CC BY
24
УДК 629.331
И.Х. Хасанов, кандидат технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации и ремонта автомобилей, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: hasanovilgiz1@yandex.ru
В.И. Рассоха, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры автомобильного транспорта, декан транспортного факультета, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
Е.С. Золотарёв, старший преподаватель кафедры автомобилей и автомобильного хозяйства, Кумертауский филиал ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЗАЩИТЫ ЛАКОКРАСОЧНОГО ПОКРЫТИЯ КУЗОВА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ
Целью представленного исследования является повышение эффективности эксплуатации легковых автомобилей за счёт обоснованного применения средств защиты лакокрасочного покрытия в процессе эксплуатации транспортных средств. Рассмотрены основные повреждения кузовов легковых автомобилей в зависимости от причины их возникновения. Изучена структура лакокрасочного покрытия кузова транспортного средства с распределением толщин слоёв различных материалов, входящих в состав защитной поверхности. Представлены заводские значения толщин защитных лакокрасочных покрытий кузовов современных легковых автомобилей. Проанализированы современные способы защиты лакокрасочного покрытия кузова, выявлены основные достоинства наиболее распространённого метода. Показаны зоны кузова легкового автомобиля, наиболее подверженные механическим повреждениям в процессе эксплуатации. Разработана целевая функция определения толщины лакокрасочного покрытия с учётом наработки автомобиля, позволяющая решить задачу по расчёту допустимых и предельных значений толщины покрытия лицевых панелей кузова без длительных эксплуатационных испытаний, а также получить некоторые показатели надежности защитной поверхности кузова в эксплуатации. В результате математического моделирования определён характер влияния внешних факторов на эффективность эксплуатации кузовов легковых автомобилей. Полученные данные необходимы для выявления области эффективного применения защитных лакокрасочных покрытий кузовов в процессе эксплуатации легковых автомобилей.
Ключевые слова: кузов, автомобиль, защитное лакокрасочное покрытие, техническое состояние, эксплуатация.
Современный легковой автомобиль представляет собой комплекс обоснованных конструкторских, технологических, дизайнерских и других научно-технических решений. Автомобильные произво-
дители постоянно решают вопрос о сопоставлении ресурсов узлов и агрегатов транспортных средств с целью минимизации причин отказа мобильных машин [10, 11].
материала
Рисунок 1. Основные повреждения кузовов автомобилей
Одним из значимых конструктивных объектов транспортного средства является его кузов. На долю изготовления современного кузова легкового автомобиля приходится более половины трудовых и материальных ресурсов. Неудовлетворительное техническое состояние кузова транспортного средства может повлиять на причины возникновения отказов других систем, узлов и агрегатов автомобиля.
Среди основных причин разрушения кузовов, представленных на рисунке 1, следует отметить ме-
Рисунок 2.
Несмотря на значительное количество слоёв различных материалов, входящих в состав лакокрасочного покрытия кузова, толщина защитного слоя на внешних кузовных деталях легковых автомобилей различных марок составляет в среднем 50-250 мкм (для сравнения: толщина человеческого волоса равна 93 мкм). Доля защитного фосфатного слоя в общей толщине лакокрасочного покрытия составляет около 30 %, грунтового - в среднем 20 %, базовая эмаль - 15 %, остальное приходится на долю прозрачного лака (в среднем около 40 %) [6, 7].
В таблице 1 приведены значения толщины защитных лакокрасочных покрытий кузовов современных легковых автомобилей.
Поэтому в процессе эксплуатации легковых автомобилей лакокрасочное покрытие кузова требует профилактических защитных воздействий. Существуют следующие методы защиты кузовного лакокрасочного покрытия [8]:
1) нанесение специальных полирующих составов на основе воска;
2) защита лакокрасочного покрытия кузова пленкой («бронирование»);
3) нанесение специальных составов на основе латекса или винила;
4) нанесение специальных составов на основе диоксида кремния;
5) установка дефлекторов на капот автомобиля.
ханические и коррозионные повреждения [1].
В процессе эксплуатации лакокрасочное покрытие кузова автомобиля теряет свои защитные свойства вследствие влияния окружающей среды. Кроме этого процесс разрушения усиливается под воздействием механических повреждений, таких как сколы, трещины, царапины и другие. Схема возникновения очага коррозии при разрушении лакокрасочного покрытия кузовной детали легкового автомобиля изображена на рисунке 2.
Наиболее распространенным способом защиты лакокрасочного покрытия лицевых панелей кузова, с точки зрения эффективности применения и экономичности монтажа, является «бронирование» или обклейка наиболее подверженных механическим повреждениям деталей кузова эластичными полимерными материалами (защитными плёнками). Благодаря своим высоким адгезионным и влагозащитным свойствам, достаточной прочности, прозрачности и легкости наклейки данный метод широко используется при тюнинге легковых автомобилей (рисунок 3).
Полимерные, в основном полиуретановые плёнки, имеют следующие основные достоинства:
- имеют малую толщину (~ 220 мкм);
- не подвержены растрескиванию;
- в процессе эксплуатации остаются прозрачными;
- не подвержены расслаиванию;
- простота обклейки деталей кузова и автомобиля.
При математическом моделировании в данной работе за основу для разрабатываемой целевой функции положена модель взаимосвязи диагностических параметров защитного лакокрасочного покрытия кузова с показателями надежности легкового автомобиля [2]. В результате получена математическая модель установления наработки ав-
♦ Защитное покрытие
Стальной диет кузовной детали
Структура лакокрасочного покрытия кузовной детали автомобиля [3, 5]
Таблица 1. Значения толщины защитных лакокрасочных покрытий кузовов современных легковых автомобилей
Марка автомобиля Модель автомобиля Толщина ЛКП, мкм Марка автомобиля Модель автомобиля Толщина ЛКП, мкм
1 Toyota LC 200, Camry 110-130 17 Infiniti Fx35 116
Avensis, Highlander 80-120 Q3, Q5, Q7 114-147
Auris,Verso 110 10 Merce-des-Benz C, E 230-250
Corolla 106 Q3, Q5, Q7 90-100
LC Prado 77-93 18 BMW X1 110
Prius, RAV4 80-90 X3, M6, 5 89-100
2 Citroen C3 90-120 X5, X6 120-165
C4 75-125 5er (E60) 130-165
C5 110-130 19 Fiat Albea 115-130
3 Nissan X-Trail, Patrol 75-120 Punto 111
Juke, Qashqai 110-125
IX 35 70-75 20 Hyundai Accent, i30, i40 100-110
Murano 95
Tiida, Navara 105-115 Santa Fe, Elantra 70-100
Pathfinder 100-110 Solaris, Sonata 85-100
Almera, Teana 130-150 Tucson 90-130
4 Mazda CX-5, CX-7 85-120 21 Renault Logan, Koleos 55-120
3, 6 110-130 Fluence, Megane 100-140
5 Volvo S 60 110-130 Duster, Sandero 105-115
S 60 II 95-115 22 Mitsubishi Lancer, Pajero 90-125
6 Audi A5, A6, A7, A8 до 100 L200, Outlander 53-75
Q3, Q5, Q7 114-147 ASX 70
7 LADA Kalina, Priora 60-100 23 Daewoo Nexia 95-115
Granta 98 Matiz 110
8 Honda Accord 7 130-145 24 Ford Explorer, Kuga 135-145
Civic 4D 100-135 Focus 156-160
Fit, CR-V 87-98 Mondeo 119-127
9 Scoda Octavia, Roomster 120-125 25 Kia Sportage, Cerato 110-120
Fabia, Yeti, Superb 99-120 Picanto, Rio, Soul 100-110
10 Subaru Forester, Legacy 110-115 Venga, Optima 120-125
Imprezza, Outback 125-140 Sorento, Ceed 100-105
Tribeca 120 26 Chevrolet Lanos, Aveo 75-150
11 Volkswagen Polo, Golf, Jetta 80-105 Captiva, Epica 90-100
Touareg, Tiguan 70-85 Niva, Spark 94-98
12 Chery Amulet 110-120 Lacetti, Cruze 110-140
Tiggo 105 27 Peugeot 308, 508, 3008 100-115
13 GAZ Siber 90-105 4008 58-61
GAZ-3110 80 Occasiond 98
14 Suzuki Grand Vitara 77-94 28 Lexus RX, ES, LX 140-145
Splash, Sx4, Swift 90-115 CT, GX, LS 125-150
15 Opel Astra (Turbo, GTC) 110-157 29 Geely MK 80-100
Corsa, Zafira 115-120 Otaka 75-80
16 Ssang-Yong Kyron 100-110 30 Byd F3 до 100
томобилей до достижения предельного значения толщины лакокрасочного покрытия кузова в процессе эксплуатации в следующем виде [9]:
f(L) =
1
+ a¡L + a2Û
ехр{-
СL-Lof
2(— yja + a,L + a2IÎ )
-} (1),
где a, ai, ai - коэффициенты аппроксимирующей
функции; ь„ - математическое ожидание наработки автомобилей до достижения предельного значения толщины лакокрасочного покрытия кузова, тыс. км.
Разработанная математическая модель позволяет решить задачу по определению допустимых и предельных значений толщины лакокрасочных покрытий без длительных эксплуатационных испытаний, а также получить некоторые показатели на-
Рисунок 3. Основные зоны защиты кузова и деталей легкового автомобиля (на примере использования полиуретановой плёнки)
дежности защитного покрытия кузова по наработке, а именно, вероятность безотказной работы, вероятность возникновения отказа, средняя наработка на отказ, средняя наработка до отказа, интенсивность возникновения отказов, которые определяются следующим образом [4]:
- средняя наработка до достижения предельных значений толщины лакокрасочного покрытия кузова в интервале от 0 до ® рассчитывается по форму-
P(L) = \f(L)dL
(3).
- интенсивность возникновения предельных значений толщины лакокрасочного покрытия кузова по наработке определяется по формуле
X{L) =
f(L) P(L)
(4).
ле:
К =\Lf{L)dL
(2).
- вероятность нахождения защитного покрытия кузова в технически исправном состоянии на протяжении наработки Ь определяется выражением
Изложенные в данной исследовательской работе научные наблюдения помогут повысить эффективность эксплуатации транспортных средств за счёт улучшения качества услуг по сервисному обслуживанию легковых автомобилей при проведении мероприятий, связанных с защитой лакокрасочных покрытий кузова в процессе эксплуатации.
Литература
1. Гордиенко, В.Н. Ремонт кузовов отечественных легковых автомобилей. - Москва: АТЛАС-ПРЕСС, 2006. - 256 с.
2. Дехтеринский, Л.В. Некоторые теоретические вопросы технологии ремонта машин / Л.В. Дехтеринский. - Москва: Высш. школа, 1970. - 180 с.
3. Иванова, И.Н. Справочник колориста. - Москва: ООО «АРС», 2012. - 320 с.
4. Курчаткин, В.В. Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов [и др.]. -Москва: Колос, 2000. - 776 с.
5. Ламбурн, Р. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика: пер. с англ./ Р. Ламбурн и др. -Санкт-Петербург: Химия, 1991. - 512 с.
6. Лосавио, С.К. Исследуем лакокрасочное покрытие кузова. «АБС Авто» [Электронный ресурс] / С.К. Лосавио. - Режим доступа: https://expertauto.pro/car-body/issleduem-lakokrasochnoe-pokritie-kuzova -(дата обращения: 19.10.2017).
7. Лосавио, С.К. Исследуем лакокрасочное покрытие кузова. Продолжение. Эффективные методики. «АБС Авто» [Электронный ресурс] / С.К. Лосавио. - Режим доступа: http://www.abs-magazine.ru/article/ issleduem-lakokrasochnoe-pokritie-k^ova-prodoljenie-effektivnie-metodiki - (дата обращения: 19.10.2017).
8. Старостин, К.В. Защита кузова автомобиля от коррозии // Молодой ученый. - 2016. - № 25. - С. 85-89.
9. Хасанов, И.Х. К вопросу о совершенствовании методов контроля технического состояния кузовов легковых автомобилей / М.И. Филатов, И.Х. Хасанов // Известия ТулГУ Технические науки. Вып. 6: в 2 ч. Ч. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. - С. 172-178.
10. Carsten, K. Force-controlled Adjustment of Car Body Fixtures - Verification and Performance of the New Approach / Carsten Keller, Matthias Putz // Procedia CIRP. - 2016. - Vol. 44. - pp. 359-364.
11. Jaime, M. On the detection of defects on specular car body surfaces / Jaime Molina, J. Ernesto Solanes, Laura Arnal, Josep Tornero // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. - 2017. - Vol. 48. - pp. 263-278.
