Файл: Крюков В.Г. Основы работоспособности технических систем.doc

Причины и последствия изменения технического состояния

Основными причинами изменения конструктивных и технологических параметров, и следовательно технического состояния автомобиля, являются:

- нагрузки на элементы конструкции;

- взаимное перемещение элементов;

- воздействие тепловой энергии и химически активных компонентов;

- воздействие внешней среды (грязь, влага, изменение температуры, специфические климатические условия).

В результате происходят разного рода изнашивания, разрушения, коррозия.

Изнашивания происходят под воздействием трения и зависят от свойств материала, качества обработки поверхности, смазки, нагрузки, скоростей взаимного перемещения поверхностей и уровня теплового воздействия. Обычно в практике технической эксплуатации автомобиля выделяют абразивные, усталостные, коррозионно-окислительные изнашивания. Абразивные изнашивания происходят за счет попадания в смазываемую среду твердых частиц, находящихся между поверхностями, при этом в качестве данных частиц выступают сами продукты изнашивания, как отделившиеся частицы от трущихся деталей. Усталостные изнашивания состоят в том, что поверхностный слой материала в результате трения и циклической нагрузки становится хрупким , при этом образуются микротрещины и ямки, такой процесс называется питинг и он характерен в большей степени для подшипников. Питинг приводит к увеличению зазоров в подшипниках ухудшению смазки трущихся поверхностей и последующему выходу подшипника из строя.

Пластические деформации связаны с превышением пределов текучести металлов. Данный вид разрушений является следствием нарушений правил эксплуатации.

Усталостные разрушения, как правило, возникают вследствие увеличения нагрузок, при этом возникает постоянное накапливание числа и увеличение размеров усталостных трещин.

Коррозия происходит вследствие агрессивного воздействия окружающей среды, приводит к окислению металла и, как следствие, к потере прочности конструкции. Коррозия, главным образом, поражает детали кузова легкового автомобиля и кабины грузового автомобиля. Потери от коррозии самые значительные по отношению к другим причинам, выводящим автомобиль из эксплуатации (Таблица 1.3).

Таблица 1.3. Причины отказа и их влияние на выход автотранспорта из эксплуатации

1.3 Работоспособность и диагностика технической системы

Основные определения.

В процессе эксплуатации технической системы возникают задачи по оценке ее состояния, которое может характеризоваться следующими понятиями:

Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД. Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач. Понятие исправности “жестче”, чем понятие работоспособности. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требованиям НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

Правильность функционирования– это такое состояние технической системы, при котором она и ее составные части выполняют в текущий момент времени предписанные им алгоритмы функционирования со значениями параметров соответствующих установленным требованиям.

Предельное состояние – это такое состояние параметров системы, при котором ее дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за нарушения требования безопасности или снижения эффективности функционирования подсистем или агрегатов.

Предельно-допустимое состояние– это такое состояние, при котором следует рассмотреть вопрос о дальнейшей эксплуатации технической системы в силу того, что ряд параметров близок к их предельному состоянию.

Наработка технической системы до предельного состояния называется ресурсом изделия. Наработка до отказа часто называется “наработкой на отказ”. Решение задач по определению технического состояния автомобиля возможно в том случае, когда имеются эффективные средства оценки фактического состояния и определенные качества функционирования системы. Для оценки состояния автомобиля необходимо в ряде случаев воспроизводить его рабочие функции или фиксировать определенные реакции на специальные контрольные воздействия.

Для обеспечения работоспособности автомобиля применяют три способа:

1. Поддержание заданного уровня работоспособности изделия. Инструментом метода является техническое обслуживание и мелкий ремонт.

2. Восстановление утраченной работоспособности. Инструментом метода являются средний и капитальный ремонт;

3. Комбинации методов 1 и 2.

Первой метод характерен для новых изделий и изделий с незначительным сроком эксплуатации. Второй метод наиболее приемлем для изделий с достаточно долгой эксплуатацией, то есть для автомобилей, которые содержат состарившиеся элементы и узлы. Например, в результате длительной эксплуатации резинотехнические изделия в силу старения теряют свою работоспособность. Поэтому требуется восстановление утраченной работоспособности, которая осуществляется ремонтом или заменой.

Оценка работоспособности технической системы.

При оценке работы технической системы используют как структурные, так и диагностические параметры. Так же учитывают скоростные и динамические характеристики как системы в целом, так и ее подсистем. Определяя значения параметров и характеристик, оценивают состояние системы и определяют возможность ее дальнейшей эксплуатации, при этом, из всей совокупности параметров выделяют следующие:

Y_iн, S_iн (i = 1,…, n) - номинальные значения рабочих (структурных) и диагностических параметров, которые определяются конструкторской документацией и качеством изготовления изделия

Y_in, S_in (i = 1,…, n) - предельные значения рабочих (структурных) и диагностических параметров, превышения которых приводит к отказу системы или определяет порог использования системы.

Y_inд , S_inд (i = 1,…, n) - предельно-допустимые значения рабочих (структурных) и диагностических параметров, которые являются близкими к предельным и фиксируются заранее. Например, если глубина протектора шин легкового автомобиля менее 1,5 мм, то их дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена.

Y_i , S_i (i = 1,…, n) - текущие значения рабочих и структурных параметров, определяемых в период эксплуатации, по которым производится оценка состояния системы, прогнозируется остаточный ресурс.

Перечень неисправностей и условий, при которых запрещена эксплуатация транспортных средств, устанавливается на федеральном уровне нормативными актами.

Техническое состояние автомобиля определяется текущим значением рабочих параметров Y_i, которые определяются прямым или косвенным методом (Рис 1.4)

Рис 1.4 Прямые и косвенные методы определения рабочих параметров Свойства диагностических параметров

При определении технического состояния автомобиля, как мы отмечали выше, оценку работоспособности его можно производить непосредственно по значениям рабочих параметров, а так же по значениям диагностических параметров. Для определения значений рабочих параметров часто приходится производить разборку того или иного агрегата, что связано с высокой трудоемкостью данных работ. Желательно, чтобы диагностические параметры имели следующие свойства:

- однозначность определяется тем, что при изменении параметра Y_i в пределах Y_iн … Y_in имеется соответствие Y_i ↔S_i т.е. одному значению Y_i соответствует только одно значение S_i ,где S_i –диагностический параметр;

- чувствительность характеризуется тем, что приращение ∆S_i по отношению к изменению конструктивного параметра является постоянным, т.е. ∆Y_i/∆S_i =cоnst либо изменяется очень незначительно;

- стабильностьустанавливает возможную величину отклонения диагностического параметра от своего расчетного;

- доступность и удобство измерения предусматривает измерение параметров без разборки подсистем узлов агрегата, либо незначительную разборку узла;

- информативность позволяет обеспечить через измерение диагностических параметров S_i достаточно полную информацию о параметрах системы Y_i.