В статье рассмотрены вопросы, связанные с обеспечением надежности транспортных средств модульной конструкции, ее задачами. Выявлены проблемы в данной области и найдены условия для достижения достаточной надежности модульных транспортных средств.
Ключевые слова: транспорт, модуль, испытания, надежность, ремонтопригодность
Автомобилестроение использует понятие «модуль» со следующим значением: модуль — система механизмов, обладающая заданными входными и выходными параметрами, способная дополнять или изменять функции основного механизма. Применение модульности в производстве автомобилей дает производителям несколько преимуществ: возможность создания широкой гаммы модификаций на базе одной проработанной модульной платформы, унификация конструкции разных моделей, соответственно сокращение номенклатуры деталей и затрат на них, возможность резко ускорить разработку и выпуск новых модификаций на базе старой конструкции, необходимость модернизации возникает тогда, когда автомобиль уже «морально устарел» и т. д. Однако массовое производство автомобилей на модульных платформах, которое разовьется полностью в ближайшие десять лет (на него шаг за шагом уже начал переходить «Nissan»), таит в себе и определенные опасности. Так, в случае технического сбоя в производстве какого-то узла придется отзывать на гарантийный ремонт все модели, использующие данную версию модульной платформы, а их могут быть сотни тысяч и даже миллионы автомобилей [7].
В связи с вышесказанным встает вопрос о том, насколько могут быть надежны модульные транспортные средства и каким образом это можно подтвердить, поскольку не вполне ясно, как повлияет модульная сборка на стоимость владения, насколько модули ремонтопригодны — не придется ли каждый раз менять не узел, но модуль.
Вопросами надежности автомобилестроение обеспокоено с момента создания автомобиля, поэтому вначале проясним, что же мы закладываем в понятие «надежность». Итак, надежность — это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, в течении требуемого промежутка времени или требуемой наработки [1, 8]. Количественно надежность оценивается показателями безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости [2]. Безотказность — свойства объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Долговечность — свойства объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность — свойства объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания [3]. Технический уровень любого транспортного средства оценивают конструктивными, производственными (технологическими) и эксплуатационными показателями. К эксплуатационным показателям, характеризующим техническое состояние транспортных средств, относятся в первую очередь надежность и контролепригодность [4]. Надежность транспортного средства закладывается при ее проектировании, обеспечивается при изготовлении и проявляется в процессе эксплуатации. Таким образом, мы видим, что надежность закладывается в автомобиль конструктивно, при расчетах. При проектировании традиционных автомобилей конструкторам заранее известны цели и задачи будущего автомобиля, и главное — принцип компоновки и будущие модификации. Закладывать в конструкцию рассчитанный ресурс автомобиля приходится, зная наверняка, какие узлы и агрегаты, с какими характеристиками будут работать в связке. И это несколько упрощает ситуацию, поскольку круг модификаций заранее определен и ограничен. Разработчикам останется только подтвердить заявленные цифры ресурса различными испытаниями полнокомплектного автомобиля.
Перед конструкторами модулей для будущего автомобиля стоит более трудная задача. Вначале необходимо определить предельно допустимые значения нагрузок и рабочих характеристик модуля при работе в предполагаемых условиях. Предстоит учесть всевозможные сферы использования данного модуля в составе транспортного средства и заложить необходимы показатели в конструкцию. После проектирования, как и в случае с традиционными транспортными средствами, необходимо подтвердить надежность данного модуля. Существует два способа подтверждения надежности: расчетный и практический — испытания.
Применяются три основных метода проведения испытаний на надежность [5]: 1) в автомобильных хозяйствах с перевозкой реальных грузов (эксплуатационные испытания); 2) в испытательных организациях с проведением пробеговой части испытаний на дорогах общего пользования при загрузке автомобилей балластом (ресурсные испытания); 3) в условиях испытательного полигона с пробегами по специальным дорогам различных типов при загрузке автомобилей балластом (полигонные ресурсные испытания). В первом случае условия испытаний очень близки к условиям обычной эксплуатации. Недостатком обычно является невысокий суточный пробег и соответственно длительные сроки испытаний. Во втором случае существенно сокращаются сроки испытаний, однако при этом не учитываются многие факторы, влияющие на работу автомобиля, его агрегатов и систем, в данном случае готовых модулей, в реальной эксплуатации. При проведении испытаний на автомобильном полигоне используются специальные дороги и сооружения. Создаваемые при этом более тяжелые (форсированные) режимы работы автомобиля позволяют в несколько раз сократить пробег, а, следовательно, сроки и стоимость испытаний [6]. Однако вследствие специфичности условий этих испытаний необходимо знать переходные коэффициенты для приведения полученных результатов испытаний к условиям реальной эксплуатации на дорогах общего пользования. К форсированным или ускоренным полигонным испытаниям предъявляется одно важнейшее требование — получаемые отказы и неисправности должны быть типичными, т. е. аналогичными встречающимся в эксплуатации. Ситуация усложняется тем, что при проектировании модульного ТС необходимо подтвердить надежность не просто автомобиля целиком, а каждого модуля, с учетом его применимости в других моделях. Это и есть одна из главных проблем, поскольку, как уже отмечалось выше, применение модуля ограничится не одной моделью, а возможно целым рядом модификаций для различных целей и задач.
В итоге удастся получить проработанные модули транспортного средства для применения в готовых автомобилях, тем самым конструкторы получат больше свободы при создании или обновлении модельного ряда, а взаимозаменяемость модулей благоприятно отразится на ремонтопригодности автомобилей, а, следовательно, и надежности.
Литература:
- Дидманидзе О. Н. Ресурсосбережение на автомобильном транспорте и в сельскохозяйственном производстве. / В сб.: Научные проблемы автомобильного транспорта: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ФГОУ ВПО МГАУ, 2010. — С. 5–8.
- Дидманидзе О. Н., Асадов Д. Г., Карев А, М., Егоров Р. Н., Журилин А. Н. Транспортные и транспортно-технологические процессы. — М.: ООО «УМЦ «Триада», 2016. — 163 с.
- Дидманидзе О. Н., Рыбаков К. В., Митягин Г. Е. и др. Автотранспортные и тракторные перевозки: учебник — М.: УМЦ «Триада», 2005. — 552 с.
- Карев А. М., Пуляев Н. Н., Егоров Р. Н., Журилин А. Н. Автотранспортные процессы и системы. — М.: ООО «УМЦ «Триада», 2016. — 94 с.
- Куров Б. А., Лаптев С. А., Балабин И. В. Испытания автомобилей. — М.: Машиностроение, 1976. — 208 с.
- Лаптев С. А. Комплексная система испытаний автомобилей: Формирование, развитие, стандартизация. — М.: Издательство стандартов, 1991. — 172 с.
- Материалы с сайта www.modulcar.h1.ru.
- Дидманидзе О. Н., Варнаков Д. В. Повышение параметрической надежности автомобильных двигателей // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2007. — № 5. — С. 2–7.
