автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Методика назначения видов ремонтных воздействий на основе оценки точности размерных параметров

На правах рукописи

..—

Хмельницкий Сергей Владимирович

МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ ВИДОВ РЕМОНТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ

05.22.10 — Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005567621

2 2 АПР 2015

Оренбург-2015

005567621

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск).

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

Ведущая организация ■

Катаргин Владимир Николаевич,

кандидат технических наук, профессор

Родионов Юрий Владимирович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», директор автомобильно-дорожного института;

Филатов Михаил Иванович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», заведующий кафедрой технической эксплуатации и ремонта автомобилей

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения» (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 4 июня 2015 г. в 12:00 на заседании диссертационного совета Д 212.181.02, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 170208.

С диссертацией и авторефератом диссертации можно ознакомиться в библиотеке и на сайте (www.osu.ru) ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Автореферат диссертации разослан ^ апреля 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Рассоха Владимир Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективность и конкурентоспособность экономики страны значительно зависит от доли эксплуатационных затрат автомобильного транспорта в себестоимости товаров и услуг. Наибольшую часть затрат на эксплуатацию составляют затраты, имеющие вероятностную природу, во многом зависящие от видов ремонтных воздействий, выполненных на предыдущих этапах восстановления работоспособности, и фактического технического состояния объекта ремонта. На практике попытки прогнозирования таких возможных затрат либо вообще не производятся, либо их пытаются априорно минимизировать на текущем этапе восстановления работоспособности традиционными способами. Некоторые из этих способов основаны на экономии ресурсов, другие требуют совершенствования кадровой политики в отношении ремонтного производства, что ведет к увеличению капиталовложений, повышенным требованиям к квалификации ремонтных рабочих и большого временного лага реализации таких методов. Поэтому эксплуатация автомобильного транспорта при существующей системе ремонта характеризуется значительными простоями в ремонте, малым коэффициентом технической готовности автомобилей, возрастающими затратами на оплату труда ремонтных рабочих.

Таким образом, разработка новой методики назначения видов ремонтных воздействий, направленных на восстановление работоспособности агрегатов автомобилей, является актуальной задачей. Ее решение позволит повысить эффективность использования ресурса агрегатов автомобилей и снизить эксплуатационные затраты.

Цель работы — повышение эффективности использования ресурса агрегатов автомобилей в эксплуатации с учетом анализа остаточной точности размерных параметров.

Объект исследования — ремонтные воздействия, восстанавливающие работоспособное состояние агрегатов автомобилей.

Предмет исследования — закономерности, связывающие изменение взвешенных точностных параметров агрегатов автомобилей с удельными затратами на их эксплуатацию.

Методы исследования: статистическая обработка данных; математическое моделирование; корреляционно-регрессионный анализ; методы теории надежности; планирование эксперимента.

Задачи исследования:

• создать методику назначения видов ремонтных воздействий на основе анализа технического состояния, описываемого геометрическими характеристиками точности взвешенных размерных параметров;

• разработать математическую модель ресурсных отказов деталей, на ее основе выявить и научно обосновать показатель фактического технического состояния агрегатов автомобилей через геометрические характеристики точности взвешенных размерных параметров и получить его количественную оценку;

• определить зависимости изменения удельных затрат на эксплуатацию агрегатов автомобилей от показателя технического состояния по видам ремонтных воздействий.

Научная новизна исследования заключается в разработке теоретических положений повышения эффективности функционирования автомобильного транспорта, которые выносятся на защиту:

• математическая модель ресурсных отказов деталей агрегатов автомобилей на основе геометрических характеристик точности, позволяющая определять численные значения интервалов наработки, в которых формируются удельные затраты на эксплуатацию;

• коэффициент интегральной остаточной точности размерных параметров, позволяющий оценивать потенциальную работоспособность агрегатов автомобилей по текущему уровню изношенности;

• закономерности, связывающие изменение удельных затрат на эксплуатацию агрегата от коэффициента интегральной остаточной точности размерных параметров;

• методика назначения видов ремонтных воздействий, отличающаяся от известных тем, что позволяет учитывать остаточную точность размерных параметров, распределенных по всей структуре размерной модели.

Практическая значимость работы:

• повышение эффективности использования ресурса агрегатов автомобилей за счет принятия научно обоснованных решений по назначению видов ремонтных воздействий на основе оценки количественных значений параметра технического состояния;

• повышение качества подготовки специалистов в области технической эксплуатации автомобилей за счет внедрения разработанных теоретических основ в учебно-методическое обеспечение образовательного процесса.

Реализация результатов работы. Разработанная на основе проведенных исследований методика назначения видов ремонтных воздействий применена в Краевом государственном казенном учреждении (КГКУ) «КрасМедАвтоТранс» Министерства здравоохранения Красноярского края. Отдельные результаты используются в учебном процессе ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по группе специальностей 190000 «Транспортные средства».

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и получили одобрение на 11 конференциях российского и международного уровней: Politechniki Krakowskiej: Technical transaction (Mechanics) (Польша, 2012); XLIII International scientific conférence of Czech and Slovak university departments and institutions dealing with the research of combustion engines (Чехия, 2012); Политранспортные системы Сибири: VI всероссийская научно-техническая конференция (г. Новосибирск, 2009); Политранспортные системы: VII всероссийская научно-техническая конференция (г. Красноярск, 2010); Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта: III международная научно-практическая конференция (г. Иркутск, 2011); Модернизация и научные исследования в транспортном

комплексе: международная научно-практическая конференция (г. Пермь, 2012,2013); Авиамашиностроение и транспорт Сибири: II всероссийская научно-практическая конференция, приуроченная ко Дню космонавтики (г. Иркутск, 2012); Авиамашиностроение и транспорт Сибири: научно-практическая конференция, приуроченная ко Дню космонавтики (г. Иркутск, 2013); Транспортные системы Сибири: проблемы безопасности: всероссийская научно-практическая конференция с международным участием (г. Красноярск, 2013); Политранспортные системы: VIII международная научно-техническая конференция (г. Новосибирск, 2014).

Публикации. Основные положения диссертационного исследования отражены в 19 печатных работах, из которых 3 - в рецензируемых изданиях из «Перечня ...» ВАК, 3 - в зарубежных изданиях, 2 патентах РФ на изобретение и полезную модель.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих результатов и выводов, списка использованных источников из 266 наименований и 10 приложений. Объем диссертации составляет 225 страниц машинописного текста основной части, содержащей 26 таблиц, 50 рисунков, 34 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель исследований, научная новизна, практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрен отечественный и зарубежный опыт проведения ремонтно-восстановительных воздействий, выполнен анализ используемых средств и методов в организации ремонтных работ, установлены их преимущественные формы развития.

По результатам анализа актов постановки подвижного состава на техническое обслуживание и ремонт в центральных авторемонтных мастерских скорой медицинской помощи г. Красноярска, около 65-70 % парка поступает в ремонт по причине естественного износа деталей. Около 20—25 % автомобилей поступают в ремонт по причине отказов, вызванных, как правило, низким уровнем качества текущего ремонта, выполненного ранее. Остальные 10 % подвижного состава поступают в текущий ремонт по другим причинам, не зависящим от режима и организации технического обслуживания и ремонта.

Это позволяет говорить, что значительный резерв сокращения затрат на эксплуатацию агрегатов автомобилей кроется в оптимизации системы ремонта.

Исследованию и оптимизации системы ремонта агрегатов автомобилей на основе анализа их технического состояния посвящены работы многих отечественных ученых: Ф. Н. Авдонькина, В. П. Апсина, Е. В. Бондаренко, Н. А. Бухарина, JI. В. Дехтеринского, А. С. Денисова, Н. С. Еремеева, В. Н. Катаргина, В. А. Комарова, И. В. Крагельского, Г. В. Крамаренко, Е. С. Кузнецова, В. С. Лукинского, JI. В. Мирошникова, В. М. Михлина, А. Н. Мельникова, А. И. Селиванова, В. А. Ушанова, А. М. Шейнина, С. Ф. Щетинина и др. Благодаря рекомендациям, разработанным ими, значительно повысилась эффективность эксплуатации агре-

гатов трансмиссии и автомобилей в целом. Однако, полученные результаты основывались на анализе единичных размерных параметров без учета всей совокупности взаимодействующих и взаимосвязанных размерных связей. Исследователи исходили из допущения, что объект ремонта — стационарная система с фиксированными параметрами функций изнашивания поверхностей деталей. Мы же полагаем, что агрегат представляет собой вероятностную систему параметров функций изнашивания и характеризуется постоянно изменяющимися параметрами размерных связей.

Исходя из вышесказанного, представляется актуальной разработка методики назначения видов ремонтных воздействий, обеспечивающей оценку технико-экономических показателей эффективности ремонта на основе рассмотрения агрегата на уровне взвешенных геометрических характеристик точности и изучения закономерностей их изменения в процессе эксплуатации.

Вторая глава посвящена разработке теоретических и методических подходов к повышению эффективности использования ресурса агрегатов автомобилей в эксплуатации.

Теоретические разработки основаны на ключевых положениях теории старения узлов и агрегатов, теории надежности автомобилей, новейших научных достижениях в области технической эксплуатации и ремонта автомобилей, а также на оригинальных результатах, полученных диссертантом.

При решении поставленной в исследовании задачи за критерий эффективности принят минимум затрат Ст!п на эксплуатацию агрегата в моделируемый интервал наработки.

Суммарные затраты на эксплуатацию агрегата Ссумм должны включать в себя затраты каждого вида ремонтных воздействий на моделируемый интервал наработки. Суммирование осуществляется по порядку производимых ремонтных воздействий (1, 2, 3,..., п):

п

С«»мм = £л<Ф (!)

¿=1

где ДС[ — удельные затраты на эксплуатацию агрегата, руб/км.

В процессе назначения видов ремонтных воздействий определяются такие численные значения коэффициента интегральной остаточной точности Д^ размерных параметров, использование которых в качестве управляющих содержанием ремонтных воздействий приводит к минимальным затратам на эксплуатацию агрегата:

п

^сумм

-^тт^ДС;. (2)

¡=1

Задача назначения видов ремонтных воздействий сводится к нахождению минимума целевой функции затрат на эксплуатацию агрегата с момента выполнения очередного вида ремонтного воздействия до заданной наработки, в интервале которой рассчитываются затраты. С учетом этого, правая часть уравнения (1) может быть представлена в виде:

n n

£ ACi = (MSj + £ AUi) Д min, (3)

i=l ¡=1

где Ms.— стоимость Sj -го состава ремонтных работ, соответствующих выбранному виду ремонтного воздействия; - затраты, связанные с устранением внезапных отказов после назначения вида ремонтного воздействия за наработку ¿¡.

Расчет суммарных удельных затрат на эксплуатацию производится путем моделирования жизненного цикла агрегата исходя из назначенного вида ремонтного воздействия Sj. Каждый вид ремонтного воздействия характеризуется составом проводимых ремонтных работ. В рамках данной работы рассмотрены четыре основных вида ремонтных воздействий: S1 - устранение всех отказов производится посредством текущих ремонтов; S2 - в моменты отказов агрегата производятся текущие ремонты в комплексе с попутной заменой деталей, лимитирующих ресурс; 53 - в момент отказа агрегата производится его капитальный ремонт, все последующие отказы устраняются ремонтом по потребности; 54 - в момент отказа ремонт агрегата не производится, агрегат заменяют на новый и все последующие отказы устраняют текущим ремонтом.

Экономическая целесообразность текущего ремонта с попутной заменой деталей (вид S2) складывается из нескольких составляющих. С одной стороны, чем больше количество единовременно заменяемых деталей, тем меньше средние удельные затраты на эксплуатацию за счет снижения трудовых и временных ресурсов на разборочно-сборочные операции, сокращения простоев автомобиля и пр. С другой стороны, применение такого вида воздействия неизбежно приводит к недоиспользованию ресурса заменяемых деталей.

Наличие такого противоречия ведет к постановке задачи оптимизации технико-экономических показателей.

Если в единой системе измерения выразить изменение затрат, связанных с недоиспользованием ресурса заменяемых деталей, через функцию CR — f(R), а изменение суммарных затрат, связанных с экономией трудоемкости на замену деталей, — через функцию Ст = f (Т), то решение оптимизационной задачи по технико-экономическому критерию сводится к определению суммарных удельных затрат ¿j См (рис. 1):

^ См = CR + Ст, (4)

или нахождению результирующей функции:

f(CR,CT)=fW + f(T)- (5)

Исследование осложняется тем, что, во-первых, суммарные затраты X CR, связанные с недоиспользованием ресурса заменяемых деталей, зависят от двух переменных: величины остаточного ресурса ¿Ит заменяемой детали и количества единовременных замен деталей Nz.

1-1

ск + ст

сЯ = /(Я)

СУ = /(Г)

Наработка агрегата, км

Рис. 1. Схема формировании затрат при текущем ремонте с попутной заменой деталей

~~'ся = /а. Ит,лу,

Во-вторых, суммарные затраты X СТ, связанные с попутной заменой деталей, зависят также от двух составляющих: разности величины трудоемкости ДТ проведения ремонта по виду (текущего ремонта) и ремонта по виду Б2 (попутных замен), а также разности количества таких ремонтов

Таким образом, 2 Си и X Ст есть функции двух переменных:

I' I'

/(дг,дад.

(6) (7)

С учетом вышеизложенного, уравнение (4) будет иметь вид:

/(Ся, СГ) = /(¿Ит, ЛУ + /(Д Т, ДЛ/д). (8)

Таким образом, решение поставленной задачи сводится к нахождению минимума функции:

/(Сй, Сг) -» тт. (9)

Повысить эффективность использования ресурса агрегата во время эксплуатации возможно, подобрав оптимальный вид ремонтных воздействий, соответствующих фактическому техническому состоянию агрегата, поскольку разные виды ремонтных воздействий в разной степени отражаются на суммарных удельных затратах при его эксплуатации. Основополагающим фактором, влияющим на содержание вида ремонтного воздействия, является количественная оценка фактического технического состояния агрегата, поскольку она является ключевой характеристикой при выборе вида ремонтного воздействия.

Бесконечно малому приращению времени эксплуатации агрегата Д £ соответствует бесконечно малое приращение суммарного износа Д £/?, поэтому суммарный износ агрегата представляет собой непрерывную функцию от времени:

= (10)

В то же время износ (-х размерных параметров агрегата также представляет собой непрерывную функцию от времени:

ДЯ;=Ж0- (11)

Суммарный износ агрегата может быть выражен как сумма износов отдельных размерных параметров и описан непрерывной функцией:

= = № (12) !=1 ! = 1

Если для всех размерных параметров агрегата определить функции изнашивания и представить их в единой системе измерений, то в результате может быть получено аналитическое выражение, позволяющее оценить величину износа агрегата в целом.

Исходя из вышесказанного, общую изношенность агрегата предлагается оценивать через коэффициент интегральной остаточной точности Д^ размерных параметров:

71

! = 1

|ц ' (1 -

К

VI

■Я,

(13)

где п — количество размерных параметров агрегата, которые подлежат измерению в момент оценки изношенности, ед.; ц.; - коэффициент, характеризующий весомость размерного параметра по его средней наработке до отказа; - текущее (фактическое) значение I -го размерного параметра, мм; — значение I -го размерного параметра, соответствующее верхнему (для деталей типа «вал») отклонению Е5 поля допуска, мм; - предельное значение ¿-го размерного параметра, соответствующее нижнему отклонению Е1 поля допуска, мм (рис. 2).

Если предположить, что отказ любого размерного параметра имеет одинаковый вклад в надежность агрегата в целом, то коэффициент интегральной остаточной точности можно было бы вычислить путем сложения величин остаточной точности отдельных размерных параметров. В действительности отдельные размерные параметры агрегата оказываются весомее в силу различной интенсивности изнашивания, разных условий нагруженности и других эксплуатационных и конструктивных факторов. Поэтому коэффициент весомости ц предлагается оценивать выражением:

и

Рис. 2. Схема взаимного расположения контролируемых размерных параметров

Иг =

(14)

где - среднее значение наработки на ресурсный отказ ¿-го размерного параметра агрегата, полученное в модельном эксперименте; п - количество размерных параметров агрегата, которые подлежат оценке технического состояния в момент ремонта.

Ключевым этапом при решении поставленных задач выступает формирование расчетной модели ресурсных отказов агрегата, позволяющей рассчитывать интервалы наработки, в которых формируются отказы и затраты на эксплуатацию.

Процесс изнашивания поверхностей сопряженных и динамически нагруженных деталей большинства агрегатов автомобилей даже при установившихся режимах эксплуатации носит характер экспоненциальной зависимости, т. е. процесс изнашивания характеризуется функцией

V = а ■ еЬ1 + с, (15)

где У - расчетное значение размерного параметра, мм; а, Ь, с - коэффициенты, определяющие характеристики изменения величины размера; е — основание натурального логарифма; Ь - наработка агрегата, км.

В разработанной модели такой процесс изнашивания описывается через аппроксимирующую функцию:

Я (а, Ь, с) = - (аеЪ1<- + с))2

ГП1П,

(16)

О.

Размерный параметр Л' Размерный параметр Л'

Размерный параметр д

где у, - эмпирическое значение размерного параметра, определенное при соответствующей наработке, мм.

Зная предельное значение размерного параметра и коэффициенты нелинейных регрессионных зависимостей, можно определить момент, при котором наблюдается отказ детали или агрегата в целом (рис. 3).

Для каждого агрегата характерны структурные элементы (детали) и функциональные элементы Р^ (поверхности). Указанные элементы в совокупности образуют интегральную размерную модель исследуемого агрегата, где расстояние между поверхностями Р[ деталей характеризуют размерные параметры Х^, выступающие в роли звеньев размерных цепей.

Имея случайную выборку хт = (хх,..., хт) из генеральной совокупности {х} независимых, одинаково распределенных случайных величин коэффициентов а, Ь, с, полученных в ходе экспериментальных исследований, с помощью средств математического моделирования случайных величин можно определить массив значений этих коэффициентов.

Выполнив процедуру синтезирования массива зависимостей N раз, получают совокупность функциональных зависимостей, дающих полное описание всех

Элемент

Пробег, км-10-* Размерный параметр Л"

Размерный параметр Л .

Размерный параметр л + ^

Рис. 3. Схема функционирования модели ресурсных отказов

подконтрольных агрегатов по критерию износов размерных параметров от величины наработки

Зная предельные значения размерных параметров пред и эмпирические коэффициенты функции изнашивания, можно определить наработку на момент отказа агрегата вследствие достижения предельного значения размерного параметра:

1п(7;преД-с)-1п(а) "I отказ ~ ^ '

где отказ - наработка на момент отказа, км; К; пред - предельное значение размерного параметра функционального элемента, мм; а,Ь,с- эмпирические коэффициенты.

Третья глава посвящена разработке методик экспериментальных исследований. Общая методика исследования заключается в выборе объекта и определения направлений экспериментальных исследований (рис. 4).

Рис. 4. Направления экспериментальных исследований

Для проведения исследований выбран агрегат трансмиссии - механическая 5-ступенчатая коробка передач.

Для экспериментальных исследований характеристик изнашивания поверхностей деталей был разработан стенд для испытания зубчатых передач и предложена соответствующая методика стендового моделирования эксплуатационных условий, приводящих к постепенному изменению взвешенных размерных параметров агрегатов автомобилей. С целью сокращения продолжительности испытаний разработана методика проведения ускоренных износных стендовых испытаний.

Разработаны методики обоснования плана и объема экспериментальных исследований, оценки адекватности предложенной имитационной модели ресурсных отказов на основе {7-критерия Манна - Уитни, а также методика определения предельных значений размерных параметров.

В четвертой главе представлены результаты исследований. В результате проведенных экспериментальных исследований была получены данные, необходимые для моделирования жизненного цикла агрегатов при заданных видах ремонтных воздействий, с целью исследования возможности минимизации средних удельных затрат на эксплуатацию.

С целью оценки выбранного критерия эффективности производилось моделирование значений средних удельных затрат на эксплуатацию агрегата в зависи-

— □ — 400 руб — О— 46(1 руб — X — 520 руб "I 0,251 < Суд < О, 161 Р-95%

Рис. 5. Изменение средних удельных затрат на эксплуатацию агрегата в зависимости от интегральной остаточной точности его размерных параметров

мости от коэффициента интегральной остаточной точности Д^ размерных параметров и стоимости нормо-часа работ (рис. 5).

В результате экспериментальных исследований установлено, что на одну коробку передач при коэффициенте интегральной остаточной точности размерных параметров Д^ = 0,28 удельные затраты на эксплуатацию Суд составят 0,251 руб/км. При этом доверительный интервал изменения удельных затрат при таком значении Д^ будет находиться в диапазоне 0,249 < Суд < 0,253 при уровне доверительной вероятности Р — 95 %. Полученная зависимость является экспоненциальной.

Трехмерная графическая

модель изменения средней наработки до отказа Ъ^ в зависимости от одновременного изменения двух переменных - начального У0 и предельного Упредзначений единичного размерного параметра - отображена на рис. 6.

_"0' По графической модели

И"5 прослеживается тенденция снижения средней наработки на отказ единичного размерного параметра при увеличении начального размера моделирования У0 и уменьшении предельного размера ^пред 5 ПРИ котором фиксируется ресурсный отказ.

Разработанная модель ресурсных отказов деталей агрегатов автомобилей позволяет исследовать изменение средних удельных затрат на эксплуатацию при изменении входных характеристик: трудоемкости выбранного вида ремонтного воздействия, стоимости нормо-часа работ, стоимости запасных частей и материалов, используемых в технологическом процессе ремонта. Такая модель при заданных значениях входных характеристик дает возможность принимать обоснованные управленческие решения в ремонтных службах предприятий автомобильного транспорта.

Рис. 6. Изменение средней наработки на отказ в зависимости от начального У0 и предельного Кпред значений единичного размерного параметра

Рис. 7. Изменение средних удельных затрат на эксплуатацию агрегата по видам ремонтных воздействий

Для разработки методического обеспечения по назначению видов ремонтных воздействий проводился модельный эксперимент.

При этом рассчитывались средние удельные затраты на эксплуатацию агрегата по видам ремонтных воздействий в зависимости от коэффициента интегральной остаточной точности размерных параметров (рис. 7).

Здесь можно выделить

§ „ „ . три основные зоны значений

этого коэффициента, определяющих целесообразность одного из предложенных видов ремонтных воздействий.

Например, если значение этого коэффициента лежит в диапазоне аг, то целесообразно списание агрегата и установка нового, диапазон ст2 соответствует целесообразности вида ремонта, предусматривающего попутную замену деталей, а3 — диапазон, где эффективен текущий ремонт.

Определены численные значения критерия разграничения, определяющие целесообразность того или иного вида ремонтного воздействия на основе интегральной оценки точности параметров размерной модели. Другими словами, получены количественные характеристики для принятия решения о видах ремонтных воздействий на примере коробки передач.

Произведен сравнительный анализ результатов расчета средних удельных затрат на эксплуатацию коробок передач для модельных и производственных условий (рис. 8).

ол ^ Для каждой из коробок

передач методом постановки модельного эксперимента были получены затраты на эксплуатацию по видам ремонтных воздействий Б] . Установлено, что полученные результаты при модельных условиях по своим значениям близки к значениям, соответствующим производственным условиям, с погрешностью 7-9 %.

Это позволяет сделать вывод о том, что расчет затрат на эксплуатацию целесообразно производить по реальным данным для отдельного

Я - Молельные условии

_ Б,

Ш - Производственные условия '

Рис. 8. Результаты сравнительного анализа производственного и модельного эксперимента

агрегата, поскольку каждый агрегат обладает индивидуальными точностными показателями размерных параметров, и реальные затраты оказываются несколько выше, чем затраты, полученные в модельных условиях.

Анализ затрат на обеспечение работоспособности коробок передач автомобилей в процессе эксплуатации показал, что назначение оптимальных видов ремонтных воздействий значительно экономичнее, чем при существующем подходе, включающем только текущие и капитальные ремонты.

В пятой главе на основании результатов экспериментальной проверки методики назначения видов ремонтных воздействий приведены научно обоснованные рекомендации для внедрения данной методики в производство и определена ее экономическая эффективность. Расчетная экономическая эффективность от внедрения разработанной методики составила 7 400 руб. на одну коробку передач в год. Срок окупаемости технических средств, обеспечивающих работоспособность методики, составляет 11 месяцев. Эксплуатационные испытания коробок передач, восстановленных с применением разработанной методики назначения видов ремонтных воздействий, были проведены в ремонтных мастерских КГКУ «КрасМедАвтоТранс» г. Красноярска и подтвердили эффективность предложенной методики. В результате экономическая эффективность восстановления работоспособного состояния механических коробок передач по разработанной методике при годовой программе текущих ремонтов 152 ед. в сравнении с традиционной технологией текущего ремонта составила 1,1 млн. руб.

Наряду с полученным экономическим эффектом реализация разработанной методики позволит: повысить эффективность использования ресурса агрегатов автомобилей в эксплуатации; создать новую технологию ремонта на основе информационной системы ремонтного сопровождения; совершенствовать ремонтную базу агрегатов автомобилей на предприятиях автомобильного транспорта; повысить качество подготовки специалистов в области технической эксплуатации автомобилей за счет внедрения разработанных теоретических основ в учебно-методическое обеспечение образовательного процесса.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Математическая модель ресурсных отказов деталей агрегатов автомобилей, разработанная на основе взвешенных размерных параметров, обеспечивает возможность проведения аналитических исследований процесса назначения видов ремонтных воздействий, направленных на восстановление работоспособности агрегатов автомобилей, с учетом влияния величины изношенности.

2. На основе разработанной математической модели ресурсных отказов обоснован показатель технического состояния агрегатов, оценивающий их изношенность через коэффициент интегральной остаточной точности Д^ размерных параметров, позволяющий получить количественные характеристики, необходимые для назначения видов ремонтных воздействий. Определено, что существует максимальное пороговое значение этого коэффициента, математическое ожидание которого составляет 0,87.

3. Создана методика назначения видов ремонтных воздействий на основе полученных функциональных зависимостей изменения удельных затрат на эксплуатацию агрегатов от величины коэффициента интегральной остаточной точности размерных параметров по видам ремонтных воздействий. Установлено, что при увеличении коэффициента интегральной остаточной точности размерных параметров средние удельные затраты на эксплуатацию агрегата уменьшаются по экспоненциальной зависимости.

4. Определены граничные численные значения коэффициента интегральной остаточной точности размерных параметров, являющиеся количественными характеристиками для принятия решений о видах ремонтных воздействий. Модельными расчетами установлено, что при 0 < 0,18 целесообразно списание агрегата и установка нового, при 0,18 < 0,73 целесообразен ремонт с попутной заменой деталей, при 0,73 < Д^< 0,85 эффективен текущий ремонт.

5. Установлено, что использование разработанной методики позволяет подходить к выбору видов ремонтных воздействий, исходя из фактического распределения размерных параметров, свойственных индивидуальным объектам ремонта. На основе модельных экспериментов установлено, что предложенная методика назначения видов ремонтных воздействий обеспечивает снижение удельных затрат на эксплуатацию агрегатов от 20 до 30 %. Расчетный экономический эффект от выполненных исследований для механических коробок передач составил 7 400 руб. на одну коробку передач в год. Реальный производственный экономический эффект от внедрения разработанной методики в технологический процесс ремонта на КГКУ «КрасМедАвтоТранс» с количеством автомобилей 53 и годовой программой текущих ремонтов 152 ед. составил 1,1 млн. руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России:

1. Хмельницкий, С. В. Оценка уровня надежности агрегатов автомобилей на основе моделирования времени жизни размерных цепей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2012. - № 6. - С. 89-96.

2. Хмельницкий, С. В. Анализ применимости и целесообразности восстановительного ремонта агрегатов автомобилей в современных условиях / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Грузовик. - 2013. - № 6. - С. 20-23.

3. Хмельницкий, С. В. Интегральные размерные модели как основа процессов ремонта агрегатов АТС / В. Н. Катаргин, А. В. Камольцева, С. В. Хмельницкий // Автомобильная промышленность. - 2014. - № 8. - С. 23-26.

Публикации в зарубежных изданиях:

4. Khmelnitsky, S. Repair costs management based on models of units reliability in transport and technological machines / V. Katargin, I. Pisarev, S. Khmelnitsky // Politechniki Krakowskiej : Technical transaction (Mechanics). - 2012. - Vol. 4, Issue 9. -P. 165-173.

5. Khmelnitsky, S. Optimization of mathematical model of dimensional links resources for predicting life time conditions for the mechanical gearboxes switching in automobiles [Электронный ресурс] / V. Katargin, I. Pisarev, S. Khmelnitsky // XLIII International scientific conference of Czech and Slovak university departments and institutions dealing with the research of combustion engines. - Praha: Czech Republic, 2012. -6 p.; CD-ROM, ISBN 978-80-86786-34-6.

6. Khmelnitsky, S. Supporting model of decision-making on advisability to carry on the repair-and- renewal operations [Электронный ресурс] / V. Katargin, I. Pisarev, S. Khmelnitsky // Proceedings of 17th International Conference Transport Means. - Lithuania : Kaunas University ofTechnoIogy, 2013. -4 p.; CD-ROM, ISSN 1822-296 X.

Патенты РФ:

7. Пат. 91923 Российская Федерация, МПК В25Н7/00. Инструмент для разметки поверхностей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО СФУ. - № 2009141316/22; заявл. 09.11.2009; опубл. 10.03.2010, Бюл. №7.-4 с.

8. Пат. 2478922 Российская Федерация, МПК G01M 13/02. Стенд для испытания зубчатых передач по замкнутому силовому контуру / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО СФУ. -№2011148116/28; заявл. 25.11.2011; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10.-5 с.

Публикации в других изданиях:

9. Хмельницкий, С. В. Формирование рациональных размерных связей агрегата в задачах повышения ресурса / В. H. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Политранспортные системы Сибири : материалы VI всеросс. науч.-техн. конф.: в 2 ч.

- Новосибирск : Изд-во СГУПСа, 2009. -Ч. 2. - С. 102-105.

10. Хмельницкий, С. В. Повышение послеремонтного ресурса агрегата формированием рациональных размерных связей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Молодежь и наука : начало XXI века : материалы всеросс. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых : в 7 ч. / сост. О. А. Половинкина ; МИОЦ ФГОУ ВПО СФУ. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2009.

— Ч. 4. -С. 153-154.

11. Хмельницкий, С. В. Формирование линейных размерных связей сборочных единиц, узлов и агрегатов транспортно-технологических машин и комплексов / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Молодежь и наука : материалы всеросс. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых : в 11 ч. / сост. О. А. Половинкина ; НОЦ МУ ФГОУ ВПО СФУ. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2010.-Ч. 5.-С. 72-77.

12. Хмельницкий, С. В. Современные подходы в ремонте агрегатов транспортных средств на основе синтеза линейных размерных связей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Политранспортные системы : материалы VII всеросс. науч.-техн. конф. - Новосибирск : Изд-во СГУПса, 2010. - С. 274-280.

13. Хмельницкий, С. В. Модификация методики создания размерной модели в задачах оценки параметров технического состояния агрегатов транспортно-технологических машин / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта : материалы III меж-дунар. науч.-практ. конф. / под общ. ред. А. И. Федотова. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2011. - С. 72-77.

14. Хмельницкий, С. В. Методика проведения экспериментальных исследований в задачах оценки уровня надежности агрегатов транспортно-технологических машин / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 200-й годовщине победы России в Отечественной войне 1812 г.: в 2 т. 1 под ред. Б. С. Юшкова. - Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2012. - Т. 1. - С. 21-29.

15. Хмельницкий, С. В. Модель отказа размерной цепи агрегата / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. II всеросс. науч.-практ. конф., приуроченной ко Дню космонавтики. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2012. - С. 97-102.

16. Хмельницкий, С. В. Формирование критериев отказа размерной цепи /

B. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Молодежь и наука [Электронный ресурс] : материалы VIII всеросс. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвящ. 155-летию со дня рождения К. Э. Циолковского / отв. ред. О. А. Краев. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2012. - 4 с. - Режим доступа : http://bik.sfu-kras.ru

17. Хмельницкий, С. В. Сокращение производственных издержек при восстановительном ремонте транспортных средств на основе прогнозирования ресурсов размерных связей агрегатов / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе : материалы междунар. науч.-практ. конф. : в 2 т. / под ред. М. Ю. Петухова. - Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2013. - Т. 1. - С. 93-103.

18. Хмельницкий, С. В. Подход к решению прикладных задач при восстановительном ремонте агрегатов автомобилей на основе модели прогнозирования остаточного ресурса размерных цепей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев,

C. В. Хмельницкий // Молодежь и наука [Электронный ресурс] : материалы IX Всеросс. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. участием, посвящ. 385-летию со дня основания г. Красноярска ; отв. ред. О. А. Краев. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013.-5 с. - Режим доступа : http://bik.sfu-kras.ru

19. Хмельницкий, С. В. Оптимизация математической модели прогнозирования ресурсов размерных связей агрегатов автомобилей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Транспортные системы Сибири. Проблемы безопасности : сб. науч. тр. всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием / под общ. ред. В. В. Минина. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013. - С. 120-126.

20. Хмельницкий, С. В. Имитационная модель поддержки принятия решения целесообразности проведения восстановительного ремонта агрегатов автомобилей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев, С. В. Хмельницкий // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. III всеросс. науч.-практ. конф. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2013. -С. 160-167.

21. Хмельницкий, С. В. Основы технологии производства и ремонта транспортных средств [Электронный ресурс] : лаб. практикум по ремонту транспортно-технологических машин и комплексов / Ю. И. Ковалев, И. С. Писарев, В. П. Погодаев, С. В. Хмельницкий. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т., 2013. -9 с.-Режим доступа: http://bik.sfu-kras.ru

Подписано в печать 30.03.2015. Печать плоская. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 125 экз. Заказ 946

Отпечатано полиграфическим центром Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а Тел./факс: (391) 206-26-49; тел. (391) 206-26-67 E-mail: print_sfu@mail.ru; http://lib.sfu-kras.ru