Изменение показателей надежности и эффективности использования автомобилей

Приведенные закономерности изменения технического состояния элементов автомобиля в процессе эксплуатации обусловливают соответствующее изменение показателей надежности, а следовательно, и эффективности их использования. Основой для получения зависимостей показателей надежности и эффективности от наработки являются закономерности изнашивания и усталостного разрушения. Однако при этом не учтено, что отказы элементов обусловлены не только изнашиванием, усталостью, коррозией (постепенные), но и случайными факторами (внезапные), характеризующими уровень производства и эксплуатации автомобилей.

Следует также отметить, что зависимости показателей надежности автомобиля и его элементов, а следовательно, и показателей эффективности, от наработки имеют постоянные параметры только в пределах до капитального ремонта, так после него эксплуатируется уже по сути другой автомобиль. За весь срок службы автомобиля зависимости показателей надежности и эффективности от наработки можно установить как аппроксимирующие тенденции.

Рассмотрим эти зависимости в период до капитального ремонта автомобиля. Автомобиль, как и его агрегаты представляет собой систему взаимодействующих элементов, состояние которых влияет на другие. Ресурс детали ограничивается величиной предельного износа и средней интенсивностью изнашивания и как показано ранее снижается по экспоненциальной зависимости (1.90). Аналогичная тенденция справедлива и для описания изменения наработки на отказ элементов, в процессе эксплуатации. Этот процесс характеризуется большей вариацией, чем для элементов конкретного динамически нагруженного сопряжения. Кроме того, для различных элементов автомобиля, в зависимости от влияния на них степени изношенности других элементов, параметр “b” в формуле (1.30) различен. Чем меньше параметр b, тем меньше влияние износа, что характерно, например, для элементов электрооборудования, тормозной системы и других.

Вследствие сокращения ресурса элементов изнашивающихся агрегатов и систем в процессе эксплуатации соответственно возрастает число n замен этих элементов за определенную (календарную) наработку l_k

(1.102)

где n₀ - число первых замен, приведенное к началу эксплуатации.

Поскольку, не все отказы элементов автомобиля носят постепенный характер, то для параметра потока отказов зависимость (3.103) целесообразно, с точки зрения сохранения физического смысла параметра b, как отражающего влияние изменения технического состояния, записать в виде

(1.103)

где w_b - параметр потока внезапных отказов, который в процессе эксплуатации не изменяется; w₀ - параметр потока постепенных отказов в конце приработки, приведенный к началу эксплуатации.

Если условно принять, что на устранение каждого отказа при принятой организации и технологии ремонта затрачивается определенное время, трудоемкость, затраты, то для описания этих показателей в процессе эксплуатации также справедлива зависимость (3.103) в общем виде

,

(1.104)

где а - значение показателя (простоя в ремонте, трудоемкость ремонта, затрат на ремонт), обусловленного только внезапными отказами; С - показатели в конце приработки, приведенные к началу эксплуатации, обусловленные постепенными отказами.

Повышение простоев в ремонте в процессе эксплуатации вызывает снижение коэффициента технической готовности (КТГ)

(1.105)

где t_и - время в исправном состоянии; t_к - время календарного периода; t_р - простой в ремонте.

С учетом зависимости (1.104) для t_р получим зависимость a_т от l аналогичную (1.104), в которой а = 1 - t_рb /t_к - КТГ, обусловленный только простоем t_рв из-за внезапных отказов; с = - t₀ /t_к - снижение КТГ из-за простоя t₀ на устранение постепенных отказов в конце приработки, приведенное к началу эксплуатации (с < 0). Данная тенденция приведена на Рис. 2.69.

Рис. 2.69. Зависимость коэффициента технической готовности a_т от наработки l автомобиля

При постоянной в процессе эксплуатации технологии перевозок и организации технического обслуживания и ремонта производительность автомобиля в основном зависит от КТГ. Зависимость эта прямо пропорциональная, поэтому уравнение (1.103) справедливо и для показателей производительности W, в которой а =W_в - производительность при наличии только внезапных отказов; с- снижение производительности из-за наличия постепенных отказов в конце приработки, приведенное к началу эксплуатации (c < 0).

Форма зависимости (1.103) показателей эффективности использования автомобилей от наработки с начала эксплуатации справедлива лишь в период до первого капитального ремонта (КР), которые характеризуют автомобиль, как систему взаимовлияющих элементов. Для определения вида тенденции показателей эффективности использования автомобиля от наработки за весь срок службы необходимо учитывать преимущественно обезличенную систему капитального ремонта, при которой качество автомобиля после КР мало определяется состоянием до ремонта. В этом случае общий уровень показателей между КР изменяется незначительно в зависимости от порядкового номера КР. Изменения наблюдаются лишь при использовании базовых деталей агрегатов (блок цилиндров, коленчатый вал, корпусные детали) соответствующих номеров ремонта. Иными словами, после первого КР наблюдается стабилизация показателей эффективности, хотя на качественно (существенно) другом уровне (Рис. 2.70).

В соответствии с этим тенденцию вырастания показателей эффективности (простоя, трудоемкости, затрат на ремонт, себестоимости перевозок, расход запасных частей и другие) в процессе эксплуатации за весь срок службы автомобиля целесообразно описать логистической кривой в виде

(1.106)

которая характеризуется сначала возрастающей скоростью повышения показателей (до величины ), а потом снижающейся и стабилизирующейся (Рис. 2.71).

Рис. 2.70. Изменение показателей эффективности использования автомобиля в
процессе эксплуатации:

1 - возрастающие; 2 – убывающие

Рис. 2.71. Логистические кривые изменения показателей эффективности использования автомобиля в процессе эксплуатации за весь срок службы

Для убывающих в процессе эксплуатации показателей эффективности (КТГ, КИП, производительности и другие) целесообразно использовать подобную зависимость в виде

(1.107)

которая при одинаковых параметрах является зеркальным отражением кривой (1.106), что видно из Рис. 2.71.

На Рис. 2.72 приведены зависимости показателей надежности и эффективности автомобилей КамАЗ в относительных единицах от наработки. За единицу принята величина показателя в конце приработки, приведенная к началу эксплуатации ( для зависимости (1.106) и для зависимости (1.107)).

Используя данные по себестоимости перевозок и производительности с учетом средней доходной ставки, определено, что к пробегу 350…400 тыс. км автомобили КамАЗ не приносит прибыли, следовательно рациональный срок службы составит 7…7,5 лет.

Рис. 2.72. Зависимость удельных затрат на ТР-С, трудоемкости ТР-Т, простоев в ТР-П, производительности Р автомобилей КамАЗ от пробега с начала эксплуатации.

Таким образом, вследствие закономерного изменения технического состояния элементов автомобиля в процессе эксплуатации и взаимного влияния их технического состояния происходит закономерное снижение ресурса и наработки на отказ, что вызывает увеличение затрат труда времени и ресурсов на обеспечение работоспособности автомобилей, что сокращает производительность автомобилей и повышает себестоимость перевозок.

В период до первого капитального ремонта эти зависимости экспоненциальные (1.103). За весь амортизационный срок эти зависимости логистические: для возрастающих показателей (1.106), для убывающих (1.107).