CC BY
0
Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2023. №4. С. 18-21 18 Bulletin of the Ulyanovsk State Technical University. 2023 : (4)
МАШИНОСТРОЕНИЕ
Научная статья УДК 629.33
doi: 10.61527/1684-7016-2023-4-18-21
Управление работоспособностью транспортного средства при эксплуатации
Иван Фёдорович Дьяков1 Владислав Иванович Дьяков2
Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск, Россия 2Завод ООО «Евроизол», Ульяновск, Россия 1 i.dyakov@ulstu.ru
Аннотация. Рассмотрены вопросы управления работоспособностью транспортного средства в условиях эксплуатации. Приведён механизм изменения технического состояния агрегата, сопряжения деталей, транспортного средства в целом. Показано физическое обоснование закономерностей отказов с энергозатратами. Дан критерий управления работоспособностью в процессе эксплуатации транспортного средства, значимость тесноты связи между отказами и с энергозатратами по расходу топлива с
помощью статистического критерия ^ Пирсона.
Ключевые слова: отказы, энергозатраты, работоспособность, удельные затраты, прогнозирование отказов, усталостное разрушение детали.
MACHINE-BUILDING
Scientific article
Management of vehicle operability during operation
Ivan F. Dyakov1 Vladislav I. Dyakov2
1Ulyanovsky State Technical University, Ulyanovsk, Russia 2«Euroisol» LLC plant, Ulyanovsk, Russia 1 i.dyakov@ulstu.ru
Abstract. The issues of vehicle performance management under operating conditions are considered. The mechanism of changing the technical condition of the unit, the connection of parts, and the vehicle as a whole is given. The physical substantiation of the laws of failures with energy consumption is shown. The criterion of performance management during the operation of the vehicle is given, the significance of the tightness of the connection between failures and with energy consumption by fuel consumption using the Pearson statistical criterion.
Keywords, failures, energy consumption, efficiency, unit costs, failure prediction, fatigue failure of a part.
Оптимальное управление работоспособностью транспортного средства возможно при своевременной регистрации изменения технического состояния за рассматриваемый период эксплуата-
© Дьяков И. Ф., Дьяков В. И., 2023
ции. Для этой цели определяют фактическое техническое состояние транспортных средств в данный момент времени и возможности прогнозирования интенсивности отказов. Выявляют величины износов трущихся частей, подлежащих контролю, подвергают контролю те транспортные
Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2023. №4. С. 18-21 В ulletin of the Ulyanovsk State Technical University. 2023 :(4) 1 9
средства, которые связаны с частым текущим ремонтом с максимальными затратами [1—6].
Принятая система технического обслуживания и ремонта транспортного средства является частью метода поддержания его в работоспособном состоянии в заданных эксплуатационных условиях. Эксплуатационные условия в данном случае могут включать модель транспортного средства, наработку с начала эксплуатации, нагрузочные режимы работы за данный период эксплуатации, дорожные условия. Все эти характеристики должны быть научно обоснованы. В частности, методика определения периодичности технического обслуживания должна иметь в своей основе закономерности изменения удельных затрат на поддержание работоспособности транспортного средства.
Для минимизации удельных затрат необходимо воздействовать на основные факторы, определяющие затраты. Для этого необходимо изучить механизм изменения технического состояния каждого агрегата, сопряжения деталей, транспортного средства в целом. Это может стать основой для физического обоснования закономерностей изменения эксплуатационных показателей. Чтобы управлять работоспособностью в процессе эксплуатации при изменении технического состояния транспортного средства, нужно исследовать зависимости отказов от наработки на выполнение транспортной работы, выраженные в виде
I /=1
±/>,)/г -/уф^Д 736-10 3,
где т, - масса транспортного средства; ку, Р - коэффициенты использования грузоподъёмности и пробега соответственно; - коэффициент использования снаряжённой массы транспортного средства; Л, Л - моменты инерции подрессоренной массы и колеса соответственно; ро - расстояние между осями крайних колёс; ¥к - сила сопротивления воздушного потока; - сила инерции; ¥/ - сила сопротивления качению колеса; Е - сила дорожного сопротивления при подъёме; п - число колёс; Нг - высота транспортного средства от переднего буфера; ги - радиус качения колеса в ведущем режиме движения; - КПД
трансмиссии; число 2,736 • 10 3 - коэффициент перевода Нм в кВт' ч.
При деформации деталей трансмиссии возникает потребность определения величины энергии, затрачиваемой на усталостное разрушение, что вычисляется по площади петли гистерезиса детали в виде
Л = 2,736-Ю"3 т(о) А ЗДмРм^,
где Аг - площадь петли гистерезиса при циклическом нагружении детали; цт>8 - масштабный коэффициент по напряжениям и деформациям; signA - модуль скорости изменения площади петли гистерезиса при сухом трении между кристаллическими решётками материала.
Кроме того, часть энергии теряется на трение трущихся частей в двигателе и трансмиссии. Тогда обобщённым показателем для транспортного средства может быть величина энергии, получаемой при сгорании топлива в двигателе и трансформируемой передаточным числом трансмиссии, выраженная уравнением
^д = Qs ¿Рт Яб мтр Л/ Лэ ^ >
з
где д - расход топлива, дм /км; Ь - путь, пройденный транспортным средством, км; рт - плотность топлива, кг/дм3; Ид - теплотворная способность топлива, ккал/кг; и-ф - передаточное число трансмиссии; Цг • ^э - индикаторный и эффективный КПД двигателя соответственно; к = 1,162 • 10~3 — коэффициент перевода ккал в кВт' ч.
Таким образом, критерием работоспособности агрегатов, деталей и в целом для транспортного средства является величина энергии, определяемая по расходу топлива, которая более тесно связана с отказами. Проверка значимости тесноты связи между отказами и энергозатратами по расходу топлива возможна с помощью статистиче-2 2 ского критерия ^ Пирсона. Распределение ^ ,
мера расхождения между аналитическим и статистическим данными, по Пирсону, практически не зависит от функции распределения и числа опытов, а зависит от числа разрядов степеней свободы, независимых групп наблюдений. Число степеней свободы равно числу разрядов к минус число независимых условий (связей), наложенных на экспериментальные данные. Для удобства вычисления, на основе проведённых исследований
Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2023. №4. С. 18-21 2 0 В ulletin of the Ulyanovsk State Technical University. 2023 : (4)
Ф. Н. Авдонькиным [ 7], выражение ^ представлено в виде
г 2 = £ (п/ - m ) ^
i=\ m
где п - число отказов в /-м разряде; m - математическое ожидание числа отказов.
2
С помощью критерия ^ можно проверить принадлежность к одной совокупности двух и более групп: П1 - первой группы отказов по пробегу, П2 - второй группы отказов по энергозатратам транспортных средств. По этим данным на практике были использованы две группы транспортных средств ЗиЛ-433360, они работали в одинаковых условиях. После некоторого пробега подвергались ремонту: П1 - первой группы и пг - второй группы. Проверяли, одинаковая ли периодичность отказов, то есть будут ли одинаковыми значения критерия ^ . Получили уровень значимости первой группы (вероятность распределения отказов р = 0,07), возникли сомнения, но гипотезу не отвергли, для второй группы значение крите-2
рия ^ оказалось выше на 10%. Если при других
значениях значение критерия ^ уменьшается, то транспортное средство подвергается диагностике, при повышении - сотая часть критерия перечисляется в премиальный фонд за сохранение работоспособности транспортного средства.
Таким образом, из приведённых результатов можно сделать вывод, что управлять работоспособностью транспортного средства следует по уточнённым показателям и заинтересованности службы технической эксплуатации транспортного предприятия.
список источников
1. Бродецкий Г. Л. Управление запасами. Учебное пособие. Москва: Эксмо, 2010. 400 с.
2. Булатов С. В. Оценка долговечности и планирование расходов запасных частей //Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта: сборникстатей. Вып. 1.Тула: ТулЕУ, 2017. С. 86-91.
3. Дидманидзе О. Н., Варнаков Д. В., Варнаков В.В. Концепция технического сервиса по фактическому состоянию машин на основе оценки их
параметрической надёжности // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В. Н. Горячкина. 2016. №2 (72). С. 51-57.
4. Филатов М. И. Управление расходом запасных частей с учётом их качества на пассажирском автотранспортном предприятии // Интеллект, Инновации, Инвестиции. 2017. №11. С. 47-51.
5. Дьяков И. Ф. Основы оптимизации в автомобилестроении. Москва: Машиностроение, 2012. 380 с.
6. Кузнецов Е. С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. Москва: Транспорт, 1990. 270 с.
7. Авдонькин Ф. Н. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей. Москва: Транспорт, 1985.215 с.
Информация об авторах
И. Ф. Дьяков - доктор технических наук, профессор кафедры «Основы проектирования машин и инженерная графика» машиностроительного факультета УлГТУ;
В. И. Дьяков - кандидат технических наук, сотрудник завода ООО «Евроизол» - инженер АСУТП, г. Ульяновск.
REFERENCES
1. Brodetsky G. L. Upravlenie zapasami. Uchebnoeposobie [Inventory management. Tutorial]. Moscow, Eksmo, 2010.400 p.
2. Bulatov S. V. Ocenka dolgovechnosti i plani-rovanie raskhodov zapasnyh chastej [Estimation of durability and planning of spare parts costs]. Problemy is-sledovaniya sistem i sredstv avtomobil'nogo transporta: sbornik statej [Problems of research of systems and means of automobile transport: collection of articles], Vol. 1. Tula, TulEU, 2017. pp. 86-91.
3. Didmanidze O. N., Varnakov D. V., Varnakov V. V. Koncepciya tekhnicheskogo servisa pofaktich-eskomu sostoyaniyu mashin na osnove ocenki ih par-ametricheskoj nadyozhnosti [The concept of technical service based on the actual condition of machines based on an assessment of their parametric reliability]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo agroinzhe-nernogo universiteta im. V. N. Goryachkina [Bulletin of the Moscow State Agroengineering University]. V. N. Goryachkina 2016. No. 2 (72). pp. 51-57.
Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2023. №4. С. 18-21 В ulletin of the Ulyanovsk State Technical University. 2023 : (4) 2 1
4. Filatov M. I. Upravlenie raskhodom zapasnyh chastej s uchyotom ih kachestva na passazhirskom avtotransportnom predpriyatii [Management of spare parts consumption taking into account their quality at a passenger motor transport enterprise]. Intellekt, In-novacii, Investicii [Intellect, Innovations, Investments]^^ No. 11. pp. 47-51.
5. Dyakov I. F. Osnovy optimizacii v avtomo-bilestroenii [Fundamentals of optimization in the automotive industry], Moscow, Mashinostroenie [Mechanical Engineering], 2012. 380 p.
6. Kuznetsov E. S. Upravlenie tekhnicheskoj ek-spluataciej avtomobilej [Management of technical operation of automobiles]. Moscow, Transport, 1990. 270 p.
7. Avdonkin F.N. Teoreticheskie osnovy tekhnicheskoj ekspluatacii avtomobilej [Theoretical foundations of technical operation of automobiles]. Moscow, Transport. 1985. 215 p.
Information about the authors
I. F. Dyakov - doctor of technical sciences, professor of the Department «Fundamentals of machine design and engineering graphics» of the Machine-building faculty ofUlSTU;
V. I. Dyakov - candidate of technical sciences, employee of the plant LLC «Euroisol» - engineer of the Automated Control System, Ulyanovsk.
Статья поступила в редакцию 27.11.2023; одобрена после рецензирования 04.12.2023; принята к публикации 12.12.2023.
The article was submitted 27.11.2023; approved after reviewing 04.12.2023; accepted for publication 12.12.2023.
