Тема 2. Надійність і довговічність автомобіля

Надійність автомобіля - властивість виконувати задані функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники в заданих межах протягом необхідного часу або необхідної напрацювання.
Напрацювання автомобіля (об'єм роботи) зазвичай вимірюється в кілометрах пробігу або тонно-кілометрів. В окремих випадках напрацювання автомобіля може вимірюватися в годинах.
Надалі під терміном напрацювання ми будемо розуміти пробіг автомобіля в кілометрах. Отже, надійність - це міра здатності автомобіля працювати без поломок і передчасного зносу деталей, порушення регулювань механізмів і систему. е. працювати без зупинок з технічних несправностей.

Надійність автомобіля в широкому сенсі обумовлюється його безвідмовністю, ремонтопридатністю, сохраняемостью, а також довговічністю його агрегатів, вузлів і деталей.

Безвідмовність автомобіля - властивість зберігати працездатність протягом деякого пробігу без вимушених перерв. показниками безвідмовності автомобіля можуть служити, наприклад, ймовірність безвідмовної роботи, напрацювання на відмову, параметр потоку відмов, коефіцієнт готовності.

Автомобіль є відновлюваної системою, може багаторазово піддаватися різним видам технічного обслуговування і ремонтів, т. Е. Він ремонтопридатний.

Ремонтопридатність - властивість, що полягає в його пристосованості до попередження, виявлення та усунення відмов і несправностей шляхом проведення технічних обслуговувань і ремонтів. Залежно від рівня ремонтопридатності автомобіля змінюється тривалість простою при технічному обслуговуванні та ремонті, а також трудомісткість цих робіт. Показниками ремонтопридатності автомобіля можуть служити, наприклад, ймовірність виконання ремонту в заданий час, питома трудомісткість і середня вартість технічного обслуговування.

Збереженість - властивість автомобіля зберігати обумовлені експлуатаційні показники протягом і після терміну зберігання і транспортування, встановленого в технічній документації. Сохраняемостью визначаються доцільні терміни зберігання і консервації автомобілів, а також допустимі відстані (час) транспортування, після яких автомобіль залишається придатним до подальшої експлуатації без ремонту. Показником зберігання може служити, наприклад, середній термін зберігання.

Збереженість автомобіля залежить від якості його виготовлення, інтенсивності протікання в його елементах необоротних процесів (старіння, корозії), зовнішніх чинників (температури і вологості повітря, агресивності середовища, сонячної радіації). На термін зберігання великий вплив робить якість консервації та обслуговування автомобіля в процесі зберігання, а також властивість застосовуваних експлуатаційних матеріалів.

Довговічність автомобіля - властивість зберігати працездатність до граничного стану з необхідними перервами для технічних обслуговувань і ремонтів. Граничний стан автомобіля може визначатися по зносу його базових і основних деталей, за умовами безпеки руху, по зміні експлуатаційних властивостей і обмовляється в технічній документації. Найбільш часто граничний стан автомобіля визначають за економічними показниками.

Показниками довговічності автомобіля можуть служити, наприклад, ресурс (пробіг автомобіля або його агрегату до граничного стану, обумовленого в технічній документації) або термін служби (календарна тривалість експлуатації автомобіля до граничного стану, обумовленого в технічній документації). У практиці експлуатації автомобілів основним показником довговічності автомобіля (агрегату) приймають середній пробіг до першого капітального ремонту. В цьому випадку дуже важливо точно обумовити поняття «капітальний ремонт» стосовно автомобіля чи агрегату (вузла).

Працездатність автомобіля - стан, при якому він може виконувати задані функції з параметрами, встановленими вимогами технічної документації.

Надійність автомобіля закладається при його проектуванні і доведенні досвідченого зразка, забезпечується в процесі виробництва і як одне з найважливіших експлуатаційних властивостей проявляється і підтримується в процесі експлуатації. Виходячи з цього, слід розглядати конструктивну, виробничу і експлуатаційну надійність автомобіля. У міру розвитку і вдосконалення методів розрахунків, конструювання та технології виробництва автомобілів, впровадження науково обґрунтованих методів технічної експлуатації, експлуатаційна надійність автомобіля за своїм рівнем наближатиметься до конструктивної надійності.

Надійність автомобіля не залишається незмінною протягом усього терміну служби. У міру зношування деталей, накопичення в них необоротних процесів (втомних явищ, зносу, корозії) збільшується ймовірність появи несправностей і відмов. Нові автомобілі завжди мають більш високу надійність в порівнянні з автомобілями, які мають великий пробіг або пройшли капітальний ремонт.

Основна задача раціональної технічної експлуатації автомобіля полягає насамперед у тому, щоб якомога довше зберегти закладену в ньому надійність.

Фундаментальним поняттям в теорії надійності є поняття відмови.

Відмова автомобіля -це подія, що полягає в порушенні працездатності. Відмова може статися внаслідок руйнування, деформації або зносу деталей, порушення регулювань механізмів або систем, припинення подачі палива, мастила або такої зміни робочих характеристик автомобіля (втрата потужності, перевитрата мастила, великий гальмівний шлях і ін.) або його елементів, коли вони виходять за межі допустимих норм, обумовлених технічними умовами.

Необхідно розрізняти також поняття несправність автомобіля (або його елемента) - стан, при якому він не відповідає хоча б одній з вимог технічної документації. Розрізняють несправності, що не приводять до відмов (руйнування забарвлення кузова автомобіля, вм'ятини в кабіні та інші), і несправності (і їх поєднання), що викликають відмови.

Для того щоб точно визначити поняття відмова і зафіксувати всі випадки відмов, необхідно точно сформулювати поняття нормального функціонування автомобіля (обумовити межі допустимого зміни робочих характеристик автомобіля в цілому і його окремих елементів з урахуванням вимог експлуатації).

Залежно від поставленої дослідником завдання відмови автомобіля можна класифікувати за різними ознаками. Для аналізу фізичної природи відмов, їх взаємозв'язку для розробки заходів по їх прогнозування відмови доцільно класифікувати за такими ознаками: по їх взаємозв'язку - на залежні, т. Е. Виникли в результаті відмови інших елементів, і незалежні. при аналізі експлуатаційної надійності автомобіля головну увагу слід приділяти причин, що обумовлює виникнення залежних відмов. Потік залежних відмов в процесі експлуатації свідчить про недосконалість обраної структурної схеми складних елементів автомобіля.

За наслідками відмови діляться на небезпечні і безпечні. Небезпечні відмови - це такі, виникнення яких становить небезпеку для життя чи здоров'я людей, які обслуговують або користуються автомобілем. Небезпечні відмови можуть виникати в механізмах управління автомобіля (рульовому управлінні, гальмах).

За характером зміни стану автомобіля (агрегату, механізму) відмови можуть бути раптові або поступові. Такий поділ відмов є умовним. Раптові відмови в більшості випадків є наслідком поступового якісного зміни фізико-механічних властивостей матеріалів, але прихованого від спостерігача до моменту зовнішнього їх прояви.

Для розробки заходів щодо підвищення надійності автомобілів важливе значення має класифікація відмов з причин їх виникнення. Згідно з цією класифікацією відмови діляться на конструкційні, технологічні, експлуатаційні та ізносние, обумовлені старінням елементів.

Конструкційні відмови обумовлюються недосконалими методами конструювання автомобіля або його елементів, помилками і прорахунками, допущеними конструктором. Ці відмови можуть з'являтися, коли не враховуються «пікові» (випадкові) навантаження, величина яких значно перевищує експлуатаційні навантаження, на які розрахований автомобіль. Виявляються конструкційні відмови переважно в перші періоди експлуатації автомобіля, однак вони можуть виникнути і на більш пізній стадії експлуатації. Характерною особливістю цих відмов є те, що вони притаманні по місцю і часу всім екземплярам даної системи (елемента).

Технологічні відмови мають в своїй основі неправильно призначені технологічні процеси виготовлення деталей або є наслідком порушення прийнятої технології складання, регулювання, підробітки або випробування автомобіля (агрегатів) неправильно обрані матеріали, нестабільність їх властивостей. Вони проявляються на самій ранній стадії експлуатації автомобіля.

Експлуатаційні відмови виникають в разі порушення встановлених правил технічної експлуатації автомобіля, а також у разі невідповідності конструкції автомобіля умов зовнішнього середовища і заданим режимам роботи.

Ізносние відмови обумовлені старінням системи і виникають в результаті поступового накопичення в елементах необоротних змін (рекристалізація металу, корозія, втомні явища, зміни форми деталей і т. Д.). Ізносние відмови виникають внаслідок спільної дії кількох причин, тому важливо встановити головну причину виникнення відмови і усунути її.

Якщо при випробуванні нової машини відбулася відмова, отже, на стадії проектування рівень міцністю не була скоординована з рівнем навантаження. Тому потрібно добре знати зовнішні умови роботи машини, навантаження, сприймаються машиною, амплітуди їх розсіювання і пр. При такому підході до розуміння відмов надійність можна визначити як властивість машини (елемента) безупинно зберігати працездатність певних умовах експлуатації протягом заданого періоду часу.

Надійність автомобіля оцінюється ймовірнісними, чисельними характеристиками, які можуть бути отримані на підставі математичної обробки достатньої статистичної інформації.

Теорія надійності автомобіля є розділом загальної теорії надійності машин і розвивається на базі теорії ймовірностей і математичної статистики, В ряді розділів теорії надійності широке застосування отримують методи теорії інформації, теорії масового обслуговування, лінійного та нелінійного програмування та ін.

«При вирішенні завдань теорія надійності використовує результати досліджень фізичних і хімічних процесів, що лежать в основі явищ, пов'язаних з втратою якості».

Безперервне вдосконалення техніки, ускладнення функцій, які виконуються машинами і технічними системами, веде до ускладнення і самих машин. Чим складніше машина, тим, за інших рівних умов, вона менш надійна. Для зняття цього протиріччя в теорії надійності розробляються методи створення надійних машин і систем шляхом разервірованія, вибору оптимальної структурної та функціональної схем, раціональних методів і прийомів технічної експлуатації і ремонту.

Стосовно автомобіля задачі теорії надійності полягають у тому, щоб встановлювати і вивчати кількісні характеристики надійності, закономірності виникнення відмов, методи аналізу та прогнозування відмов, методику випробування і математичної обробки статистичних показовий.

Для фахівців, що займаються технічною експлуатацією автомобіля, теорія надійності дає методи, що дозволяють визначати ймовірність безвідмовної роботи автомобіля в заданому інтервалі пробігу, науково обгрунтовувати оптимальні режими технічного обслуговування, розраховувати оптимальну потребу в запасних частинах і ремонтно-технічних засобах для підтримки надійності автомобілів на заданому рівні, нормувати і управляти міжремонтного пробігу.

Основні показники, що характеризують надійність автомобіля. Надійність автомобіля залежить від великої кількості конструктивно-технологічних і експлуатаційних факторів і тому не може бути оцінена однозначно. Для оцінки надійності автомобіля застосовують систему показників (критеріїв), що дозволяють оцінювати надійність всього автомобіля або його елементів в численних значеннях. Критерії надійності можуть оцінюватися теоретичними (точними) і статистичними (наближеними) рівняннями.

Неминучі коливання якості матеріалів, виробничих факторів і умов експлуатації призводять до розкиду властивостей, які характеризують надійність автомобіля. Внаслідок цього критерії надійності розглядають як імовірнісні статистичні величини, засновані на достатньої інформації. Надійність автомобіля в.значітельной мірою залежить від комплексу умов експлуатації, тому чисельні значення критеріїв надійності мають сенс лише в тому випадку, коли вони визначені для конкретних (обумовлених) умов експлуатації.

При розгляді питань надійності автомобіля будемо користуватися термінами «елемент» і «система». Під словом «елемент» будемо розуміти не тільки нерозкладних частина системи (деталь), але і будь-який пристрій (вузол, агрегат), надійність якого досліджується незалежно від надійності складових його частин. Автомобіль можна розглядати як систему, що складається з окремих елементів (деталь, вузол, агрегат). У той же час агрегат можна розглядати як систему, що складається з вузлів і деталей.

Всі елементи автомобіля поділяють на два класи:

- Ремонтуються (відновлювані), працездатність яких відновлюється після виникнення відмов;

- Перемонтіруемие (невідновлювані), працездатність яких після виникнення відмови не може бути відновлена.

Типовими неремонтіруемих деталями автомобіля є поршневі кільця, тонкостінні вкладиші колінчастого вала, пружини клапанів, деталі підвіски, фрикційні накладки гальм і зчеплення, підшипники кочення, прецизійні деталі паливної апаратури дизелів, запальні свічки, мідно-азбестові і гумові прокладки і ін

Типовими ремонтованими деталями автомобіля можна назвати блок і гільзи циліндрів, колінчастий вал, направляючі втулки клапанів, клапани, гальмівні барабани, балку передньої осі, раму і ін..

Залежно від класу елемента до нього можуть застосовуватися ті чи інші критерії надійності. Ігнорування цього положення може призвести до серйозних помилок в оцінці надійності.

Напрацювання автомобіля до відмови (в годинах або кілометрах пробігу) є випадковою безперервної величиною. У той же час кількість відмов автомобіля за фіксований дійсний пробіг є випадковою дискретною (безперервної) величиною.

Вичерпної характеристикою випадкової величини є закон розподілу, що встановлює зв'язок між можливими її значеннями і відповідними їм ймовірностями.

Для оцінки ремонтопридатності автомобіля приймають такі показники, як питомі трудові витрати, пов'язані з усуненням відмов (т. Е. Витрати, віднесені до кілометрів пробігу автомобіля), питомі вартісні витрати (витрати запасних частин і матеріалів на кілометр пробігу) і ін..