Результаты определения режимов технических воздействий

Планирование работ по исследованию рациональных режимов технического обслуживания автомобилей МАЗ началось с классификации конструктивных особенностей и условий работы отдельных соединений, узлов и механизмов и совокупности отказов и неисправностей, возникающих при работе автомобиля, на основе которой из ряда статистических совокупностей выделялись главные, стержневые операции, возникающие наиболее часто, имеющие большую трудоемкость, определяющие безопасность движения, надежность и экономичность работы автомобиля.

Указанная работа велась по схеме: автомобиль - система, агрегат - узел - соединение - деталь, что дает возможность определить первоочередные объекты наблюдений. Так, у автомобилей МАЗ наибольшее, число отказов по тормозной системе приходится на пневматический привод, по рулевому управлению - на усилитель рулевого привода, по двигателю - на систему питания и охлаждения и головку блока. Анализируя в свою очередь систему питания, можно выделить наибольшую совокупность отказов по форсункам, а рассматривая отдельно форсунки, выявить детали, лимитирующие их надежность, к числу которых относятся распылители.

Общая схема основных этапов разработки рациональных режимов технического обслуживания автомобилей приведена на рис. 4.2.

При классификации видов воздействий выявлены основные профилактические работы — крепежные, смазочные, регулировочные и контрольно-диагностические. На долю указанных работ приходится более 80% всей трудоемкости технического обслуживания, поэтому они были положены в основу исследований рациональных режимов технического обслуживания автомобилей МАЗ.

Так, например, исходный перечень крепежных соединений автомобилей МАЗ-500 для наблюдений охватывал все основные агрегаты и узлы с недостаточной надежностью.

При планировании объемов исследований для установления рациональных режимов выполнения смазочных работ учтено, что у автомобилей МАЗ узлы трения, смазываемые через пресс-масленки, являются определяющими в формировании трудовых и материальных затрат на выполнение смазочных работ. На их долю приходится почти 84% смазочных операций и около 90% трудоемкости смазочных работ. При выборе конкретных узлов трения для наблюдений учитывались условия их работы на автомобиле. К деталям, смазываемым через пресс-масленки и работающим в наиболее тяжелых условиях на автомобилях МАЗ, относятся рессорные пальцы, шкворни поворотных цапф, пальцы рулевых тяг и гидроусилителя рулевого привода (13 узлов трения). Они имеют малый запас смазки, плохую защиту от проникновения пыли, грязи и влаги и, что самое главное, от их технического состояния зависит безопасность движения. Поэтому указанные узлы трения и легли в основу исследования рациональных режимов смазки автомобилей МАЗ.

Исследование режимов регулировочных работ велось по регулировочным параметрам, в значительной мере определяющим безопасность движения, надежность и экономичность работы автомобиля.

Рисунок 4.2 - Схема основных этапов разработки рациональных режимов технического обслуживания автомобилей

К их числу относятся: свободный ход педали тормоза, ход штоков тормозных камер, схождение передних колес, свободный ход педали сцепления, зазор между штоком клапана и поводком пневматического усилителя привода сцепления, ход штока дистанционного механизма переключения передач, натяжение приводных ремней.

Особое место в этих исследованиях заняло установление рациональных режимов регулирования ножных тормозных механизмов. Это вызвано рядом причин: во-первых, состояние регулировочных параметров ножных тормозных механизмов оказывает решающее влияние на безопасность движения и производительность автомобиля; во-вторых, автомобили Минского автозавода, предшествующие автомобилям МАЗ-500, отличались большой интенсивностью износа фрикционных накладок и тормозных барабанов, и потребностью в частой регулировке ножных тормозных механизмов; в-третьих, в конструкцию колесных тормозов автомобилей семейства МАЗ-500 внесен ряд изменений (крепление накладок к колодкам латунными пустотелыми заклепками вместо ранее применявшихся винтов; введение ребер на тормозных барабанах, улучшивших их охлаждение; увеличение усилия на штоках тормозных камер и др.). Новая компоновка автомобиля МАЗ перераспределила массу по его осям и изменила интенсивность износа тормозных механизмов, а введение колесной передачи заднего моста затруднило доступ для осмотра и замены фрикционных накладок и других деталей тормозных механизмов задних колес.

Разработка рациональных режимов технического обслуживания автомобилей МАЗ базировалась на современных методах исследования.

Крепежные работы. Для определения рациональной периодичности выполнения крепежных работ применялся метод допустимого уровня вероятностей безотказной работы, т. е. вероятности того, что отказ (ослабление затяжки соединения) не возникает ранее установленной периодичности. Средний уровень вероятности безотказной работы Р_Δl

принимался равным 0,85, а коэффициент оптимальности периодичности β равнялся 0,4- 0,6. Под стабильностью крепежного соединения подразумевается его способность сохранять допустимое значение предварительной затяжки в условиях действия переменных нагрузок [17].

Объектами наблюдений явились группы автомобилей, работающих в реальных условиях эксплуатации второй категории для бортовых автомобилей и третьей - для самосвалов. Суммарный пробег автомобилей за период наблюдений составил более 240 тыс. км.

На каждом подконтрольном автомобиле МАЗ-500 под наблюдением находилось 172 крепежных соединения, на которые было нанесено около 3,3 тыс. контрольных пленок и выполнено более 4,4 тыс. наблюдений. Такой объем наблюдений обеспечивал' получение достоверных данных о техническом состоянии крепежных соединений на автомобилях. При доверительном уровне вероятности Р_д=0,90—0,95 точность результатов определилась равной ε= 10-12%.

Проведенные наблюдения за состоянием крепежных соединений на автомобилях МАЗ-500 и МАЗ-503Б позволили установить (табл. 4.1), что при ТО-1 требуется контролировать и при необходимости подтягивать только 24 крепежных соединения вместо 92, ранее рекомендованных заводом, а при ТО-2 только 70 вместо 94 [17].

Таблица 4.1

Изменения перечня крепежных работ

Агрегаты, системы и механизмы	Число крепежных операций по
Рекомендациям завода	Результатам исследований
ТО-1	ТО-2	ТО-1	ТО-2
Двигатель и его системы			-
Сцепление и коробка передач
Карданная передача
Задний мост
Передний мост и рулевое управление			-
Тормозные системы
Рама, кабина, платформа, оперение
Ходовая часть
Спецоборудование			-
Итого

Таким образом, без ущерба для работоспособности автомобилей объем крепежных работ при ТО-1 и ТО-2 сокращен на 68 и 24 операции соответственно.

Рациональная периодичность выполнения крепежных работ определена по результатам статистической обработки периодичности ослабления крепежных соединений.

Рисунок 4.3 - Полигоны распределения периодичности ослабления гаек крепления балки опоры коробки передач к раме 1 и прокладки переднего воздушного баллона 2 автомобиля МАЗ-500

Характерно, что вероятная периодичность ослаблений крепежных соединений автомобилей МАЗ-500 и МАЗ-503Б подчиняется, как правило, логарифмически нормальному закону (рис.4.3). В том случае, когда соединения выполнены конструктивно неудачно, закон распределения становится экспоненциальным. Примером подобных соединений являлись (до изменения конструкций) крепежные соединения ушек и стремянок ушек передних и задних рессор, особенно на автомобилях МАЗ-503Б. После изменения конструкции крепления ушек (рис.4.3) стабильность затяжки этих крепежных соединений повысилась в 4-7 раз, при этом, периодичность их ослабления также стала подчиняться логарифмически нормальному закону распределения (рис.4.4).

Рисунок 4.4 - Полигоны распределения периодичности ослабления гаек крепления ушка задней правой рессоры автомобиля МАЗ 503Б до изменения 1 и после изменения 2 конструкции накладного ушка

Таким же образом строились полигоны и функции распределения периодичности ослабления и других находящихся под наблюдением крепежных соединений. На рисунке выделяются две наиболее характерные зоны распределения периодичности обслуживания, в которых зарегистрировано более 80% ослаблений крепежных соединений: первая от 1 до 5 тыс. км (46% отказов), и вторая от 13 до 17 тыс. км (35% отказов). По результатам построения функций распределения, периодичностей ослабления крепежных соединений в указанных зонах с учетом среднего уровня вероятности безотказной работы Р_Δl=0,85, определена рациональная периодичность выполнения крепежных работ при ТО-1 и ТО-2 [17].

Аналогичная работа проведена при уточнении режимов обслуживания крепежных соединений на модернизированных автомобилях семейства МАЗ-500А в основном по крепежным соединениям агрегатов, узлов и механизмов, подвергшихся конструктивному изменению на новых моделях (крепления силового агрегата, картера сцепления, суппорта стояночного тормоза, фланцев карданного вала и др.). Всего под наблюдением находилось 11 крепежных соединений МАЗ-500А и МАЗ-503А, объединяющих 72 точки крепления (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Результаты наблюдений за состоянием крепежных соединений

Точки крепления	Распределение отказов крепежных соединений, %
МАЗ-500А	МАЗ-503А
Силового агрегата	12,8	12,2
Опоры рычага крепления передач	5,6	8,2
Суппорта стояночного тормоза	9,4	5,1
Кронштейна и силового цилиндра пневмоусилителя привода сцепления	5,8	9,7
Генератора	8,0	8,4
Фланцев карданного вала	54,6	25,7
Картера сцепления	-	-
Крышки диафрагмы пневматической камеры коробки отбора мощностей	-	4,7
Крышки диафрагмы клапана управления механизма подъема платформы	-	5,4
Кронштейнов платформы	-	16,4
Насоса гидроусилителя рулевого привода	3,8	4,2
Итого	100,0	100,0

Характерно, что среднее количество отказов крепежных соединений на автомобилях-самосвалах в 1,5 раза выше, чем на бортовых автомобилях.

В результате выполненных исследований дополнен перечень крепежных операций при техническом обслуживании автомобилей МАЗ-500А и определена оптимальная, периодичность выполнения крепежных работ (табл. 4.3).

Смазочные работы. Исследования режимов смазки автомобилей базируются на известных, зависимостях изменения интенсивности износа деталей от периодичности смазки соответствующих узлов трения. Однако при определении рациональной периодичности смазки один лишь показатель интенсивности износа не позволяет указать на оптимальность данного режима смазки, так как он не учитывает затраты в эксплуатации на выполнение смазочных и ремонтных работ. Поэтому задача состояла в отыскании такого режима смазки (l_опт), который обеспечивал бы надежную и безопасную работу подвижного состава при минимальных суммарных затратах (С_min) на выполнение смазочных (С_ТО) и ремонтных (С_ТР) работ [17].

Для решения этой задачи использован технико-экономический метод исследования, при помощи которого минимальные суммарные затраты могут быть определены как графически (рис. 4.5), так и аналитически [17]:

(4.4)

где, С=С_ТО+С_ТР - суммарные удельные затраты на обслуживание и ремонт

автомобиля;

l - периодичность технического обслуживания.

Таблица 4.3

Периодичность и коэффициенты повторяемости выполнения крепежных операций (II категория условий эксплуатации )

Точки крепления	Оптимальная периодичность выполнения операций, тыс. км	Вид ТО	Коэффициент повторяемости
МАЗ-500А	МАЗ-503А	МАЗ-500А	МАЗ-503А
Силового агрегата	4,6	2,8	ТО-1	0,39	0,64
Опоры рычага крепления передач	6,4	2,3	То же	0,28	0,78
Суппорта стояночного тормоза	5,3	2,7	“	0,34	0,67
Кронштейна и силового цилиндра пневмоусилителя привода сцепления	5,0	2,0	“	0,36	0,90
Генератора	5,1	2,4	“	0,35	0,75
Фланцев карданного вала	2,6	2,1	“	0,69	0,86
Крышки диафрагмы пневматической камеры коробки отбора мощностей	-	3,0	“	-	0,60
Крышки диафрагмы клапана управления механизма подъема платформы	-	2,7	“	-	0,67
Кронштейнов платформы		2,2	“	-	0,82
Насоса гидроусилителя рулевого привода	6,9	3,4	“	0,26	0,53
Среднее	5,1	2,6	ТО-1	0,38	0,72

В данной работе технико-экономический метод был усовершенствован, что позволило учесть рассеивание затрат по конкретным автомобилям или их группам, а также дать более четкую интервальную оценку оптимальной периодичности обслуживания, соответствующей минимальным расходам с учетом их фактического рассеивания. Методика расчетов сводилась к следующему.

Располагая экспериментальными данными о суммарных затратах на, обслуживание и ремонт отдельных групп автомобилей А, Б, В (а₁, а₂, …, а_n; б ₁, б ₂, б ₃, …, б _n; в ₁, в ₂, в ₃, …, в _n ), устанавливают зависимость С =f(l) для различных сочетаний автомобилей в рассматриваемых группах, описывают эти зависимости теоретическими уравнениями, а последующим дифференцированием этих уравнений определяют минимум затрат и соответствующую им периодичность обслуживания l ₁, l ₂, l ₃,…, l _n

Рисунок 4.5 - Технико-экономический метод определения рациональной периодичности технического обслуживания автомобилей

Обработка полученных значений периодичности обслуживания методом математической статистики дает возможность определить с достаточной достоверностью средневзвешенную их величину и доверительные границы оптимальной периодичности смазки, исходя из принятого доверительного уровня вероятности.

Для расчета на ЭВМ оптимальной периодичности смазки по усовершенствованному методу, разработана специальная программа, которая использована при определении рациональных режимов ТО автомобилей семейства МАЗ-500.

При исследовании рациональных режимов смазки под наблюдением находились автомобили МАЗ-500 и МАЗ-503Б, работающие во II и III категориях эксплуатации и разделенные на три группы каждая по периодичности смазки (1250, 2500, 3750 и 800, 1600, 2400 км). Суммарный пробег автомобилей за период наблюдений составил более 2 млн. км.

Рациональная периодичность смазки автомобилей определялась по следующей схеме:

1. При принятых периодичностях смазки узлов трения устанавливалась трудоемкость смазочных работ, расход смазочных материалов и в итоге удельная стоимость смазочных работ, а 'также интенсивность износа деталей, их ресурс, трудоемкость демонтажно-монтажных работ по замене изношенных деталей иудельная стоимость ремонтных работ.

2. Путем сопоставления суммарных удельных затрат на выполнение смазочных и ремонтных работ по отдельным автомобилям с различной периодичностью определялась периодичность, при которой для данного сочетания автомобилей суммарные удельные затраты являлись минимальными.

3. Оптимальный интервал периодичности смазки автомобилей устанавливался на основании математической обработки статистического ряда периодичностей смазки отдельных сочетаний автомобилей с учетом принятого доверительного уровня вероятности Р_д=0,95.

Всего выполнено около 14 тыс. смазочных операций и более 350 хронометражных замеров, позволивших при заданном уровне доверительной вероятности с точностью до 11 % определить трудовые и материальные затраты на выполнение смазочных работ.

Влияние периодичности выполнения смазочных работ на долговечность соответствующих пар трения определялось микрометражом деталей. Затраты на ремонтные работы складывались из прейскурантной цены смененных в соответствии с ресурсом деталей и трудоемкости демонтажно-монтажных работ.

Результаты исследований показали, что распределение трудоемкости смазочных работ и расхода смазочных материалов при смазке исследуемых узлов трения автомобилей МАЗ-500 (табл.4.4) и МАЗ-503Б хорошо аппроксимируются нормальным законом распределения.

Таблица 4.4

Параметры распределения расхода солидола и трудоемкости смазочных работ по автомобилям МАЗ-500

Показатели	Группы автомобилей по периодичности смазки
Расход солидола, г	Трудоемкость, чел.-мин
I	II	III	I	II	III
Средневзвешенное значение g; t				9,4	9,9	10,2
Среднеквадратичное отклонение, s	27,7	30,6	34,8	2,2	2,5	2,2
Коэффициент вариации, υ	0,12	0,12	0,13	0,23	0,25	0,22

Таблица 4.5

Распределение оптимальной периодичности смазки

Параметры	МАЗ-500	МАЗ-503Б
Среднее значение, км
Коэффициент вариации	0,21	0,22
Доверительный интервал при Рд=0,9, км	2285-2427	516-1788

По полученным значениям расхода солидола на смазку узлов трения и трудозатрат на- выполнение этих работ определены абсолютная и удельная стоимость смазочных работ (рис.4.6). С увеличением периодичности смазки автомобилей МАЗ удельная стоимость ремонтных работ по замене деталей соответствующих узлов трения возрастает.

Средневзвешенные величины и доверительные границы оптимальной периодичности смазки приведены в табл. 4.5.

Регулировочные работы. Определение рациональной периодичности регулировочных работ производилось по допустимому значению и закономерности изменения параметра, характеризующего техническое состояние соответствующего механизма. Исследования режимов регулировочных работ основывались на длительных и регулярных наблюдениях за изменением регулировочных параметров: свободного хода педалей привода сцепления и тормоза, хода штоков тормозных камер, схождения передних колес и др. Суммарный пробег подконтрольных автомобилей за период наблюдений составил около 500 тыс. км [17].

Рисунок 4.6 - Влияние периодичности смазки на среднюю стоимость(1,4) и среднюю удельную стоимость (2,3) смазочных работ автомобилей МАЗ-503Б(1,2) и МАЗ-500 (3,4)

Для определения рациональных режимов регулировки ножных тормозов исследовано влияние величины зазора между накладками и барабанами на тормозные качества автомобилей.

Эффективность торможения автомобиля МАЗ-500 определялась испытаниями типа 0 в соответствии с правилами № 14 подкомитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН, которые проводились на сухой и чистой динамометрической дороге Центрального научно-исследовательского автополигона НАМИ. Тормозной путь измерялся прибором фирмы «Пайслер», а замедления — десселерографом типа 3-9/Е3.

Испытания проводились при 36 различных положениях червячных механизмов ножного тормоза, начиная от положения, соответствующего номинальному зазору и кончая зазором, при котором тормозной путь выходил за допустимые пределы. Принятая частота интервалов измерений позволила определить эффективность торможения автомобиля.при различном соотношении интенсивности изнашивания тормозных накладок и барабанов К задних и передних колес.

Полученные экспериментальные данные об интенсивности изнашивания фрикционных накладок и тормозных барабанов позволили определить темпы нарастания зазоров в тормозных механизмах (рис.4.7). Установлено, например, что интенсивность увеличения зазора между накладками и барабанами передних и задних колес автомобилей МАЗ-500 и МАЗ-503Б уменьшилась по сравнению с МАЗ-200 и МАЗ-205 на 15—30 и 42— 44% соответственно.

1-передние колеса МАЗ500; 2-передние колеса МАЗ-200; 3-задние колеса МАЗ-500; 4-задние колеса МАЗ 200; 5-передние колеса МАЗ503Б; 6-задние колеса МАЗ-503Б;7-передние колеса МАЗ-205; 8-задние колеса МАЗ-205

Рисунок 4.7 - Изменение зазора между накладками и тормозными барабанами в зависимости от пробега автомобилей

Исследования эффективности торможения позволили получить зависимости тормозного пути автомобиля от зазора между барабанами и тормозными накладками при фактических соотношениях интенсивности изнашивания фрикционных накладок задних и передних колес.

При одинаковой интенсивности изнашивания накладок передних и задних колес (К= 1 ) зазор в тормозных механизмах, соответствующий предельно допустимому тормозному пути автомобиля МАЗ-500 равен 1,0 мм, при К= 1,4— зазор составляет 0,9 мм, а при К =1,6 он равен 0,87 мм. Располагая величинами максимальных зазоров между тормозными накладками и барабанами и их номинальными величинами, определялся средний допустимый износ фрикционных накладок: при К=1 δ _д' = 0,62 мм, при К =1,4 δ _д"=0,52, а при К=1,6 δ _д"=0,49 мм.

Таким образом, в случае равной интенсивности изнашивания накладок тормозных механизмов передних и задних колес допустимый износ фрикционных накладок, а следовательно, и периодичность регулировочных работ, могут быть увеличены у автомобилей МАЗ-503Б на 16, а у автомобилей МАЗ-500 на 20%. Это свидетельствует о наличии резерва дальнейшего совершенствования тормозов автомобилей МАЗ.

Как показала обработка результатов наблюдений, рассеивание величин зазоров между тормозными накладками и барабанами подчиняется закону распределения Вейбулла с коэффициентом вариации υ = 0,51—0,72.

Исследования эффективности торможения позволили получить зависимости тормозного пути автомобиля от зазора между барабанами и тормозными накладками при фактических соотношениях интенсивности изнашивания фрикционных накладок задних и передних колес [17]:

(4.5)

где, - предельно допустимое значение параметра;

- первоначальное значение параметра;

а_Д - максимальная интенсивность изнашивания, соответствующая

доверительному уровню вероятности.

С учетом доверительного уровня вероятности Р _д = 0,9 —0,95 иполученных значений рассеивания величин зазоров максимальная интенсивность изнашивания больше средней и определяется:

а _д=μ а (4.6)

где, а - средняя интенсивность нарастания зазора;

μ - коэффициент максимальной интенсивности изнашивания,

учитывающий вид законов распределения, коэффициент вариации и

доверительный уровень вероятности Р _д.

При Р _д =0,95 и коэффициенте вариации υ = 0,51—0,72 значения и. находятся в пределах от 1,9 до 2,4. Расчеты показывают, что в средних условиях эксплуатации (II -категория) оптимальная периодичность регулировки ножных тормозов автомобилей МАЗ-500, -503 для передних колес составляет 4,5-5 тыс. км, а для задних - 2-2,5 тыс. км, т. е. контролировать и при необходимости регулировать ход штоков тормозных камер следует при ТО-1. При этом коэффициент повторяемости данной операции составляет для передних колес 30-40, а для задних,- 65-75%.

Указанные режимы регулировки тормозов, полученные из фактической интенсивности нарастания зазоров в тормозных механизмах, справедливы в том случае, когда привод тормозных механизмов обеспечивает достаточную стабильность регулировочных параметров. Внедрение на автомобилях МАЗ-500 тормозных камер новой конструкции повысило усилие на штоке и значительно улучшило по сравнению с тормозными камерами МАЗ-200 (штриховые кривые) стабильность этого параметра по всей длине рабочего хода штока.

Изменение конструкции регулировочных рычагов повысило стабильность регулировки в 4-5 раз по сравнению с ранее применявшимися рычагами. Однако и в настоящее время регулировочные рычаги лимитируют периодичность технического обслуживания тормозных механизмов.

По аналогичной методике определена рациональная периодичность регулирования других механизмов автомобилей МАЗ-500 (табл.4.6).

Таблица 4.6

Периодичность выполнения регулировочных работ автомобиля МАЗ-500

Регулируемый параметр, мм	Средняя интенсивность изменения параметра на 1000 км пробега	Коэффициент вариации	Рациональная периодичность регулировочных работ, тыс. км
Свободный ход педали тормоза	0,92	0,96	4,5
Свободный ход педали сцепления	,59	0,82	10,6
Схождение передних колес	0,10	0,65	1,5
Натяжение (прогиб) ремня привода водяного насоса	0,57	0,47	5,9
То же, насоса гидроусилителя	0,59	0,44	5,3
То же, компрессора	0,26	0,76	5,9

При совершенствовании режимов профилактики автомобилей семейства МАЗ-500А исследовано состояние девяти регулировочных параметров по агрегатам, узлам и механизмам, претерпевшим конструктивные изменения. К таким параметрам относятся интенсивности изменения зазоров в клапанном механизме двигателя, угла опережения подачи топлива, хода рукоятки привода стояночной тормозной системы, свободного хода педали сцепления, давления начала подъема иглы распылителя и др.

На основании значений интенсивности изменения регулировочных параметров, законов их распределения и предельно допустимых значений параметров определены рациональные периодичности, а также коэффициенты повторяемости соответствующих регулировочных операций по конструктивно измененным узлам и агрегатам (табл.4.7).

Таблица 4.7

Рациональная периодичность регулировки некоторых механизмов автомобилей семейства МАЗ-500А в средних условиях эксплуатации

Узлы и агрегаты	Регулировочный параметр	Рациональная периодичность регулировки, тыс. км	Вид обслуживания	Средний коэффициент повторяемости исполнительской части операции
Двигатель	Давление начала подъема иглы распылителя форсунки	21,4	Через одно ТО-2	0,82
Угол опережения подачи топлива	21,2	То же	0,82
Зазор в клапанном механизме двигателя	31,6	2 раза в год	1,00
Натяжение приводных ремней:	Водяного насоса	6,7	ТО-1	0,27
Насоса гидроусилителя рулевого привода	10,4	ТО-2	0,86
Компрессора	2,7	ТО-1	0,67
Генератора	13,0	ТО-2	0,69
Сцепление	Свободный ход педали сцепления	9,0	ТО-2	1,00
Ручной тормоз	Ход рукоятки привода стояночного тормоза	9,2	То же	1,00

Дата добавления: 2015-11-03