3.4. Классификация отказов

И НЕИСПРАВНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ

Для предупреждения отказов и неисправностей, а также выявления их источ­ников, предъявления претензий и рекламаций изготовителю необходимо знать причины и механизмы возникновения и проявления отказов, а также их влияние на надежность и работоспособность автомобиля в целом, т.е. на его способность вы­полнять транспортный процесс (табл. 3.4, 3.5).

Рекомендуемая классификация отказов приведена в табл. 3.4.

Главное внимание специалистов ИТС должно быть уделено анализу и пред­упреждению следующих отказов и неисправностей: 1.1, 2.3, 3.1, 4.1, 5.1, 5.2, 6.2, 7.1, 7.1.2.

При производственном учете отказов и неисправностей автомобилей реко­мендуется кодировать признаки отказов для последующего анализа и приня­тия мер.

Данные табл. 3.5 свидетельствуют, что реально влияет на надежность авто­мобиля ограниченная номенклатура критических по надежности деталей, лими­тирующих безотказность, дорожную и экологическую безопасность (2.2.2 и 2.2.3). Как следствие, такая же неравномерность наблюдается и по номенклатуре необ­ходимых при устранении отказов и неисправностей запасных частей, которые делятся на три группы: А, В, С (рис. 3.6). Например, на 20% необходимой номен­клатуры запасных частей (группа А) приходится более 65% общих расходов на за­пасные части. Это так называемые быстроизнашиваемые детали.

На обеспечение их работоспособности (контроль, информация, профилакти­ческие меры) должно быть направлено главное внимание ИТС. Перечень этих деталей (и, соответственно, мер) может меняться при изменении не только конст­рукции, надежности, методов обеспечения работоспособности, но и условий эксп­луатации.

3.5. Показатели надежности сложных систем

Под системой понимается совокупность элементов или подсистем, находящихся во взаимодействии и образующих определенную общность. Автомобиль (система) состоит из ряда подсистем (агрегатов), которые, в свою очередь, состоят из эле­ментов (деталей).

Содержание и режимы проведения профилактических и ремонтных работ, как правило, адресны и определяются надежностью элементов: провести смазку конкретного соединения или узла; проверить затяжку конкретного крепежного со­единения; отрегулировать зазор (люфт, ход) конкретного механизма, заменить конкретную деталь или агрегат и т.д.

Надежность системы (которую необходимо знать для оценки качества и эффективности системы, а также планирования и организации ТО и ремонта) оп­ределяется надежностью составляющих элементов и структурой системы, т.е. спо­собами соединения и взаимодействия элементов.

Показатели надежности систем определяются следующими методами.

1. По результатам эксплуатации систем (в процессе которой фиксируются отказы и неисправности) рассчитывают для системы некоторые показатели надежности и оценивают вклад в ее формирование отдельных подсистем или эле­ментов автомобиля (табл. 3.6). Полученные таким образом данные используются для корректирования технологии и организации ТО и ремонта с учетом надежности элементов систем, а также предъявления требований к производителям авто­мобилей и выбору последних.

2. На основании аналитических расчетов надежности системы по надежности ее элементов. Такие расчеты строятся на структурной схеме системы, опре­ деляющей связи между элементами, и данных по законам распределения пока­ зателей надежности элементов.

Преимущества аналитических расчетов - возможность количественно оценить влияние элемента на надежность системы. Однако аналитические расчеты воз­можны для ограниченного перечня законов распределения (экспоненциальный и в меньшей степени нормальный и логарифмически нормальный), и их сложность су­щественно возрастает при росте числа элементов в системе.

3. Если законы распределения показателей надежности элементов неизвестны или для них отсутствует аналитический аппарат, а также для систем с большим числом различных элементов применяются методы имитационного моделиро­ вания. При этом в основе модели - также данные по надежности элементов и структурная схема системы.

Таким образом, два из трех рассмотренных методов основываются на по­строении структурной схемы системы, основой которой являются связи или сое­динения между элементами.

Эти соединения могут быть последовательными, параллельными или сме­шанными, представляющими комбинации первых двух (рис. 3.7).

Рассмотрим влияние связей между элементами на надежность системы.

При последовательном соединении, наиболее распространенном в конструкции автомобилей и других преимущественно механических систем, отказ любого элемента вызывает отказ самой системы. Если отказы элементов независимы¹, то вероятность безотказной работы системы при последовательном соединении ее

элементов R^^lc за наработку х определяется произведением вероятностей без­отказной работы ее элементов /?,-(*) за ту же наработку:

Например, для системы, состоящей из четырех последовательно соединенных элементов, у которых за определенную наработку R] = 0,98; R₂ = 0,65; /?₃ = 0,88 и

¹ В технических системах эта гипотеза может быть принята, если данные по надежности элементов получены при работе или испытаниях системы в сборе, когда возможное влияние элементов друг на друга "учитывается" в получаемых результатах.

Если отказы элементов подчиняются экспоненциальному закону распре­деления, то вероятность безотказной работы системы определяется следующим выражением:

зов всех последовательно соединенных элементов, умножить эту сумму на интересующую наработку и определить из таблиц экспоненциального распре­деления (приложение 5) вероятность безотказной работы системы.

Характерным примером отказа автомобиля (системы) из-за отказа одного из последовательно соединенных в надежностном смысле элементов (шины) является прекращение движения автомобиля для замены колеса или ремонта шины из-за случайного ее прокола или повреждения, вероятность которого подчиняется экспо­ненциальному закону.

При параллельном соединении, где каждый из элементов выполняет оди­наковые функции, отказ системы может произойти при отказе всех элементов за наработку х. Использование в конструкции системы параллельно соединенных элементов является резервированием, которое может быть нагруженным и не-нагруженным.

При нагруженном (горячем) резервировании все элементы (основной и ре­зервный) работают в течение всего времени в одинаковом режиме. Вероятность от­каза системы при этом

В автомобильных конструкциях иногда дублируются приборы системы зажигания (специальные автомобили и особые условия эксплуатации). К условному резервированию относятся также раздельные приводы тормозной системы. При этом отказ одного контура, в котором последовательно соединены, например, тор­мозные механизмы переднего левого и заднего правого колеса, частично компен­сируется вторым контуром. Полного отказа системы не происходит, но эффектив­ность торможения сокращается. Это так называемый частичный отказ автомобиля, снижающий вероятность возникновения аварийной ситуации при внезапном отказе одного контура.

Имея данные по надежности системы, можно определить по соответствующим формулам гамма-процентные, средние ресурсы, вероятности отказов при различ­ных наработках системы и другие необходимые показатели надежности.

Принципы резервирования используются в ТЭА также при определении за­пасов, резервного технологического оборудования, персонала и автомобилей, что увеличивает надежность системы, в качестве которой в данном случае выступает ИТС, автотранспортное предприятие или предприниматель, осуществляющий пе­ревозки.

Возникают вопросы: что практически дает информация по надежности и качеству автомобилей, не является ли она избыточной, бесполезной для ТЭА, приводящей к увеличению затрат на эксплуатацию автомобилей? Для чего необходимо специалисту понимание процессов изменения технического состояния автомобилей и умение измерить их количественно?

1. Прежде всего, эти знания помогают выбирать более качественные и надеж­ ные автомобили, агрегаты и предъявлять их производителям конкретные и обос­ нованные требования.

2. Знание того, что безопасность, безотказность, экологичность и эконо­ мичность современного автомобиля определяются надежностью сравнительно небольшой группы в 100-300 деталей (1-2% их общего числа), поможет со­ средоточить усилия ИТС эксплуатационных предприятий и производителей ав­ томобилей на обеспечении работоспособности именно этих деталей.

3. Знание номенклатуры этих деталей и их надежности (которые могут из­ меняться в зависимости от конструкции автомобилей и условий эксплуатации) позволяет ИТС:

• разрабатывать и реализовывать меры по предупреждению отказов и неис­правностей;

• знать, какие работы могут возникнуть, т.е. определять и предвидеть возмож­ную производственную программу предприятия;

• иметь соответствующие производственные и складские помещения, персонал и оборудование;

• знать, какие детали и материалы, в каком количестве и какой стоимостью заказывать (см. рис. 3.6, табл. 3.5) и иметь на складе;

• в соответствии с номенклатурой и вероятной потребностью деталей и ма­териалов можно реализовывать рациональные схемы материально-техниче­ского обеспечения (см. гл. 20).

4. Понимание закономерностей изменения технического состояния позволяет перейти от ожидания отказов к их предотвращению, т.е. отслеживать и управлять неизбежными при случайных процессах рисками.

5. Достоверная информация позволяет нормировать процессы техничес­кой эксплуатации и управлять ими на основе системы технического обслужива­ния и ремонта автомобилей, упорядочить взаимоотношения с клиентурой ИТС как внутри, так и вне предприятия, а также с государственными и местными орга­нами.

6. Опираясь на закономерности ТЭЛ четвертого вида, можно управлять реализуемыми показателями качества автомобилей и парков в эксплуа­тации.