Закономерности процессов восстановления работоспособности автомобилей (закономерности ТЭА третьего вида)

Лекция 2

1.2 Закономерности изменения технического состояния автомобилей по их наработке (закономерности ТЭА первого вида)

У значительной части изделий процесс изменения техничес­кого состояния, в зависимости от наработки, носит плавный, монотонный характер, приводящий в пре­деле к возникновению постепенных отказов. В случае постепенных отказов изменение параметра техни­ческого состояния аналитически достаточно хорошо может быть описано двумя видами функций: целой рациональной функцией n-го порядка (1) или степенной функцией (2):

                              (1)

где a₀ – начальное значение параметра технического состояния; l – наработка; а₁, а₂, …, а_n – коэффициенты, определяющие характер и степень зависимости y от l.

                                              (2)

где a₁ и b – коэффициенты, определяющие интенсивность и характер изменения параметра технического состояния.

1.3 Закономерности случайных процессов изменения технического состояния автомобилей (закономерности ТЭА второго вида)

При работе группы автомобилей приходится иметь дело не с одной зависимостью Y(1, t), которая была бы пригодна для всей группы, а с индивидуальными зависимостями Y_i(l, t), свойственными каждому i-му изделию (рисунок 1).

а –наработки (l_p1 – l_p4) при фиксации Y_п; б – параметры технического состояния (Y₁(l_ТО) – Y₄(l_ТО)) при фиксации наработки l

Рисунок 1 – Вариации случайных величин

Применительно к техническому состоянию однотипных изделий причинами вариации являются: даже незначительные изменения от изделия к изделию качества материалов, обработки деталей, сборки; текущие изменения условий эксплуатации (скорость, нагрузка, температура и т.д.); качество ТО и ремонта, вождения автомобилей и др.

В результате при фиксации для группы изделий определенного параметра технического состояния, например Y_п каждое изделие будет иметь свою наработку до отказа (см. рисунок 1, а), т.е. будет наблюдаться вариация наработки. Возникает вопрос: какую периодичность ТО планировать для группы однотипных автомобилей?

Если все изделия обслуживать с единой периодичностью l_ТО будет иметь место вариация фактического технического состояния (см. рисунок 1, б), которая скажется на продолжительности выполнения работ, количестве расходуемого материала и запасных частей.

В этом случае возникают вопросы: какую трудоемкость и стоимость операции планировать, какие потребуются производственные площади, технологическое оборудование, персонал?

При технической эксплуатации приходится сталкиваться и с другими случайными величинами: расход топлива однотипными автомобилями даже на одинаковых маршрутах; расход запасных частей и материалов; число требований на ремонт в течение часа, смены работы поста ремонтной мастерской, станции ТО; число заездов на АЗС и др.

Закономерности процессов восстановления работоспособности автомобилей (закономерности ТЭА третьего вида)

Ранее были рассмотрены закономерности изменения параметров технического состояния автомобилей по наработке и вариация параметров технического состояния. Эти закономерности достаточно точно характеризуют надежность автомобилей и их элементов, т.е. позволяют оценить среднюю наработку на отказ, вероятность отказа автомобиля при определенной наработке, ресурс агрегатов и др.

Для рациональной организации производства необходимо, кроме того, знать, сколько автомобилей с отказами данного вида будет поступать в зону ремонта в течение часа, смены, недели, месяца, будет ли их количество постоянным или переменным и от каких факторов оно зависит, т.е. необходимо иметь информацию о надежности не только конкретного автомобиля, но и группы автомобилей, например автомобилей данной модели, колонны, АТП. При отсутствии этих сведений нельзя рационально организовать производство, т.е. определить необходимое число рабочих, размеры производственных площадей, технологическое оборудование, расход запасных частей и материалов. Взаимосвязи между показателями надежности автомобилей и суммарным потоком отказов для автомобиля и группы автомобилей изучают с помощью закономерностей ТЭА третьего вида, которые характеризуют процесс восстановления.

Процесс восстановления – это возникновение и устранение отказов и неисправностей в течение продолжительной наработки восстанавливаемого изделия.

Процесс восстановления для изделия формируется в результате взаимодействия закономерностей первого и второго вида. Для группы изделий – в результате взаимодействия процессов восстановления отдельных изделий, образующих поток требований m(x) на восстановление работоспособности, который, как правило, рассматривается за определенный интервал наработки Dx изделий или продолжительности работы средств обслуживания (рисунок 2).

m(Dx) – поток требований на ремонт за интервал наработки Dx; I, II, III, IV – соответственно 1, 2, 3, 4 и k-ый отказы i-го автомобиля

Рисунок 2 – Схема формирования потока отказов от группы автомобилей

Показатели процесса восстановления.

1. Наработка до k-ого отказа

                              (3)

где x₁₂, x₂₃, x_k-1k – наработки между 1-ым и 2-ым, 2-ым и 3-им, k-1 и kотказами.

Для одного изделия используются фактические значения наработок, а для группы изделий – их средние значения.

2. Коэффициент полноты восстановления ресурса

 при этом                                       (4)

 3. Ведущая функция потока отказов W(x) определяет накопленное количество 1-ого и последующих отказов изделия к наработке x:

                                             (5)

где F_k(x) – вероятность k-ого отказа при наработке изделия x.

4. Параметр потока отказов w(x) – это плотность вероятности возникновения отказа восстанавливаемого изделия, определяемая для данной наработки x:

                                   (6)

где f_k(x) – плотность вероятности возникновения k-ого отказа.

Иными словами, w(x) – это относительное число отказов, приходящееся на единицу наработки одного изделия.

Потоки наработок на отказы изделий имеют следующие особенности:

- отказы случайны у каждого автомобиля и независимы у разных автомобилей;

- происходит смешение отказов нескольких поколений и у разных автомобилей;

- при устранении отказов в зоне ремонта безразлично, у какого автомобиля и какой по номеру отказ устраняется; значимы состав, трудоемкость и стоимость выполняемой работы;

- в определенных условиях может происходить относительная стабилизация потока отказов и требований.

Наиболее сложно процессы восстановления проходят в больших системах, например в парках автомобилей, имеющих в своем составе автомобили разных возрастных групп.

Очевидно, выбытие автомобиля можно рассматривать как отказ системы (парка), которая не может выполнить заданный объем работы, а пополнение парка – как устранение отказа. Изменяя соотношение поставки и списания автомобилей в парке, можно влиять на реализуемые показатели качества самого парка, например требуемый для парка объем транспортной работы при минимальных затратах или максимальной прибыли.

Вопросы для самопроверки

1. Какие процессы описываются закономерностями ТЭА первого вида?

2. Как проявляются закономерности ТЭА второго вида?

3. Что характеризуют закономерности ТЭА третьего вида?

4. Назовите основные показатели процесса восстановления.