Токарев А.Н. Основы теории надёжности и диагностика. Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

120

а) выполнение планово, в принудительном порядке

постоянного комплекса работ по ТО через установленную

наработку, выраженную в километрах пробега;

б) выполнение ремонта автомобиля (агрегата) по

потребности, которая определяется техническим осмотром после

установленного межремонтного пробега или выявляется в

процессе ТО. Объем и характер ремонтных работ определяется в

результате фактической потребности.

Принципиальные основы

системы ТО и ремонта

установлены действующим «Положением о техническом

обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного

транспорта» (далее Положение). Этот документ является

основополагающим нормативным документом по ТО и ремонту

автомобилей в стране, на основе которого производится

планирование и организация ТО и ремонта, определяются

ресурсы, проектируются АТП.

Согласно Положению, техническое обслуживание

автомобилей

подразделяется на следующие виды:

− ежедневное техническое обслуживание (ЕО);

− первое техническое обслуживание (ТО-1);

− второе техническое обслуживание (ТО-2);

− сезонное техническое обслуживание (СО);

− ремонт автомобилей, который подразделяется на

текущий и капитальный.

Ежедневное техническое обслуживание автомобилей.

ЕО выполняется ежедневно, в межсменное время и

включает контрольно-осмотровые работы по механизмам

управления, приборам освещения, кузову, кабине; уборочно-

моечные и обтирочно-сушильные операции; заправку топливом,

маслом, сжатым воздухом и охлаждающей жидкостью.

Мойка автомобиля производится по потребности в

зависимости от погодных и климатических условий и санитарных

требований, а также требований, предъявляемых к внешнему виду

автомобиля.

Первое техническое обслуживание автомобилей.

ТО-1 заключается в наружном

техническом осмотре всего

автомобиля и выполнении в установленном объеме контрольно-

диагностических, крепежных, регулировочных, смазочных,

121

электротехнических и заправочных работ. Предусматривается

проверка работы двигателя, рулевого управления, тормозов и

других механизмов.

Второе техническое обслуживание.

ТО-2 включает работы ТО-1 и более углубленную

проверку и ТО всех механизмов и систем автомобиля. ТО-2

предназначается для предупреждения и выявления

неисправностей; снижения интенсивности ухудшения параметров

технического состояния автомобилей; экономии топлива и других

эксплуатационных

материалов; уменьшения отрицательного

воздействия автомобилей на окружающую среду. При ТО-2

выполняются в установленном объеме крепежные,

регулировочные, смазочные и другие работы, а также

осуществляется проверка действия агрегатов, механизмов и

приборов в процессе их работы. ТО-2 проводится в рабочее время.

Сезонное техническое обслуживание.

Сезонное обслуживание включает работы ТО-2 и

дополнительные работы, которые

выполняются при подготовке

автомобиля к зимней или летней эксплуатации. Оно проводится

два раза в год.

Текущий ремонт.

Текущий ремонт (ТР) заключается в устранении мелких

неисправностей и отказов. Текущий ремонт выполняется путем

проведения разборочно-сборочных, слесарных, сварочных и

других работ и замены основных деталей в агрегатах (кроме

базовых) и отдельных узлов

и агрегатов в автомобиле, требующих

ТР.

Капитальный ремонт.

При капитальном ремонте производится полная разборка

автомобиля или его агрегата на детали. Не годные к эксплуатации

детали ремонтируются или заменяются. Потом собирают агрегаты

и автомобиль в целом, контролируют качество ремонта и, при

необходимости, испытывают.

Примечание: для автомобилей, к которым предъявляются

повышенные требования по безопасности движения (автобусы,

автомобили-такси, специальные автомобили) предусматривается

проведение планово-предупредительного ремонта, основное

122

назначение которого - предупредить отказы наиболее

ответственных узлов и агрегатов автомобиля.

Многоступенчатая система технического

обслуживания автомобилей

Во многих странах мира техническое обслуживание

автомобилей проводится по многоступенчатой планово-

предупредительной системе. Отличие этой системы от

стандартной (ППС) состоит в том, что техническое обслуживание

автомобилей хотя и проводится также через определённый

интервал пробега (за

исключением первого ТО), но номенклатура

работ для каждого очередного ТО своя, отличная от других.

Пример: автомобили ВАЗ рекомендуется обслуживать по

многоступенчатой планово-предупредительной системе, основы

которой приведены в сервисной книжке, прилагаемой к

автомобилю при продаже.

Обслуживание по сервисной книжке для автомобилей ВАЗ

представляет собой что-то наподобие единого технического

обслуживания, проводимого через постоянный интервал пробега

(10 - 12 тыс. км), но с различной номенклатурой работ.

Исключение составляет обслуживание по талону № 1, которое

проводится через 2 - 5 тыс. км. пробега, с целью выполнения

дополнительных работ после периода приработки автомобиля.

Обслуживание по многоступенчатой системе является

наиболее прогрессивной и наиболее удобной формой ТО для

личных автомобилей.

Преимущество этой системы ТО состоит в

том, что для некоторых операций появляется возможность

проведения их в наиболее оптимальные сроки. Например,

проверка работоспособности генератора по многоступенчатой

системе проводится через 30 тыс. км. пробега, а по стандартной

системе (по ППС) при каждом ТО-2, т.е. через 12 - 16 тыс. км.

В заключении, по § 5.3, можно отметить, что поддержание

надёжности машин в эксплуатации зависит не только от вида

принятой системы ТО и ремонта, но и от соблюдения технологии

проведения ТО и ремонта, от характера организации работ, а в

целом - от качества проведения технического обслуживания и

ремонта машины. Следовательно, своевременное и качественное

проведения ТО и ремонта позволяет поддерживать надёжность

машин в эксплуатации на требуемом уровне.

123

Глава 6. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НАДЁЖНОСТЬ МАШИН

6.1 Основные понятия

Как известно из истории, теория надёжности

сформировалась тогда, когда исследователи задумались над

вопросами предотвращения поломок систем в радиоэлектронике.

На этом этапе развития теории надёжности исследователи

опирались на понятие отказа. Они рассматривали только два

состояния объекта – работоспособное и неработоспособное, т.е.

отказавшее. Сам

объект они рассматривали как «чёрный ящик»

(см. рис. 6.1). Исследователей не интересовало, что же происходит

внутри объекта, как изменяется его состояние, почему происходят

отказы. Они подсчитывали только факты появления отказов,

обрабатывали их и на основе этого разработали основы теории

надёжности.

П – параметр, характеризующий работоспособность машины;

.. он

–

наработка начала отказов;

- среднее значение наработки на отказ.

Рисунок 6.1 – Модель «чёрного ящика»

С переносом теории надёжности на машиностроительные

изделия расширилось само понятия отказа. Исследователи

определили, что большинство отказов в машиностроении

124

происходят за счёт постепенного изменения состояния машины,

вызванного, в большинстве случаев, изнашиванием сопряжённых

деталей.

С учётом этого все отказы стали подразделять на

внезапные и постепенные отказы. Появление постепенного отказа

можно было предвидеть, если наблюдать за изменением состояния

машины в период эксплуатации. Следовательно, стал вопрос об

изучении процессов происходящих внутри машины, которые

приводит к появлению отказов.

Следует отметить, что вопросами изменения свойств

машины в процессе эксплуатации исследователи занимались

гораздо раньше, ещё задолго до появления теории надёжности.

Они изучали, что же происходит с машиной за время её работы,

какие процессы приводят к разрушению машины. На основе этих

исследований появились следующие науки: теория

изнашивания,

теория разрушения и обобщающая наука - теория старения

машин.

На стыке этих двух направлений теории надёжности и

теории старения в науке возникло новое направление –

параметрическая надёжность машин. Это направление

объединяет теорию надёжности и теорию старения машин и даёт

более полную картинку о процессах старения машин с учётом

теории надёжности. Это позволяет

более правильно подходить к

вопросам повышения надёжности, вопросам диагностирования

технического состояния и к вопросам прогнозирования отказов

машин [4,13,14,15,18,19].

Учитывая то, что главной особенностью параметрической

надёжности машин является рассмотрение процессов

происходящих внутри машины (внутри «чёрного ящика»)

рассмотрим это более подробно.

6.2 Физические процессы, приводящие к потере

работоспособности машины

Виды воздействий

Потеря работоспособности машины происходит под

воздействием:

125

а) окружающей среды, включая человека, исполняющего

функции оператора;

б) взаимодействия элементов машины между собой в

процессе работы (рабочие процессы);

в) потенциальной энергии, накопленной в материалах и

деталях машины в процессе его изготовления (внутренние

напряжения в отливке, монтажные напряжения и т. д.).

г) разборочно-сборочных работ при ремонте машины.

Виды энергии.

При работе машины наблюдаются следующие основные

виды энергии, влияющие на её работоспособность: механическая,

тепловая, химическая и электромагнитная.

Механическая энергии возникает в результате происхо-

дящих рабочих процессов, сил инерции перемещающихся частей в

кинематических парах. Она передается по всем звеньям машины в

процессе её работы и воздействует на элементы машины в виде

статических и динамических нагрузок.

Тепловая энергия - это колебания температуры

окружающей среды; температура, выделяемая в процессе работы

механизмов машины.

Химическая энергия проявляется в виде коррозии.

Электромагнитная энергия проявляется в виде радиоволн

и оказывает влияние на работу электронной аппаратуры,

установленной на машине.

Под воздействием различных видов энергии в машине в

целом и

в его элементах возникают определенные процессы. Эти

процессы, связанные, как правило, со сложными физико-

химическими явлениями, приводят к изменению первоначальных

свойств машины, что, в свою очередь, ведет к потере

работоспособности машины.

Классификация процессов.

Процессы классифицируются:

I. На обратимые и необратимые:

а). Обратимые процессы изменяют параметры элемента в

некоторых пределах, без

тенденции прогрессивного ухудшения.

Пример: упругая деформация элементов рессоры автомобиля;

126

б). Необратимые процессы - это процессы, приводящие к

прогрессивному ухудшению технических характеристик машины с

течением времени. Это - изнашивание, коррозия, усталость,

перераспределение внутренних напряжений и коробление деталей.

II. По скорости протекания процессы подразделяются на:

а) быстропротекающие процессы;

б) процессы средней скорости;

в) медленные процессы.

Быстропротекающие процессы имеют периодичность

изменения, измеряемую долями секунды.

Сюда относятся

вибрации узлов, изменение сил трения в подвижных соединениях,

колебания рабочих нагрузок и другие процессы.

Быстропротекающие процессы возникают в процессе сложных

физических взаимодействий, которые имеют место при работе

почти любой машины.

Процессы средней скорости связаны с периодом

непрерывной работы машины. Их длительность измеряется в

минутах или часах. Они приводят

к монотонному изменению

начальных параметров машины. Это тепловые деформации, износ

малостойких элементов и другие.

Медленные процессы протекают в течение всего периода

эксплуатации машины. Они длятся дни, месяцы, годы. К таким

процессам относятся: износ подвижных элементов,

перераспределение внутренних напряжений в деталях, ползучесть

металлов, коррозия, старение, разрегулирование агрегатов и

другие. Преобладающим процессом

является износ.

Особенности медленных процессов:

а) медленность их протекания, что позволяет их фиксировать,

измерять, прогнозировать и устранять профилактическими

мероприятиями;

б) случайность скорости изменения процесса из-за зависимости

от большого количества факторов. Это дает значительное

рассеивание значений параметров.

Медленные процессы являются основными постоянно

действующими причинами изменения технического состояния

машины.

III. По физической сущности процессы подразделяются на:

- процессы, происходящие в теле детали;

127

- процессы, происходящие в поверхностном слое детали (рис.

6.2).

Рисунок 6.2 – Классификация процессов старения

Процессы старения в теле детали.

К процессам, происходящим в теле детали, относятся:

разрушение, деформация и изменение свойств материала.

Разрушение материала детали (его излом) относится, как

правило, к недопустимым видам повреждения. Разрушение

материала детали может произойти:

а) в результате возникновения недопустимых статических

или динамических нагрузок (аварийные ситуации, тяжелые ус-

ловия работы);

В теле детали

В поверхностном слое детали

Неподвижные

детали

Процессы

старения

Подвижные

детали

Разрушение

Деформация

Изменение

свойств

материала

Разъедание

(коррозия

эрозия, кавита-

ция, прогар)

Нарост

Изменение

свойств

поверхностного

слоя

Износ

Изменение

условий

контакта

128

б) при длительном действии переменных нагрузок, приво-

дящих к усталостным разрушениям (поломка рессор, коленчатого

вала).

В первом случае (а) будут иметь место внезапные отказы,

во втором (б) - постепенные отказы.

Усталостное разрушение детали не всегда приводит к

поломке детали. Возможно возникновение усталостных трещин,

которые снижают работоспособность изделия. Представляет

опасность возможности их быстрого роста, которая может

привести к снижению несущей способности изделия.

Примеры: усталостная поломка валов, зубьев шестерен,

трубопроводов гидросистемы (вздутие и потом разрыв) и т.д.

Деформация детали. Деформация бывает двух видов: об-

ратимая и необратимая. Деформация возникает от воздействия на

деталь нагрузок. Особенно опасна необратимая деформация,

которая растёт во времени и приводит к постепенному изменению

начальных параметров изделия. В случаях, когда требованиях к

точности работы машины высоки, отказ наступает значительно

раньше, чем будет исчерпана несущая способность детали.

Изменение свойств материала. Внутренние процессы

могут привести к изменению механических, магнитных и других

свойств материала.

Пример: изменение свойств охлаждающей жидкости, за-

сорение масла гидравлических систем или топлива двигателей,

изменение свойств газа амортизаторов и т.д.

Процессы старения в поверхностном слое детали.

Процессы, происходящие в поверхностном слое детали в

свою очередь подразделяются на:

- процессы, происходящие в поверхностном слое

неподвижной детали;

- процессы, происходящие в поверхностном слое

подвижной детали

К процессам, происходящим в поверхностном слое

неподвижной детали, относятся:

- разъедание (коррозия, эрозия, кавитация, прогар);

- нарост.

129

Разъедание.

Коррозия металлов и сплавов представляет собой их раз-

рушение в результате химического или электрохимического

действия среды (идёт процесс окисления металла). Разрушение

всегда начинается с поверхности детали.

Наиболее часто встречаемые виды коррозии это:

- электрохимическая коррозия;

- химическая коррозия.

Электрохимическая коррозия возникает под действием

микрогальванических элементов, образующихся в присутствии

электролита на стыках и на поверхности металлов, вследствие их

неоднородности. Неоднородность металла вызывает разность

потенциалов. Электролитом служит вода с растворенными в ней

солями или кислотами.

Химическая коррозия обуславливается химическими

реакциями без возникновения электрического тока.

Внешними признаками коррозии служит появление на чер-

ных металлах налета оранжево-бурого цвета, на алюминии - бе-

лого или серого порошкообразного налета, на медных сплавах -

пятен зеленого или черного цвета.

Коррозия металла является одним из наиболее опасных

факторов, влияющих на долговечность машин. Так на

автомобильном транспорте коррозия разрушает кузов автомобиля,

определяя тем самым долговечность кузова.

Эрозия поверхностного слоя происходит под

воздействием потока газа или жидкости при определенных

условия (большая скорость потока, наличие в нем абразивных

частиц и т.д.). На поверхности появляются локальные пятна,

выбоины, кратеры, царапины и т.п. Интенсивность повреждения

при эрозии зависит от того, какой поток газа или жидкости

воздействует на поверхностный слой. Если поток газа обладает

большой кинетической энергией, то он создает высокие

напряжения в поверхностном слое, следовательно, интенсивность

повреждения резко возрастает.

На автомобильном транспорте процессы эрозионного

разрушения поверхности характерны для гидравлических

распределителей, топливных агрегатов автомобиля, клапанов

двигателей, жиклеров карбюратора.