Способ контроля показателей надежности транспортного средства
Изобретение относится к эксплуатационному контролю транспортного средства и касается определения изменений его показателей надежности в различных дорожных и природно-климатических условиях. Изменение показателей надежности определяют путем сравнения в виде разностей или отношений их нормативных значений с фактически реализованными значениями, приведенными к 1-й категории условий эксплуатации (КУЭ) через накопленную величину уровня нагружения и коэффициент суммарного сопротивления движению, соответствующий 1-й КУЭ. По показателям долговечности и безотказности изменение их значений определяют в виде остаточного ресурса и остаточной наработки до отказа, а по показателям ремонтопригодности и сохраняемости - посредством соответственно коэффициентов корректировки периодичности технического обслуживания и трудоемкости устранения отказа и коэффициента, характеризующего снижение сохраняемости в зависимости от остаточного ресурса и срока и условий хранения ТС. При этом 1-я КУЭ выражена числовым значением. Технический результат в том, что в данном способе оценка нагруженности транспортного средства и его агрегатов производится не по величине пробега, а по накопленной величине уровня нагружения, темпы накопления которой зависят от дорожных условий. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к эксплуатационному контролю транспортных средств (ТС) [1, п. 99] и касается определения изменений показателей надежности путем сравнения в виде разностей или отношений их нормативных и фактически реализованных значений с использованием расчетно-экспериментального метода определения [2, п.п. 9.2; 4.8 и 9.5] темпов накопления нагружения ТС [3] в зависимости от изменения условий использования и условий эксплуатации.
Известно, что показатели надежности задают применительно к I-й категории условий эксплуатации (I КУЭ) [4, 5]. Поэтому контроль надежности [2, п. 9.3] при испытаниях и/или на стадии эксплуатации ТС также проводят относительно I КУЭ [4, 5]. В связи с тем, что реальные дорожные и природно-климатические условия подконтрольной эксплуатации [1, п. 58, стр. 7 и пояснения к термину п. 58, стр. 24] ТС и условия эксплуатации ТС отличаются от I КУЭ, эти реальные условия корректируют с помощью коэффициентов, приводя их к I КУЭ по дорожным и природно-климатическом условиям при помощи коэффициентов соответственно K1 и K2. В источниках [4 и 5] приведены пять категорий условий эксплуатации (I - V) с шестью типами дорожного покрытия дорог (Д1 - Д6), с пятью типами рельефа местности (P1 - Р5) при 3 - 15 видах условий движения и "группах условий работы", а также несколько категорий природно-климатических условий. Принципиальный недостаток такой регламентации состоит, во-первых, в субъективном выборе значений коэффициентов при указанных многофакторных признаках, а следовательно, недостаточной точности, и во-вторых, определяется дискретным заданием их значений, отличающихся друг от друга на 0,1 (11,1 - 16,6)%, что составляет величину минимальной погрешности даже при правильном их выборе. Подконтрольная эксплуатация ТС в смешанных условиях при K1, изменяющемся в диапазоне от 1,0 до 0,6, и K2, изменяющемся в диапазоне от 1,0 до 0,7, приводит к суммарной погрешности, например, остаточного ресурса ТС до 25%, а в отдельных случаях до 40%. Кроме того, указанный способ корректировки условий эксплуатации нарушает оптимальное планирование периодичности технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР) ТС. Наиболее близким к предложенному является способ контроля показателей надежности транспортного средства [3], согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство по каждой j-ой (j = 1...n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, фиксируют средний расход топлива












определяют накопленную величину уровня нагружения Wj по выражению (2),
изменение значений показателя долговечности транспортного средства в виде остаточного ресурса





изменение значений показателя долговечности транспортного средства в виде остаточного ресурса на конец планируемых условий его эксплуатации






изменение значений показателя безотказности в виде остаточной наработки до отказа







где


t - показатель Стьюдента, равный 2,12,




изменение значений оперативных показателей ремонтопригодности по периодичности технического обслуживания транспортного средства Sто и трудоемкости его восстановления после отказа Aтр определяют путем сравнения их нормативных и фактических значений, соответствующих Sн и Sj при нормативной накопленной величине уровня нагружения Wн, равной


а изменение значений показателя сохраняемости транспортного средства



Решению поставленной задачи способствуют также частные существенные признаки предложения. Коэффициент суммарного сопротивления движению







В процессе эксплуатации транспортного средства фиксируют для каждой j-ой опорной поверхности величину выполненного каждым агрегатом на каждой i-ой (i = 1...m) передаче пробега Sij, а изменение значений показателя долговечности агрегатов транспортного средства в виде остаточного ресурса




Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что при эксплуатационном контроле ТС, в частности, по изменению значений показателей надежности, а именно долговечности ТС и его агрегатов, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости в условиях изменяющихся характеристик дорог, особенно грунтовых, и изменяющихся природно-климатических условий, задаваемых дискретными значениями коэффициентов коррекции этих условий и устанавливаемых на практике по многофакторным признакам и по субъективным оценкам, - использование коэффициента суммарного сопротивления движению для количественной оценки дорог и их состояния и накопленной величины уровня нагружения ТС в зависимости от величины пробега и степени загрузки его грузом, включая прицепную, повышает точность коррекции грунтовых и природно-климатических условий при непрерывном (аналоговом) их изменении по времени. В настоящем предложении изменения значений показателей надежности ТС определяют путем сравнения, например, в виде разностей или отношений нормативных значений показателей с фактически реализованными и приведенными к I-й КУЭ. При этом изменение значений показателей долговечности и безотказности ТС и его агрегатов, в том числе в планируемых условиях, определяют соответственно в виде остаточного ресурса и остаточной наработки до отказа через приведение всех категорий условий эксплуатации и условий использования ТС к I-й КУЭ, выраженной одночисловым показателем. При определении остаточной наработки до отказа дополнительно учитывают среднюю наработку до отказа на основе статистической выборки однотипных образцов ТС и обобщенный (средний) коэффициент суммарного сопротивления движению всех дорог, при эксплуатации на которых проявились отказы. Изменение показателей ремонтопригодности - периодичности ТС и трудоемкости восстановления ТС после отказа, а также сохраняемости определяют путем сравнения нормативных и фактически реализованных значений соответственно через коэффициенты корректировки периодичности ТО и трудозатрат на устранение отказа и через коэффициент снижения сохраняемости в зависимости от величины остаточного ресурса, срока и условий хранения. На основании этого можно заключить, что предложенный способ соответствует критерию "новизна". Совокупность последовательных операций, включающая определение коэффициента суммарного сопротивления движению дороги, накопленной величины уровня нагружения транспортного средства, одночислового показателя I-й КУЭ, приведение реализованных показателей надежности к I-й КУЭ, определение изменений показателей надежности путем сравнения, например, в виде разностей или отношений нормативных значений с фактически реализованными /например, по показателям долговечности и безотказности в виде остаточного ресурса и остаточной наработки до отказа через их разность, а по показателям ремонтопригодности - периодичности ТО, трудоемкости восстановления, а также сохраняемости - в виде отношений соответственно через коэффициенты корректировки ТО и трудозатрат на устранение отказа и через коэффициент, характеризующий снижение сохраняемости в зависимости от остаточного ресурса, срока и условий хранения ТС/, позволяет сделать вывод о соответствии предложенного способа критерию "изобретательский уровень". При реализации предложенного способа, как уже отмечалось, определяют числовые значения показателей надежности; по долговечности - остаточного ресурса TC


















Для определения изменения значений показателей долговечности ТС в виде остаточного ресурса







По исходным данным, величине k и зависимостям (1) получают



Из расчетной зависимости (2) определяют значение накопленной величины уровня нагружения:
Wаб = 0,0328

Wгд = 0,103

Wсп = 0,25

Весь объем выполненного пробега SI КУЭ, приведенный к I КУЭ, оценивается из зависимости (11) при



Тогда по показателю долговечности остаточный ресурс в км, приведенный к I КУЭ, по (3) составит:

или в относительных единицах:

что будет соответствовать остаточному ресурсу в объеме 32,3% от нормативного. Аналогичные расчеты выполняют по всем основным агрегатам ТС, например по коробке передач (КП). Значения








Значения накопленной величины уровня нагружения Wji составят
WабIV = 0,045

WгдIII = 0,14

WспII = 0,33

WабV = 0,03

WгдIV = 0,085

WспIII = 0,20


Остаточный ресурс КП в км, приведенный к I КУЭ, составит

или в относительных единицах:

что соответствует 18,4%. Значения накопленной величины уровня нагружения Wji по передачам в КП используют для оценки нагруженности агрегата на каждой передаче в условиях выполненного пробега по четырем типам дорог:
WII = 660 нкм; WIII = 2000 нкм; WIV = 1790 нкм и WV = 240 нкм или соответственно в процентах: 14,1; 42,6; 38,2 и 5,1, что точнее, чем оценка нагруженности КП только по пробегу: SII = 4,4; SIII = 28,9; SIV = 48,9 и SV = 17,8%, не учитывающему уровень нагружения каждой дороги на автомобиль. Определение остаточного ресурса автомобиля КамАЗ-43101 к завершению выполнения планируемой транспортной задачи в объеме 15000 км с прогнозируемыми условиями эксплуатации по



Остаточную наработку в км до отказа




Тогда доверительные границы равны:


при доверительной вероятности p = 0,95 и l = 16,
где t - показатель Стьюдента, равный 2,12. Окончательно по (5) получают

В приведенном примере полученные данные означают, что остаточная наработка до отказа автомобиля составит не 10000 км как разность заданной наработки (15000 км) и реализованной (5000 км), а на основе экспериментального метода, базирующегося на статистической обработке данных табл. 2 [2, п. 9.6] , всего лишь 4740




при Wаб = 0,0328


составят


Это означает, что периодичность ТОаб, равная 4 тыс. км для ТО N1, практически должна выполняться при 4


Wгд = 3090 нкм и

составят

/периодичность ТОгд должна быть уменьшена до 4



т.e. сохраняемость уменьшается на 20%. Контроль показателей надежности: долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости по их изменению на стадии эксплуатации в различных дорожных и природно-климатических условиях путем сравнения в виде разностей или отношений нормативных значений с фактически реализованными и приведенными к I КУЭ через накопленную величину уровня нагружения и коэффициент суммарного сопротивления движению, соответствующий I КУЭ, обеспечивает по сравнению с известной коррекцией некоторых из них посредством соответствующих коэффициентов, оцениваемых субъективно, следующие преимущества:
количественную оценку показателей надежности ТС и его агрегатов на стадии эксплуатации в единицах и условиях, задаваемых нормативами (ресурс, остаточный ресурс, наработка до отказа и периодичность ТО - в км, приведенных к I КУЭ, и количественную оценку сохраняемости в годах);
количественную оценку I КУЭ;
достижение безотказности и долговечности на заданном уровне за счет точного приведения постоянно изменяющихся реальных условий эксплуатации и условий использования к I КУЭ;
научно-обоснованные организацию и планирование выполнения транспортных задач с учетом требования по величине остаточного ресурса;
оценку нагруженности ТС и его агрегатов не по величине выполненного пробега, а по накопленной величине уровня нагружения, накопления которой зависят от "тяжести" дорожных условий;
при статистических сценках средней величины пробега до отказа и распределении пробега на передачах получение с высокой степенью надежности исходных данных для проектирования нового ТС;
достаточную простоту представления дорожных условий с помощью реализованных эксплуатационных свойств самого ТС (без использования специальных для этих целей подвижных лабораторий), материализацию способа в бортовых контроллерах с использованием ПЭВМ;
более точное представление коэффициентов корректировки периодичности ТО и трудозатрат на устранение отказа;
представление показателей безотказности средним значением с интервальной оценкой через среднеквадратическое отклонение наработки до отказа и показатель Стьюдента. Список литературы
1. ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения. 2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. 3. Заявка N 95114217/11 G 01 M 17/00 "Способ нормирования, контроля и корректировки уровня нагружения испытываемых транспортных средств для обеспечения условий воспроизводимости их надежности", Бюл. "Изобретения (заявки и патенты)" N 22 от 10.08.97. 4. ГОСТ 21524-81. Система технического обслуживания и ремонта автомобильной техники. Требования к эксплуатационной технологичности и ремонтопригодности изделий (Приложение 2: табл. 1, стр. 8; табл. 2, стр. 9 и табл. 3, стр. 10). 5. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. М: , Транспорт, 1986 (Табл. 2.7, стр. 25 и табл. 2.8, стр. 26). 6. ГОСТ 8.207-76 ГСОЕИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.
Формула изобретения




где k - характерный для каждого транспортного средства коэффициент пропорциональности, определяемый через контрольный расход топлива Qкр, скорость VQ при контрольном расходе топлива и коэффициент сопротивления движению по дороге с ровным твердым покрытием

а в процессе эксплуатации фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега Sj, определяют накопленную величину уровня нагружения Wj по выражению

отличающийся тем, что изменение значений показателя долговечности транспортного средства в виде остаточного ресурса





изменение значений показателя долговечности транспортного средства в виде остаточного ресурса на конец планируемых условий его эксплуатации






изменение значений показателя безотказности в виде остаточной наработки до отказа







где


t - показатель Стьюдента, равный 2,12;



изменение значений оперативных показателей ремонтопригодности по периодичности технического обслуживания транспортного средства Sто и трудоемкости его восстановления после отказа Aтр определяют путем сравнения их нормативных и фактических значений, соответстаующих Sн и Sj при нормативной накопленной величине уровня нагружения Wн, равной


а изменение значений показателя сохраняемости транспортного средства



2. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что коэффициент суммарного сопротивления движению
















3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе эксплуатации транспортного средства фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного каждым агрегатом на каждой i-й (i = 1 ... m) передаче пробега Sij, а изменение значений показателя долговечности агрегатов транспортного средства в виде остаточного ресурса




РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4