Анализ направлений совершенствования технической эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов

Минимально допустимое значение компрессии составляет 1,3-1,6 МПа [3, 4].

Вследствие ударов выпускных клапанов о днища поршней на стержне второго клапана третьего цилиндра, в зоне сопряжения стержня с тарелкой клапана, возникла микротрещина. В процессе эксплуатации двигателя микротрещина стала развиваться, что в итоге привело к обрыву тарелки клапана от стержня. На рис. 6 обозначены зоны первичного (1) и завершающего (2) изломов.

Оторванная от стержня клапана тарелка попала в цилиндр двигателя и вызвала разрушения поршня третьего цилиндра и головки блока цилиндров. В результате отрыва тарелки второго выпускного клапана третьего цилиндра произошло выпадение его рычага из установочного места и вызвало разрушение гидрокомпенсатора и значительные повреждения его установочного отверстия.

Отмеченное нарушение фаз газораспределения в рассматриваемом случае может быть вызвано только неправильной установкой ремня привода механизма газораспределения.

Предварительный теоретический анализ вероят-

ных причин соударений тарелок клапанов с днищами поршней нашел практическое подтверждение при определении причин разрушений двигателя Volks Wagen Passat.

Таким образом, характерным признаком неправильной установки ремня привода механизма газораспределения (несовпадения установочных меток) являются следы взаимодействия поршней всех цилиндров двигателя с клапанами, причем взаимодействие возможно только с одноименными (или только впускными или только выпускными) клапанами. Рассмотренный дефект возникает только по причине нарушения технологии ремонта.

Итак, в данной работе впервые представлена методика оценки взаимного расположения коленчатого и распределительных валов по установленным механическим повреждениям деталей газораспределительного механизма и поршней. Предлагаемая методика применима даже в том случае, если снят ремень газораспределения и не представляется возможным непосредственным наблюдением оценить качество его установки.

Статья поступила 10.03.2015 г.

Библиографический список

1. Беднарский В.В. Организация капитального ремонта автомобилей. М.: Феникс, 2005. 592 с.

2. Бектемиров А.С., Маломыжев О.Л. Методика проведения экспертизы цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания с целью определения причин возникновения неисправностей // Вестник ИрГТУ. 2010. № 6 (46).

С. 132-135.

3. Volkswagen Passat B6 бензин / дизель 2005-2011 г.в., ремонт, эксплуатация, техническое обслуживание. М.: Изд-во «Третий Рим», 20l3. 121 с.

4. VW Passat B6 устройство - обслуживание, ремонт - эксплуатация. СПб.: Изд-во «Арус», 2006. 318 с.

УДК 62-192

АНАЛИЗ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Л _ о о

© А.Л. Манаков1, А.Ю. Кирпичников2, Т.К. Тюнюкова3

Сибирский государственный университет путей сообщения 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191.

На основе анализа отказов транспортно-технологических машин, используемых при сооружении и содержании автомобильных и железных дорог, установлена необходимость оптимизации количества и периодичности проведения технических обслуживаний и ремонтов только тех элементов машин, которые предельно изношены. Повышение эксплуатационной надежности машин может быть достигнуто за счет организации непрерывного мониторинга их технического состояния и проведения выборочного обслуживания по требованию основных агрегатов, узлов и систем, которые могут отказать при их дальнейшей эксплуатации.

Ключевые слова: техническая эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов; повышение эксплуатационной надежности машин; техническое обслуживание и ремонт машин.

1Манаков Алексей Леонидович, доктор технических наук, доцент кафедры технологии транспортного машиностроения и эксплуатации машин, ректор, тел.: 89134800071, e-mail: manakov005@mail.ru

Manakov Aleksei, Doctor of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Transport Mechanical Engineering and Machine Operation, Rector, tel.: 89134800071, e-mail: manakov005@mail.ru

2Кирпичников Антон Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии транспортного машиностроения и эксплуатации машин, тел.: 89232345140, e-mail: antokir@mail.ru

Kirpichnikov Anton, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Transport Mechanical Engineering and Machine Operation, tel.: 89232345140, e-mail: antokir@mail.ru

3Тюнюкова Татьяна Константиновна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии транспортного машиностроения и эксплуатации машин, тел.: 89039329232, e-mail: tatiabest@mail.ru

Tyunyukova Tatiana, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Transport Mechanical Engineering and Machine Operation, tel.: 89039329232, e-mail: tatiabest@mail.ru

ANALYSIS OF DIRECTIONS TO IMPROVE TECHNICAL OPERATION OF TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL

MACHINES AND SYSTEMS

A.L. Manakov, A.Yu. Kirpichnikov, T.K. Tyunyukova

Siberian State Transport University

191 D. Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia.

The failure analysis of transport and technological machinery used for road and railway construction and maintenance allowed to establish the need to optimize the number and frequency of maintenance and repair of those machinery parts that are worn-out. Operational reliability of machines can be improved through the organization of continuous monitoring of their technical condition and on-demand selective maintenance of their main units, assemblies and systems that can fail under their further operation.

Keywords: technical operation of transport technological machines and complexes; improvement of machine operational reliability; maintenance and repair of machinery.

Основной задачей технической эксплуатации (ТЭ) транспортно-технологических машин и комплексов (ТТМК) является управление процессом поддержания их работоспособности, эффективность которого в наибольшей мере определяется стратегией реализуемой системы технического обслуживания и ремонта (СТОР).

В свою очередь формирование стратегии ТЭ может быть выполнено не только на основе анализа технического состояния машинного парка, но и на выявлении причин отказов отдельных машин, их агрегатов и узлов. Кроме того, необходимо провести оценку результативности функционирования инфраструктуры эксплуатационного предприятия (ЭП), каждое звено которой может оказывать неизбежное влияние на управление ТЭ парков с точки зрения эксплуатационной надежности ТТМК. А если учесть, что современные машинные парки, предназначенные для строительства и содержания автомобильных и железных дорог, характеризуются широкой номенклатурой и существенной разницей ресурсных показателей машин, то становится очевидной необходимость системного подхода к обоснованию концепции обеспечения надежности СТОР. В этом случае ТЭ следует рассматривать как сложную систему, состоящую из множества объектов управления - независимых операций, относящихся к конкретным направлениям деятельности ЭП, реализуемых в рамках выбранной СТОР.

В настоящее время наибольшее распространение имеет официально принятая планово-предупредительная система (ППР) технического обслуживания и ремонта (ТОиР), позволяющая достаточно эффективно расходовать ресурс машин за счет выполнения вполне конкретных технических воздействий (ТВ). Она характеризуется простотой применения, четкостью разработанных нормативов и возможностью планирования числа ТВ, которые выполняются с определенной периодичностью при достижении машиной заданной наработки. Вместе с тем необходимо отметить и недостатки ППР, к основным из которых относится некоторая неопределенность в назначении периодичности ТВ, что обусловлено вариацией времени достижения определенными элементами предельного состояния, при котором производится их обслуживание.

Контрольно-профилактическая система (КПС) предусматривает назначение ТОиР отдельных элементов на основании периодического технического

диагностирования и является системой обслуживания элементов машин по их фактическому состоянию. По существу КПС представляет собой систему прогнозируемого ремонтно-профилактического обслуживания машин, в котором операции диагностирования являются самостоятельным видом ТВ. На их основе вырабатываются рекомендации по проведению профилактического обслуживания элементов, ремонтных воздействий или дальнейшей эксплуатации. Однако априорные оценки периодичности необходимых диагностических операций приводят к тем же самым недостаткам, которые свойственны ППР.

Альтернативой рассмотренным системам ТОиР является система технической эксплуатации машинных парков (СТЭМП), предусматривающая проведение ТО или Р только тех элементов, которые достигли предельного состояния, а повышение качества обслуживания ТТМК обеспечивается за счет совершенствования каждой из операций, относящихся к различным аспектам деятельности ЭП [1].

Выбор направлений совершенствования ТЭ, корректировку которых необходимо выполнять в первую очередь, определяется количеством и последствиями отказов, причиной которых являются входящие в их состав операции.

ГОСТ 27.002 «Надежность в технике» подразделяет отказы на следующие типы: конструктивные, производственные, эксплуатационные и деградацион-ные. Но это наиболее общий, интегрированный подход к классификации отказов, дифференциация которых как раз и является основой для анализа причин их возникновения.

В литературных источниках, посвященных анализу отказов, отмечается, что из общей совокупности отказов машин износовые отказы достигают 80-90% [2]. Вместе с тем проведенные исследования отказов путевой и карьерной техники показали, что до 40-60% отказов, как это видно из приведенной на рис. 1 диаграммы, вызываются нарушением технологических процессов ТОиР из-за ошибок человека (человеческий фактор).

Поэтому основные факторы, приводящие к отказам ТТМК можно представить в виде системы, включающей технические, технологические и организационные причины отказов, классификация которых приведена на рис. 2.

Из рис. 1 следует, что подавляющее число отказов обусловлено техническими и организационными

причинами. К последним можно отнести и отказы, возникающие из-за ошибок человека, вызываемых недостаточной квалификацией персонала.

Так как технические мероприятия, направленные

на снижение износовых отказов, достаточно изучены, то приоритетными направлениями совершенствования ТЭ следует считать повышение количества и качества информации о техническом состоянии ТТМК и

70

Обслуживание Износ Прочие

Рис. 1. Диаграмма отказов общестроительных О и путевых машин СИ

Ограниченность информации о техническом состоянии

Несоблюдение периодичности ТО и Р

Рис. 2. Классификация причин отказов

мероприятия, минимизирующие возможности несоблюдения периодичности ТОиР.

Повышение эксплуатационной надежности ТТМК за счет своевременного обнаружения предотказного состояния основных агрегатов и систем машин может быть достигнуто при организации непрерывного мониторинга их технического состояния, реализуемого с использованием дистанционной диагностики [3]. Поскольку результаты мониторинга используются для назначения ТВ, то он должен обеспечивать необходимую для постановки диагноза полноту информации.

Рассматриваемые ТТМК представляют собой системы, которые случайным образом могут оказаться в том или ином состоянии, т.е. они обладают неопределенностью, количественной мерой которой является энтропия. Для ее расчета необходимо сформировать ряд распределения, отображающий структуру диагностируемой машины.

Для непрерывного мониторинга предлагается двухуровневая структурно-диагностическая схема. Первый уровень содержит 7 агрегатов и устройств: ДВС, трансмиссию, ходовую часть, гидропривод, электрооборудование, тормозной механизм и систему управления поворотом. Ко второму уровню относятся

26 узлов и механизмов, входящие в состав агрегатов и устройств. Систематизирование данных с источников информации элементов второго уровня позволяет определить вероятность состояния всех агрегатов машины при снижении энтропии от 4,7 бит до 0.

Дальнейшей задачей совершенствования рассматриваемого направления является оптимизация выбора количества уровней и диагностируемых элементов, обеспечивающая получение достаточной для постановки диагноза величины энтропии при минимальном количестве источников информации, а также учитывающая иные факторы, влияющие на выбор диагностических параметров [4].

Оценка фактического технического состояния агрегатов, узлов и систем позволяет перейти от назначения фиксированной периодичности ТВ к выборочному их проведению. При достижении каким-либо элементом машины предельно допустимого состояния необходимо выполнить его регулировку, ремонт или замену. В этом случае в какой-то мере теряется понятие периодичности ТОиР и все виды ТВ следует рассматривать как элементы обслуживания, структурная схема которых приведена на рис. 3.

стэмп

Непрерывный мониторинг технического состояния

Дистанционная диагностика

Углубленная диагностика

Н

П

ТО

Замена эксплуатационных материалов Н

ЕО Н

Сезонное обслуживание машин Н

Выборочное обслуживание агрегатов П

Ремонт

Выборочный текущий ремонт агрегатов П

Выборочный капитальный ремонт агрегатов П

Капитальный ремонт машин П

Рис. 3. Структура выборочного ремонтно-профилактического обслуживания

СТЭМП включает в себя ТВ, выполняемые с установленной нормативами периодичностью (Н) или выполняемые по потребности (П). Прежде всего это относится к непрерывному мониторингу, периодичность которого устанавливает ЭП. Само понятие непрерывности относительно и определяется интервалом времени между двумя последовательно выполняемыми измерениями контролируемых параметров. При сомнительном диагнозе, т.е. при потребности производится углубленная диагностика (Д-2).

Сохраняется установленная периодичность ежедневного и сезонного обслуживаний, зависящая от внешних факторов. Замена эксплуатационных материалов осуществляется при достижении нормированной наработки. Но при удовлетворительном их состоянии, определяемом, например, при спектральном

анализе, срок службы материалов может быть продлен, т.е. замена может выполняться по потребности. Одной из основных задач этого направления является назначение момента проведения обслуживания группы элементов с различными запасами ресурсов. При этом параметры оптимизации, методика количественной оценки которых приведена в работе А.Ю. Кирпич-никова [5], должны выбираться из экономических соображений.

Таким образом, рассмотренные организационные направления совершенствования ТЭ, минимизирующие возможности появления отказов и ошибки, связанные с нарушением периодичности ТВ, могут быть отнесены к наиболее значимым факторам управления надежностью эксплуатации ТТМК.

Статья поступила 26.03.2015 г.

Библиографический список

1. Каргин В.А., Манаков А.Л., Кирпичников А.Ю. Структурно-ориентированная система технической эксплуатации парков строительных машин // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. конф. с междунар. участием Новосибирск, 2010. Т. 3. С. 244-247.

2. Российская энциклопедия самоходной техники: Основы эксплуатации и ремонта самоходных машин и механизмов. справ. и учеб. пособие для специалистов отрасли «Самоходные машины и механизмы»: М.: Просвещение, 2001. Т. 2. 358 с.

3. Верескун В.Д., Манаков А.Л., Кирпичников А.Ю. Энтропия технического состояния парка строительных и дорожных машин // Мир транспорта. 2012. № 3. С. 4-9.

4. Алехин А.С., Кочергин В.И., Манаков А.Л. Выбор оптимальных диагностических параметров с целью обеспечения работоспособности машин в процессе эксплуатации: сб. науч. тр. SWorld. Вып. 4. Одесса: Изд-во «Черноморье», 2011. Т. 2. С. 50-52.

5. Кирпичников А.Ю. Поиск системного оптимума // Мир транспорта. 2011. № 2. С. 18-21.

УДК 629.113.001

ПОЛУЧЕНИЕ (ф-s) ДИАГРАММЫ НА ОСНОВЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ И НОРМАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ ПО ДЛИНЕ ПЯТНА КОНТАКТА ШИНЫ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ НА ПЛОСКОЙ СТАЛЬНОЙ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

© В.П. Халезов1

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83,

Приведены результаты исследования, конечной целью которого является повышение информативности диагностирования тормозной системы АТС дорожным методом в условиях эксплуатации на основе процессов, протекающих в пятне контакта колеса с эластичной шиной. Представлены стационарные характеристики сцепления шины на основе распределенных нормальных и касательных реакций по длине пятна контакта. Также показаны эпюры распределения нормальных и касательных реакций по длине пятна контакта эластичной шины в тормозном режиме движения колеса.

Ключевые слова: тормозная система; распределенные нормальные и касательные реакции; характеристики сцепления шин; пятно контакта шины; тормозной режим; фиксированное проскальзывание.

DERIVING A (ф-s) DIAGRAM BASED ON TANGENTIAL AND NORMAL REACTION DISTRIBUTION ALONG THE TIRE CONTACT PATCH IN LABORATORY CONDITIONS ON A FLAT STEEL BEARING SURFACE V.P. Khalezov

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article reports on the results of the research aimed at improving vehicle brake system diagnosis information content by the road method under operation conditions based on the processes occurring in the patch of wheel contact with an elastic tire. Stationary characteristics of tire traction are given on the basis of normal and tangential reaction distribution along the length of the contact patch. The distribution diagrams of normal and tangential reactions along the length of the elastic tire contact patch in the brake mode of wheel movement are given as well.

1Халезов Владимир Павлович, аспирант, тел.: 89501185769, e-mail: Halezov_vladimir@mail.ru Khalezov Vladimir, Postgraduate, tel.: 89501185769, e-mail: Halezov_vladimir@mail.ru