. С учетом выполненных теоретических и экспериментальных исследова ний разработана система обеспечения работоспособности ПП и РУ автобусов в эксплуатации. В результате опытного внедрения системы в производственный процесс филиала «14 автобусный парк» ГУП «Мосгортранс» в 2009 г. был полу чен экономический эффект в размере 136 425 руб. (928,06 руб. на один автобус), что подтверждает целесообразность использования системы на других АТП.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ 1. Мырочкин, А. В. Диагностирование рулевого управления и передней подвески автобусов / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Автотранспортное пред приятие. 2009. №11. С. 42 45 (изд-е перечня ВАК РФ).

2. Мырочкин, А. В. Анализ факторов, влияющих на устойчивость и управ ляемость автобуса / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Вестник МАДИ. вып. (19). 2009. С. 14 17 (изд-е перечня ВАК РФ).

3. Мырочкин, А. В. Исследование эксплуатационной надежности элемен тов передней подвески и рулевого управления автобуса / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Перспективы развития автосервиса : материалы Междунар. на уч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун – т, 2008. – С.34 36. – ISBN 978-5-89368-895-5.

4. Мырочкин, А. В. Методика построения модели поиска неисправностей, влияющих на увод автобуса / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Перспективы развития автосервиса : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос.

ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун - т, 2008. – С.31 33.

– ISBN 978-5-89368-895-5.

5. Мырочкин, А. В. Анализ факторов, влияющих на «увод» автобуса от за данной траектории движения / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Перспективы развития автосервиса : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос.

- 20 ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун - т, 2008. – С.28 30.

– ISBN 978-5-89368-895-5.

6. Мырочкин, А. В. Выбор стенда для диагностирования параметров гео метрии установки управляемых колес автобуса / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей:

материалы XI Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир :

Изд – во Владим. гос. ун - т, 2008. – С.319 322. ISBN 978-5-89368-809-2.

7. Мырочкин, А. В. Анализ неисправностей, связанных с нарушением ус тойчивости и управляемости автобуса / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов // Фун даментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей : мате риалы XI Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун - т, 2008. – С.323 326. ISBN 978-5-89368-809-2.

8. Мырочкин, А. В. Система поддержания работоспособности передней подвески и рулевого управления в эксплуатации/ А. В. Мырочкин, Ю. В. Баже нов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материа лы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун - т, 2009. – С.33 36. ISBN 978-5-89368-969-3.

9. Мырочкин, А. В. Автоматизированная система управления техническим состоянием передней подвески и рулевого управления в эксплуатации / А. В. Мырочкин, Ю. В. Баженов, М. В. Латышев // Актуальные проблемы экс плуатации автотранспортных средств : материалы Междунар. науч.-практ. конф.

/ Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд – во Владим. гос. ун - т, 2010. – С. 328. ISBN 978-5-9984-0079-7.

Личный вклад автора. В работах [1], [2] обоснованы нормативные значе ния диагностических параметров при оценке технического состояния ПП и РУ;

в статьях [3], [5], [7] проанализированы характерные неисправности и отказы, вы зывающие нарушение устойчивости и управляемости АТС;

в статьях [4], [8] предложены методика и алгоритм поиска неисправностей, влияющих на «увод» автобуса;

в статье [6] выполнен метрологический анализ стендов для диагности рования углов установки управляемых колес;

в статье [9] предложено программ ное обеспечение процесса диагностирования ПП и РУ.



 

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.