Недостатки законодательной базы по определению ресурса машин, действующие в Украине. Основные принципы аналитического определения пробега до капитального ремонта транспортной техники. Модель учета реальных дорожных и транспортных условий эксплуатации.
Указаны недостатки законодательной базы по определению ресурса машин, действующие на Украине. Изложены основные принципы аналитического определения пробега до капитального ремонта транспортных машин.На эффективность эксплуатации машин влияет степень надежности основных силовых агрегатов, которая состоит из безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. В 1998 году приказом № 102 Министерством транспорта на Украине введено в действии «Положение про техническое обслуживания и ремонт дорожных транспортных средств автомобильного транспорта» [1]. К сожалению, в этом нормативном документе исключили информацию о нормативных значениях пробега автомобиля до капитального ремонта. Говорущенко Н.Я. предложил оценивать ресурс по износу ци-линдропоршневой группы двигателя автомобиля [2]. Согласно исследованиям [3] установлены графические характеристики изменения скорости изнашивания в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя, которые схематично представленные на рис.
Введение
Дорожно-транспортное средство - сложная техническая система, которая теряет свои качества в процессе эксплуатации, однако может восстанавливать утраченные качества при техническом обслуживании и ремонте машин. На эффективность эксплуатации машин влияет степень надежности основных силовых агрегатов, которая состоит из безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Ресурс машины является одним из основных показателей долговечности машины. С увеличением ресурса доля стоимости транспортного средства на единицу выполненной транспортной работы сокращается.
Анализ литературных источников. В 1998 году приказом № 102 Министерством транспорта на Украине введено в действии «Положение про техническое обслуживания и ремонт дорожных транспортных средств автомобильного транспорта» [1]. К сожалению, в этом нормативном документе исключили информацию о нормативных значениях пробега автомобиля до капитального ремонта. Отсутствие данного норматива не позволяет оценить длительность технологического цикла, и как следствие, снижает точность управления технической службой предприятия.
Проф. Говорущенко Н.Я. предложил оценивать ресурс по износу ци-линдропоршневой группы двигателя автомобиля [2]. Пробег автомобиля до капитального ремонта определяется по формуле:
8.7?103 ?Sn ?Dn ??m ? Xn ??max ?Va кр An ?n? Bn ?n2 ?Cn ?n3 ? Ap ?P
(1) где Sn - ход поршня, м; Dn - диаметр цилиндра, м; ?m - плотность материала цилиндра, г/см3; Xn - количество цилиндров; ?max - макси- e
47 мальный износ цилиндра, мм; Va - скорость автомобиля, км/ч; A , Bn , Cn и Ap - эмпирические коэффициенты; n - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1; P - среднее эффек- n e тивное давление, КПА.
Значения эмпирических коэффициентов, входящих в формулу (1), для двигателя ЗИЛ-130 равны A ? 0.19?10?4 , Bn ? ?3.6?10?7 , Cn ? 0.28?10?10 и Ap ? 0.52?10?3 . Для других двигателей значения эмпи- n рических коэффициентов не определены, что снижает ценность данной методики.
Цели и задачи исследования. Целью данного исследования является дальнейшее совершенствование методики расчета ресурса транспортных машин. Для этого необходимо получить удобные аналитические зависимости параметров интенсивности изменения технического состояния силового агрегата машины, зависящие от конструктивных и эксплуатационных факторов.
Составление математической модели определения ресурса. Согласно исследованиям [3] установлены графические характеристики изменения скорости изнашивания в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя, которые схематично представленные на рис. 1. Такую характеристику можно описать следующей полиноми-нальной зависимостью: ? ? An ?n? Bn ?n2 ? Ap ?P .
Тогда формула (1) в упрощенном виде преобразуется в вид: e
8.7?103 ?Sn ?Dn ??m ? Xn ??max ?Va кр An ?n? Bn ?n2 ? Ap ? P
L ? . e
(2)
(3)
Рис.1. Зависимость скорости изнашивания ЦПГ (? ) от среднего эффективного давления ( P ) и оборотов коленчатого вала (n ) двигателя e
48
В работе [4] доказано, что между ресурсом силового агрегата автомобиля и нормой эксплуатационного расхода топлива установлена пропорциональная зависимость. Тогда: A= , 100
2 н т k m
H ? r
?1.
Lkp ?H ? const . (4)
В работе [2] предложена формула расчета базовой нормы расхода топлива в л/100 км: H = 1 ?A?ik B?ik ?Va C? Ga ?? 0.077?KF ?Va ? л/100 км, (5) i
?
?
2 2 ? где ?i - индикаторный КПД двигателя; Ga - вес автомобиля в нормированном состоянии, Н; ? - суммарное дорожное сопротивление; KF - фактор обтекаемости, H?с2?м-2; ik - передаточное число коробки передач; А, В, С - коэффициенты.
Коэффициенты А, В и С, зависящие от конструктивных параметров автомобиля и качества топлива, и могут быть рассчитаны последующим формулам
2
7.95?am ?Vh ?i0 Нн ? ?т ?rk
B= 0.69?b ??Vh??Sn ?i0 , C = Нн ? ?т ??тр , (6) где ам и bm - коэффициенты механических потерь в двигателе; Нн - низшая теплота сгорания топлива, КДЖ/кг; ? - плотность топлива, т г/см3; Vh - рабочий объем цилиндров двигателя, л; i0 - передаточное число главной передачи; rk - динамический радиус колеса, м.
Суммарный расход топлива за времянахождения машины в эксплуатации, т.е. до достижения предельного состояния, можно рассчитать по формуле
Q? ? L100 . (7)
?H кр
Тогда const в формуле (4) равна Lkp ?H ?100?Q? . С учетом формул
Введем обозначение ? ? 8.7?103 ?S0?Dn ???i? Xn ??max . Тогда уравнение (8) примет следующий вид n m
?
1 0?Q ?
49
??Va ?(A?ik B?ik ?Va C? P ) ? (An ?n? Bn ?n2 ? Ap ? P ). (9)
2 k e
A ? , k
A ? .
A ? B ? A ?
, , .
Воспользуемся принципом подобия, согласно которого полученное равенство будет иметь решения, если каждые члены правого и левого выражения будут равны. Тогда значение коэффициентов A , Bn и Ap n можно определить так A ? ?? A?ik ?Va , Bn ? ?? B?ik ?Va2 , n n
2
2 n
Ap ? ?? C? P ?Va . (9) e k
P
Поскольку n ? 2.65?ik ?io ?Va k r и P ? 12.5?r ?P , тогда формулы h 0 k тр k k
V ?i ?i ?? e
(9) примет следующий вид
?? A?rk n 2.65?i0
?? B?r2 n 7.02?i0
2 k
B ? , ??C?Vh ?i0 ?ik ??тр ?Va p 12.5?r
(10)
В [2] средневзвешенное передаточное число коробки передач определяется по формуле ik ? Kc ?Vmax ?ikp , (11) a V где Kc - скоростной коэффициент; Vmax - максимальная скорость автомобиля, км/ч; ikp - передаточное число повышенной (максимальной) передачи.
С учетом формулы (11) значение Ap из формулы (10) равно
??C?Vh ?i0 ??тр ? Kc ?Vmax ?ikp p 12.5?r k
A ? .
(12)
Выражения (10) и (12) с учетом формул (6) окончательно имеют вид
3?am ?Vh ?? 0.1?bm ?Vh ?Sn ?? 8?Vh ?i0 ?Kc ?Vmax ?ikp ?? n Нн ? ?т n Нн ? ?т p r ?Нн ? ?т
(13)
Зависимости (13) позволяют рассчитать значения коэффициентов A , Bn и Ap , входящих в формулу (3). k n
Анализ. Произведем сравнение формул (1) и (14) на примере автомобиля ЗИЛ-431410 с двигателем ЗИЛ-130.
На рис. 2 приведены две графические зависимости изменения ресурса машины при разной скорости автомобиля, полученные по двум методикам.
50
400
Пробег до капитального ремонта
(ресурс), тыс. км
350 1
2
300 3 250 4
200
150
100
20
30 40 50 60 70 80 90 Скорость автомобиля, км/ч
Рис.2. Изменение ресурса автомобиля ЗИЛ-431410, которое получено по формулам (1) /кривая 2 и 4/ и (3) /кривая 1 и 3/
Если в формуле (1) значения коэффициентов A , Bn , Cn и Ap необходимо определять экспериментально (кривая 2 и 4), то в выражении (14) значения коэффициентов A , Bn и Ap рассчитываются по формулам (13) (кривая 1 и 4). Характеристики 1 и 2 соответствует порожнему автомобилю, а 3 и 4 - полностью загруженному. Отклонения ресурса машины, которые получены по двум методикам, не превышает 5 %. n n
Из рис.2 видно также, что ресурс машины зависит от скорости движения и нагрузки, т.е. от дорожных и транспортных условий эксплуатации машины. Поэтому обязательно необходимо корректировать ресурс машины в зависимости от условий эксплуатации, что является значительным недостатком действующей на сегодняшний момент на Украине нормативной базы [1].
Выводы. Методика позволила аналитическим способом рассчитать эмпирические коэффициенты, входящие в качестве параметров в характеристику скорости изнашивания ЦПГ. Полученные результаты могут быть использованы при нормировании ресурса транспортных машин, отсутствующие в Положении о ТО и ремонте дорожно-транспортных средств автомобильного транспорта.
Список использованных источников
1. Положення про технічне обслуговування і ремонт дорожніх транспор-
51 тних засобів автомобільного транспорту [текст] / Міністерство транспорту України. - К.: МТУ, 1998. - 17 с.
2. Говорущенко Н.Я. Системотехника транспорта (на примере автомобильного транспорта) [текст] / Н.Я. Говорущенко, А.Н. Туренко. - Харьков: ХНАДУ, 1999. - 457 с.
3. Говорущенко Н.Я. Системотехника автомобильного транспорта (расчетные методы исследований) [текст] : Монография / Н.Я. Говорущенко. - Харьков: ХНАДУ, 2011. - 297 с.
