Исследование надёжности систем электрооборудования автомобиля Урал-4320



В статье рассматривается расчет надежности электродвигателя отопителя салона автомобиля Урал-4320. Найдена оптимальная наработка исследуемого агрегата, при которой имеет смысл проводить техническое воздействие.

Ключевые слова: надёжность, электрооборудование, транспорт.

Автомобильный транспорт является важным и приоритетным направлением перевозки грузов и пассажиров. Эффективность работы автомобильного транспорта зависит от условий эксплуатации и природно-климатических условий. Особенно сильно варьируется температура воздуха по сезонам года и дорожные условия. Учитывая, что в данном исследовании рассматривается транспорт, работающий на нефтегазодобывающих предприятиях в условиях экстремального климата, надёжность тех или иных систем является актуальной темой.

В качестве исследуемого автомобиля выбран Урал-4320, представленный на рисунке 1.

Рис. 1. Автомобиль Урал-4320

В ходе обработки статистических данных по отказам агрегатов исследуемого автомобиля, больше всех неисправностей выпало на электродвигатель отопителя системы вентиляции и отопления салона. Выборка состояла из 368-ми наработок на отказ.

Цель исследования заключается в повышении надёжности электромоторов отопителя салона для автомобилей Урал-4320.

Предмет исследования: Электродвигатель отопителя салона автомобиля КамАЗ-43118. Объект исследования: Закономерности влияние сезонных условий и наработки на вероятность отказа электромотора отопителя салона автомобиля.

Исходя из цели исследования были определены следующие задачи.

1. Обработка статистических данных на отказ электромотора отопителя салона.
2. Расчёт основных показателей надёжности агрегата.
3. Определение гамма-процентного ресурса агрегата в километрах, на основании полученного графика вероятности отказа и безотказной работы.

Для начала необходимо определить понятие надежности. Надёжность — это свойство любого изделия, в том числе автомобиля или трактора, выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах [1].

Эффективность работы системы вентиляции и отопления автомобиля, как и всего автомобиля в целом зависит от условий эксплуатации рассматриваемого элемента. Больше всего на это влияют погодные условия, температура, скорость ветра и т. д. Так как в исследовании рассматриваются элементы системы отопления и кондиционирования автомобиля, несомненно, что на надежность их работы в первую очередь влияет температура окружающего воздуха в зимнее и летнее время года, а также дорожные условия, резкие разгоны, торможения и т. д.

Воздействие отрицательных температур в разы уменьшает работоспособность агрегата и уменьшает процент безотказной работы. Это соответственно ведет к увеличению процента отказа агрегата.

Кроме того, производитель закладывает фиксированный интервал времени между техническим обслуживанием автомобиля. Но этот интервал не учитывает условия и характер эксплуатации автомобиля.

Надёжность транспортного средства не постоянна в течение всего срока службы. По мере изнашивания деталей, надёжность уменьшается, так как вероятность выхода из строя детали, узла или агрегата увеличивается. Новые автомобили имеют более высокую надёжность, чем автомобили с большим пробегом. Следовательно, заданная степень надёжности автомобиля рассматривается в зависимости от пробега. Так же она зависит от условий, в которых приходится работать технике. К примеру, при работе на твёрдых, асфальтовых или асфальтобетонных покрытиях надёжность автомобиля выше, чем, например, у автомобиля, работающих в условиях бездорожья. Надёжность летом выше, чем зимой, при прочих равных условиях.

Для начала необходимо произвести расчет важнейших численных характеристик вариации случайной величины. Данные значения представлены в таблице 1.

Таблица 1

Численные характеристики вариации случайной величины

Среднее значение, (Lср), тыс.км	Дисперсия (D)	Среднеквадратическое отклонение (σ)	Коэффициент вариации (υ)
85,59	746,51	27,32	0,32

В результате проведенных расчетов коэффициент вариации, исходя из таблицы 1, составляет 0,32. Следовательно, можно предположить, что случайная величина распределяется по нормальному закону распределения [2]. На основании расчетных данных был построен график эмпирической и теоретической функции распределения случайной величины, рисунок 2 и 3 соответственно.

Рис. 2. Эмпирическая функция распределения случайной величины

Рис. 3. Теоретическая функция распределения случайной величины

Для определения рациональной наработки для проведения технического воздействия над электродвигателем отопителя, необходимо построить график вероятности отказа и безотказной работы. График представлен на рисунке 4.

Рис. 4. График вероятности отказа и безотказной работы

При оценке качества изделий, нормирования ресурсов, в системе гарантийного обслуживания применяют гамма-процентный ресурс L_γ [3]. Это интегральное значение ресурса L_γ которое вырабатывает без отказа не менее γ процентов всех оцениваемых изделий, формула 1.

(1)

где — вероятность безотказной работы;

— вероятность;

— наработка на отказ, км;

— гамма-наработка на отказ, км.

В технической эксплуатации автомобиля обычно принимают γ=80,85,90 и 95 %.

Гамма-процентный ресурс используется при определении периодичности технического обслуживания по заданному уровню безотказности γ. Выражение L_ТО=L_γ означает, что обслуживание с периодичностью L_ТО гарантирует вероятность безотказной работы R ≥ γ и вероятность отказа F ≤ (1-γ).

Для определения гамма-процентного ресурса необходимо обратиться к графику вероятности отказа и безотказной работы. Зададим что у нас Lγ=80 %. Исходя из данных рисунка 4, для того, чтобы обеспечить вероятность безотказной работы γ=80 % необходимо производить первую замену электродвигателя отопителя автомобиля Урал-4320 примерно при наработке 67 000 километров. Следовательно, принимаем, что рациональная наработка, при которой необходимо производить замену или техническое обслуживание электродвигателя отпителя салона составляет 67000 км.

В заключении стоит отметить, что применение методики оценки случайной величины, а в нашем случае это наработка на отказ электродвигателя отопителя, существенно снизит затраты на техническое обслуживание и ремонт, позволит грамотно управлять процессом формирования технического облуживания и ремонта системы вентиляции и отопления автомобилей Урал-4320.

Литература:

1. Техническая эксплуатация автомобилей / Е. С. Кузнецов, В. П. Воронов, А. П. Болдин [и др.]; — Москва: Транспорт, 1991. — 413 с. — Текст: непосредственный.
2. Захаров, Н. С. Моделирование процессов изменения качества автомобилей / Н. С. Захаров. — Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. — 127 с. — Текст: непосредственный.
3. Сервис транспортных, технологических машин и оборудования в нефтегазодобычи / Н. С. Захаров, А. И. Яговкин, С. А. Асеев [и др.]; — Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. — 508 с. — Текст: непосредственный.