Эксплуатационная надёжность автомобиля и основные её определения и понятия

Периодичность и объем работ по ТО и ремонту зависит главным образом от надежности автомобиля. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия и определения» устанавливает основные понятия, терми­ны и определения понятий в области надежности. Под надежностью понимается свойство автомобиля выполнять заданные функции, сохраняя значения установленных эксплуатационных показателей в пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения автомобиля и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как для автомобиля, так и для его агрегатов (систем, узлов и деталей).

По мере изнашивания деталей, механизмов и агрегатов надежность автомобиля уменьшается, так как вероятность выхода из строя деталей увеличивается. Новые автомобили обладают более высокой надежностью по сравнению с автомобилями, имеющими большой пробег или прошедшими капитальный ремонт. Следовательно, заданная степень надежности автомобиля рассматривается в связи с определенным пробегом.

Надежность зависит также и от того, в каких условиях работает автомобиль. Например, при работе, на дорогах с твердым усовершенствованным покрытием надежность автомобиля больше, чем при работе его по бездорожью. Надежность летом всегда будет большей, чем зимой при прочих равных условиях. Поэтому понятие «надежность автомобиля» тесно увязывается с условиями его эксплуатации (рис. 1.5).

Надежность агрегатов и узлов определяется главным образом долговечностью деталей. Поэтому прежде всего необходимо широкое экспериментальное исследование, выявляющее детали, критические по надежности.

Современная наука и техника в области автомобилестроения позволяют обеспечивать ресурс основных агрегатов, в том числе двигателя до капитального ремонта и более, намного увеличивать наработку на отказ других агрегатов и механизмов. Повышение надежности автомобилей, обеспечение удобного доступа к обслужи­ваемым агрегатам и узлам, их совершенствование для облегчения обслуживания и ремонта, уменьшение количества точек смазки, увеличение периодичности технического обслуживания позволяют сократить простои автомобилей в техническом обслуживании и ре­монте и тем самым повысить их производительность.

Автомобиль, как правило, рассчитывается на длительную работу. Разностойкость сопряжений агрегатов автомобиля требует периоди­ческих остановок для. его обслуживания и замены наименее стойких деталей. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы эти оста­новки были реже и требовали минимальных трудовых и матери­альных затрат. Следовательно, надежность должна содержать не только вероятность безотказной работы в течение заданного времени, но и показатели, характеризующие выполнение работ по техниче­скому обслуживанию и ремонту в кратчайшие сроки с минимальными трудовыми и материальными затратами. Уменьшить объем работ по техническому обслуживанию и ре­монту и их трудоемкость можно либо за счет увеличения долго­вечности деталей, либо за счет приспособления конструкции автомобиля и его агрегатов к быстрой замене износившихся сопря­жений и узлов, т. е. за счет улучшения ремонтопригодности, либо за счет одновременного улучшения показателей долговечности и ремонтопригодности.

Долговечность деталей, узлов и агрегатов и ремонтопригодность конструкции автомобиля — это два мощных рычага, с помощью которых можно повысить его надежность на стадии проектирования и в процессе модернизации.

Проблема надежности обеспечивается на четырех основных эта­пах: определение исходных требований к качеству новой модели с учетом уровня современной техники, имеющихся аналогов, конъ­юнктуры рынка и интересов потребителей; проектирование, т. е. разработка конструкторской документации, выполнение комплекс­ных стендовых и дорожных испытаний; производство; работа с потребителями (сбор информации о всех отказах и неисправностях, возникающих в процессе эксплуатации, упрощение и снижение трудоемкости технического обслуживания и ремонтных работ, обес­печение запасными частями).

При конструировании автомобилей должно соблюдаться правило: чем меньше ожидаемая долговечность той или иной детали или сопряжения, тем большей ремонтопригодностью должна обладать конструкция автомобиля. Поэтому надежность автомобиля — кате­гория не только техническая, но и экономическая. Она должна отражать затраты общественно необходимого труда на создание автомобиля и поддержание его в работоспособном состоянии в про­цессе эксплуатации. Надежность зависит прежде всего от уровня технического оснащения завода-изготовителя, заводов — поставщи­ков сырья, качества материалов, полуфабрикатов и готовых деталей. Решение сложных проблем надежности современных автомобилей невозможно без глубокого теоретического изучения физико-хими­ческих процессов, вызывающих износ и поломку деталей, и разра­ботки на этой базе соответствующих практических рекомендаций по конструированию, производству и эксплуатации автомобилей.

Принятые на серийное производство автомобили в течение всего времени нахождения их на производстве подвергаются заводами-изготовителями конструктивному улучшению с целью повышения качества и эксплуатационных показателей. Качество изготовления автомобиля определяется техническим и технологическим уровнями производства, квалификацией персонала, применяемыми материа­лами и уровнем организационно-управленческого регулирования производства. В условиях серийного и массового производства из­готовить бездефектные автомобили практически невозможно, потому что всегда имеются случайные факторы, которые являются причиной появления дефектов. Такими факторами могут быть погрешности технологического оборудования, инструмента, приспособлений, ре­жимов обработки, материалов (например, неоднородность структу­ры), настройки измерительных средств. Таким образом, дефекты и неисправности новых автомобилей — объективная закономерность их производства. Проведение же сплошного контроля качества ав­томобилей, сходящих с конвейера заводов, практически невозможно и экономически нецелесообразно. Поэтому для определения пока­зателей надежности необходимо осуществлять систематическое на­блюдение за работой автомобилей в различных условиях эксплуа­тации в течение всего гарантийного и межремонтного пробегов. В этих целях, а также для отработки обоснованных нормативов по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей, наиболее по­лно отвечающих условиям эксплуатации в различных географиче­ских и климатических зонах страны, организуется опытная эксплуа­тация автомобилей.

Для того чтобы дать оценку надежности автомобиля, необходимо правильно классифицировать термины надежности. Исправность — это состояние автомобиля, при котором он соответствует всем тех­ническим требованиям, установленным нормативно-технической до­кументацией как в отношении основных параметров, характери­зующих нормальное выполнение заданных функций, так и в отно­шении второстепенных параметров, характеризующих внешний вид, удобство эксплуатации и т. д.

Неисправность — это состояние автомобиля, при котором он в данный момент времени не удовлетворяет хотя бы одному из тре­бований, установленных нормативно-технической документацией.

Работоспособность — это состояние автомобиля, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения за­данных параметров в пределах, установленных нормативно-техни­ческой документацией.

Значит, между работоспособностью и исправностью существует очень важное различие: исправность предполагает, что выполняются все требования, относящиеся как к основным, так и к второстепенным параметрам, установленным нормативно-технической документацией. Работоспособность характеризует только требования, относящиеся к основным параметрам. Требования, относящиеся к второстепенным параметрам, могут не выполняться. Так, например, автомобиль остается работоспособным, когда у него повреждены лакокрасочные или антикоррозионные покрытия, сгорела лампочка освещения щит­ка приборов и т. д. Остановка автомобиля из-за возникших технических неисправ­ностей или работа с недопустимыми отклонениями от заданных рабочих характеристик называется отказом.

Все причины неисправностей и отказов автомобилей можно объединить в три группы (рис. 1.6).

Причинами внезапных отказов являются: нарушения технологии производст­ва и ремонта, конструктивная недоработка отказавшего узла (агрегата), концентра­ции внутренних напряжений (технологи­ческих, термических, деформационных и проч.), нарушение правил эксплуатации и т. п. Объем таких неисправнос­тей — до 16 %.

Вторая группа неисправностей (до 8 %) является следствием возникающих ава­рийных ситуаций (столкновение, наезд, опрокидывание и т. д.).

Названные две группы неисправностей приводят к потере работоспособности ма­шины и устраняются проведением теку­щего ремонта.

Классификацию повреждений обычно проводят в зависимости от внешнего вида явления, к которому привел данный про­цесс. При этом разделяют процессы, свя­занные с объемными и поверхностными явлениями, происходящими с деталью.

К объемным повреждениям относят: разрушения (хрупкое, вязкое, усталост­ное); деформации (пластическая деформа­ция, ползучесть, коробление); изменение свойств материала (структуры, химиче­ский состав, механические свойства и др.).

К поверхностным повреждениям отно­сят: разъединение (коррозия, эрозия, про­гар); нарост; износ; изменение свойств по­верхностного слоя (шероховатости, твер­дости и др.).

Под действием механических нагрузок, а также внутренних напряжений, возникают деформации, трещины и поломки де­талей машин. Основными причинами де­формации являются недостаточная конст­рукционная прочность, плохое качество изготовления и ремонта, перегрузки в экс­плуатации.

Разрушение (хрупкое или вязкое) ма­териала детали (излом) происходит в ре­зультате возникновения недопустимых статических и динамических нагрузок, приводящих к усталостным разрушениям. Около 80 % всех разрушений деталей машин носит усталостный характер (несу­щие элементы, валы, сварные соединения и др.). При этом получается характерный вид излома с двумя зонами: зоной разви­вающихся трещин и зоной, в которой про­изошел излом.

Отказ автомобиля можно также определить, как полную или частичную утрату им работоспособности. Полный отказ — это отказ, лишающий автомобиль подвижности; частичный отказ снижает экс­плуатационные качества автомобиля.

Неисправности, устраняемые водителем в пути с помощью ин­дивидуального комплекта и за время проведения ежедневного технического обслуживания, и неисправности, не влияющие на ра­ботоспособность автомобиля, в отказы не включаются.

В зависимости от причины появления отказы подразделяются на заводские и эксплуатационные.

Заводские отказы — это отказы, появившиеся по вине завода — изготовителя автомобиля. Они подразделяются на конструктивные и производственные.

К эксплуатационным относятся отказы, обусловленные наруше­нием правил эксплуатации и внешними воздействиями, не свойст­венными нормальной эксплуатации. Эксплуатационные отказы и неисправности при оценке надежности автомобиля не учитываются.

Отказы и неисправности, учитываемые при оценке надежности автомобиля, могут значительно отличаться по степени влияния на его работоспособность и сложности их устранения. Поэтому необ­ходимо их классифицировать и по этим признакам.

По признаку «степень влияния на работоспособность» отказы и неисправности распределяются на три группы: лишающие автомо­биль подвижности, снижающие эксплуатационные качества и не влияющие на работоспособность автомобиля.

К группе лишающих автомобиль подвижности относятся отказы, без устранения которых дальнейшее его использование невозможно (отсутствие подачи топлива, поломка буксирного крюка тягача и др.) или недопустимо (отсутствие давления в системе смазки дви­гателя, отказ тормозов и т. п.).

Неисправности этой группы являются полными отказами авто­мобиля. Их появление вызывает необходимость восстанавливать ав­томобиль на месте выхода из строя или буксировать в автотранс­портное предприятие.

К группе отказов, снижающих эксплуатационные качества, от­носятся отказы и неисправности, ухудшающие такие показатели, как время подготовки к движению, средняя скорость движения, проходимость, расход ГСМ и т. д., но допуска­ющие использование автомобиля по назначению в течение некото­рого времени. К группе неисправностей, не влияющих на работоспособность, относятся неисправности, не ухудшающие основные характеристики автомобиля, не создающие неудобства при его эксплуатации и ус­транение которых может быть отложено до очередного номерного технического обслуживания (незначительные подтекания смазочного материала через уплотнения, трещины элементов облицовки, от­слоение лакокрасочных покрытий и т. п.).

Отказы как случайные события могут быть независимыми и зависимыми. Независимый отказ — это отказ, который не приводит к отказу других элементов автомобиля. Отказ, проявившийся в результате отказа других элементов, называется зависимым. Отказ может быть внезапным, если повреждения агрегатов автомобиля наступают мгновенно, и постепенным, в результате длительного, постепенного изменения параметров элементов (усталость металла, изнашивание поверхности и пр.).

Постепенный отказ, характеризующийся постепенным изменением заданных параметров, можно прогнозировать, периодически контролируя эти параметры (например, повышение дымности выхлопа двигателя при износе цилиндропоршневых групп). Внезапный отказ, характеризующийся скачкообразным изменением параметров, предусмотреть значительно сложнее, а в отдельных случаях не­возможно (например, перегорание ламп). Отказ отдельных деталей может являться причиной выхода из строя последовательно одного или нескольких других элементов конструкции, поэтому отказы подразделяют на зависимые и независимые.

В ряде случаев между внезапными и постепенными отказами существуют взаимосвязь и взаимообусловленность. Однако было бы ошибочно считать, что если неисправности автомобиля имеют слу­чайный характер, то прогнозирование их, предвидение неисправно­стей невозможно. Очевидно, что в основе любого явления, в том числе и случайного, лежат определенные причины, обусловливающие возникновение неисправностей. Овладение методами теории веро­ятностей — науки, изучающей закономерности случайных явле­ний, — дает возможность с достаточной для практики точностью, на основании статистической обработки опытных данных, с учетом конструктивных и производственно-технологических особенностей автомобиля заранее установить, когда и какие неисправности могут возникнуть в данной группе автомобилей. Поэтому теория надеж­ности автомобилей, как и других сложных систем, базируется на основных положениях теории вероятностей и математической ста­тистики.

Критерии и признаки отказов указываются в нормативно-технической документации (уровень износа протектора шин, расход масла в двигателе и т. д.) и выявляются измерением с помощью приборов или непосредственным наблюдением (определенный шум при работе агрегата, дымление, повышенный нагрев и т. д.). Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонтах, а также нарушение правил и норм эксплуатации, в соответствии с чем отказы подразделяют на конструктивные, производственные и эксплуатационные. При длительной эксплуатации автомобилей большинство отказов вызвано различного рода повреждениями и естественными процессами изнашивания и старения, темп нарастания которых зависит от качества ТО.

Теория вероятностей не может дать ответа на вопрос, какой конкретно автомобиль выйдет из строя. Она рассматривает отказы как случайное событие в данный период времени, при данном пробеге, в заданных условиях эксплуатации определенной группы автомобилей.

Применительно к автомобилю задачи теории надежности заклю­чаются в изучении критериев и количественных характеристик на­дежности автомобиля; прогнозировании надежности автомобиля в целом в зависимости от надежности его деталей, механизмов, аг­регатов; определении научных методов технической эксплуатации автомобиля с учетом его надежности (выбор рациональных режимов технического обслуживания, определение технического состояния, обоснование норм расхода запасных частей и др.). Чтобы оценить качество продукции, выпускаемой автомобильной промышленностью, применительно к конкретным условиям эксплу­атации, необходимо изучать надежность автомобилей после их об­катки.

Сравнение надежности новых и капитально отремонтированных автомобилей, работающих в одинаковых условиях, может дать объ­ективную, оценку качества ремонта.

Количественные характеристики надежности одномарочных ав­томобилей, полученные различными автотранспортными предприя­тиями, но работающих в одинаковых условиях, являются достаточно точными характеристиками уровня технической эксплуатации ав­томобилей в конкретном автотранспортном предприятии.

Анализ характеристик надежности автомобилей позволяет выя­вить узкие места в организации и технологии технического обслу­живания и ремонта. Эти данные могут быть использованы для обоснованных заявок на запасные части и материалы.

Для характеристики надежности автомобиля в зависимости от конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов при­нимают систему критериев, позволяющих оценивать надежность всего автомобиля или отдельных его элементов в числовых пока­зателях. Только в этом случае можно сравнивать надежность раз­личных марок и моделей автомобилей и вести работу по повышению их надежности.

Для обеспечения надежности автомобилей необходимо, чтобы показатели надежности задавались в техническом задании на про­ектирование и контролировались при разработке конструкции, из­готовлении и эксплуатации. Следовательно, для каждого типа авто­мобилей в зависимости от условий их эксплуатации должны уста­навливаться некоторая совокупность показателей надежности, зна­чения и методы их количественной оценки.

Определение показателей надежности автомобилей. Для решения практических вопросов в области надежности используются показатели, с помощью которых характеризуется количественно уровень надежности как транспортных средств в целом, так и их агрегатов, и узлов.

Показатели надежности позволяют: оценивать надежность при проектировании и определять ее экспериментально при испытаниях и в процессе опытной эксплуатации; оценивать влияние уровня надежности транспортных средств на их производительность; намечать пути повышения надежности применяемых и вновь создаваемых транспортных средств; определять необходимое количество запасных частей; разрабатывать нормативы технической эксплуатации.

Показатели надежности складываются из показателей безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность — свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или не­которой наработки.

Агрегаты и большинство деталей автомобиля являются ремонтируе­мыми (восстанавливаемыми) объектами, их исправность и работоспособность в случае возник­новения отказа или повреждения подлежат восстановлению. В предельном случае нарушения работоспособности, когда эксплуатация автомобиля или его агрегата должна быть прекращена полностью или он должен быть подвергнут капитальному ремонту, состояние объекта называют предельным. Следует отметить, что критерии предельного состояния различных агрегатов автомобиля определяются неустранимым нарушением безопасности движения, и неустранимым отклонением заданных параметров от установленных пределов, и главным образом неустранимым снижением эффективности эксплуатации автомобиля.

Показатели безотказности делят на две группы в зависимости от того, рассматривают ли при анализе один или несколько отказов одного и того же объекта (детали, агрегата или автомобиля в целом). При анализе безотказности до первого отказа, между отказами или до отказа определенной сложности рассчитывают вероятность безотказной работы, среднюю наработку до отказа и интенсивность отказов. Анализ без­отказности элементов конструкции за определенный пробег с учетом их восстановления и наличия повторных отказов проводят по величинам наработок на отказ, параметров потоков отказов и ведущей функции отказов.

С учетом того, что возникновение и устранение отказов происходит по закону случайных событий, для количественной оценки надежности применяют характеристики, используемые в теории вероятностей и математической статистике.

Вероятность Р (L) безотказной работы определяет вероятность того, что в пределах заданного пробега автомобиля отказ определенного вида не возникнет, и статистически оценивается отношением работоспособных автомобилей в конце N (L) и в начале N_o этого пробега:

,

где — количество отказавших автомобилей i-й модели.

Иногда приходиться пользоваться понятием вероятности появления отказа Q(l), т.е. вероятности того, что в течение пробега l произойдет отказ автомобиля.

Q (l) = 1- P(l),

т.е. вероятности отказа — событие, противоположное вероятности безотказной работы.

Например, в АТП под наблюдением (на пробеге 10 тыс. км) находились 25 автомобилей, 5 автомобилей вышли со строя. Вероятность безотказной работы автомобилей на пробеге 10 тыс. км будет равна

Средняя наработка до отказа является математическим ожиданием пробега автомобиля до первого или последующего отказа рассматриваемого вида.

где l – случайная величина наработки до первого отказа или между средними отказами; f (l) – плотность распределения случайной величины l.

Статистически этот показатель надежности определяется отношением суммы пробегов (l_i) испытуемых автомобилей до определенного вида отказа к количеству наблюдаемых автомобилей, если все они отказали за время испытаний:

,

Пример: При эксплуатации 10 автомобилей была установлена следующая наработка до отказа: 20,0; 35,0; 28,0; 40,0; 45,0; 36,0; 38,0; 43,0; 26,0 и 15,0 тыс. км. Средняя наработка на отказ будет равна

В случае прогнозирования средней наработки по усечённым испытаниям определяется по выражению:

,

где — средний пробег автомобилей до первого отказа; — средний пробег, работоспособных автомобилей;

— вероятность безотказной работы.

Ремонтопригодность (эксплуата­ционная технологичность) — свой­ство автомобиля, заключающееся в его приспособленности к предуп­реждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию, и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонта.

Ремонтопригодность определяется ве­роятностью восстановления работоспо­собного состояния, т.е. вероятностью того, что продолжительность приведе­ния автомобиля в работоспособное состояние не превысит заданную про­должительность его восстановления.

Ремонтопригодность автомобиля является внутренним ее свой­ством, закладываемым при разработке конструкции и обеспечива­емым при изготовлении и эксплуатации. Однако уровень показателей ремонтопригодности определяется организационно-техническими ус­ловиями эксплуатации и ремонта. Чем ниже уровень организации технического обслуживания и ремонта, тем выше должны быть требования к конструкции автомобиля с точки зрения обеспечения безотказности и ремонтопригодности. Таким образом, каждый ав­томобиль в зависимости от условий эксплуатации, реального уровня технического обслуживания и ремонта должен обладать определен­ным запасом надежности.

Показатели ремонтопригодности автомобилей должны позволять оценивать, как оперативную сторону их использования, характери­зуемую главным образом временем пребывания в неработоспособном состоянии в связи с осуществлением ремонтных работ при техническом обслуживании и собственно ремонтах, так и экономическую сторону, которая характеризуется затратами труда и средств на осуществление ремонтных работ.

Количественно ремонтопригодность может быть оценена временем пребывания автомобиля в неработоспособном состоянии в связи с техническим обслуживанием и ремонтом, затратами труда и средств на поддержание и восстановление работоспособности в определенных организационно-технических условиях эксплуатации и ремонта.

Как и безотказность, ремонтопригодность является вероятностным статистическим параметром. Различие между ними состоит в том, что ремонтопригодность связана с вероятностью восстановления ав­томобиля в течение определенного периода времени, в то время как безотказность характеризуется вероятностью безотказной работы в течение какого-то времени. Вероятность безотказной работы будет максимальной в том случае, если наработка на отказ велика, а интенсивность отказов мала. Ремонтопригодность же будет максимальной, когда среднее время выполнения операций по обслуживанию и ремонту автомобиля мало, а интенсивность обслуживания, наоборот, велика.

При сравнительной оценке различных типов автомобилей необ­ходимо иметь в виду, что время их простоя в связи с проведением технического обслуживания или ремонта зависит от уровня орга­низации этих работ, их технического оснащения, квалификации персонала и ряда других факторов эксплуатационного характера. Показатели ремонтопригодности характеризуют восстанавливаемые агрегаты, узлы автомобиля.

Вероятность восстановления P_в(t) представляет собой вероятность того, что случайное время восстановления агрегата будет не более заданного:

,

Среднее время восстановления (устранения отказа агрегата, узла):

,

где n – количество отказов; t_вi – время восстановления i-го отказа.

Интенсивность восстановления представляет собой число восстановлений в единицу времени:

,

В общем случае время, затрачиваемое на ликвидацию i –го отказа, представляет собой сумму следующего вида:

t_вi = t_oi + t_пзi + t_опi + t_дi,

где t_oi — время ожидания, связанное с необходимостью обнаружения отказа; t_пзi – подготовительно-заключительное время, затраченное на подготовку запасных частей, инструмента перед началом и после ликвидации отказа; t_опi – оперативное время, характеризующее затраты времени исполнителей на выполнение основных и вспомогательных операций при ликвидации отказа; t_дi – дополнительное время на отдых и личные надобности исполнителей.

Показатель в Т_в, определенный по времени простоев, характеризует не только ремонтопригодность объекта, но и организацию производства, ее обеспеченность запасными частями и инструментами.

В соответствии с ТКП-248-2010 для регламентированного ремонта (РР), планово-предупредительного ремонта (ППР), капитального ремонта (КР), восстановительного ремонта (ВР), среднее время восстановления отражает совершенство технологического процесса и организацию производства на специализированных авторемонтных предприятиях. Для текущего ремонта устранение отказов является случайной величиной не только во времени, но и по перечню выполняемых работ, поэтому для этого вида ремонта применяется удельная трудоемкость на 1000 км пробега, которая корректируется в зависимости от категории условий эксплуатации, модификации подвижного состава, климатических условий, пробега с начала эксплуатации и др.

Кодексом ТКП-248-2010 устанавливается, что при разработке технологических процессов ТО и ремонта ТС, трудоемкость выполнения технологических операций должна учитывать дополнительные затраты времени

,

где Т_вр — трудоемкость выполнения работ, чел.-ч; Т_оп — трудоемкость операции (рассчитывается по результатам хронометражных наблюдений), чел.-ч; К- дополнительные затраты времени на обслуживание рабочего места, подготовительно-заключительные работы, отдых и личные надобности, % от трудоемкости операции.

В отличие от ремонта ТС для плановых технических воздействий по техническому обслуживанию (ЕО_с, ЕО_т, ТО-1, ТО-2, ТО-1000, ТО-2000, СО) нормативами устанавливается разовая трудоемкость на каждую модель ТС. Эта трудоемкость является среднестатистической, т.е. это среднее время обслуживания, которая в теории надежности определяется по формуле

,

где n — количество технических обслуживаний i —го вида за расчетный период;

– оперативная трудоемкость выполнения технического обслуживания i —го вида, чел.-ч.

Долговечность автомобиля, его агрегатов и деталей является их свойством сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при заданной системе ТО и ремонта. Это свойство оценивается техническим ресурсом, определяемым пробегом автомобиля, и сроком службы, измеряемым календарной продолжительностью работы авто­мобильных конструкций до предельного состояния. Срок службы авто­мобиля определяется физическим старением в процессе работы (физический износ первого рода) и под воздействием сил природы (физический износ второго рода), а также моральным старением, вызванным обесцениванием автомобиля вследствие технического прогресса. Постоянное повышение интенсивности эксплуатации автомобильного транспорта обусловило, что ведущим видом старения автомобильных конструкций является физический износ первого рода. Поэтому долговечность детали и агрегата, а также автомобиля в целом оценивают в основном величиной ресурса.

Безотказность и долговечность — свойства автомобиля сохранять работоспособное состояние. Но безотказность — свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособное состояние, а, долговеч­ность — свойство автомобиля длительно сохранять работоспособное состояние с необходимыми перерывами для технического обслужи­вания и ремонта.

Определение долговечности автомобилей, агрегатов, деталей дол­жно осуществляться на стадии проектирования одновременно с оп­ределением эксплуатационных затрат на их техническое содержание.

Рассеивание ресурсов до капитального ремонта основных аг­регатов автомобилей, работающих в различных эксплуатационных условиях, происходит в широких пределах.

В связи с этим одной из важных задач в области эксплуатации является установление дифференцированных норм сроков службы агрегатов автомобилей, которые отражали бы климатические, до­рожные, организационно-технические и другие условия эксплуата­ции автомобилей. Решение этой задачи даст возможность правильно планировать выпуск запасных частей, создавать оптимальный обо­ротный фонд агрегатов и комплектование промежуточного склада автотранспортного предприятия.

Ресурс каждой детали автомобиля зависит от большого количества факторов, связанных с качеством конструирования и изготовления, ус­ловиями эксплуатации и качеством технического содержания. Группа деталей, изготовленных даже из одной и той же партии исходных материалов в одних и тех же технологических условиях, обладает определенным случайным разбросом ресурсов.

Сохраняемость — свойство автомобиля сохранять значения по­казателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования.

В процессе использования и хранения автомобилей их надежность не остается постоянной вследствие воздействия окружающей среды. Особенно это относится к автомобилям с малыми годовыми пробе­гами. Хранение должно быть организовано так, чтобы обеспечить возможность их дальнейшего использования по прямому назначению при минимальных затратах труда и материальных средств.

На автомобильном транспорте эти пока­затели применяются: для автомоби­лей — при длительном их хранении (консервации), транспортировании; для материалов (масел, жидкостей, красок) и некоторых видов изделий (шин, аккумуляторных батареи и др.) при их кратковременном и дли­тельном хранении. Несмотря на применение современных методов консервация автомобилей, проведение технического обслуживания и регламентированных работ в процессе хранения, средняя наработка до появления первого отказа на автомобилях после длительного хранения меньше на 22-37 %, чем новых.

Консервация автомобиля. Длительное хранение подвижного состава характеризуется про­должительностью нерабочего периода свыше 2 мес. Этот вид хране­ния требует выполнения комплекса подготовительных работ (кон­сервации), которые направлены на ограничение влияния изменения температурных условий, осадков, а также нагрузок от собственной массы машины.

Перед переводом на длительное хранение автомобиль подвергают чистке и мойке как снаружи, так и внутри. Окрашенные части моют распыленной струей воды и насу­хо обтирают. Неокрашенные части моют сосредоточенной струей воды. Участки поверхности с поврежденным слоем краски предва­рительно очищают металлическими щетками, скребками и шлифо­вальной шкуркой на бумажной основе от следов коррозии, а затем окрашивают вновь. Все неокрашенные поверхности покрывают за­щитным слоем смазки. На эти поверхности наносят пластичные смазки и восковые составы. Внутренние поверхности покрывают жидкими ингибированными смазками и присадками с последующей герметизацией. Поверхности, работающие в контакте с маслами и топливом (подшипники, валы, детали топливной аппаратуры и т. п.), покрывают консервационными смазками с использованием антикоррозионных присадок типа АНТИКОР.

На двигатели и сборочные единицы наносят защитные воско­вые составы, жидкие ингибированные и пластичные смазки и затем помещают в чехол из пленки. Детали, запасные части, инструмент, метизы и т. п. покрывают жидкими и пластичными смазками, поли­мерными материалами и обертывают ингибированной бумагой или тканью. С целью защиты резинотекстильных изделий (шины, шлан­ги и т. п.) на них наносят восковые составы или светозащитные по­крытия.

Все отверстия блоков, корпусов, баков и т. п. закрывают во из­бежание попадания влажного воздуха. Для предотвращения дефор­мации деталей машин, находящихся на длительном хранении, их устанавливают в горизонтальном положении на специальные под­ставки для исключения соприкосновения с влажной почвой ставят подкладки, так же следует разгрузить рессоры и пружины. Шины устанавливают на подставки, обеспечивающие зазор между поверхностью и шинами. Давление в них должно быть уменьшено до 70—80 % от номинального.

Электрооборудование (аккумуляторы, генераторы, двигатели и т. п.), а также контрольно-измерительные приборы снимают с ма­шины и хранят отдельно в закрытом помещении.

После окончания всех работ по подготовке машин к длительно­му хранению и установки ее на место опломбируют кабины, капоты и крышки топливных баков. Затем заполняют карточку хранения и вешают на машину бирку с указанием даты постановки на хранение и фамилию ответственного лица. При длительном хранении следует периодически проверить состояние консервационных покрытий.

Пути повышения надежности авто­мобилей конструктивно -технологическими методами. Создание автомобиля с высо­кой надежностью может быть обеспе­чено при комплексном подходе к реше­нию этой задачи на всех этапах его конструирования, изготовления и экс­плуатации.

При современном развитии науки и техники возможно создание машин, в том числе автомобилей, практически с любой заданной надежностью. Тем не менее повышение надежности не явля­ется самоцелью. По мере повышения надежности затраты на конструирова­ние и особенно на производство растут, а на эксплуатацию — снижаются. Поэ­тому речь идет о создании автомобиля с оптимальным сочетанием затрат С_опт на разработку, производство и эксплу­атацию при определенном пробеге до капитального ремонта (рис. 1.7). Этот пробег и будет оптимальным межремонтным пробегом, характеризу­ющим оптимальную долговечность автомобиля.

Ведущая роль в обеспечении надеж­ности автомобиля принадлежит кон­структору и достигается следующим:

использованием наиболее рацио­нальных принципиальных и компоновочных схем автомобиля, обеспечиваю­щих благоприятные условия для рабо­ты его отдельных узлов, агрегатов и систем;

применением метода агрегатирования, с помощью которого создается единый типовой ряд автомобилей раз­личного назначения из тщательно от­работанных унифицированных узлов;

упрощением конструкции автомоби­ля, использованием по возможности минимального числа деталей и кон­структивных элементов;

обеспечением безотказности отдель­ных систем автомобилей в некоторых случаях за счет частичного резервиро­вания элементов схемы. Чаще это от­носится к узлам, от которых зависит безопасность движения и безотказность которых должна быть выше, чем дру­гих узлов;

обеспечением высокой прочности деталей без увеличения их массы (приданием им рациональных форм, применением материалов с повышен­ными прочностными свойствами);

увеличением износостойкости дета­лей, так как недостаточная износос­тойкость обусловливает наступление предельного состояния таких деталей, как, например, крестовины и шлицевые соединения карданной передачи, шкворневые соединения управляемых мостов, шаровые соединения рулевых тяг и др. Помимо правильного выбора размеров сопряженных деталей следует тщательно подбирать для них матери­алы и использовать наиболее эффек­тивные технологические методы упро­чнения и повышения износостойкости трущихся поверхностей;

исключением или максимальным уменьшением концентрации напряже­ний в наиболее нагруженных и ответ­ственных деталях автомобиля (у пово­ротных кулаков – путем плавного перехода от стержня к фланцу, обеспе­чения малой шероховатости и термооб­работки ТВЧ переходной галтели; в нагруженных шестернях коробок пере дач, раздаточных коробок и ведущих мостов – путем увеличения радиуса у основания зуба; в лонжеронах рамы — исключением отверстий на горизон­тальных полках и т.п.);

обеспечением возможности восприя­тия высоких циклических и динами­ческих нагрузок для некоторых дета­лей двигателя, трансмиссии и ходовой части автомобилей (коленчатых валов двигателей, цапф мостов, рычагов рулевого привода и т.д.). Такие детали должны быть изготовлены из материа­лов, облагающих высокими сопротив­лением усталости и ударной вяз­костью;

устранением возможности резкого возрастания нагрузок в трансмиссии автомобилей и ходовой части, умень­шением его путем использования гид­ромеханических передач, демпферных устройств, эластичных подвесок и др.; обеспечением требуемой жесткости деталей за счет выбора наиболее целе­сообразных их форм и рационального расположения опор, что особенно важ­но, например, для надежной работы зубчатых колес и подшипников агрега­тов трансмиссии;

снижением напряжений в несущих деталях — рамах грузовых автомоби­лей за счет рационального выбора их размеров и форм, обеспечивающих достаточную жесткость в сочетании с необходимой податливостью элемен­тов;

выбором конструктивных решений, обеспечивающих сборку деталей толь­ко в определенном положении, если иное положение может привести к их поломке или снижению надежности;

обеспечением надежной затяжки резьбовых соединений, в ответствен­ных соединениях — исключением само­отвинчивания (особенно для резьбовых соединений, расположенных внутри агрегатов), для соединений, не нужда­ющихся в частой разборке (например, для регулировок), применением самос­топорящихся крепежных деталей; предупреждением коррозии деталей в результате эффективной антикорро­зионной защиты, особенно кабин и рам, резьбовых соединений;

созданием условий для оптимальных температурных режимов работы дета­лей трансмиссии, например, выбором соответствующего уровня масла в агре­гате, хорошим и удобным подводом смазочного материала к трущимся деталям и надежным уплотнением, ис­ключающим его потери. Применением уплотнительных манжет и колец из материалов, не теряющих эластичность при изменении температуры окружаю­щей среды и не стареющих длительное время, для уплотнения фланцевых и резьбовых соединений – герметиков различных типов;

широким использованием конструк­тивных решений, которые были реали­зованы при создании лучших анало­гичных отечественных и зарубежных автомобилей, а также машин смежных отраслей промышленности;

обеспечением эффективной очистки воздуха, топлива и масла;

созданием условий для локализации отказа, с тем чтобы его последствия были минимальными;

совершенствованием эксплуатацион­ной технологичности; улучшением приспособленности конструкций авто­мобиля, агрегата или узла к выполне­нию с наименьшей трудоемкостью необходимых операций по предупреж­дению (техническое обслуживание) и устранению (ремонт) неисправностей и отказов для поддержания надежности автомобиля в определенных условиях эксплуатации.

Для обеспечения минимальной тру­доемкости технического обслуживания и ремонтов автомобиля при эксплуата­ции в конструкции необходимо предус­матривать:

минимальное число деталей и точек, требующих технического обслужива­ния (смазывания, крепления, регули­ровки);

доступность обслуживаемых узлов и простоту выполнения каждой операции технического обслуживания и ремонта;

возможность устранения неисправ­ности или отказа без разборки узла и с минимальной разборкой других узлов автомобиля; максимальную унифика­цию узлов, деталей, крепежных соеди­нений, размеров инструмента, приспо­соблений, приборов, необходимых для технического обслуживания и ремонта, минимальную потребность в специаль­ном инструменте;

ограниченную номенклатуру топли­ва, смазочных материалов и жидкос­тей;

легкосъемность агрегатов и деталей, подвергаемых частому демонтажу в эксплуатации;

возможность демонтажа тормозных барабанов для осмотра и технического обслуживания тормозных механизмов без демонтажа ступиц колес;

свободный доступ к вентилям шин сдвоенных колес;

применение штекерных разъемов, позволяющих снимать основные узлы и осветительные приборы без разъеди­нения контактных соединений;

обеспечение свободного доступа механизированным инструментом или стандартными динамометрическими ключами к крепежным соединениям с большим или нормированным усилием затяжки; к остальным крепежным соединениям — стандартным крепеж­ным инструментом;

установку в сборочных единицах специальных приспособлений и уст­ройств для быстрого и удобного подсое­динения стандартной диагностической аппаратуры.

Надежность автомобиля в значи­тельной степени зависит от качества изготовления деталей.

Улучшение качества изделий в боль­шинстве случаев связано с повышени­ем точности обработки и сборки де­талей.

При проектировании необходимо устанавливать соответствующие функ­циональному назначению детали или сборочной единицы рациональные квалитеты точности и чистоту обработки, предельные отклонения формы и рас­положения поверхностей. Например, зубчатые колеса, изготовленные с небольшой точностью, не могут рабо­тать при высокой частоте вращения, так как при этом в передаче возни­кают дополнительные ударные на­грузки.

Обеспечение заданных точности изготовления, геометрической формы и шероховатости поверхностей сопря­женных деталей способствует повы­шению надежности подшипниковых узлов и износостойкости опорных по­верхностей, в частности при заданной шероховатости нагруженных валов — необходимого сопротивления уста­лости.

Предельное состояние деталей в большинстве случаев вызывается недо­статочной износостойкостью, во мно­гом зависящей от принятой технологии изготовления. К основным технологи­ческим факторам, оказывающим наи­большее влияние на износостойкость, относятся: качество материала детали, особенно ее поверхностного слоя; ше­роховатость поверхностей трения; точ­ность размеров и геометрической фор­мы; качество сборки.