Исследование особенностей технической эксплуатации ходовой части автомобилей "Toyota"

частоты, соответствующей скорости 120— 170 км/ч.

Датчик 7, присоединенный к нижнему рычагу 6 подвески (при статической балансировке) или к опорному тормозному щиту 5 (при динамической), преобразует колебания колеса в электрический сигнал. На измерительное устройство стенда пропускаются импульсы от самых нижних точек этого сигнала, соответствующих моментам прохождения тяжелой точки колеса через плоскость установки датчика 7. По амплитуде импульсов на стрелочном индикаторе 3 определяют необходимый вес балансировочных грузиков. Импульсы также заставляют срабатывать стробоскопическую лампу 2, при вспышках которой колесо кажется неподвижным. Данное его положение запоминается оператором по какой-либо метке, находящейся на шине. После торможения колеса, если его остановить в том положении, при котором запоминалась метка, самая тяжелая масса колеса окажется в зоне установки датчика.

При устранении статического дисбаланса грузики 8 устанавливают равномерно на обе стороны обода, чтобы не вызвать динамического дисбаланса. При устранении динамического дисбаланса грузики устанавливают по диагонали, чтобы не вызвать статического дисбаланса (рис. 1.6.11, б, в). Амплитуда электрического сигнала зависит как от значения дисбаланса, так и от жесткости пружины, состояния амортизатора, размера колеса, поэтому вес балансировочных грузиков определяется приблизительно, что требует повторения балансировки (обычно 1—2 раза) до тех пор, пока показания стенда не окажутся в пределах допуска приблизительно 10 г (массы грузика).

Рис. 1.6.11. Схема работы передвижного балансировочного стенда

Динамическую балансировку проводить значительно труднее, так как сложно обеспечить надежный контакт датчика 7 с опорным тормозным щитом. Последнее время ряд зарубежных фирм выпускают передвижные стенды только для статической балансировки. Работа на передвижных стендах требует более высокой квалификации оператора.

Статический дисбаланс можно устранить без стенда. Колесо устанавливают на легко вращающуюся ступицу. Тяжелая масса колеса опустится вниз. На противоположную сторону подбором устанавливают грузики до тех пор, пока колесо станет неподвижным в любом положении. Этот способ можно рекомендовать для балансировки колес (особенно передних) автобусов и грузовых автомобилей, для которых наша промышленность пока стендов не выпускает, а также для наварных шин, часто чрезмерный дисбаланс которых может повредить оборудование.

Балансировку колес в обязательном порядке надо проводить при монтаже новых шин, затем при каждом ТО-2. Учитывая особенность работы стационарных и передвижных стендов, опыт работы крупных таксомоторных парков можно рекомендовать применять стационарные стенды на шиномонтажных участках и в зонах ТО-2, а передвижные — на поточных линиях ТО-1 для статической балансировки ведомых колес.

Клеймение шин. Отличительным знаком каждой шины является ее заводской номер. По нему ведут учет шин на АТП. Но в процессе эксплуатации номер может стать трудно различим. На восстановленных шинах его может вообще не быть, поэтому на АТП шины клеймят, т. е. на них выжигают так называемые гаражные номера. Для этого Применяют специальные приборы: понижающий до 6 В трансформатор держатель и сменные колодки с цифрами размером 34*20 мм, изготовленными из нихромовой проволоки. При включении напряжения цифра нагревается, ее прижимают к плечевой зоне боковины. Выжигание цифр по центру боковины радиальных шин не допускается, так как это приведет к их повреждению. Глубина выжженных номеров не должна превышать 1 мм. Существуют отечественные приборы для клеймения — моделей 6224 и Ш-309.

Ремонт камер и покрышек. Поврежденные камеры ремонтируют, если они не повреждены нефтепродуктами, отсутствуют пористость и затвердевание стенок, нет пролежней глубиной более 0,5 мм в местах сгиба, размеры повреждений не превышают габаритных возможностей вулканизационных аппаратов, т. е. примерно 150 мм.

Ремонтируемые места подвергают шерохованию шлифовальным кругом или рашпилем, очищают от пыли. Не рекомендуется применение шлифовальной шкурки, так как ее абразивные зерна трудно удаляются с обработанного места. Небольшие повреждения (до 30 мм) ремонтируют наложением заплат из невулканизированной (сырой) резины, большие — заплатами из вулканизированной.

Заплаты из сырой резины при длительном ее хранении и ремонтируемое место желательно промазать 1 раз клеем концентрации 1:8 (1 часть саженаполненной клеевой резины на 8 частей бензин: Калоша). Это условие особенно важно для камер из бутилкаучука (маркировка на камере БК). Они характерны медленным диффузионным проникновением для воздуха, но хуже вулканизируются обычными материалами.

После полного просыхания клея (чтобы не образовались паровые прослойки) заплату кладут на поврежденное место, прокатывают роликом и устанавливают в вулканизационный аппарат на 15—20 мин. Температура вулканизации 143 С. Аналогичным способом ремонтируют несквозные повреждения боковин покрышек.

Заплаты из вулканизированной резины надо шероховать по краям, проложить полосками сырой резины, промазать клеем. Дальнейший процесс аналогичен изложенному выше. Для ремонта камер в путевых условиях применяют пиротехнические брикеты или портативные электровулканизаторы, работающие от аккумуляторной батареи. Последнее время получают распространение самовулканизирующиеся материалы, для которых не требуется нагрев. Отремонтированные камеры проверяют на герметичность в ванне с водой.

Электровулканизаторы для ремонта камер и несквозных повреждений покрышек выпускаются моделей 6134, 6140, Ш-109, Ш-112, Ш-113. Бескамерные шины при проколе ремонтируют без снятия их с обода (чтобы случайно не повредить уплотнительный слой на бортах). Если прокол менее 3 мм, заполняют его специальной пастой-клеем при помощи шприца, прилагаемого к комплекту шин. Проколы от 3 до 10 мм ремонтируют с помощью пробок (рис. 1.6.12, б, д). Их смазывают клеем и при помощи специального стержня вводят в отверстие. Выступающую часть срезают на 2— 3 мм выше поверхности протектора. Через 10—15 мин шину можно накачивать.

Рис. 1.6.12. Приспособления для ремонта проколов покрышек:

а — грибок; 6 — пробка; в — установка грибка шилом с игольчатым ушком; г— петля дли установки грибка; д — стержень для установки пробки

Причиной некачественного ремонта бескамерных шин может быть нахождение в отверстии талька, которым на заводе припудривают внутреннюю полость шины. Поэтому желательно прокол прочистить круглым тонким напильником (надфилем) или в крайнем случае смочить несколькими каплями бензина. Проколы (пробои) более 10 мм ремонтируют только после демонтажа шины с обода. Специальным приспособлением в прокол изнутри покрышки вводят грибок из сырой резины (см. рис. 11.12, а, в), затем вулканизируют. Аналогично ремонтируют обычные камерные покрышки.

Примерно 20—25 % шин грузовых автомобилей получают легкие местные повреждения — пробои, порезы, трещины и т. д. Без своевременного ремонта через 5—6 тыс. км пробега они увеличиваются, и шины списывают в утиль. Ремонт местных повреждений в условиях АТП значительно увеличивает период эксплуатации шин.

Основой подготовки шины являются ее очистка и сушка для обеспечения качественной вулканизации. Влажность каркаса не должна превышать 5 %. Место повреждения чаще всего обнаруживают и обследуют визуально. Для этих целей существуют. Заделку повреждений производят различными способами в зависимости от используемого материала. В каждом конкретном случае существует своя технология.

Вулканизацию покрышек проводят на специальном оборудовании, в которое устанавливают покрышку, а внутрь покрышки помещают по ее профилю нажимное устройство. Обогрев поврежденного места может быть одно- или двусторонний, при котором время вулканизации снижается на 25—30 %. Наша промышленность выпускает электровулканизаторы моделей 111-116 и 111-117.

Шины с изношенным протектором восстанавливают наложением (па-варкой) нового протектора. Это экономически выгодно. Стоимость восстановления составляет примерно 25 % стоимости новой шины. Обычно ресурс восстановленных шин достигает 40-60 %, а при использовании высококачественных резиновых смесей почти 100 % ресурса новых шин. Есть технология восстановления также покровного слоя резины на боковинах.

Диагональные шины могут оставаться пригодными к повторному, а иногда и к третьему восстановлению. Радиальные, как правило, восстанавливаются не более 1 раза. Шины восстанавливаются по первому или второму классу (ранее использовался термин категория).

К первому классу относятся покрышки без повреждения кордной ткани с ограниченным числом проколов (до пяти в зависимости от их диаметра, но не больше 10 мм). Эти пневмодефектоскопы, ультразвуковые установки и т. д., но применение их ограничено из-за высокой стоимости и сложности конструкции.

В зависимости от степени повреждения шины обработка поврежденных мест может быть различного вида (рис. 1.6.13). Выполняется она с помощью набора инструмента шиноремонтника модели Ш-308.

Рис. 1.6.13. Схема вырезки повреждений.

Клей наносят кистью или пульверизатором. В последнем случае его концентрация должна быть 1: 10.

Покрышки можно устанавливaть без ограничения на все виды транспорта кроме передней оси междугородных автобусов.

Ко второму классу относятся покрышки, имеющие ограниченные повреждения каркаса, брекера.

Эти покрышки запрещается устанавливать на передние оси легковых автомобилей, городских автобусов, троллейбусов, а также на любую ось междугородных автобусов.

Покрышки радиальной конструкции для легковых автомобилей и покрышки диагональной конструкции с нормой слойности 4 принимаются к восстановлению только по первому классу. Кроме приведенных ограничений, шины легковых автомобилей принимаются на восстановление, если с момента их выпуска предприятием-изготовителем прошло не более 10 лет.

Организация технологического процесса.

Полнота выполнения необходимых операций, ритмичность работы участков, постов и исполнителей оказывают существенное влияние на ресурс шин. Проведенный МАДИ анализ в грузовых и автобусных ДТП показал, что из-за некачественного выполнения шинных работ при ЕО и ТО-1 (несистематический контроль за давлением воздуха) потери ресурса шин составляют в среднем 4 %, при ТО-2 (выполнение не в полном объеме регулировки углов установки колес, балансировки) 11 %; на шиномонтажный участок (ШМУ) (неаккуратный демонтаж покрышек отсутствие контроля за состоянием обода) 7%. Эти потери можно объяснить отсутствием должного контроля со стороны инженерно-технической службы, а также (и в основном) несовершенством технологии и методов организации производства.

В зоне ТО-2, состоящей в большинстве случаев из универсальных постов, сложно обеспечить обслуживание шин и углов установки колес в требуемых объемах. Нужен специализированный пост с диагностическим оборудованием, потребность в котором будет возникать только в конце рабочей смены.

На ШМУ в первую половину рабочего дня поступает 65—80 % сменного объема работ. Образуется очередь, автомобили простаивают. Это вынуждает исполнителей выполнять работы в сокращенном объеме, что отражается на их качестве. Во второй половине дня исполнители загружены неполностью.

Процесс замены изношенных (поврежденных) шин на ШМУ состоит из нескольких этапов (рис. 1.6.14).

Рис. 1.6.14. Этапы и продолжительность процесса замены шин

А - продолжительность простоя автомобиля при последовательном выполнении работ, Б+В – то же, при предварительном агрегатировании шин.

Отличительной чертой 2-го и 3-го является то, что перечисленные работы не требуют присутствия автомобиля. Они могут быть выполнены заблаговременно до прихода автомобиля на обслуживание.

Такая форма организации работ получила название метода предварительного агрегатирования шин. Смысл его заключается в том, что шину заранее монтируют на оборотный обод. Действия водителя заключаются только в сдаче изношенного колеса и получении агрегатированного при оформлении соответствующих документов. Простой автомобилей сокращается в 2—3 раза.

Пост, где производят замену шин в первую половину дня, во второй половине свободен. На нем организуют проведение шинных работ по автомобилям, завершающим ТО-2. Эти работы также выполняют работники ШМУ.

Пример реального специализированного участка по комплексному обслуживанию шин в объемах работ ШМУ и зоны ТО-2 применительно к АТП на 170 автобусов и 50 легковых автомобилей такси показан на рис. 1.6.15.

ШМУ состоит из четырех отделений, каждое из которых предназначено для выполнения законченного этапа технологического процесса.

Рис. 1.6.15. Планировочное решение специализированного участка по комплексному обслуживанию шин:

А — отделение приемки; Б — отделение подготовки; В — вулканизационное отделение; Г — склад для агрегатированных шин; Д — специализированный пост для автобуса;

/ — спредер; 2— стенд для демонтажа шин автобусов; 3—вешалка для камер (настенная); 4— ванна;.5—стол; 6—клеть для накачки шин; 7—стенд для демонтажа шин при замене камер; 8 — приспособление для очистки ободьев; 9 — балансировочный стенд; 10 — стеллаж; 11 — стенд для монтажа-демонтажа шин легковых автомобилей; 12 — площадка для монтажа шин автобусов; 13 — многопостовой электровулканизатор; 14 — шкаф; 15 — электронагревательный пресс для резинотехнических изделий; 16 — верстак; 17 — вешалка для камер (передвижная); 18 — шероховальный станок; 19 — воздухораздаточная колонка; 20 — канавный подъемник; 21 — приспособление для контроля углов установки колес автобусов; 22 — гайковерт.

В соответствии с годовой программой (трудоемкостью) работы выполняет группа исполнителей из 3 чел. Режим их работы организован так, чтобы был обеспечен быстрый выпуск автомобилей в утренние часы, а замену изношенных шин произвести с минимальными потерями линейного времени. Для автобусов — это дневные часы, когда плотность пассажиропотоков снижается.

Метод предварительного агрегатирования шин требует четкого взаимодействия участка с другими производственными подразделениями: группой учета шин, складом шин, окрасочным участком, зоной ТО-2. Поэтому технологический процесс разделен на ряд основных операций с закреплением их (с учетом трудоемкостей) по исполнителям, рабочим местам и времени выполнения. Для удобства пользования технологический процесс можно представить в виде линейного графика (рис. 1.6.16). При этом упрощается оценка своевременности качества выполняемых работ каждым исполнителем. Исполнители oпeрации могут друг друга заменят:, они же отвечают за качество и объем всего требуемого перечня шинных работ, включая установку колес на автомобиль. При выполнении этой операции водителем часто не соблюдаются правила комплектования автомобиля шинами, не выдерживаются нормативы на затяжку крепежа, что приводит к снижению безопасности, а у бездисковых колес к возникновению торцевого биения.

Рис. 1.6.16 Линейный график технологического процесса обслуживании шин.

Передача основного объема работ по обслуживанию шин конкретной группе исполнителей позволяет проводить оплату труда по конечному результату степени реализации ресурса шин. При этом создаются предпосылки для перевода шинного хозяйства АТП на внутрипроизводственный хозрасчет.

2 Разработка вероятностной математической модели распределения случайных величин по значениям показателя надежности

2.1 Построение интервального вариационного ряда случайных величин

Основной целью ТЭА снижение затрат на поддержание работоспособности автомобиля в заданных эксплуатационных условиях. Наиболее эффективному решению данной задачи способствует проведение экспериментальных исследований. Это позволяет получить достоверную информацию о параметрах технического состояния автомобиля, их надежности (т.е. о ресурсах агрегатов, узлов, деталей, межремонтных пробегах и т.п.), о фактическом расходовании материальных ресурсов и трудовых затратах на производство технического обслуживания (ТО) и ремонта. Под экспериментальными исследованиями понимается как постановка специальных экспериментов – стендовых, дорожных, полигонных, когда исследователь организует и влияет на ход эксперимента, задавая различные нагрузки, режимы и т.п., так и подконтрольная эксплуатация автомобилей, выполняющих обычную транспортную работу, фиксируется и накапливается информация о всех отказах и неисправностях, пробегах нагрузках, ремонтах и т.п., а также сбор статистических данных на основании различных отчетных документов по расходу запасных частей и эксплуатационных материалов, заявки на текущий ремонт и т.д.

Одной из важных особенностей практически всех показателей и характеристик процессов ТЭА является их формирование под влиянием многих переменных факторов, точное значение которых часто неизвестно. Это так называемые вероятностные процессы. Поэтому о конкретных значениях показателей, получаемых в результате проведения эксперимента, можно говорить лишь с определенной вероятностью, а сами показатели являются случайными величинами. В этой связи с целью их изучения используется математический аппарат прикладной статистики и теории вероятностей.

Особое значение в предварительной обработке результатов эксперимента имеет анализ грубых, резко выделяющихся значений, т.е. анализ однородности экспериментального распределения. Проверим однородность экспериментальных данных по критерию Романовского.

Расположим члены выборки X_i в порядке возрастания.

Таблица 1.

Исходный вариационный ряд.

i	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
X_i	14.9	16.5	19.4	19.7	22.1	22.2	23.9	24.1	25.2	27.2	28.9	29.0	29.1
i	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26
X_i	34.5	35.5	36.0	37.2	39.6	39.8	41.6	42.5	43.2	45.8	47.3	48.3	50.8

i	27	28	29	30	31	32
X_i	51.1	52.3	55.3	61.7	65.6	70.0

Результаты экспиримента должны отвечать трем основным статистическим требованиям:

- эффективности оценок, т.те. минимуму дисперсии отклонения неизвестного параметра;

- состоятельности оценок, т.е. при увеличении числа (объема) экспериментальных данных оценка параметра должна стремится к его истинному значению;

- несмещенности оценок, т.е. должны отсутствовать систематические ошибки в процессе вычисления параметров.

Для обеспечения указанных требований, а также для того, чтобы экспериментальные исследования соответствовали заданной точности и достоверности, необходимо определить минимальный, но достаточный объем N_min экспериментальных данных, при котором исследователь может быть уверен в положительном исходе.

На основании результатов экспериментальных данных X_i вычислим:

- среднее значение :

;

- среднее квадратическое отклонение:

;

- коэффициент вариации:

который характеризует относительную меру рассеивания X_i вокруг ;

- размах вариации, характеризующий абсолютную величину рассеивания результатов эксперимента:

где - соответственно максимальное и минимальное значение результатов эксперимента.

Применяя формулу Стеджарса, находим приближенную ширину интервала:

Принимаем ширину интервала: 10

Определяем число интервалов группирования экспериментальных данных:

Принимаем число интервалов K = 6.

2.2 Расчет числовых характеристик распределения случайных величин

Более полное, а главное, обобщенное представление о результатах эксперимента дают не абсолютные, а относительные (удельные) значения полученных данных. Так, вместо абсолютных значений числа экспериментальных данных n_i, целесообразно подсчитать долю рассматриваемых событий в интервале, приходящихся на одно изделие (деталь, узел, агрегат или автомобиль) из числа находящихся под наблюдением, т.е. на единицу выборки. Эта характеристика экспериментального распределения называется относительной частотой (частостью) m_iпоявления данного события (значений признака X_i):

Относительная частота m_i при этом, в соответствии с законом больших чисел, является приближенной экспериментальной оценкой вероятности появления события .

Значения экспериментальных точек интегральной функции распределения рассчитывают как сумму накопленных частостей m_i в каждом интервале K_i. В первом интервале во втором интервале

и т.д., т.е.

Таким образом, значение изменяются в интервале [0;1] и однозначно определяют распределение относительных частот в интервальном вариационном ряду.

Другим удельным показателем экспериментального распределения является дифференциальная функция , определяемая как отношение частости к длине интервала

и характеризующая долю рассматриваемых событий в интервале, приходящуюся на одно испытываемое изделие и на величину ширины интервала. Функция также еще называется плотностью вероятности распределения.

Полученные результаты расчета сводим в статистическую таблицу.

Таблица 2

Результаты интервальной обработки экспериментальных данных.

Наименование параметра	Обозна- чение	Номер интервала, K_i
		1	2	3	4	5	6
Границы интервала	[a;b]	14.5;24.5	24.5;34.5	34.5;44.5	44.5;54.5	54.5;64.5	64.5;74.5
Середины интервала		19.5	29.5	39.5	49.5	59.5	69.5
Частота	m_i	8	6	8	6	2	2
Относительная частота		0.25	0.1875	0.25	0.1875	0.0625	0.0625
Накопленная частота		8	14	22	28	30	32
Оценка интегральной функции		0.25	0.4375	0.6875	0.276	0.875	1
Оценка дифференциальной функции		0.025	0.04375	0.06875	0.0276	0.0875	0.1

2.3 Анализ физических закономерностей формирования распределения случайных величин по значениям исследуемого показателя

Распределение Вейбулла.

Данное распределение проявляется в модели “слабого звена”, т.е. если система состоит, из которых приводит к отказу всей системы. Распределение времени до отказа, наработки до отказа хорошо описывается распределением Вейбулла.

Многие изделия (агрегаты, узлы, системы автомобиля) при анализе модели отказа могут быть рассмотрены как состояния из нескольких элементов (участков), разрушение которых происходит при разной наработке, однако ресурс изделия в целом определяется наиболее слабым его участком.

Распределение Вейбулла - очень гибкий закон для оценки показателей надежности автомобилей. В решении задач ТЭА V_x=0.35…0.8. Закон Вейбулла хорошо описывает процессы, где на отказ действуют причины износа и усталости.

Математическая модель распределения Вейбулла задается двумя параметрами, что обуславливает широкий диапазон его применения на практике.

Дифференциальная функция имеет вид:

где -случайная величина (пробег)

-параметр формы

-параметр масштаба

Интегральная функция имеет вид:

2.4 Расчет параметров математических моделей

Распределение Вейбулла

Математическая модель распределения Вейбулла задается двумя параметрами, что обуславливает широкий диапазон его применения на практике. Дифференциальная функция имеет вид:

где -случайная величина (пробег)

-параметр формы

-параметр масштаба

Интегральная функция имеет вид:

Заготавливаем статистическую таблицу

Таблица 2.4

Наименование параметра	Номер интервала
	1	2	3	4	5	6
1.Границы интервалов	15	30	45	60	75	90
	30	45	60	75	90	105
2.Середины интервалов	22,5	37,5	52,5	67,5	82,5	97,5
3.Опытные числа попаданий в интервалы m	6	2	6	2	1	1
4.Опытные частоты попаданий в интервалы	0,333	0,111	0,333	0,111	0,056	0,056
5. Вход в статистическую таблицу	0,4	0,7	1	1,3	1,6	1,9
6. Табличные значения функции α=f(x_i)	0,6685	0,8595	0,7485	0,484	0,244	0,0955
7. Теоретические вероятности попадания в интервалы P_i	0,191	0,245	0,213	0,138	0,07	0,027
8. Теоретические числа попаданий в интервалы m^*	3,438	4,41	3,834	2,484	1,26	0,486
9. Слагаемые критерия Пирсона	1,9092	1,317	1,224	0,094	0,054	0,544
10. Вероятности исправной работы	0,855	0,615	0,37	0,176	0,067	0,027
11. Теоретическая функция распределения F(x_i)	0,191	0,436	0,649	0,787	0,857	0,884
12.Экспериментальные значения интегральной функции F(x_i)_э	0,333	0,444	0,777	0,888	0,944	1