автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Оценка однородности грузовых автомобилей массового производства при формировании и контроле их топливно-скоростных качеств

ВВЕДЕНИЕ.

ШАБА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Объект исследования .«.••.•»••.

1.2. Обзор существующих методов теоретического и экспериментального исследования ТОК грузовых автомобилей на стадии их проектирования и доводки,

1.3. Задачи исследования

ШВА 2. АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ АПРИОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ

2;1. Оценка достоверности априорной информации и структура генеральной выборки

2.2. Формализация структуры сложной системы А-В-Д-ОС

2.3. Корреляция рассматриваемых конструктивных параметров и показателей 1СК • •*•.••••.•••

2.4. Разработка блок-схемы формирования качества грузовых автомобилей • ••.••.••.«••••

ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АПРИОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ О ТСК АВТОМОБИЛЕЙ И АВТОПОЕЗДОВ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЗИЛ, КамАЗ и МАЗ

3.1. Проверка основной гипотезы •*«.••*••••

3.2. Точечное оценивание показателей ТСК .••.•

3.3. Исследование однородности серийной продукции

3.4. Оценка фактора однородности серийной продукции

ГЛАВА 4. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СЛОЖНОЙ СИСТЕШ А-В-Д.

4.1. Методы аппроксимации .»••••-•.«•••

4.2. Построение системы математических моделей

4.3. Оценка качества регрессионных моделей

4.4. Построение алгоритма прогнозирования показателей

ТСК и эксплуатационных свойств грузовых автомобилей

ГЛАВА 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТСК СЕРИЙНЫХ ГРУЗОВЫХ

АВТОМОБИЛЕЙ НА СТАДИИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ДОВОДКИ

5.1. Исследование ТСК автомобилей базовой модели

5.2. Исследование ТСК автомобилей ЭИЛ-138А,. . 89 работающих на сжатом природном газе

ШАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТСК ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

6.1. Приборное обеспечение испытаний • Ю

6.2. Метод исследования . •••«.•••• НС

6.3. Результаты эксперимента • ••••*•*•»••• П

6.4. Анализ результатов эксперимента.П

1ЛАВА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

7.1. Определение технико-экономической эффективности автомобилей базовой модели с дизельным двигателем TOQ и 8ИЛ-138А в народном хозяйстве •

7.2. Оценка экологической эффективности применения газобаллонных автомобилей •••.••.«« ^

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ .I

Экономия топливно-энергетических ресурсов и защита окружающей среды относятся к числу наиболее важных проблем развития народного хозяйства в XI пятилетке / I /, В соответствии с перспективными планами развития народного хозяйства в автомобильной промышленности ведутся работы по расширению выпуска грузовых автомобилей с дизельным двигателем и переводу выпускаемых автомобилей с бензиновым двигателем на газообразное топливо.

Эффективность автомобилей в эксплуатации предопределяется качеством конструкторско-экспериментальных работ и уровнем производства. Поиск и принятие конструктивных решений по улучшению эксплуатационных свойств грузовых автомобилей необходимо осуществлять с позиций системного подхода, ".методология которого направлена на решение комплексных задач управления сложной системой, т.е. поиск и реализацию оптимальных решений, осуществление надежных прогнозов с учетом многообразия взаимодействующих факторов" / 2 /.

В работе профессора Островцева А.Н, / 3 / введено понятие "потенциальные свойства", которые приобретают новые конструкции на стадии проектирования и доводки и реализуются на стадии производства и эксплуатации. Оценка уровня реализации (однородность продукции) осуществляется контрольными стендовыми'и дорожными испытаниями. Рассматривая потенциальные свойства не одного образца, а продукции серийного производства, необходимо отметить, что эти свойства, сформированные в процессе проектирования, реализуются в продукции с отклонениями, которые определяются не только документацией, но и качеством технологического процесса и культурой производства. Достижение однородности грузовых автомобилей по топливной экономичности и скоростным свойствам является важным уеловием экономии топливно-энергетических ресурсов при крупномасштабном использовании автомобильного транспорта в народном хозяйстве.

Применяемые на сегодняшний день в конструкторской практике автомобильных заводов методы исследования топливно-скоростных качеств (ТСК) грузовых автомобилей разработаны на основе математической модели движения автомобиля в сложной системе Автомобиль-Водитель-Дорога (А-В-Д). Однако поиск конструктивных решений, обеспечивающих эффективность эксплуатационных свойств грузовых автомобилей,в рассмотренных методах осуществляется без учета однородности продукции, так как для конструкторской практики еще не разработана система оценки и контроля однородности продукции массового производства и не определено ее влияние на рассматриваемые свойства автомобилей.

На основании вышесказанного в диссертационной работе поставлена цель: для совершенствования процесса проектирования 1рузо-вых автомобилей серийного производства разработать метод исследования ТСК автомобилей, обеспечивающий выбор параметров конструкции и показателей рассматриваемых свойств с учетом однородности продукции.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены экспериментально-теоретические исследования ТСК и эксплуатационных свойств грузовых автомобилей, проведенные различными авторами, и дан их анализ.

Во второй главе проведено исследование априорной информации статистическими методами анализа (факторный и корреляционный), определены критерии ТСК и статистически устойчивые связи параметров конструкции автомобилей с оценочными показателями их технического уровня, реализуемого в производстве.

В третьей главе проведено статистическое исследование априори (результаты лабораторно-дорожных испытаний грузовых автомобилей по оценке их ТСК): I) точечное оценивание показателей 1СК серийных грузовых автомобилей; 2) анализ ТСК рассматриваемых автомобилей; 3) оттенка однородности продукции серийного производства.

На основе результатов исследования разработан метод определения величины необходимого диапазона ТСК грузовых автомобилей на стадии их проектирования.

Б четвертой главе проведено описание статистически устойчивых связей параметров конструкции автомобилей с оценочными показателями их технического уровня регрессионными моделями, корректность которых была подтверждена проверкой на адекватность и информативность.

В пятой главе проведено теоретическое исследование ТСК грузовых автомобилей базовой модели с дизельным двигателем и автомобилей ЗЙД-138А, работающих на сжатом природном газе и определены конструктивные решения, обеспечивающие получение в производстве заданных показателей ТСК.

В шестой главе приведены результаты эксперимента по исследованию ТСК газобаллонных автомобилей (с применением планов многофакторного анализа), подтвердившие корректность теоретического исследования.

В седьмой главе проведен расчет технико-экономической эффективности применения автомобилей ЗИД, работающих на дизельном и газовом топливах в народном хозяйстве.

На защиту выносятся

1. Блок-схема "Уровни-связи", оцределяющие статистически устойчивые связи параметров конструкции автомобилей с оценочными показателями ТСК.

2. Оценка с достаточной (95%) точностью показателей ТСК выпускаемых серийных автомобилей ЗИП, КамАЗ, МАЗ и однородности серийной продукции.

3. Система регрессионных моделей, описывающих статистически устойчивые связи в сложной системе А-В-Д.

4. Алгоритм прогнозирования основных показателей ТСК и эксплуатационных свойств грузовых автомобилей на стадии проектирования и доводки.

5. Метод исследования ТСК серийных грузовых автомобилей, позволяющий на стадии проектирования и доводки определять: I) величину необходимого диапазона ТСК; 2) реализуемые в производстве пределы варьирования конструктивных параметров; 3) показатели ТСК в виде их статистических оценок.

6. Рекомендации по улучшению ТСК автомобилей ЗШ1-138А.

Теоретические исследования проведены в Заводе-ВТУЗе, экспериментальные - в ЦНИАП НАМИ. Результаты теоретического и экспериментального исследований ТСК газобаллонных автомобилей доложены на конференциях Завода-ВТУЗа в 1980-1983 гг., ЗИЛа - в 1982г., на заседании бюро газобаллонных автомобилей ЗИЛа в 1983 г., на заседании кафедры "Автомобили и двигатели" Завода-ВТУЗа в 19811983 гг., на заседании кафедры "Автомобили" МАДИ в 1983 г. и изложены в 4-х опубликованных работах.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ВЫВОДЫ

1, Решена практическая задача по совершенствованию процесса формирования эксплуатационных свойств (производительность и топливная экономичность) транспортных грузовых автомобилей общего назначения,

2, Разработан метод формирования топливно-скоростных качеств (ТСК) грузовых автомобилей, позволяющий на стадии цроекти-рования и доводки определять величину необходимого диапазона ТСК и пределы варьирования конструктивных параметров, обеспечивающих реализацию их в производстве и получение заданных показателей производительности и топливной экономичности.

Использование метода позволяет повысить точность конструкторского решения, сократить время и материальные затраты на процесс проектирования и доводки грузовых автомобилей,

3, Получены объективные оценки (среднее арифметическое и 95$ доверительный интервал) показателей ТСК грузовых автомобилей базовых моделей серийных производств ЗИЛ, КамАЗ и ГЛАЗ,

4, Дана оценка фактора однородности цродукции (грузовые автомобили) серийного производства. Величина удельной оценки фактора составила:

- по критерию топливной экономичности "расход топлива при движении с \/сснst— 60 км^ч - 0,09 кг/(100км.т);

- по критерию скоростных свойств "время разгона на прямой передаче с 20 до 60 км/ч" - 0,59 с/т.

5, Проведено прогнозирование показателей ТСК грузовых автомобилей базовой модели в виде их статистических оценок и определена величина необходимого диапазона ТСК при заданной степени однородности продукции:

- по критерию топливной экономичности ( d$60 ) - 19,8 при заданном ограничении не более 22,8 л/ЮОкм для 95% продукции (95% выпускаемых автомобилей при среднем значении критерия 19,8 л/ЮОкм будут иметь расход топлива не более 22,8 л/ЮОкм);

- по критерию скоростных свойств ( ^20-60 ) - 45 при ограничении не более 58,2 с для 95% продукции.

6. Проведено прогнозирование показателей ТСК газобаллонных автомобилей ЗИЛ-138А и определена величина необходимого диапазона ТСК:

- по критерию топливной экономичности ( Qs60 ) - 23,7 при о заданном ограничении не более 25,9 м /100км для 95% продукции;

- по критерию скоростных свойств ( ТдО-бО ) - 48,0 при заданном ограничении не более 58,2 с для 95% продукции.

7. Определены пределы варьирования конструктивных параметров . газобаллонных автомобилей ЗИЛ-138А, обеспечивающих реализацию в производстве заданных показателей производительности и топливной экономичности:

- повышение удельной мощности автомобиля ( ) до 10,1 и 11,9 кВт/т (при этом максимальная мощность двигателей с учетом отклонений в производстве должна быть не менее 109,5 и 128,0 кВт );

- увеличение удельного рабочего объема автомобиля ( N4/(5^) до 0,71 и 0,78 л/т;

8. Расчетный технико-экономический и экологический эффект от црименения в народном хозяйстве газобаллонных автомобилей с разработанными рекомендациями составит, руб/год:

- в среднем по автомобилю ЗИЛ-138А - 1237,0;

- максимальный эффект достигается при увеличении удельной мощности автомобиля до 11,9 кВт/т и при увеличении удельного рабочего объема автомобиля до 0,78 л/т - 1788,0 и 1805,5 соответственно.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС, М.: Политиздат, 1981. - 223с,

2. Островцев А,Н, Необходимые основы теории управления качеством, Автомобильная промышленность, 1980, $ 4, с, 3-7,

3. Островцев А,Н, Пути развития прикладной науки по автомобилю. Автомобильная промышленность, 1973, $ 3, с, 5-9,

4. Чудаков Е.А, Теория автомобиля, М,, Машгиз, 1950, 280 с,

5. Зимелев Г,В. Теория автомобиля, М,, Машгиз, 1959, 456 с,

6. Фалькевич'Б,С, Испытания автомобиля, М«, Машгиз, 1953, 220 с.

7. Великанов Д.П. Эксплуатационные качества отечественных автомобилей. М., Автотрансиздат, 1956, 250 с.

8. Янте А. Механика движения автомобиля. Пер. с нем., М., Машгиз, 1958, 4,1, 260 с.

9. Таборек Я. Механика автомобиля. Пер. с англ. М., Машгиз, I960, 160 с.

10. Ставицкий А.И. Метод исследования динамики и топливной экономичности автомобиля цри движении по дороге реального профиля. Автореф. Дисс.канд.техн.наук, М., 1968, 22 с,

11. Сорочан Ю.П, Исследование влияния плотности ряда передаточных чисел трансмиссии автопоезда (автомобиля) на эксплуатационные показатели. Автореф. дисс.,,, канд.техн.наук, М., 1973, 18 с.

12. Высоцкий М.С., Беленький Ю.Ю. Грузовые автомобили. М., Машиностроение, 1979, 384 с.

13. Экспериментальное исследование возможностей повышения топливной экономичности седельного автопоезда. Автомобильная промышленность, 1980, № 6, с. 15-17.

14. Нефедов А.Ф., Высочин Л.Н. Планирование эксперимента и моделирование при исследовании эксплуатационных свойств автомобилей. Львов, Вища школа, 1976, 160 с.

15. Наркевич Э.И., Токарев А.А. К оценке эффективности использования энергии автомобилей. Автомобильная промышленность, 1978, с. 16-17.

16. Лахно Р.Л. 0 типизации дорожных условий эксплуатации автомобильного транспорта СССР, В кн.: Тр. НАМИ, М., НАМИ, 1970,вып. 122, с. 44-105.

17. Московский В.В., Евграфов А.Н., Петрушов В.А. Топливная экономичность грузовых автомобилей и автопоездов. Методы исследования и расчета. М., 1979, 44 с.

18. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скорост-ные качества автомобиля. М., Машиностроение, 1982, 224 с.

19. Галушко В.Г, Разработка метода определения скоростных качеств и топливной экономичности автомобиля с применением математической статистики и ЭЦВМ. Автореф. дисс. канд.техн.наук, Киев, 1969, 24 с.

20. Основенко М.Е, Исследование влияния основных внешних параметров двигателя на тягово-скоростные качества автомобиля. Автореф. дисс. канд.техн.наук, Киев, 1971, 20 с.

21. Последовательное улучшение сочетаний характеристик двигателя, коробки передач и главной передачи грузовых автомобилей нового поколения 80-х годов фирмы Даймлер-Бенц. М., 1981, 90 с. (Информационная записка ЗИЛ № 435-81).

22. Краткий автомобильный справочник. 9-е изд., перераб. и доп. М., Транспорт, 1982, 464 с (Гос. науч.-исслед. ин-т авто-моб. трансп.).

23. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М., Машиностроение, 1966, 280 с.

24. Айвазян С .А,, Бежаева З.И. Классификация многомерных наблюдений, М., Статистика, 1974, 227 с.

25. Окунь Я. Факторный анализ, М., Статистика, 1976, 180 с.

26. Жуковская В.Н., Мучник Л,Б. Факторный анализ социально-экономических исследований. М., Статистика, 1976, 164 с.

27. Иберла К. Факторный анализ. Пер. с нем, М,, Статистика, 1980, 298 с.

28. Пакет прикладных программ, М., Статистика, 1975, 270 с,1. Т. 4.

29. Дубров А.М, Обработка статистических данных методом главных компонент. М., Статистика, 1978, 194 с,30. /\ncJtzson Т. W. cW Г. А . Bancroft. Statts'tccf? theory tn zescazch , /IА У,/95"5~,

30. Галушко В.Г. Вероятностно-статистические методы на автотранспорте. Киев, 1976, 156 с.

31. Исследование режимов работы агрегатов трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130. М., 1976, 60 с (Технический отчет ЗШ1 № 1337-76).

32. Реализация системного подхода к вопросам топливной экономичности автомобилей ВАЗ. Тольятти, 1981, 54 с. (Технический отчет я Щ0М20).2104-00

33. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М., Наука, 1968, 288 с.

34. Джонсон Н,, Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных. Пер. с англ. М., Мир, 1980, 614 с.

35. Колесник П.А, Материаловедение на автомобильном транспорте. М., Транспорт, 1980, 264 с.

36. Зайдель А.Н. Экспериментальные оценки ошибок измерений, Ленинград. Наука, 1968, 96 с,

37. Коноплев В.Н, Оценка и анализ уровня топливно-экономи-ческих качеств серийных грузовых автомобилей ЗИП, КамАЗ и МАЗ. М., 1983, 12 с. Рукопись предст. Заводом-ВТУЗом при ЗИЛе. Деп. в НИИНАвтопроме 15.04.83 № 871 ап~Д83.

38. Курицкий Б.Я. Применение пакетов прикладных программ по экономико-математич ее ким методам в АСУ. М., Статистика, 1980 , 200 с.

39. Дрейлер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ» Пер. с англ. М., Статистика, 1973, 392 с.

40. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М., Финансы и статистика, 1981, 264 с.

41. Налимов В.В., Чернов Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., Наука, 1965, 340 с.

42. Иванов В.Н., Ерохов В.И. Перспективы использования природного газа на автомобильном транспорте. Автодорожник Украины, $2, 1981, с. 21-23.

43. Мужлинский П.М. Природный газ в качестве моторного топлива, Химическая промышленность. 1981, № 4, с. 47-49.

44. Иванов В.Н., 1фохов В.И. Газовое топливо для автомобильных двигателей. Химия и технология топлив и масел, 1981, № II, с. 6-9.

45. Самоль Г,И., Гольдблат И.И. Газобаллонные автомобили. М., Машиностроительная и судостроительная литература, 1953, 286 с.

46. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., Металлургия, 1976, 280 с.

47. Джон Н,, Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. Пер. с англ. М., Мир, 1981, 516 с.

48. Коноплев В.Н. Исследование топливно-скоростных качеств газобаллонных автомобилей 3HJI-I38A и ЗЙД-138И. М., 1983, 12 с. Рукопись предет. Заводом-ВТУЗом при ЗИЛе» Деп, в НИИНАвтопроме 10.02.83 № 845 ап-Д83.

49. Коноплев В.Н. Исследование неустановившихся режимов движения газобаллонных автомобилей ЗМЛ-138А, ЗИЯ-138И. М., 1983, 12 с. Рукопись предет. Заводом-ВТУЗом при ЗИЯе. Деп. в НИИНАвтопроме 15.04.83 № 870 ап-Д83.

50. Лейдерман С.Р. Эксплуатация грузовых автомобилей* М., Транспорт, 1966.

51. Ипатов М.И. Технико-экономическая оценка конструкций автомобилей при проектировании. М., Машиностроение, 1972, 180 с.

52. Методика определения экономической эффективности капитальных вложений. "Экономическая газета", 1981, № 2, с. I—II,

53. Иванов В.Н., Ерохов В.И. Автобусные перевозки и экономические проблемы экологии. "Финансово-экономические механизмы управления автобусным транспортом". Труды НИИАТ, 1982, с. 78-85.об использовании результатов диссертационнойработы т. Коноплева В.Н.

54. Материалы диссертации использованы в конструкторской практик УКЭР ЗШа при разработке и доводке новых образцов грузовых автомоб лей, что позволило уменьшить материальные затраты на их доводку и принятие конструктивных решений на стадии проектирования.

55. Зам. главного конструктора1. PI.A. Алексеев.