Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы, цели и задачи исследования 7
1.1. Анализ дорожно-транспортной аварийности на
автомобильном транспорте в Российской Федерации 7
1.2. Обеспечение надежности автотранспортных средств в эксплуатации 14
1.3. Влияние технического состояния рулевого управления на эксплуатационные свойства автомобиля 18
1.4. Методы управления надежностью машин в эксплуатации 27
1.5. Обзор методов и средств диагностирования технического состояния рулевых управлений автотранспортных средств 33
1.6. Выводы по первой главе 44
1.7. Цели, задачи и общая методика исследования 45
ГЛАВА 2. Теоретические исследования 47
2.1. Модель управления техническим состоянием рулевого управления в условиях эксплуатации 48
2.2. Математическая модель механизма формирования люфта в рулевом управлении автомобилей с приводом на передние колеса 51
2.3. Теоретические основы к разработке метода поэлементного диагностирования рулевого управления 58
2.3.1. Выбор и обоснование диагностических параметров при оценке технического состояния рулевого управления 58
2.3.2. Многофакторная модель поиска неисправностей 63
2.3.3. Разработка алгоритма поэлементного диагностирования рулевого управления переднеприводных автомобилей с реечным механизмом 69
2.3.4. Средства диагностирования рулевого управления 71
2.4. Определение оптимальных нормативов управления
техническим состоянием рулевого управления 74
2.5. Выводы по второй главе 81
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования 82
3.1. Методика исследований 82
3.2. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований 91
3.3. Анализ статистических данных по эксплуатационной надежности рулевого управления 95
3.4. Динамика изменения диагностического параметра
«приведенный люфт в рулевом управлении» и его предельно-
допустимое значение 104
3.5. Выводы по третьей главе 118
ГЛАВА 4. Разработка методики управления техническим состоянием рулевого управления автомобилей 119
4.1. Обоснование оптимальной периодичности диагностирования рулевого управления автомобилей 120
4.2. Разработка комплекса технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в технически исправном состоянии 124
4.2.1. Стратегия формирования комплекса технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в технически исправном состоянии 124
4.2.2. Реализующий алгоритм поиска неисправностей разрабатываемого комплекса технических воздействий 127
4.3. Автоматизация системы управления техническим состоянием рулевого управления переднеприводных автомобилей ВАЗ 131
4.4. Разработка системы управления техническим состоянием рулевого управления переднеприводных автомобилей 139
4.5. Оценка эффективности разработанной системы поддержания рулевого управления переднеприводных автомобилей ВАЗ в технически исправном состоянии 141
4.6. Предложения по снижению высокой дорожно-транспортной аварийности в РФ 147
4.6.1. Рекомендации по совершенствованию системы государственного технического осмотра автотранспортных средств 148
4.6.2. Обоснование необходимости установки бортовых диагностических устройств в конструкцию автомобиля 150
4.7. Выводы по четвертой главе 156
Основные выводы и результаты 157
Литература
- Обеспечение надежности автотранспортных средств в эксплуатации
- Математическая модель механизма формирования люфта в рулевом управлении автомобилей с приводом на передние колеса
- Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований
- Разработка комплекса технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в технически исправном состоянии
Введение к работе
Активно развивающийся парк автотранспортных средств в РФ позволяет решать важные социально-экономические задачи, поставленные обществом. Однако автомобилизация России, проходящая на фоне старения парка, стала причиной устойчивого роста дорожно-транспортной аварийности, уровень которой в стране остается недопустимо высоким. Последствия ДТП, связанные с гибелью и ранением людей, потерей (повреждением) материальных ценностей, наносят значительный ущерб экономике РФ.
Исследованиями в области безопасности движения установлено, что основными причинами ДТП являются неправильные действия водителей, несоответствующие требованиям безопасности дороги, сложные дорожные условия, а так же технические неисправности транспортных средств. Порядка 15% случаев ДТП от общего их числа происходят вследствие эксплуатации автомобилей с неисправностями систем, непосредственно влияющих на активную безопасность. Согласно статистическим данным они связаны с отказами тормозных систем (41%) и рулевого управления (17%). При этом около 30 % всех ДТП, произошедших вследствие технических неисправностей автомобилей, вызваны неудовлетворительным качеством их технического обслуживания и ремонта.
Поэтому одним из важнейших направлений в решении проблемы снижения дорожно-транспортной аварийности является повышение качества ТО и ремонта автомобилей за счет внедрения стратегии их выполнения по техническому состоянию, базирующейся на эффективных методах и средствах диагностирования.
В этой связи актуальными являются исследования, связанные с разработкой методики управления техническим состоянием рулевого управления и направленные на поддержание его работоспособности на требуемом уровне при выполнении ТО и ремонта.
Целью данного исследования является разработка эффективной системы поддержания рулевого управления в технически исправном состоянии на основе диагностической информации.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие взаимосвязанные задачи:
1. Разработать схему управления техническим состоянием рулевого управления в условиях эксплуатации.
2. Разработать математическую модель механизма формирования люфта в рулевом управлении автомобилей с приводом на передние управляемые колеса.
3. Разработать модель структурно-следственных связей структурных и диагностических параметров системы рулевого управления.
4. Произвести выбор и обоснование комплекса диагностических параметров для оценки технического состояния рулевого управления.
5. Исследовать эксплуатационную надежность элементов рулевого управления. 6. Обосновать стратегию формирования комплекса технических воздействий по рулевому управлению автомобилей и сформировать алгоритм и методику поиска неисправностей в системе.
7. В соответствии с методикой и алгоритмом поиска неисправностей обосновать перечень необходимого диагностического оборудования для контроля технического состояния рулевого управления автомобилей.
8. Разработать программное обеспечение системы управления техническим состоянием рулевого управления с адаптацией ее к реальным условиям эксплуатации.
9. Осуществить опытно-производственную проверку предлагаемой системы, оценить её эффективность и дать общие рекомендации по внедрению.
Объектом исследования является система поддержания работоспособности рулевого управления переднеприводных автомобилей ВАЗ.
Научная новизна заключается в разработке:
- системы управления техническим состоянием рулевого управления автомобилей на основе диагностической информации с применением информационных технологий;
- нормативов управления, в качестве которых приняты предельно-допустимые значения суммарного и приведенного люфтов в рулевом управлении;
- методики поэлементной оценки технического состояния рулевого управления автотранспортных средств (АТС);
- многофакторной модели поиска неисправностей и алгоритма ее реализации.
Практическую ценность представляет разработанная автоматизированная система управления работоспособностью рулевого управления автомобилей с алгоритмом поиска конкретных неисправностей и ее программное обеспечение, внедрение которой в производство повышает надежность автотранспортных средств и сокращает затраты на поддержание их в технически исправном состоянии, а так же способствует снижению дорожно-транспортной аварийности.
Реализация результатов работы. Разработанная система управления техническим состоянием рулевого управления переднеприводных автомобилей ВАЗ внедрена в производство на СТОА Авто-Тракт ООО «М-Авто».
Основные положения, выносимые на защиту:
- система управления режимами ТО и ремонта рулевого управления автомобилей с использованием стратегии по техническому состоянию;
- методика определения оптимальных нормативов управления;
- схема связей структурных и диагностических параметров рулевого управления переднеприводных автомобилей и алгоритмы поиска неисправностей; - многофакторная модель поиска неисправностей при отклонениях величин суммарного и приведенного люфтов в рулевом управлении от нормативных значений;
- методика поэлементной оценки технического состояния системы рулевого управления переднеприводных автомобилей с реечным механизмом;
- результаты экспериментальных исследований по установлению предельно-допустимых значений показателей работоспособности рулевого управления;
программное обеспечение системы управления техническим состоянием рулевого управления переднеприводных автомобилей;
- предложения по повышению безопасности АТС в условиях эксплуатации.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на X Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей» (Владимир, 2005 г.); 64-ой Научно-методической и научно-исследовательской конференции «Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта» (Москва, 2006); X и XI Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы управления качеством производства и эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2004, 2006 гг.); научно-методических семинарах кафедры «Автомобильный транспорт» ВлГУ (2004 -2007 гг.)
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных статьях, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Структура и объем диссертации определены поставленной целью, задачами и логикой исследования. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы (156 наименований), 4 приложений (10 страниц). Объем диссертации составляет 178 страниц машинописного текста (в том числе 12 таблиц и 63 иллюстрации).
Обеспечение надежности автотранспортных средств в эксплуатации
Надежность - одна из основных характеристик качества, поэтому проблемы качества и эффективности технических систем в целом невозможно решить без повышения надежности. От надежности зависят безопасность, экономичность, ресурс работы, конкурентоспособность и т.д.
Ведущей концепцией, на основе которой решается задача повышения надежности техники на современном этапе ее развития, является системность. Системы обеспечения надежности, составляя важнейшую часть системы обеспечения качества, охватывают весь «жизненный цикл» изделия от разработки до эксплуатации.
Уровень надежности закладывается в процессе проектирования применением соответствующей элементной базы и надлежащих конструктивных решений. На этой стадии возможен расчет надежности будущего изделия, основанный на статистических данных о надежности элементов и анализе работы аналогичных технических систем с учетом прогнозируемых условий эксплуатации. Достоверность результатов расчета определяется полнотой и точностью исходной информации.
Обеспечивается надежность машин на стадии производства. Технологическая надежность обеспечивается бездефектными стабильными технологическими процессами производства. Отклонения режимов технологических процессов снижают надежность по сравнению с расчетным уровнем. Поэтому достоверное суждение о надежности проектируемой и выпускаемой техники возможно только на основе экспериментального исследования реальных образцов серийной продукции в реальных эксплуатационных условиях. Решение этой задачи является сущностью экспериментальных исследований и испытаний на надежность.
Реализуется надежность машин в эксплуатации. Насколько полно используются возможности машин в процессе работы определяется принятой системой технического обслуживания и ремонта, применяемым технологическим оборудованием, качеством эксплуатационных материалов, квалификацией и мотивацией обслуживающего персонала, воздействием внешней среды и т.д.
Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами «жизненного цикла» технического объекта от зарождения идеи создания до списания: при расчете и проектировании надежность закладывается в проект, при изготовлении обеспечивается, при эксплуатации реализуется. Поэтому проблема надежности - комплексная проблема, и решать ее необходимо на всех этапах «жизненного цикла».
В реальных условиях эксплуатации многие параметры систем автомобиля, заложенные конструкторами, меняются и могут выходить за пределы требований нормативно-технической документации, например, ГОСТ Р 51709-2001 [38]. Изменение данных параметров обусловлено процессами, происходящими в элементах машин в условиях эксплуатации.
К таким процессам относятся: - изменение параметров деталей вследствие изнашивания; - старение, усталость материалов деталей; - изменение параметров деталей вследствие пластических деформаций; - изменение физико-механических свойств эксплуатационных материалов и материалов деталей под влиянием окружающей среды (разупрочнение, наклеп, коррозия, снижение эластичности резинотехнических изделий, повышение концентрации механических примесей и воды в маслах, срабатывание присадок, изменение вязкости масел и др.).
В эксплуатации надежность системы обусловлена ее техническим состоянием. Техническое состояние машины и ее элементов определяется совокупностью изменяющихся свойств, характеризуемых текущими значениями, т.е. количественными показателями конструктивных параметров: у{;у2;у ...уп. В процессе работы машины показатели ее технического состояния изменяются от начальных или номинальных значений ун сначала до предельно допустимых упл, а затем и предельных уп. (например, предельных зазоров в зацеплении передаточной пары рулевого механизма, шарнирах привода и т.д.). Этим зазорам соответствуют наработки tp, (в тыс.км.), при которых зазоры достигают предельного значения.
Наработка до предельного состояния, оговоренного технической документацией, называется ресурсом. Таким образом, в рассматриваемом примере tp - это ресурс, а в интервале наработки О tt tp (зона работоспособности) изделие исправно и может выполнять свои функции.
Если изделие удовлетворяет требованиям нормативно-технической документации (НТД) по всем показателям, то оно считается исправным. Исправное состояние является наиболее продолжительным в жизненном цикле изделия и нормальным с позиции эксплуатации. Состояние, при котором изделие не соответствует хотя бы одному из НТД, называется неисправным состоянием (неисправностью).
Работоспособное изделие в отличие от исправного должно удовлетворять лишь тем требованиям НТД, выполнение которых обеспечивает его нормальное использование по назначению. Отсюда следует, что когда система может выполнять свои основные функции, но не отвечает всем требованиям НТД, оно работоспособно, но неисправно.
Считается что ответственные системы, от работы которых в той или иной степени зависит безопасность человека, допускаются к эксплуатации только тогда, когда они находятся в технически исправном состоянии.
Предельным называется состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Если продолжать эксплуатировать машину за пределами tp, гарантированно наступит отказ, т. е. событие, заключающееся в нарушении его работоспособности.
Однако на практике встречаются не только отказы функционирования, которые приводят к тому, что система теряет работоспособность и не может выполнять свои функции, но и параметрические отказы. Параметрический отказ приводит к выходу параметров (характеристик изделия) за допустимые пределы. Такие отказы, например, несколько увеличенный суммарный люфт в рулевом управлении, не ограничивают дальнейшую эксплуатацию автомобиля, однако выполняемые им функции не удовлетворяют требованиям НТД и безопасности движения. Поскольку рулевое управление автомобиля непосредственно оказывает влияние на безопасность движения, то оно должно находиться только в технически исправном состоянии.
Как было показано выше с отказами систем автомобилей, влияющих на БД, связано более 70% всех ДТП, возникающих из-за технических неисправностей транспортных средств. Чаще всего ДТП являлись следствием неисправностей в тормозных системах, рулевом управлении и ходовой части. Именно эти системы определяют активную безопасность автомобиля, т.е. его конструктивные свойства, обеспечивающие надежность движения во всех эксплуатационных условиях. В данном случае под надежностью движения понимают в частности устойчивость и управляемость автомобиля, которые являются одними из самых важных свойств безопасности автомобиля. Поэтому к надежности данных систем автотранспортного средства должны предъявляться высокие требования.
Исследования Соцкова Д.А., Бухарина Н.А., Метлюка Н.Ф. и других ученых, направленные на повышение безопасности тормозных систем, дали возможность автопроизводителям существенно повысить их надежность и максимально автоматизировать процесс торможения. Конструкции современных автомобилей имеют многоконтурный тормозной привод, оснащаются антиблокировочными системами, системами распределения тормозных усилий и т.д., которые позволили улучшить эффективность тормозных систем. В сфере эксплуатации ведутся разработки по совершенствованию методов и средств контроля технического состояния тормозных систем [64,101,133 и др.].
Исследования, связанные с изучением вопросов влияния ходовой части колесных транспортных средств на безопасность движения и изменения затрат на его эксплуатацию, представлены в работах [5,33,66,109,141,151 и др.]. В каждой из работ проанализированы основные факторы, оказывающие воздействие на техническое состояние элементов ходовой части. Исследования в работе [5] позволили автору разработать систему управления техническим состоянием подвижного состава автомобилей по характеру и интенсивности износа шин. Результатом работы [109] явилась разработка оптимальной системы поддержания автомобилей в работоспособном состоянии, с индивидуальным учетом их фактического технического состояния. При разработке системы автором принимался во внимание тот факт, что подвеска автомобиля и рулевой привод определяют эксплуатационную безопасность автомобиля. В целом постоянно проводимые исследования по данной тематике позволили получить и накопить достаточно сведений о процессах, проходящих в ходовой части автомобиля, и их влияние на безопасность движения и эксплуатационные затраты.
Математическая модель механизма формирования люфта в рулевом управлении автомобилей с приводом на передние колеса
В данной работе уже упоминалось, что рулевое управление переднеприводных автомобилей ВАЗ, имеет 4-х шарнирный рулевой привод и реечный рулевой механизм. Для удобства дальнейшего анализа формирования люфта в системе целесообразно представить рулевое управление этих автомобилей в виде элементарных механизмов: рулевой трапеции и рулевого механизма.
В этом случае суммарный люфт в рулевом управлении можно записать следующим образом: схРу =арп+арм , \ -1) где арп- люфт рулевого колеса, формирующийся из смещений в рулевом приводе; арм- люфт рулевого колеса, вызванный наличием зазоров в рулевом механизме и муфте рулевого вала; ару - суммарный люфт в рулевом управлении. В процессе эксплуатации автомобиля величины люфта в рулевом механизме и приводе увеличиваются (см. рис.2.2). Это в конечном итоге приведет к увеличению суммарного люфта в системе.
Наиболее общий метод анализа ошибок различных механизмов -дифференциальный [26,27]. Сущность его заключается в составлении функции положения механизма в размерной форме: y = f(lvl2,...,ln,x), (2.2) где у, х- координаты, определяющие положения соответственно ведомого и ведущего звеньев механизма; /,,/2,...,/„ - размеры звеньев механизма.
В данной методике предлагается величины эксцентриситетов во вращательных парах звеньев шарнирных механизмов проектировать на направление размеров этих звеньев. Для получения ошибок механизма необходимо продифференцировать функции положения и вместо полученных приращений размеров вводить величины проекций эксцентриситетов. Такой подход существенно упрощает расчет и рекомендуется при выполнении исследований шарнирных механизмов.
Для функции положения действительного механизма параметры (размеры и положение) должны быть такими же, как у теоретического механизма, но с ошибками, вызванными износом кинематических пар (теоретические и технологические ошибки модель не учитывает), в результате которого возникают зазоры в подвижных сочленениях: у + Ау = (/1+Л/„/2 + А/2,...,/„+А/й,х + Дх), (2.3) где Ау - ошибка положения ведомого звена; Ах- ошибка положения ведущего звена; А/, - ошибка в размерах звена.
Возможность взять производные от функции положения механизма объясняется тем, что функциональные связи между параметрами механизма вполне определены, и функция положения механизма на рабочем участке непрерывна. Ошибки в параметрах звеньев механизма влияют на величины конечных ошибок от первичных ошибок других звеньев, но их действие пропорционально второй степени первичной ошибки и может при расчете не учитываться. В качестве первичной ошибки здесь понимается [26] отступление геометрического вида элементов звеньев от заданных величин и смещение одного звена относительно другого.
Следовательно, одна приведенная первичная ошибка дает одну конечную и практически не оказывает ощутимого действия на величину конечной ошибки, получаемой от других первичных ошибок. Это справедливо для величины второй степени малости. Такой принцип позволяет определить ошибку данного положения механизма как сумму его конечных ошибок.
Раскладываем (2.3) в ряд Тейлора и после преобразований с учетом ошибки, обусловленной конечной жесткостью элементов рулевого управления, вычисляем полную конечную ошибку: Ау = /, А/, + /2Д/2 +... + /лА/л + ixAx + —, (2.4) коэффициент влияния первичной крутящий момент на рулевом ду_ б/, где А/, - ошибка в размерах звена; /, ошибки на конечную ошибку механизма; М колесе; С - жесткость рулевого управления.
Формула (2.4) характеризует люфт механизма в функции люфтов в кинематических парах без учета упругого люфта, т.е. учитывает только необратимые смещения в рулевом приводе. Упругий люфт механизма объясняется конечной жесткостью его элементов, меняющийся в процессе эксплуатации автомобиля вследствие снижения жесткости кузова, шарнирных сочленений и т.д.
Для учета влияния люфтов во вращательных парах следует предварительно провести силовое исследование механизма и определить реакции в кинематических парах методом разложения сил или построения плана сил. Направление реакций и определяет расположение люфтов во вращательных кинематических парах (рис.2.3).
Направление выборки люфтов в шарнирах рулевых тяг СЕ и DF будет происходить вдоль по тягам,
После выяснения направления люфтов между звеньями, образующими вращательные пары, изображаем схему поводковой передачи, сохраняя направление звеньев таким, как в механизме с номинальными размерами звеньев, а сами люфты представляем в увеличенном масштабе (рис, 2,4). Для учета влияния люфтов на погрешность механизма разложим их по направлению звеньев образующих конкретную вращательную пару.
Так, люфт А2 во вращательной паре А раскладываем на д по направлению рулевого рычага 1рХ и на А" по направлению стойки S\. Точно также поступаем с люфтами в других кинематических парах. Разложенные люфты на направление звеньев как бы удлиняют или укорачивают соответствующие звенья поводковой передачи. Si = S, + А"; s; =S2+ А"; d\ = dx + A5; d[ =d2+ A10; (2.9) V = іPi + К; iP2 = іPi + A7; hi=h\+Аз+A4 ; iA = hi +д8+д9 Теперь для учета влияния первичных ошибок в размерах звеньев, вызванных люфтами в шарнирных сочленениях, проектируем контур поводковой передачи на координатные оси XY, учитывая только номинальные размеры звеньев. В результате получим функцию положения механизма:
Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований
Основу любых экспериментальных исследований составляют измерения. Результат измерения имеет серьезное значение лишь при условии, что он сопровождается оценкой неопределенности типа А и Б (погрешности) измерения, либо дополняется сведениями, которые позволяют оценить точность измерения [100]. Кроме того, важно не только грамотно выполнить измерение и оценить погрешность результата, но и так подобрать средство измерения, спланировать и осуществить процедуру измерения, чтобы была обеспечена требуемая точность или, по крайней мере, была сведена к минимуму погрешность.
Поскольку высокая точность измерения и достоверность научных результатов имеет большое значение как в инженерной, так и научной деятельности, необходимым условием проведения любых экспериментальных исследований является их метрологическая обеспеченность.
Под метрологическим обеспечением понимают установление и применение научных организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и точности измерений [100].
Технические средства, используемые при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в условиях установленной погрешности) в течение известного интервала времени, называют средствами измерений [149].
К средствам диагностирования предъявляют следующие основные требования: достоверность измерения, надежность, технологичность и экономичность. В свою очередь, достоверность измерений характеризуется точностью, воспроизводимостью и чувствительностью; надежность -безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью средств; технологичность - сложностью, трудоёмкостью и универсальностью процессов диагностирования; экономичность — стоимостью технических средств, затратами на их эксплуатацию и эффектом от их применения.
Перечисленные требования связаны между собой и зависят от целей и объекта диагностирования. Поэтому средства диагностирования следует оценивать, прежде всего, комплексно по техническому и экономическому критериям. Рассмотрим более подробно некоторые из них.
Согласно работе [122] достоверность инструментального диагностирования можно определить по формуле: D=HP&Pn) (3.9) Поскольку при диагностировании рулевого управления осуществляют контроль нескольких параметров, ошибки первого и второго рода определяются как Л=1-П(1-/ „) и Р„=1-П(1-Р2/), (3.10) где Р\І и P2t - вероятности ошибок первого и второго рода при диагностировании по / - му параметру.
Вероятность ошибок измерения определяется точностью метода диагностирования и точностью инструментальных средств.
Методическая погрешность представляет собой совокупность погрешностей, которые определяются условиями измерения параметров на данном объекте, условиями применения прибора и зависит от класса точности инструментальных средств диагностирования.
Полная характеристика точности инструментальных средств определяется тремя основными ошибками измерения: систематической составляющей погрешности, случайной составляющей погрешности и грубыми ошибками измерения (промахами, сбоями). Эти погрешности, как правило, не коррелированны между собой и источниками их являются различные элементы конструкции измерительного прибора.
Систематическая составляющая погрешности определяется ошибками схемы и ошибками изготовления прибора, а также качеством его настроечных элементов.
Случайная составляющая погрешности измерения связана с наличием зазоров и трения в механизме прибора, нестабильностью питания, гистерезисом элементов и т.д. Случайная составляющая погрешности измерения, которой оперируют в метрологии, определяется как независимая (не коррелированная) погрешность, тогда как систематическая составляющая погрешности представляет коррелированную составляющую.
Грубые ошибки измерения (промахи, сбои) являются результатом ошибки оператора, нарушения условий измерений, ненадежностью элементов автоматики в приборе и т.д.
Методика расчета этих ошибок подробно представлена в работе [123].
Точность инструментальных средств диагностирования и степень автоматизации технологического процесса диагностирования должна быть оптимальной. Наряду с оптимальной точностью оборудования необходимо также использовать жесткий алгоритм поиска неисправностей. Это даёт наибольший положительный эффект в применении средств диагностирования, повышает качество и культуру выполняемых работ.
Согласно общей методике выполняемых в данной работе исследований при проведении эксплуатационных испытаний осуществляют измерения величин суммарного и приведенного люфта в рулевом управлении. Проведенный в первой главе обзор методов и средств диагностирования рулевых управлений автомобилей показал, что измерения люфта в системе по углу поворота рулевого колеса осуществляют с использованием люфтомеров.
Отечественная промышленность выпускает большой ассортимент диагностического оборудования, в том числе и люфтомеров. В результате проведенного обзора рынка диагностического оборудования установлено, что производители предлагают более пяти моделей люфтомеров различной степени сложности, от простых механических до электронных. Выпускаемые приборы отличаются метрологическими характеристиками. Многие из них удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 51709-2001 и могут быть использованы при диагностировании рулевых управлений автотранспортных средств. Исключение составляют те люфтомеры, которые измеряют люфт в системе только по нормированной величине момента, прикладываемого к рулевому колесу.
Метрологические характеристики средств диагностирования должны соответствовать значениям, обеспечивающим минимальные эксплуатационные издержки на диагностирование автомобилей. Сравнительный анализ технических и метрологических характеристик существующих и эксплуатирующихся в стране люфтомеров представлен в табл. 3.1.
Разработка комплекса технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в технически исправном состоянии
Разрабатываемая в настоящей работе методика управления техническим состоянием автомобиля призвана повысить его безопасность за счет высокой эффективности функционирования системы технической эксплуатации. Как уже отмечалось, эффективность работы данной системы зависит от множества факторов. Научные исследования показали, что выбор тактики поддержания работоспособности автомобилей в эксплуатации и мероприятия по установлению оптимальных режимов и объемов технического обслуживания транспортных средств, полученных на основе анализа информации по их надежности, существенно повышают эффективность работы системы технической эксплуатации.
В случае выбора рациональной стратегии обслуживания и ремонта автомобилей по фактическому состоянию важную роль в принятии управляющего решения по поддержанию их в технически исправном состоянии играет диагностирование. Использование результатов диагностирования при назначении комплекса технических воздействий, позволяет корректировать объемы работ по восстановлению работоспособности индивидуально для каждого конкретного автомобиля.
При этом максимально полно используется ресурс машин, исключаются дополнительные затраты на проведение технических воздействий по элементам, имеющим потенциальную наработку до отказа существенно превосходящую установленную периодичность ТО, и в тоже время снижается вероятность их отказа [59].
Однако возрастающее значение диагностирования требует применения современных методов и средств оценки фактического технического состояния автомобилей, позволяющих максимально достоверно определить их пригодность к эксплуатации и выявить причину отказа. При этом риск эксплуатации машин в предотказном состоянии должен быть сведен к минимуму, что особенно актуально для систем влияющих на безопасность движения. Поэтому предлагаемая в работе трехступенчатая модель управления, как раз и призвана, успешно решить сложную проблему поддержания автомобилей в технически исправном состоянии.
Согласно теоретическим исследованиям модель управления предполагает периодический контроль показателя работоспособности системы рулевого управления. В том случае, когда его величина выходит из области допустимых значений, возникает необходимость в углубленном диагностировании системы. Однако до настоящего момента не установлен комплекс технических воздействий, который необходимо выполнить для поиска, локализации и устранения причин неисправностей, вызвавших отказ системы.
Таким образом, требуется разработать комплекс технических воздействий, цель создания которого состоит в поддержании автомобилей в технически исправном состоянии. Опыт разработок таких комплексов в работе [109] показал, что он должен решать следующие задачи: - выявление характера возможных неисправностей; - подтверждение выявленных неисправностей; - локализацию неисправностей; - устранение неисправностей.
Принципиальное отличие предлагаемой автором [109] системы управления техническим состоянием автомобиля от рассматриваемой в настоящей работе состоит в том, что решение по выполнению определенного комплекса технических воздействий осуществляется на основании информации о значении показателя работоспособности. В условиях эксплуатации проверка показателя работоспособности может быть плановой или случайной.
В первом случае с установленной периодичностью контролируют показатели работоспособности каждой из систем, влияющей на безопасность движения, и на основании полученной информации принимают решение о проведении углубленного диагностирования потенциально неисправных элементов, а затем назначают определенный комплекс технических воздействий по устранению причин отказа.
Во втором случае выполняют проверку показателей работоспособности с нарушением установленного режима в связи с наступлением отказа систем автомобиля, обеспечивающих безопасность движения, сопровождаемого потерей устойчивости и управляемости автомобиля. Экспериментальные исследования показали, что технические неисправности ходовой части автомобиля и органов управления проявляются в виде плавного или резкого увода транспортного средства в сторону на различных режимах работы (при равномерном и равноускоренном движениях), вызывают увеличение времени его реакции на управляющее действие водителя и требуют от человека постоянной коррекции траектории движения. Иногда по характерным признакам удается сразу установить неисправность той или иной системы и назначить определенный комплекс технических воздействий по восстановлению работоспособности. Но в большинстве случаев выявить причины снижения безопасности транспортного средства сложно, так как каждая из указанных систем в определенной степени оказывает влияние на устойчивость и управляемость.
Опыт эксплуатации автомобилей показывает, что причинами увода могут быть различное давление в шинах колес, неравные тормозные усилия или силы сопротивления вращению на колесах одной оси, нарушения геометрии подвески (перекос осей) и углов установки управляемых колес, а также необратимые смещения в рулевом управлении. Процесс поиска истинной причины, вызвавшей потерю устойчивости транспортного средства, сводится к последовательному углубленному диагностированию эксплуатационного состояния потенциально неисправных систем и требует значительных затрат времени.
Следовательно, формируемый комплекс технических воздействий должен учитывать техническое состояние всех систем автомобиля, обеспечивающих безопасность движения, путем контроля показателей их работоспособности с последующим углубленным диагностированием. Это позволяет исключить субъективный подход к установлению фактического состояния транспортного средства и его пригодности к эксплуатации, а также существенно повысить эффективность контрольных операции и сократить время их выполнения.
Согласно вышеуказанной стратегии составлена блок схема, представленная на рис.4.2, отражающая этапы формирования комплекса технических воздействий.
На первом этапе формирования комплекса выполняется проверка показателя работоспособности. Как уже отмечалось, эта операция может выполняться планово с установленной периодичностью или нет. В любом случае положительный результат проверки позволяет сократить перечень потенциально возможных неисправностей и сформировать определенный комплекс диагностических воздействий.
Второй этап начинается с диагностирования установленных потенциально неисправных систем (подтверждение информации). В процессе оценки эксплуатационного состояния могут быть выявлены неисправности, не требующие дальнейшего уточнения. В таком случае по ним сразу назначаются ремонтно-регулировочные воздействия.
