CC BY
115
© Г.Ю. Зудов1, А.М. Ишков2, А.И. Левин3
Якутский научный центр СО РАН, 677980, Россия, г. Якутск, ул. Петровского, 2.
Разработанная методика расчета остаточного ресурса автомобиля, с учетом экономического оптимального срока эксплуатации, позволяет прогнозировать остаточный ресурс техники. Появляется возможность нормировать остаточный срок службы автомобиля, устанавливать периодичность профилактических мероприятий, оценивать влияние ремонтно-восстановительных работ на производственные показатели и надежность. Ил. 4. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: пробег; работоспособность; надежность; срок службы; остаточный ресурс; техника; низкие климатические температуры.
METHODS TO CALCULATE REMAINING VEHICLE LIFETIME G.Yu. Zudov, A.M. Ishkov, A.I. Levin
Yakutsk Research Center SB RAS, 2 Petrovskiy St., Yakutsk, 677980, Russia.
Developed methods for residual vehicle lifetime calculation with regard to economic optimal service life allows to predict the remaining lifetime of machinery. It ensures the possibility to normalize the remaining lifetime of a vehicle, to specify the periodicity of preventive measures as well as to evaluate the impact of repair work on economic performance and reliability.
4 figures. 5 sources.
Key words: mileage; performance capability; reliability; service life; remaining lifetime; machinery; low climatic temperatures.
Транспорт
УДК 622:621.879.1
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА АВТОМОБИЛЯ
Оценка остаточного ресурса (остаточного срока службы) автомобиля опирается в основном на нормативный срок службы. Однако при этом не отражаются эксплуатационные условия работы автомобиля. В [1], к примеру, на основе многочисленных исследований по надежности и долговечности машин и оборудования и вероятностных подходов определяется безразмерный средний срок службы автомобиля, который превышает нормативный срок.
На срок службы влияет большое количество факторов: в основном это природно-климатические, дорожные условия, своевременное и полное техническое обслуживание и качественное проведение ремонтных работ. Чаще всего он оценивается в виде календарного времени эксплуатации. В нашем случае срок службы определяется в виде пробега автомобиля, который в целом определяет техническое состояние техники.
Самый надежный прогноз остаточного ресурса может быть осуществлен на основе расчетов показателей работоспособности автотранспорта, содержащих информацию по расходу запасных частей и мате-
риалов каждой единицы техники, видам техобслуживания и ремонтов и т.д. В ЯНЦ СО РАН имеется банк данных «Техника Севера» отечественной и импортной техники [2], который ежегодно пополняется информацией по отказам машин. Кроме того, ведется учет пробега, параметров технического состояния, выполненных работ и израсходованных ресурсов, времени полезной работы транспортных средств. На основе этих данных можно определить удельные затраты, которые являются основой для расчета срока службы техники [3].
Анализ показал, что одним из существенных факторов, влияющих на число отказов, является пробег автомобиля. Особенно это характерно для автомобиля МА1М Р2000: с увеличением пробега (рис. 1) соответственно растут затраты на запасные части и ремонт [4, 5].
На основе информации о пробеге, параметров технического состояния, выполненных объемов и израсходованных ресурсов, наличия неисправностей, времени полезной работы транспортных средств, имеющихся в банке данных «Техника Севера», рас-
1Зудов Геннадий Юрьевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник сектора ритмологии северной техники, тел.: 84112390528, e-mail: [email protected]
Zudov Gennady, Candidate of technical sciences, Senior Researcher of the Northern Machinery Rhythmology Department, tel.: 84112390528, e-mail: [email protected].
2Ишков Александр Михайлович, доктор технических наук, профессор, зав. отделом ритмологии и эргономики северной техники, тел.: 84112390528, e-mail: [email protected]
Ishkov Alexander, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Northern Machinery Rhythmology and Ergonomics Department, tel.: 84112390528, e-mail: [email protected]
3Левин Алексей Иванович, доктор технических наук, зав. сектором ритмологии северной техники, тел.: 84112390528, e-mail: [email protected]
Levin Aleksei, Doctor of technical sciences, Head of the Northern Machinery Rhythmology Department, tel.: 84112390528, e-mail: [email protected]
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
1E5
2E5
5E5
6E5
Рис.
3E5 4E5
пробег, км
1. Зависимость количества отказов МАN F2000 от пробега
7E5
считываем удельные (на один километр пробега) затраты на запасные части и ремонт автомобиля в следующем виде:
ЗУЗ = А ■ L + В, (1)
где Зуз - удельные затраты на запасные части и ремонт; I - пробег с начала эксплуатации автомобиля, тыс. км; А, В - коэффициенты линейной аппроксимации.
Вычисляем удельную стоимость автомобиля, т.е. стоимость автомобиля на один километр пробега:
С
С ЛВТ
(2)
С
А - b^L = о. L
Вычисляя это уравнение, находим значение про-
бега:
L =.
С
АВТ
А
(5)
3 =
3УС
L
где ЗУс - удельная стоимость автомобиля; САВТ -
стоимость автомобиля.
Определив удельную стоимость автомобиля и затраты на запасные части и ремонт, вычислим удельные затраты на эксплуатацию автомобиля в следующем виде:
3 = З + З
3УЭ ЗУЗ ^ ЗУС,
(3)
где ЗУЭ - удельные затраты на эксплуатацию автомобиля.
Для расчета срока службы техники находим минимальные значения удельных затрат на эксплуатацию автомобиля. Для этого дифференцируем функцию ЗУЭ :
d3^
УЭ
С
= А — САВТ
dL iL '
приравнивая выражение (4) к нулю, получим
(4)
Значение L определяет срок службы техники.
Зная экономически оптимальный срок службы и оценивая техническое состояние автомобиля, можно прогнозировать остаточный ресурс (остаточный срок службы).
Для примера рассмотрим автомобиль MAN F2000, эксплуатационные характеристики и экономически оптимальный срок службы которого опубликованы ранее [3, 5]. Пробег имеющихся автомобилей на момент исследования составил от 450 до 700 тыс. км.
Методика расчета остаточного ресурса техники состоит из следующих основных частей:
1. Для каждого из сорока автомобилей MAN F2000, работающих в условиях холодного климата, были определены удельная стоимость и затраты на запасные части и ремонт. Оценены сроки службы каждой единицы транспорта по формуле (5).
Сроки службы автомобилей MAN F2000 изменяются от 550 до 1150 тысяч километров. Результаты представлены на рис. 2 в виде гистограммы.
2. Обработка данных и расчет по программе STA-TISTICA показали следующие результаты: наиболее подходящим законом, описывающим данное распределение, является логнормальный закон распределения со следующими характеристиками:
С = 0,1739;
Ц = 13,6307;
0
количество машин 8 1-1—
7
6
5
4
3
2
1
200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000
срок службы MAN F2000, км
Рис. 2. Распределение сроков службы автомобиля MAN F2000
„ ч 2000000
f (t) =-г=0 х
ta 2л
r (ln t - ß)
х exp
(6)
Наблюдается совпадение с выбранной моделью [1]. На рис. 3 представлены результаты обработки экспериментальных данных и график распределения в
виде логнормального закона.
При этом срок службы автомобиля марки MAN F2000 в условиях эксплуатации при низких климатических условиях составил
T
и+а2/2
= eи =
13,6307+0,17392/2
850000 км
0
0
t, км
Рис. 3. Плотность распределения сроков службы автомобиля MAN F2000 и функция распределения f(t)
Следует отметить, что этот срок службы автомобиля марки MAN F2000 лежит в пределах (нижняя граница в 659 тыс. км и верхняя - 969 тыс. км) ранее определенного экономически оптимального срока службы [3].
3. Определим остаточный срок эксплуатации автомобиля MAN F2000; тогда закон распределения (6) примет следующий вид:
Тост, км
1000000 ---
точный срок службы автомобиля MAN F2000 Тост . На основе этих данных построим зависимость остаточного срока службы автомобиля Тост от эксплуатационного уровня пробега g3KC в условиях низких климатических температур (рис. 4).
800000
600000
400000
200000
250000 500000 750000 1000000 1250000 1500000
g3KC, км
Рис. 4. Зависимость остаточного срока службы автомобиля MAN F2000 То
ост
^ ч 2000000 f (t ) =-— х
х exp
tayflft
-(ln (t + gЭ.С
Остаточный срок службы Тост для автомобиля
g
от эксплуатационного уровня пробега gэкс
Выводы. Предложена методика расчета остаточного ресурса (остаточного срока службы) техники, эксплуатируемой в условиях низких климатических температур.
Методика позволяет:
- нормировать остаточный срок службы техники;
- оценивать влияния ремонтно-восстановитель-ных работ на экономические показатели и надежность.
Произведенный расчет показал, что остаточный
срок службы Тост автомобиля MAN F2000 в услови-
(7)
J
MAN F2000 со сроком эксплуатации км, составит
= 700 тыс.
Т =180000
- ост км ■
4. При разных эксплуатационных уровнях пробега
§экс по формуле (7) оценим соответствующий оста-
ях низких температур до нижней границы экономически оптимального срока эксплуатации в 659 тыс. км
линейно зависит от уровня пробега §экс. При повышении эксплуатационного уровня пробега эта зависимость приобретает нелинейный характер.
Статья поступила 23.09.2014 г.
0
0
1. Лейфер Л.А., Кашникова П.М. Определение остаточного срока службы машин и оборудования на основе вероятностных моделей [Электронный ресурс]. URL: www.labrate.ru/leifer/leifer_kashnikova_article _2007-1_residual_service _life.htm
2. Ишков А.М. Математическая ритмология в работоспособности техники на Севере. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000. 320 с.
3. Зудов Г.Ю., Ишков А.М., Левин А.И. Методика расчета
ский список
срока службы техники, эксплуатируемой в условиях холодного климата // Вестник ИрГТУ. 2013. № 6. С. 112-116.
4. Ишков А.М., Зудов Г.Ю. и др. Работоспособность магистральных грузовиков в условиях Севера // Автотранспортное предприятие. 2006. № 11. С. 18-21.
5. Ишков А.М., Зудов Г.Ю. и др. Эксплуатация магистральных автомобилей МАН Р2000 в условиях холодного климата //Автотранспортное предприятие. 2008. № 1. С. 44-46.
