Содержание к диссертации
Введение 6
1. Контроль и управление техническим состоянием автомобилей в
эксплуатации в современных условиях 15
Проблема вопроса 15
Системы управления технической эксплуатацией автомобилей 19
Показатели качества технической эксплуатации автомобилей 22
Направление повышения эксплуатационной надежности автомобилей 24
Влияние условий эксплуатации на техническое состояние автомобильных двигателей 27
Свойства эксплуатационных материалов (на примере моторных масел) 29
Переходный смазочный процесс в подшипниках скольжения, содержащих смазочный материал 32
Цель и задачи диссертационной работы 43
2. Методологические основы и модель контроля и управления тех
ническим состоянием автомобилей в эксплуатации 48
Методологические основы контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации 48
Модель контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации 56
2.2.1. Требования Системы сертификации услуг по техническому
обслуживанию и ремонту автомобилей 57
2.2.2. Система показателей оценки состояния ТЭА хозяйствую
щих субъектов 61
Теоретическое исследование комплексного коэффициента прогноза 63
Состояние систем технической эксплуатации автомобилей.. 70
Методическое обеспечение экспериментальных исследований 70
Экспериментальные показатели состояния технической эксплуатации автомобилей 75
Структура рынка услуг по техническому обслуживанию
и ремонту автомобилей 81
2.2.4.4. Основные направления развития технической эксплуата
ции автомобилей 89
2.3. Выводы по второй главе 90
3. Модель рационального нагружения автомобилей в эксплуатации.. 92
3.1. Теоретический подход к оценке переходного смазочного
процесса в системе "коренной вкладыш — шейка коленчато
го вала — моторное масло" автомобильного двигателя 92
Математическая модель переходного смазочного процесса по параметру продолжительности существования смазочного слоя Рж 92
Методика расчета нагрузочно-скоростного режима автомобильных двигателей по параметру Рж 97
Теоретическое обоснование определения параметра Рж по параметру Ржсум 104
Методика экспериментальной оценки переходного смазочного процесса Т08
Результаты исследования переходного смазочного процесса.. 113
Параметры Рж и Ржсум при эксплуатации автомобильного двигателя 113
Регрессионные модели параметров Рж и Ржсум 118
3.3.3. Согласование расчетных и экспериментальных результатов-
оценки параметра .Р^. 123
Экспериментальная связь параметров Рж и Ржсум 126
Рациональный нагрузочно-скоростной режим автомобильного двигателя по параметру Рж 128
Оценка эффективности эксплуатации автомобильных двигателей на рациональных нагрузочно-скоростных режимах 132
Рациональные нагрузочно-скоростные режимы эксплуатации автомобиля 135
3.4. Выводы по третьей главе 138
4. Модель обеспечения рациональных свойств эксплуатационных
материалов (на примере моторных масел) 139
4.1. Теоретическое исследование влияния вязкостных свойств и
смазывающей способности моторных масел на техническое
состояние системы "коренной вкладыш - шейка коленчато
го вала - моторное масло" автомобильных двигателей 141
Методика определения рациональных свойств моторных масел 145
Методики обеспечения рациональных свойств моторных масел 151
Методика экспериментальных исследований 159
Результаты экспериментальных исследований 164
Влияние вязкостных свойств моторных масел на переходный смазочный процесс 164
Результаты эксплуатационных испытаний 167
4.4. Выводы по четвертой главе 195
5. Инструментально-программное обеспечение контроля и управ
ления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации 197
5.1. Автоматизированная система определения параметра Рж 197
5.2. Испытательный комплекс для измерения параметра Рж в
системе "ВКС" 203
5.3. Лабораторная установка определения рациональных вязко
стных свойств моторных масел в подшипниках скольжения . 207
5.4. Выводы по пятой главе 208
Основные результаты и выводы 209
Список использованной литературы 211
Приложения 238
Приложение - 1 Акты внедрения диссертационной работы и реко
мендации 239
Приложение - 2 Программное обеспечение автоматизированной
системы замера параметра Рж 250
Приложение - 3 Программа расчетной оценки режимов нагружения автомобильного двигателя по параметру Рж в системе "ВКС."
PGKOR.PAS 263
Приложение - 4 Протоколы параметра Рж в системе "ВКС" . 280
Приложение - 5 Программа по обработке результатов эксперимен
та для построения регрессионных моделей REGRES.PAS 282
Приложение - 6 Данные аппроксимирующих моделей 288
Приложение — 7 Рациональные диапазоны скоростей движения
автобусов ЛАЗ-695Н 290
Приложение - 8 Программа "GIDRO" 292
Приложение - 9 Программа "PUSK" 295
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема повышения надежности автомобилей, уменьшения вероятности рисков при осуществлении транспортного процесса обусловлена постоянно возрастающими требованиями потребителей. - Ее решение базируется на комплексном применении современных методов проектирования, производства и технической эксплуатации автомобилей (ТЭА). В работе рассмотрены методологические основы контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации.
За последние 15 лет более чем в сто раз увеличилось количество хозяйствующих субъектов на автомобильном транспорте. Ослаблены вертикальные связи в отрасли, в том числе по технической эксплуатации. Существующие методологические основы контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации перестали удовлетворять современной макроэкономической ситуации. В результате системы ТЭА большинства из них не отвечают современным требованиям, что привело к снижению безопасности граждан и общества, эксплуатационной надежности автомобилей и эффективности эксплуатации, увеличению доли затрат автомобильных перевозок в себестоимости продукции. Назрела необходимость адаптации методологических основ контроля и управления техническим состоянием автомобилей к существующей макроэкономической ситуации.
Проблема эксплуатационной надежности автомобилей является комплексной и предполагает использование современных методов проектирования, технического обеспечения, экономического и организационного управления, планирования, контроля и других мероприятий. Особенность проблемы состоит еще и в том, что важен не только сам факт достижения заданного нормативно-технической документацией уровня надежности автомобилей, их агрегатов и систем, но и правильный выбор методов, обеспечивающих заданный и более продолжительный срок эксплуатации автомобилей.
7 Техническое решение проблемы состоит в определении допустимых
значений параметров системы ТЭА, определяющих работоспособность
автомобилей, и требует разработки методов, которые бы учитывали:
случайный характер изменения параметров автомобилей при эксплуатации;
многокритериальность;
неопределенность при выборе значений параметров эксплуатации автомобилей;
ограниченность ресурсов при управлении техническим состоянием автомобилей, агрегатов и систем в эксплуатации.
Основы теории повышения надежности, контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации представлены в трудах Абдрашитова Р.Т., Авдонькина Ф.Н., Апсина В.П., Бондаренко В.А., Бундакова Б.М., Бурумкулова Ф.Л., Власова В.М., Гаенко Л.М., Григорьева М.А., Гурвича И.Б., Дажина В.Г., Дехтеринского Л.В., Долецкого В.А., Дюмина И.Е., Ефремова В.В., Захарова Н.С., Зорина В.А., Крамаренко Г.В., Кугеля Р.В., Кузнецова Е.С., Луканина В.Н., Мишина И.А., Нигаматова М.Х., Резника Л.Г., Рошаля Л.Я., Савченко Н.З., Соколова А.И., Станчева Д.И., Ульмана И.Е., Шадричева В.А., Шаронова Г.П. и других авторов. Эти научные работы составили базу предлагаемых методологических основ контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации, отвечающих современным требованиям.
Эти обстоятельства определяют актуальность работы, целью которой является повышение надежности автомобилей за счет использования новых методологических основ контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработка методологических основ контроля и управления техническим
состоянием автомобилей в эксплуатации;
- разработка модели контроля и управления техническим состоянием
автомобилей в эксплуатации на основе требований системы сертификации услуг по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей;
разработка модели рационального нагружения автомобилей в эксплуатации;
разработка модели обеспечения рациональных свойств эксплуатационных материалов (на примере моторных масел) с учетом особенностей эксплуатации и технического состояния автомобилей;
- разработка инструментально-программного обеспечения контроля и
управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации.
Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа; компьютерного моделирования; корреляционного и регрессионного анализа; теории вероятности и математической статистики; сертификации услуг по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей; теории распознавания образов; квалиметрии; трения, изнашивания и смазки; химмотологии; автомобильных двигателей; математические методы планирования эксперимента; элементарная и векторная алгебра и геометрия.
Научная новизна.
1) Методологические основы контроля и управления техническим
состоянием автомобилей в эксплуатации.
2) Модель контроля и управления техническим состоянием автомобилей в
эксплуатации, структура и значения показателей, методики оценки и развития
систем технической эксплуатации автомобилей хозяйствующих субъектов на
основе требований сертификации услуг по техническому обслуживанию и
ремонту автомобилей.
3) Модель и расчетно-экспериментальная методика рационального
нагружения автомобилей в эксплуатации на основе закономерностей
параметров переходного смазочного процесса в подвижных сопряжениях
автомобильных двигателей.
4) Модель обеспечения рациональных свойств эксплуатационных материалов (на примере моторных масел) с учетом особенностей эксплуатации и
технического состояния автомобилей, методики их определения на основе
закономерностей параметров переходного смазочного процесса в подвижных сопряжениях автомобильных двигателей и управления.
5) Инструментально-программное обеспечение контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации на основе измерения и анализа параметров переходного смазочного процесса в подвижных сопряжениях автомобильных двигателей.
Практическая значимость: сертификация услуг по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей как модель контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации; структура комплексного коэффициента прогноза и числовых интервалов ее элементов для принятия решения о сертифицировании услуг; расчетно-экспериментальная методика оценки режимов нагружения автомобильных двигателей по параметру продолжительности существования смазочного слоя (параметр Рж) в ответственных подвижных сопряжениях; методика оценки переходного смазочного процесса в системе "коренной вкладыш - шейка коленчатого вала - моторное масло" автомобильных двигателей (система "ВКС") по параметру продолжительности бесконтактного взаимодействия деталей в подвижных сопряжениях автомобильного двигателя Ржсум (параметр РжСумУ> расчетно-экспериментальная методика определения областей рационального нагружения автомобилей и автомобильных двигателей по параметру Рж в системе "ВКС"; методика определения рациональных свойств моторных масел с учетом эксплуатационных изменений; методика управления состоянием моторных масел в эксплуатации; методика и средства определения значений параметра продолжительности существования смазочного слоя Рж в системе "ВКС".
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в автотранспортных предприятиях, авторемонтных заводах, станциях технического обслуживания автомобилей. Сумма договоров на использование результатов работы составила 8275 тыс. рублей (в действующих ценах).
Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки
инженеров автомобильного транспорта, для выполнения курсовых и дипломных проектов, проведения практических занятий и деловых игр в вузах РФ.
Апробация работы. Основные материалы работы представлены, обсуждены и одобрены: на Всероссийской выставке "Машиностроительная технология", г.Уфа (1987г.); научно-техническом семинаре "Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов", г.Челябинск (1988г.); П-ой Российской научно-технической конференции "Концепции развития и высокие технологии производства и ремонта транспортных средств", г. Оренбург (1995г.); международном научно-практическом семинаре "Современный автомобиль: управление и материалы", г.г. Самара -Тольятти (1995г.); научной конференции "Надежность механических систем", г. Самара (1995г.); на Ш-ей международной научно-технической конференции "Концепция развития и высокие технологии производства и ремонта транспортных средств в условиях постиндустриальной экономики" г.Оренбург( 1997г.); международной научно-технической конференции "Износостойкость машин", г.Брянск (1996г.); межотраслевом семинаре — выставке "Автоматизация и прогрессивные технологии", г.Новоуральск (1996г.); международной, научно-технической конференции "Инновационные процессы в образовании, науке и экономике России на пороге XXI века", г.Оренбург (1998г.); международной научно-практической конференции "Прогресс транспортных средств и систем" г.Волгоград (1999г.); IV-ой Российской научно-технической конференции "Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств" г.Оренбург (1999г.); 7-ой международной конференции "Технология ремонта машин, механизмов и оборудования (Ремонт - 99)", г. Киев (1999г.); V-ой Российской научно-технической конференции "Прогрессивные технологии в транспортных системах" г.Оренбург (2001г.).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 304 наименований и
приложений. Общий объем работы составил 297 страниц машинописного текста, 77 рисунков, 39 таблиц, 27 страниц списка литературы, 60 страниц приложений.
Публикации. По результатам исследований опубликованы 96 работ, в том числе одна монография, 18 статей в научных журналах, 5 авторских свидетельств и патентов на изобретения, 6 пособий.
На защиту выносятся.
1) Методологические основы контроля и управления техническим
состоянием автомобилей в эксплуатации.
2) Модель контроля и управления техническим состоянием автомобилей в
эксплуатации, структура показателей, интервалов их числовых значений,
методика оценки и развития систем технической эксплуатации автомобилей
хозяйствующих субъектов на основе требований сертификации услуг по
техническому обслуживанию и ремонту автомобилей.
3) Модель и расчетно-экспериментальная методика рационального
нагружения автомобилей в эксплуатации на основе закономерностей
параметров переходного смазочного процесса в системе "коренной вкладыш-
шейка коленчатого вала - моторное масло" автомобильных двигателей.
4) Модель обеспечения рациональных свойств эксплуатационных материалов (на примере моторных масел) с учетом особенностей эксплуатации и технического состояния автомобилей, методики их определения на основе закономерностей параметров переходного смазочного процесса в подвижных сопряжениях автомобильных двигателей и управления.
5) Инструментально-программное обеспечение контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации на основе измерения и анализа параметров переходного смазочного процесса в подвижных сопряжениях автомобильных двигателей.
Содержание работы.
Во введении отражена актуальность проблемы, приведена общая характеристика работы, изложено краткое ее содержание, цель и задачи
12 результатов и апробация работы, положения, выносимые на защиту.
В первой главе на основе изученной литературы приведен подробный
анализ проблемы повышения эксплуатационной надежности автомобилей за
счет использования новых методологических основ контроля и управления
техническим состоянием. Сформулирована необходимость их адаптации к
существующей макроэкономической ситуации. Приведены результаты анализа
литературных источников в направлении систем управления и показателей
качества ТЭА, влияния условий эксплуатации на надежность автомобильных
двигателей; состояния моторных масел в эксплуатации и методов их
рационального применения. Рассмотрены переходный смазочный процесс в
подшипниках скольжения, содержащих смазочный материал, и методы их
количественной оценки. В конце главы формулируются научная проблема,
цель и задачи диссертационного исследования.
Во второй главе разработаны методологические основы и модель контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации на основе требований системы сертификации услуг по ТО и Р автомобилей, направленные на обеспечение и повышение эксплуатационной надежности. Разработаны структура показателей, определены интервалы их числовых значений, предложена методика оценки систем ТЭА хозяйствующих субъектов. Уточнены правила принятия решений при оценке состояния систем ТЭА и при сертификации услуг. Разработано методическое обеспечение экспериментальных исследований. Приведены результаты оценки состояния ТЭА хозяйствующих субъектов и основные направления ее развития, а также структура рынка услуг по ТО и Р автомобилей.
Третья глава посвящена разработке модели рационального нагружения автомобилей в эксплуатации, минимизирующей изменение технического состояния автомобилей, на основе создания благоприятных условий для реализации переходного смазочного процесса в системе "коренной вкладыш-шейка коленчатого вала - моторное масло" автомобильных двигателей. Разработаны математическая модель оценки параметра продолжительности
13 существования смазочного слоя Рж в системе "ВКС" и расчетно-
экспериментальная методика. При этом параметр Рж определен
непосредственным замером, а также по параметру продолжительности
бесконтактного взаимодействия деталей в подвижных сопряжениях
автомобильного двигателя Р^м с последующим использованием
регрессионных зависимостей.
В результате экспериментальных исследований получены закономерности параметра Рж в системе "ВКС" с учетом дополнительных факторов (частоты вращения коленчатого вала, вращающего момента). Определены области рационального нагрузочно-скоростного режима эксплуатации автомобильных двигателей и автомобилей по параметру Рж в системе "ВКС" для повышения эксплуатационной надежности.
В четвертой главе разработана модель обеспечения рациональных свойств эксплуатационных материалов (на примере моторных масел) с учетом особенностей эксплуатации и технического состояния автомобилей. Разработаны теоретический подход и методика определения рациональных вязкостных свойств и смазывающей способности моторных масел с использованием параметра Рж. Уточнены закономерности параметра Рж с учетом вязкостных свойств. Для минимизации расхождений между фактическими и рациональными свойствами разработана методика управления. Приведены результаты применения модели в автотранспортных предприятиях для нескольких моделей автомобилей и различных условий эксплуатации.
Пятая глава посвящена разработке инструментально-программного обеспечения контроля и управления техническим состоянием автомобилей в эксплуатации на основе измерения и анализа параметра продолжительности существования смазочного слоя в подвижных сопряжениях автомобильных двигателей, направленных на практическое использование разработанных моделей, в том числе при создании целевых нормативов.
Разработаны: автоматизированная система определения параметра продолжительности существования смазочного слоя Рж, имеющая сопряжение
14 Разработаны: автоматизированная система определения параметра
продолжительности существования смазочного слоя Рж, имеющая сопряжение
с персональной вычислительной машиной; технология нанесения
высокопрочного, термостойкого электроизоляционного покрытия на постели
коренных опор для непосредственного измерения параметра Рж в системе
"ВКС"; лабораторная установка для определения рациональных вязкостных
свойств моторных масел в подшипниках скольжения.
В основных результатах и выводах подводится итог выполненному
исследованию и намечаются направления дальнейшей работы.
