1.3.4 Прогнозування технічного стану автомобілів. Методи прогнозування.

Прогнозування - процес визначення терміна або ресурсу справної роботи автомобіля до виникнення граничного стану, тобто пророкування виникнення відмови.

Потреба прогнозування визначається можливостями керувати технічним станом автомобіля в цілому, якщо відомі зміни його технічного стану за часом. За допомогою прогнозування можна найповніше використати ресурси розглянутої системи й оптимізувати п" обслуговування як поновлюваного об'єкта експлуатації. Існуючі методи обслуговування за середньостатистичними показниками не дають можливості оптимізувати цей процес, оскільки не враховують індивідуальних особливостей автомобіля. Це приводить до збільшення матеріальних і трудових витрат на підтримування

автомобіля в технічно справному стані й зниження ефективності його використання.

Організовувати оптимальний процес обслуговування автомобіля можна тільки на базі діагностичної інформації й прогнозування її зміни в часі або за пробігом. Практично прогнозування складається в призначенні періодичності діагностування й визначення попереджуючих діагностичних нормативів, які зважуються на базі теорії надійності автомобілів. В основі визначення періодичності діагностування й попереджуючі діагностичні нормативи лежать закономірності зміни технічного стану й економічні показники.

Методи прогнозування розділяють на три основні групи:

• Методи експертних оцінок, суть яких зводиться до узагальнення, статистичної обробки й аналізу думок фахівців.

• Методи моделювання, які грунтуються на основних положеннях теорії подібності й складаються з формування моделі об'єкта дослідження, проведення експериментальних досліджень і перерахування добутих значень із моделі на натуральний об'єкт.

• Статистичні методи, з яких найширше застосовується метод екстраполяції. У його основі лежать закономірності зміни прогнозованих параметрів у часі. Для опису цих закономірностей підбирають за можливості просту аналітичну функцію з мінімальною кількістю змінних.

Найбільше розповсюджені методи статистичного моделювання, якщо як базові матеріали використовують результати технічної діагностики. У цьому випадку прогноз треба розглядати як імовірнісну категорію.

У проблемі, що розглядається, найважливішим є прогнозування залишкового ресурсу. Найпростішим, наближеним методом його реалізації є лінійне прогнозування, якщо зміна параметра залежно від наробітку вважають лінійною. Залишковий ресурс визначають за формулою

_(1.1)

де - залишковий ресурс за годину роботи або на кілометр пробігу; і - наробіток автомобіля (агрегату) з початку експлуатації або після ремонту;

- відповідно початкове й граничне значення параметра; , - значення параметра на момент визначення стану.

Погрішності прогнозування можуть бути викликані недостатньою повнотою інформації, її неоднорідністю, низькою точністю вимірювальних інструментів і приладів, недосконалістю діагностичного встаткування, маленькою точністю математичної моделі, низькою кваліфікацією прогнозиста й ін. Припустимі межи погрішностей визначають залежно від потрібної точності прогнозування. Щодо прогнозування залишкового ресурсу підвищення міцності досягають, збільшуючи періоди спостережень за зміною діагностичного параметра в міру збільшення наробіток. Економічну оцінку прогнозування роблять на основі витрат матеріальних засобів на дослідження за період прогнозування. Ефективність прогнозування визначають за зміною показника надійності в результаті впровадження тих або інших рекомендованих засобів його підвищення.

Потреба прогнозування визначається можливостями керувати технічним станом автомобіля в цілому, якщо відомі зміни його технічного полягання в часі. За допомогою прогнозування можна найповніше використовувати ресурси розглянутої системи І оптимізувати її обслуговування як поновлюваного об'єкту експлуатації. Існуючі методи обслуговування за середньостатистичними показниками не дають можливість оптимізувати цей процес, оскільки не враховують індивідуальні особливості автомобіля. Це приводить до збільшення матеріальних і трудових витрат на підтримку автомобіля в технічно справному стані І зниження ефективності його використання.

Прогнозування пробігу автомобіля до поточного ремонту його агрегатів

Прогнозування потреби якого-небудь агрегату в ремонті дозволяє ще до настання відмови виконати регулювальні роботи, підготувати деталі для поточного ремонту і виконати поточний ремонт при оптимальному пробігу. Прогнозувати потребу агрегату в поточному ремонті можна по економічному або технічному критеріях, а також по зміні технічного стану даного агрегату.

Прогнозуванням технічного стану сполуки називають науково обгрунтоване визначення з відомою вірогідністю пробігу, після закінчення якого параметр, що діагностується, або експлуатаційний показник досягне заданого значення. Для прогнозування зміни технічного стану вузла або агрегату необхідно знати закономірність зміни критерію стану залежно від пробігу автомобіля і результати діагностування при різних пробігах конкретного вузла або агрегату.

Оскільки причиною зміни технічного стану вузлів автомобіля є знос сполучень, то і прогнозувати слід було б знос сполучень. Практично таке прогнозування можливе для шин і тих вузлів, в яких вимірювання зазору в сполученнях можна виконати порівняно просто і з високою точністю. Зазор, люфт в сполученнях досить просто можна зміряти в системі керування, наприклад, рульового колеса, в редукторі заднього моста, між зубами шестерень коробки передач, в карданних шарнірах, в шліцьових з'єднаннях і так далі

Прогнозування зносу сполучень і деталей в процесі експлуатації автомобіля можна проводити по зносу шин. /рис. 2.3/, де приведені дані по зносу протектора шини легкового автомобіля залежно від пробігу. Глибина канавки нового протектора 10 мм; після пробігу 5,5 тис км. вона стала 8,8 мм, знос склав 1,2 мм. При такій інтенсивності зношування протектора пробіг автомобіля до повного його зносу складе значно більше 40 тис. км. - крива 1. За наслідками другого вимірювання можна скоректувати пробіг автомобіля до зняття покришки в ремонт для накладення нового протектора (крива 2). він декілька менше 40 тис, км. Помилка прогнозування величини пробігу шини до граничного стану може бути через те, що прийнята лінійна залежність замість експоненціальної (що постійно зростає).

Визначення технічного стану агрегатів особливо необхідне,коли вузол або агрегат відмовив. По окремих практично встановлених ознаках можна знайти сполучення або вузол, де порушена працездатність. Але це крайній випадок. Бажано момент настання відмови передбачати заздалегідь з тим, щоб його виключити.

У практичних умовах вузол (агрегат) ремонтують, деталі замінюють на основі наявного досвіду експлуатації автомобілів в заданих умовах, пробіг до ремонту оцінюють за статистичними даними з великою погрішністю. Підвищення точності оцінки технічного стану агрегату дозволяє зменшити витрати на ремонт несправного агрегату за рахунок прогнозування пробігу автомобіля до настання граничної зміни технічного стану, якщо відомі гранична величина, закономірність зміни критерію в процесі експлуатації і стан вузла (агрегату) за попередній пробіг.

Причиною зміни технічного стану вузла є знос. Але, мабуть, визначають безпосередньо по зносу тільки технічний стан шин, коробки передач, заднього моста, рульового управління - по зміні висоти протектора, по зазорах в зубчатих передачах, в шарнірах і інших сполученнях. Величину несправності вузлів, агрегатів оцінюють по зміні експлуатаційних показників: витраті масла, прориву газів в картер двигуна, шумам, температурі нагріву і ін.

Рис. 1.6 Зміна технічного стану вузлів в процесі експлуатації

автомобіля:

а — знос 8 протектора шини автомобіля ГАЗ-24 залежно від пробігу 1 по результатах

два вимірювання: 1 — першого: 2 — другого;

б — зміна зазору (люфта) 5 в редукторі автомобіля ЗІЛ-130 залежно від пробігу 1:

1 — лінійна залежність; 2 — експоненціальна залежність.

Приведений графічний спосіб прогнозування є простим, його цілком можна застосовувати при лінійній закономірності зносу або зміни іншого

критерію технічного стану вузла залежно від пробігу автомобіля. Аналогічно можна прогнозувати знос гальмівних накладок.

Знос решти сполучень деталей, зміна більшості експлуатаційних показників мас складнішу закономірність. Прогнозувати технічний стан деяких агрегатів, вузлів і сполучень можна тільки за експлуатаційними показниками, оскільки зміряти зазори, люфти без розбирання вузла неможливо. Так, технічний стан сполучення кільце - канавка поршня двигуна внутрішнього згорання можна оцінити по витраті масла на чад, сполучення кільце - гільза — по витоку газу в картер, підшипників колінчастого валу і всієї сукупності сполучень двигуна внутрішнього згорання, мастило яких проводиться під тиском, по зміні тиску в системі мастила.

При діагностиці двигуна оцінюють його працездатність по потужночті і економічних показниках. З цією метою вимірюють силу тяги або потужність, витрату палива при заданому навантаженні і швидкості руху. Потужність можна зміряти по інтенсивності розгону автомобіля при повному відкритті дроселя. Технічний стан зчеплення найповніше характеризує величина кута пробуксовки зчеплення під навантаженням. Якщо при роботі двигуна під навантаженням освітлювати зчеплення періодично, пов'язати з числом оборотів, то при справному зчепленні буде видна одна і та ж поверхня зчеплення, буде враження, що зчеплення нерухоме. Якщо ж із збільшенням навантаження зчеплення почне пробуксовувати, то при періодичному освітленні ділянки зчеплення з міткою (крейдою, фарбою) переміщатимуться, хоч і поволі. Аналогічно можна зміряти ковзання клиноремінної передачі, биття карданного валу, дисбаланс і так далі. Про технічний стан автомобіля судять і по величині механічних втрат в агрегатах трансмісії, за наслідками зовнішнього огляду. Чим більше механічні втрати, тим менше накат. Накат автомобіля визначають по шляху, що пройдений автомобілем з поставленим у нейтральне положення на швидкості ЗО км/г важелем коробки передач. На стенді за допомогою електродвигуна можна зміряти і коефіцієнт корисної дії трансмісії автомобіля. При нейтральному положенні важеля коробки передач включають електродвигуни пристрою навантаження стенду і вимірюють величину моменту, що крутить, необхідного для приводу трансмісії. При прокручуванні трансмісії перевіряють биття дисків коліс, карданного валу, рівень шуму заднього моста, коробки передач при будь-якій передачі і вимкненому зчепленні. Шуми збільшуються при великому терті в підшипниках, неправильному регулюванні головної передачі, гальмівних колодок або ручного гальма об барабан. Використання параметрів шуму при перевірці технічного стану агрегатів трансмісії пов'язане із створенням складної електронної апаратури і може бути практично здійснене не скоро. Найближчим часом для контролю технічного стану агрегатів і вузлів трансмісії доцільно використовувати як вихідний параметр сумарні окружні люфти агрегатів і відносно нескладні пристосування для їх вимірювання. Конкретнішу оцінку технічного стану складних механізмів можна отримати за наслідками діагностики елементів механізму.

Приклади граничних нормативів, що використовуються у ПДР

Пункт 31.4.1 ПДР містить перелік несправностей гальмової системи, з якими експлуатація забороняється, а саме;

а) змінено конструкцію гальмових систем, застосовано гальмову рідину, вузли або окремі деталі, що не передбачені для даної моделі транспортного засобу або не відповідають вимогам підприємства- виробника;

ДСТУ 2886-94 «Автотранспортні засоби. Гальмівні властивості. Терміни і визначення» встановлює визначення, що стосуються гальмівних властивостей автотранспортних засобів.

ДСТУ 2919-94 «Автотранспортні засоби. Гальмівні системи. Терміни і визначення» передбачає наявність чотирьох типів гальмівних систем: робоча гальмівна система, запасна гальмівна система, гальмівна система стоянки і допоміжна гальмівна система.

ДСТУ 3649-97 «Засоби транспортні дорожні. Експлуатаційні вимоги безпеки до технічного стану та методи контролю» установлює експлуатаційні вимоги та методи контролю технічного стану транспортних засобів та їхніх складових елементів в частині, що стосується безпеки дорожнього руху.

б) під час дорожніх випробувань робочої гальмової системи перевищуються такі значення:

Таблиця 2.2

Тип транспортного засобу	Гальмовий шлях, м, не більше ніж
Легкові автомобілі та їхні модифікації для перевезення вантажів	14,7
Автобуси	18,3
Вантажні автомобілі з дозволеною максимальною масою до 12 т включно	18,3
Вантажні автомобілі з дозволеною максимальною масою понад 12 т	19.5
Автопоїзди, тягачами яких є легкові автомобілі та їхні модифікації для перевезення вантажу	16.6
Автопоїзди, тягачами яких с вантажні автомобілі	19,5
Двоколісні мотоцикли і мопеди	7,5
Мотоцикли з причепом	8,2

Нормативне значення гальмового шляху для транспортних засобів випуску до 1988 року допускається перевищувати не більше ніж на 10 відсотків значення, поданого в таблиці.

Примітки:

1. Випробування робочої гальмової системи проводиться на горизонтальній ділянці дороги з рівним, сухим, чистим цементо- або асфальтобетонним покриттям при швидкості транспортного засобу на початок гальмування: 40 км/год. — для автомобілів, автобусів і автопоїздів; ЗО км/год. — для мотоциклів, мопедів за методом одноразового впливу на органи керування гальмовою системою. Результати випробування вважаються незадовільними, якщо під час гальмування транспортний засіб розвертається на кут більше 8 градусів або займає смугу руху більше ніж З, 5 м.

2. Гальмовий шлях вимірюється з моменту натискання на гальмову педаль (рукоятку) до повної зупинки транспортного засобу;

г) порушено герметичність пневматичного або пневмогідравлічного гальмового приводу, що спричиняє зменшення тиску повітря при непрацюючому двигуні більш як на 0,05 МПа (0,5 кГс/кв. см) за 15 хв. у разі приведення в дію органів керування гальмовою системою;

Порушення герметичності системи можна визначити на слух по звуку повітря, що просочується, а безпосереднє місце розгерметизації — шляхом змочування частин елементів приводу мильною піною там, де чутно шипіння витікаючого повітря.

Відповідно до ДСТУ 3649-97 «Засоби транспортні дорожні. Експлуатаційні вимоги безпеки до технічного стану та методи контролю» при проведенні випробувань пневматичного або пневмогідравлічного гальм компресор не повинен працювати, а тиск повітря в ресиверах повинен відповідати значенню нижньої межі регулювання тиску згідно інструкції з експлуатації транспортного засобу.

д)стоянкова гальмова система при відключеному від трансмісії двигуні не забезпечує нерухомий стан:

транспортних засобів з повним навантаженням — на уклоні не менше ніж 16 %;

легкових автомобілів, їхніх модифікацій для перевезення вантажів, а також автобусів у спорядженому стані — на уклоні не менше ніж 23 %;

вантажних автомобілів і автопоїздів у спорядженому стані — на уклоні не менше ніж 31 %;

Гальмівна система стоянки призначена для утримання транспортного засобу в нерухомому стані. ДСТУ 3649-97 «Засоби транспортні дорожні. Експлуатаційні вимоги безпеки до технічного стану та методи контролю» встановлює як основний показник ефективності гальмівної системи стоянки

величину загальної питомої гальмівної сили. Загальна питома гальмівна сила — це відношення суми гальмівних сил на колесах до повної маси автомобіля. ДСТУ передбачає, що. перевірку працездатності гальмівної системи стоянки слід проводити на ухилах з вказаними мінімальними числовими значеннями, при цьому гальмівна система стоянки повинна забезпечувати значення загальної питомої гальмівної сили не менше 0,16 або нерухоме перебування автотранспортного засобу повної маси на дорозі з ухилом не менше 16 %, для легкових автомобілів, для їх модифікацій для перевезення вантажів і автобусів в спорядженому стані на дорозі з ухилом не менше 23 % і 31 % — для автопоїздів, тягачами яких є вантажні автотранспортні засоби. Відображення величини ухилу у відсотках зручно, тому що безпосередньо встановлює співвідношення довжин похилої і вертикальної сторін естакади, побудованої спеціально для перевірки ефективності гальмівної системи стоянки.

Справне гальмо стоянки повинне утримувати транспортний засіб у нерухомому стані після додатку зусилля 392 Н (40 кгс) на важіль управління гальмом стоянки легкового автомобіля і 588 Н (60 кгс) для інших категорій транспортних засобів в течію не менше 5 хвилин. Випробування повинні проводитися для двох положень транспортного засобу на ухилі: передніми колесами вгору і вниз. Критерієм ефективності гальмівної системи стоянки є можливість утримання транспортного засобу в нерухомому стані протягом не менше 5 хвилин на ділянці дорогі з нормативним подовжнім ухилом. Дорога для випробувань повинна мати цементо- або асфальтобетонне покриття. Поверхня дороги повинна бути рівною, сухою і чистою.

Пункт 31.4.2. ПДР містить перелік несправностей рульового управління, з якими експлуатація забороняється, а саме:

а) сумарний люфт у рульовому керуванні перевищує такі граничні значення:

Таблиця 2.3 Сумарний люфт у рульовому керуванні

Тип транспортного засобу	Граничне значення сумарного люфту, град,, не більше ніж
Легкові автомобілі та вантажні автомобілі з дозволеною максимальною масою до 3, 5 т	10
Автобуси з дозволеною максимальною масою до 5 т	10
Автобуси з дозволеною максимальною масою понад 5 т	20
Вантажні автомобілі з дозволеною максимальною масою понад 3,5 т	20
Автомобілі і автобуси, зняті з виробництва	25

ДСТУ 3649-97 «Засоби транспортні дорожні. Експлуатаційні вимоги безпеки до технічного стану і методи контролю» передбачає вимірювання сумарного люфта рульового управління, тобто кута, на який повертається рульове колесо транспортного засобу за умови, що керовані колеса повинні залишатися нерухомими, а їх положення відповідати прямолінійному руху. Якщо конструкцією транспортного засобу передбачені підсилювачі рульового приводу, то люфт перевіряють при працюючому двигуні. Величина люфта вимірюється при допомозі люфтомера або по величині дуги, яка утворюється при вільному ході рульового колеса, на яку воно переміщається без передачі зусиль на колеса (вільний хід). Допустиму довжину дуги визначають по відповідній формулі.

Деякі підприємства-виготівники в нормативно-технічній документації указують допустимий люфт рульового колеса в міліметрах. Для транспортних засобів, знятих з виробництва, у разі відсутності технічної документації величина допустимого люфта не повинна перевищувати 25 градусів. Порядок проведення вимірювань люфта в рульовому управлінні і методи перевірки викладені у вищезгаданому ДСТУ.

Підвищений люфт в рульовому управлінні істотно ускладнює можливість відстежування водієм траєкторії руху.