Содержание к диссертации
-
-
Показатели долговечности шин 11
-
Факторы, влияющие на долговечность шин 13
-
Классификация нормативов 16
Методы определения нормативов 18
Программные продукты для прогнозирования долговечности
шин 25
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
-
Общая методика исследований 30
-
Прогнозирование ресурса на основе анализа результатов незавершенных испытаний с использованием метода наименьших квадратов 60
-
-
Общая методика экспериментальных исследований 63
-
Планирование эксперимента 64 3.2.3. Методика обработки результатов экспериментальных
-
-
Результаты экспериментальных исследований 69
-
Закономерности распределения ресурсов шин 69
-
Долговечность шин 75
-
Закономерность формирования среднего ресурса 76
-
Оценка точности методов прогнозирования ресурса шин 77
Выводы по главе 3 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 161
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 162
Введение к работе
Актуальность темы. Автомобильный транспорт, являясь неотъемлемой частью транспортного комплекса страны, играет важнейшую роль в перевозке грузов и пассажиров. От затрат на эксплуатацию автомобилей существенно зависит себестоимость промышленной продукции. Значительная доля в себестоимости перевозок приходится на шины.
Один из путей снижения затрат на шины и уменьшения потребности в них предприятий можно достигнуть путем более полной реализации их потенциальной долговечности. Необходимым условием успешного решения этой задачи является наличие объективных нормативов их ресурса [45].
Действовавшие ранее нормативы ресурса шин [80] установлены на основе исследований, выполненных в 1973... 1975 годах. Величина базовых норм определялась на основе фактических средних ресурсов списанных шин. За время, прошедшее с момента проведения исследований по определению норм, модельный ряд шин полностью сменился. Следовательно, эти нормы не соответствуют фактической долговечности современных шин.
В последнее время резко расширился ассортимент шин, как для легковых автомобилей, так и для грузовых, причем не только за счет увеличения доли импортных шин, но и благодаря отечественным производителям. В этой связи возникает необходимость определения нормативов ресурса для шин новых моделей. В соответствии с указанным документом « ... по автомобильным шинам, для которых не утверждены в установленном порядке нормы эксплуатационного пробега, автохозяйства по согласованию с вышестоящей организацией утверждают для этих шин временные нормы на основании средних пробегов списанных шин» [80].
Вместе с тем, несмотря на кажущуюся простоту этой операции, имеется ряд проблем. Их решение осложняется тем, что нет методики расчета среднего пробега списанных шин. Если взять, предположим, 50... 100 шин из определенной партии, списанных в первую очередь, и определить их средний ресурс, то будет получено заниженное значение. Поэтому необходимо путем случайного отбора формировать группу шин в количестве, обеспечивающем репрезентативность выборки, а затем после достижения этими шинами предельного состояния рассчитывать среднее значение ресурса.
В этом случае возникает другая проблема: срок эксплуатации шин достигает нескольких лет. Следовательно, для корректного определения нормы пробега шин необходим продолжительный период их эксплуатации. Ускоренные стендовые или дорожные испытания используются только для сравнения долговечности шин разных моделей. Установить норматив ресурса на их основе невозможно.
Таким образом, в настоящее время нет методик оперативного определения и корректирования нормативов ресурса шин.
Работа выполнялась при поддержке грантом Минобразования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук (шифр ТОО- 13.0-2417), полученным на конкурсной основе.
Целью данной работы является снижение затрат на автомобильные шины на основе более полного использования их ресурса путем разработки и внедрения методики оперативного определения и корректирования нормативов их ресурса.
Объект исследований - процесс формирования ресурса шин в конкретных условиях эксплуатации.
Предмет исследований - процесс формирования ресурса шин автомобилей КамАЗ, Урал, ЗиЛ, ГАЗ.
Научная новизна: установлены факторы, влияющие на долговечность шин; установлены закономерности распределения ресурсов шин в различных условиях эксплуатации; установлен вид математических моделей распределения ресурсов шин в различных условиях и экспериментально определены численные значения их параметров; разработаны методы оперативного определения и корректирования нормативов ресурса шин.
Практическая ценность заключается в разработке методики оперативного определения и корректирования нормативов ресурса автомобильных шин, использование которой позволяет более точно определять нормы, создает предпосылки для эффективного управления ресурсом шин. В результате повышается долговечность шин и снижаются затраты на эксплуатацию автомобилей.
На защиту выносится: факторы, влияющие на долговечность шин; закономерности распределения ресурсов шин в различных условиях эксплуатации; вид математических моделей распределения ресурсов шин в различных условиях и численные значения их параметров; методы оперативного определения и корректирования нормативов ресурса шин.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на международной научно-практической конференции «Проблемы адаптации техники к суровым условиям» (Тюмень,
, VI международной научно-технической конференции «Комплексное обеспечение качества транспортных и технологических машин» (Пенза,
, научно-практическом семинаре международной выставки-ярмарки «Транспортный комплекс - 2002» (Тюмень, 2002), межвузовской научно- технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2003).
Реализация результатов работы. Разработанная методика внедрена в ООО «Нижневартовское управление технологического транспорта» и МУЛ «Специализированное автотранспортное управление» (г. Нижневартовск).
Экономический эффект составляет 2659...7071 руб. на один автомобиль в год. Кроме того, результаты исследований используются в учебном процессе ТюмГНГУ при подготовке инженеров по эксплуатации автомобильного и технологического транспорта.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в восьми статьях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (132 наименования), 3 приложений (48 страниц). Объем диссертации составляет 164 страниц (в том числе 16 таблиц и 54 иллюстрации).
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
1.1. Проблема нормирования ресурса шин
Существование современного общества невозможно без автомобильного транспорта. Автомобильный транспорт, являясь неотъемлемой частью транспортного комплекса страны, играет важнейшую роль в перевозке грузов и пассажиров. От затрат на эксплуатацию автомобилей существенно зависит благосостояние населения, эффективность экономики, себестоимость промышленной продукции.
Значительная доля в себестоимости перевозок приходится на шины. Поэтому снижение затрат на них позволит снизать себестоимость перевозок и повысить эффективность использования автомобилей (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Связь норм эксплуатационных пробегов шин и эффективности использования автомобилей [50]
Один из путей снижения затрат на шины и уменьшения потребности в них предприятий - более полная реализация их потенциальной долговечности. Необходимым условием успешного решения этой задачи является наличие объективных нормативов их ресурса [45].
Как отмечается в [50], связь между элементами 2...5 рис. 1.1 очевидна и не требует доказательств. Влияние норм на фактическую долговечность и затраты на шины доказывается экспериментально. Для этого получены данные о ресурсах шин, используемых в одинаковых условиях, но в разных АТП с различными нормами пробега. Данные, приведенные ниже в таблице, свидетельствуют о том, что с увеличением норм увеличивается средний ресурс шин.
Таблица 1.1
Влияние нормы эксплуатационного пробега шин наш долговечность [50]
Наименование АТП
Действовавшие ранее нормативы ресурса шин [80] установлены на основе исследований, выполненных в 1973... 1975 годах. Величина базовых норм определялась на основе фактических средних ресурсов списанных шин. За время, прошедшее с момента проведения исследований по определению норм, модельный ряд шин полностью сменился. Следовательно, эти нормы не соответствуют фактической долговечности современных шин.
В последнее время резко расширился ассортимент шин, как для легковых автомобилей, так и для грузовых, причем не только за счет увеличения доли импортных шин, но и благодаря отечественным производителям. В этой связи возникает необходимость определения нормативов ресурса для шин новых моделей. В соответствии с указанным документом « ... по автомобильным шинам, для которых не утверждены в установленном порядке нормы эксплуатационного пробега, автохозяйства по согласованию с вышестоящей организацией утверждают для этих шин временные нормы на основании средних пробегов списанных шин» [80].
Вместе с тем, несмотря на кажущуюся простоту этой операции, имеется ряд проблем. Их решение осложняется тем, что нет методики расчета среднего пробега списанных шин. Если взять, предположим, 50... 100 шин из определенной партии, списанных в первую очередь, и определить их средний ресурс, то будет получено заниженное значение. Поэтому необходимо путем случайного отбора формировать группу шин в количестве, обеспечивающем репрезентативность выборки, а затем после достижения этими шинами предельного состояния рассчитывать среднее значение ресурса.
В этом случае возникает другая проблема: срок эксплуатации шин достигает нескольких лет. Следовательно, для корректного определения нормы пробега шин необходим продолжительный период их эксплуатации. Ускоренные стендовые или дорожные испытания используются только для сравнения долговечности шин разных моделей. Установить норматив ресурса на их основе невозможно.
Таким образом, в настоящее время нет методик оперативного определения и корректирования нормативов ресурса шин.
Подводя итог, необходимо отметить следующее.
1. От наличия, объективности и оперативности определения нормативов ресурса шин существенно зависит эффективность использования автомобилей.
От величины норм существенно зависит долговечность шин в эксплуатации.
Для разработки методик оперативного определения и корректирования норм необходимо проведение специальных исследований.
1.2. Долговечность автомобильных шин
1.2.1. Показатели долговечности шин
Надежность - это свойство автомобиля сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, ТО и Р, хранения и транспортирования [107].
Надежность - сложное свойство, включающее четыре свойства: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость [74].
Долговечность - свойство автомобиля сохранять работоспособность при проведении установленных работ технического обслуживания и ремонта до наступления предельного состояния [107].
К показателям долговечности относятся средний ресурс и средний срок службы, гамма-процентный ресурс и гамма-процентный срок службы, вероятность достижения предельного состояния.
Ресурсом называется наработка до предельного состояния, оговоренного технической документацией [74].
Гамма-процентный ресурс - это наработка, больше которой изделие проработает без отказа с вероятностью Р = у. Обычно / принимается равной 0,8; 0,85; 0,9; 0,95.
Применительно к шинам надежность - это свойство шины сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания и ремонта, хранения и транспортирования.
Долговечность - это свойство шины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при проведении установленных работ технического обслуживания и ремонта.
Для автомобильных шин предельное состояние наступает при достижении предельного износа, порезе боковины, расслоении каркаса, отслоении протектора, отрыве борта и других повреждениях (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Распределение причин снятия шин с эксплуатации [49]
Для характеристики долговечности шин используют следующие показатели: интенсивность изнашивания, интенсивность расходования ресурса, пробег шин до снятия с эксплуатации (ресурс).
Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности протектора шины и накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении его размеров и формы [74]. Интенсивность изнашивания - скорость процесса изнашивания, а износ - его конечный результат, выраженный в единицах длины, объема или массы.
Мгновенная интенсивность изнашивания и представляет собой приращение износа И при малом изменении наработки Ь [49]: и = —.
Средняя интенсивность изнашивания в интервале наработки от до рассчитывается по формуле [49] - Ц-\ где И{.\, И1 - износ шин соответственно при наработке и Ьх
Интенсивность изнашивания определяет момент наступления предельного состояния шины по износу протектора.
Пробег до снятия с эксплуатации (ресурс) Ь - это наработка шины в километрах до момента достижения предельного состояния.
Интенсивность расходования ресурса иь по физическому смыслу аналогична интенсивности изнашивания, но учитывает все причины снятия шин с эксплуатации. Для ее расчета используется формула [49]
1.2.2. Факторы, влияющие на долговечность шин
На долговечность шин влияет большое число факторов. Эти факторы разными авторами по-разному объединяются в группы. Кроме того, различны и оценки степени их влияния на долговечность шин.
В работе [85, с. 95] считают, что наиболее сильно на ресурс шин влияют дорожные и климатические условия, скорость движения автомобилей и превышение расчетной весовой нагрузки.
В книге [57, с. 95] отмечают четыре основных фактора: передаваемую через шину касательную нагрузку, изменение этой нагрузки во времени, температуру и качество дорожного покрытия.
В публикациях встречаются попытки классифицировать факторы, влияющие на долговечность шин.
Выполненная в МАДИ классификация (Мирошников Л.В. и соавторы) [101], содержит пять основных групп факторов: техническое состояние автомобиля, организационно-технологические факторы, качество вождения, условия эксплуатации, конструкция и технология изготовления шин. Путем априорного ранжирования авторами установлено, что наиболее значимыми являются техническое состояние автомобиля, организационно- технологические факторы, условия эксплуатации.
В продолжение этих исследований разработана другая классификация, в соответствии с которой все факторы, влияющие на ресурс шин, объединены в восемь групп: эксплуатационные факторы (крутящий и тормозной моменты, боковая сила и схождение, вертикальная нагрузка на колесо, внутреннее давление воздуха в шинах, скорость движения, режим работы автомобиля, интенсивность движения); техническое состояние автомобиля; организационно-технологические факторы; квалификация водителя; дорожно-климатические условия; конструкция и технология изготовления шин; конструкция автомобиля; прочие факторы (езда по горячему асфальту, длительное пребывание автомобиля в консервации и т.д.).
На основе априорного ранжирования здесь установлено, что наиболее значимы первые пять групп факторов.
В основы классификации (рис. 1.2), выполненной Захаровым Н.С. [49], положен принцип разделения факторов на две группы: факторы, определяющие номинал качества шин, и факторы, изменяющие качество при эксплуатации.
Рис. 1.2. Классификация факторов, влияющих на ресурс шин [49]
Янчевский В.А. классифицировал факторы, исходя из возможности управления ими с позиций технической службы АТП. К неуправляемым факторам он относит состояние дороги и климатические условия, частично управляемым - скорость движения, качество вождения и нагрузка на автомобиль, а к полностью управляемым - техническое состояние автомобиля.
В статье [91], опубликованной Рахимовым Р.Х. и Власовым В.М. отмечают, что отрасль автомобильного транспорта может оказывать непосредственное влияние на техническое состояние автомобиля, организационно-технологические факторы, квалификацию водителя, а на качество шин - косвенное через планирующие и регулирующие органы, а также через реализацию требований отрасли к автомобильной и шинной промышленности. Далее утверждается, что для увеличения ресурса шин необходимо исключить факторы, вызывающие повышенный износ и преждевременный выход из строя.
С позиций технической службы АТП непосредственно воздействовать на неуправляемы факторы невозможно, поэтому необходимо в зависимости от их уровней дифференцировать нормы пробега шин [101].
Подводя итог, можно сделать следующие выводы.
На долговечность шин влияет большое число факторов.
Существует несколько классификаций факторов, влияющих на ресурс шин.
Разные авторы разделяют факторы на группы по-разному.
В различных публикациях степень влияния факторов оценивается по-разному.
1.3. Нормативы и методы их определения
Похожие диссертации на Определение и корректирование нормативов ресурса автомобильных шин
-
-
-
-
-
