Стратегии обеспечения работоспособности

1.5.1 Виды стратегий

Для обеспечения работоспособности автомобиля и парков применяют три стратегии, характеристики которых приведены в таблице 1.5. Идентификация и разграничение этих стратегий производится с использованием закономерностей ТЭА третьего вида.

Таблица 1.5 – Стратегии обеспечения работоспособности

Рассмотрим содержание и взаимоотношения этих стратегий на примере элемента с постепенным изменением параметра технического состояния – тормозного механизма (рисунок 1.13). Конструктивным параметром Y (при прочих равных условиях) этого механизма является зазор между тормозными накладками и барабаном (диском).

Одним из диагностических параметров (наряду с тормозной силой, замедлением и др.) является тормозной путь S_т, предельно допустимое значение которого S_тпд регламентировано (стандарт, правила дорожного движения). При торможении автомобиля сопрягаемые детали (тормозные накладки – диск, барабан) изнашиваются, зазор возрастает (кривая 1, рисунок 1.13), а тормозной путь (кривая 2) увеличивается. Переход за предельное значение конструктивного параметра Y_п, определяемого конструкцией изделия, вызывает отказ тормозного механизма и автомобиля, внешним проявлением которого является резкое возрастание тормозного пути. (При этом резко увеличивается вероятность дорожно-транспортного происшествия.) С тем чтобы предупредить (профилактировать) это событие, необходимо до его наступления, т.е. при наработке l_то<l_p, «вернуть» механизм в исходное (AD: Y_пд→Y_н) или близкое к нему (АЕ: Y_пд→Y’_н) состояние, уменьшив методами регулирования зазор между накладками и барабаном (диском) на величину Δ=Y_пд-Y_н (или Δ’=Y_пд-Y’_н). Далее, этот процесс предупреждения отказа (I стратегия) может продолжаться в зависимости от конструкции механизма многократно и является типичным примером профилактики, т.е. технического обслуживания, а l_то – его периодичностью. В саморегулирующихся механизмах это происходит также с определенной периодичностью, но автоматически. Разница Y_п-Y_пд (предотказная зона) необходима, чтобы свести возможность (вероятность) отказа из-за неучтенных или неизвестных факторов (разные условия эксплуатации, качество материала, режимы эксплуатации) к минимуму. При этом величина Δl=l_p-l_то определяет запас ресурса при принятой периодичности технического обслуживания l_то.

При увеличении Δl (сокращении l_то) растут безопасность работы механизма и одновременно затраты на саму профилактику, которую приходится проводить чаще. Увеличение периодичности ТО (l_то) сокращает затраты на техническое обслуживание (производится реже), но одновременно увеличивает риск отказа, т.е. наступления события Y>Y_пи связанные с ним затраты (дорожно-транспортное происшествие, нарушение транспортного процесса, компенсация ущерба и др.). Поэтому важнейшим в поддержании работоспособности изделия является определение рациональной периодичности l_то.

Если известна интенсивность изменения параметра технического состояния а (из наблюдений, опыта, технической документации), то среднюю величину ресурса l_р или периодичности ТО l_то можно рассчитать по формулам

_р≈(Y_п-Y_н)/a;

_то≈(Y_пд-Y_н)/a.

Рисунок 1.13 – Схема изменения и восстановления технического состояния S_T — тормозной путь

Подобная схема типична для изделий и материалов с монотонным изменением параметров технического состояния (см. рисунки 1.7, 1.8). Такие изделия или элементы называются стареющими.

При каждом цикле профилактики происходит полная (Δ) или частичная (Δ’) компенсация износа сопряженных деталей, фактические размеры (например, толщина тормозного диска) которых все больше отклоняются от номинальных. В конце концов, наступает новое предельное состояние изделия, при котором работоспособность не может быть обеспечена профилактическими методами. Требуется восстановление утраченной работоспособности, которое осуществляется ремонтом или заменой (II стратегия). В рассматриваемом примере – это замена тормозных накладок и колодок в сборе (или раздельно) с тормозными барабанами (дисками) в зависимости от технического состояния последних. Наработка до этого состояния называется ресурсом до ремонта L_p или полным ресурсом до замены L_a.

1.5.2 Техническое обслуживание

Техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, имеющим целью предупреждение и отдаление момента достижения автомобилем и его элементами предельного состояния, т.е. отказов и неисправностей.

Основные задачи ТО:

1) предупреждение (профилактика) отказов и неисправностей (метод: возвращение системы в начальное или близкое к нему техническое состояние Y_i→Y_н(Y’_н);

2) отдаление момента достижения системой предельного состояния Y_п, т.е. увеличение ресурса (метод: сокращение интенсивности изменения параметров технического состояния изделия – применение более качественных материалов, соблюдение правил эксплуатации, качественное обслуживание и др.);

3) поддержание санитарно-гигиенического состояния и удовлетворительного внешнего вида автомобиля, а также создание условий для эффективного проведения работ ТО и Р (метод: уборка, мойка, санитарная обработка, очистка, окраска).

Характерные работы ТО: контрольно-диагностические, электротехнические, заправочные, крепежные, смазочные, регулировочные, моечные, уборочные и др. Особенность работ ТО:

1) поддержание технического состояния в заданных пределах Y_н≤Y_i≤Y_пд(см. рисунки 1.1, 1.13);

2) регулярность и плановость – выполнение с определенной, заранее заданной наработкой, называемой периодичностью ТО – l_то;

3) значительное влияние на безотказность, долговечность, экономичность и экологичность;

4) выполнение, как правило, без разборки или с минимальной разборкой;

5) сравнительно малая трудоемкость и продолжительность операций ТО;

6) сравнительно малая наработка (периодичность l_то=3—25 тыс. км);

7) выполнение операций, как правило, группами, называемыми видами (ступенями) ТО. Например, в России: ежедневное обслуживание (ЕО); ТО-1, ТО-2 и др. периодическое обслуживание; сезонное обслуживание (СО). В зарубежной практике виды ТО: А, В, С, D и др.

ТО выполняется владельцами транспортных средств своими силами или на специализированных предприятиях: станциях технического обслуживания, в мастерских и др.

1.5.3 Ремонт

Ремонт предназначен для восстановления и поддержания работоспособности изделия и его элементов, а также устранения отказов и неисправностей, возникающих в процессе эксплуатации.

Характерные ремонтные работы: контрольно-диагностические и дефектовочные, разборочные, сборочные, слесарные, механические, сварочные, кузовные, малярные и др.

Особенности ремонтных работ:

1) выполняются, как правило, по достижении предельного состояния, т.е. по потребности;

2) наработка до ремонта обычно превышает периодичность ТО;

3) необходима частичная или полная разборка агрегата, автомобиля;

4) имеют значительную трудоемкость и стоимость;

5) необходимо применение достаточно сложного специального и универсального оборудования (станочное, сварочное, окрасочное и др.);

6) объектом ремонта может быть весь автомобиль, агрегат, сборочная единица или деталь.

Различают следующие виды ремонта.

Капитальный ремонт автомобиля или агрегата, целью которого является регламентирование восстановления работоспособности изделия до нормативного уровня, близкого к новому изделию (ресурс 80 % и более). КР выполняется, как правило, на специализированных авторемонтных предприятиях.

Восстановительный ремонт деталей (ВРД) имеет целью восстановление номинального уровня работоспособности, соответствующего показателям новых деталей. Проводится на специализированных предприятиях, а в ряде стран – заводами-изготовителями или их дочерними компаниями. В зарубежной практике это называется ремонтом, выполняемым в соответствии со спецификациями изготовителей.

Текущий ремонт (ТР) предназначен для устранения возникающих в процессе эксплуатации автомобилей отказов и неисправностей, а также для обеспечения установленных нормативов ресурса автомобилей и агрегатов до капитального ремонта или списания. ТР, как правило, выполняется на автотранспортных предприятиях между или одновременно с ТО, в специализированных ремонтных мастерских и на СТО.

1.5.4 Восстанавливаемые и ремонтируемые изделия

Если при достижении предельного состояния изделие конструктивно может быть восстановлено, то оно называется восстанавливаемым. Примеры: автомобиль, агрегат, система, ряд деталей. У восстанавливаемого изделия полный ресурс значительно превосходит наработки на отказы.

Если изделие конструктивно не допускает восстановления (лампы, ремни, прокладки, накладки, провода, свечи и др.), то оно называется невосстанавливаемым. Наработка до отказа и полный ресурс таких изделий совпадают.

Если в конкретных экономических и технических условиях (ресурсы, цены новых и отремонтированных изделий и др.) ремонт изделия является целесообразным, то оно называется ремонтируемым. В противном случае – неремонтируемым.

Проводя профилактику, нельзя полностью исключить возникновение отказов и неисправностей, так как они возникают под действием многочисленных, иногда неизвестных факторов. А наработка на отказ или неисправность является случайной величиной, нижнее значение которой практически приближается к нулю.

Поэтому на практике реальной принимается III стратегия, являющаяся комбинацией I стратегии поддержания (ТО) и II стратегии восстановления (Р) работоспособности (таблица 1.5).

Эта комбинация составляет основу системы технического обслуживания и ремонта, которая будет рассмотрена в дальнейшем. Причем техническое обслуживание и ремонт выступают в виде «сообщающихся сосудов». Чем эффективнее обслуживание (оптимальные периодичность и состав профилактических работ), тем реже возникают отказы и неисправности и меньше затраты на ремонт.

Поэтому одним из показателей эффективности технической эксплуатации, ее целевой функцией U являются суммарные затраты на ТО (C_I) и ремонт (C_II), которые при удовлетворении прочих условий должны быть минимизированы:

Оптимальное значение целевой функции U⁰_Σ=(C_Σ)_min. Отсюда можно сделать ряд практических выводов.

Во-первых, изменяя содержание технического обслуживания (состав работ, периодичность), можно влиять на одну из целевых функций технической эксплуатации U_Σ, т.е. управлять ею.

Во-вторых, очевидно прямое влияние технического обслуживания на ремонт.

В-третьих, частота, содержание и объемы ремонтных работ при прочих равных условиях (конструкция автомобиля, условия эксплуатации и др.) являются одним из показателей качества технического обслуживания.