На правах рукописи

ТУРКЕЕВ ГЕНАДИЙ ГЕНАДИЕВИЧ

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

ЭКСПЛУАТАЦИОННО-РЕМОНТНОГО ЦИКЛА КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ

05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Денисов Александр Сергеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Славуцкий Виктор Михайлович.

кандидат технических наук, доцент Никитин Александр Владимирович.

Ведущая организация ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.Вавилова».

Защита диссертации состоится 19 июня 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.03 при ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет» по адресу: 400131 г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина,28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ожогин В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время себестоимость грузовых автомобильных перевозок довольно велика и в процессе эксплуатации возрастает в 2-3 раза, а техническая готовность автомобилей снижается в 3- раза к пробегу 500 тыс. км. Основными причинами этого является высокие затраты труда, времени и средств на обеспечение работоспособности автомобилей вследствие невысокого уровня технического обслуживания и ремонта автомобилей.

Значительная доля затрат и простоев в ремонте приходится на агрегаты трансмиссии (от 20 до 25 %) и особенно на коробку передач (КП). По автомобилям КамАЗ на нее приходится до 20 % всех отказов трансмиссии.

Одной из основных причин таких высоких затрат по трансмиссии является сложившаяся структура эксплуатационно-ремонтного цикла, при которой используется стратегия ожидания отказов, в результате чего работоспособность обеспечивается в основном за счет капитального ремонта и сложного текущего ремонта с большим расходом запасных частей и простоями в ремонте.

Данная работа выполнена в соответствии с планом НИР и программой по основным научным направлениям Саратовского государственного технического университета (СГТУ) 10 В 01 «Разработка научных основ эффективных технологий обеспечения надежности автотранспортных средств».

Целью работы является снижение затрат на обеспечение работоспособности коробки передач путем разработки структуры эксплуатационно-ремонтного цикла на основе анализа изменения технического состояния в процессе эксплуатации и системы диагностирования.

Предметом исследования являются процессы диагностирования, ремонта и структуры эксплуатационно-ремонтного цикла.

Объектом исследования является коробка передач автомобилей КамАЗ (модель15).

Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к достижению цели, учитывающем получение закономерности изменения технического состояния КП в процессе эксплуатации и обоснованное взаимное влияние технического состояния и отказов ее основных элементов.

Практическая ценность. Разработанная структура эксплуатационноремонтного цикла КП с использованием обоснованных технологий предупредительного ремонта и восстановление деталей снижает затраты на поддержание их в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации не менее, чем на 109 %, по сравнению со сложившейся в настоящее время.

Реализация результатов работы. Структура эксплуатационноремонтного цикла и технология предупредительного ремонта КП автомобилей КамАЗ используется в ОАО «Саратовский автокомбинат № 2», ОАО «СПОГАи на других предприятиях Саратова.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались и были одобрены на научно-технических конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 2001-2009 годах, Саратовского государственного аграрного университета им. Н И. Вавилова в 2006-2008 годах, на юбилейной конференции, посвященной 10-летию Поволжского регионального центра РАТ в октябре 2001 г, на международной научно-практической конференции "Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов", Саратов 2002 г., на международной научно-практической конференции «Логистика и экономика ресурсосбережения в промышленности12-15 сентября 2007 г.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Зависимости показателей технического состояния КП от наработки.

2. Взаимное влияние технического состояния и отказов элементов КП.

3. Обоснованная система диагностирования КП.

4. Разработанная структура эксплуатационно-ремонтного цикла КП.

5. Технология предупредительного ремонта и восстановления деталей КП автомобилей КамАЗ.

Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в десяти печатных работах, в том числе в 1 работе в издании, рекомендуемом «Перечнем ВАК РФ». Общий объем публикаций составляет 3,5 п.л., из которых 1,53 п.л. принадлежит лично соискателю.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 107 наименований, в том числе 5 на иностранных языках и приложений. Работа изложена на странице машинописного текста, содержит 63 рисунок, 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и определены основные направления исследований.

В первой главе «Анализ систем обеспечения работоспособности агрегатов автомобилей. Задачи исследования» показано, что в процессе эксплуатации основными причинами отказов КП является изнашивание, усталостные разрушения. Большой вклад в изучение изменения технического состояния и надежности агрегатов автомобилей и других машин внесли работы таких ученых как: Ф.Н. Авдонькина, Н.А. Бухарина, Д.Н. Гаркунова, Б.В.Гольда, Н.Я.

Говорущенко, В.Н. Казарцева, Б.И. Костецкого, И.В. Крагельского, Г.В.Крамаренко, Р.В. Кугеля, Е.С.Кузнецова. В.С. Лукинского, Л.В.

Мирошникова, В.М. Михлина, А.И.Петрусевича, А.С. Проникова, Р.В.

Ротенберга, А.И.Селиванова, С.В. Серенсена, А.В.Серова, А.М.Шейнина, В.С.

Шуплякова, С.Ф. Щетинина и других.

Изменение технического состояния агрегатов в процессе эксплуатации характеризуется значительным рассеиванием, что свидетельствует о целесообразности использования диагностирования для определения межремонтных пробегов. Для разработки системы диагностирования необходимы конкретные зависимости показателей технического состояния (структурных и диагностических параметров) от наработки и их связь с возникающими в процессе эксплуатации отказами с учетом вероятностного характера отказов.

Сложившаяся в настоящее время структура эксплуатационно-ремонтного цикла (ЭРЦ) агрегатов за счет текущего и капитального ремонтов, не является рациональной, так как не учитывает фактического изменения технического состояния в процессе эксплуатации и рациональных форм ремонта.

Совершенствование структуры ЭРЦ целесообразно за счет обоснования рациональной периодичности ремонтных работ с учетом изменения и диагностирования технического состояния в процессе эксплуатации. Это позволит снизить общий уровень затрат на обеспечение работоспособности агрегатов, конкретизировать номенклатуру и расход основных запчастей.

Для достижения цели нужно решить следующие задачи исследования:

1. Обосновать зависимости показателей технического состояния коробки передач от наработки.

2. Разработать методику определения наработки до ремонта коробки передач с учетом взаимного влияния технического состояния и отказов основных элементов.

3. Обосновать систему диагностирования технического состояния коробки передач.

4. Разработать структуру эксплуатационно-ремонтного цикла коробки передач и технологию ее предупредительного ремонта.

5. Дать технико-экономическую оценку результатов исследования и практических рекомендаций.

Во второй главе «Аналитическое исследование изменения технического состояния и надежности КП в процессе эксплуатации» дан анализ конструктивных особенностей и условий работы КП автомобилей КамАЗ. В процессе эксплуатации при передаче переменного крутящего момента и при переключении передач меняются условия сопряжения деталей коробки передач (подсадка, зазоры). Наибольшему изнашиванию подвергаются детали шлицевых сопряжений (особенно под синхронизатором 4-й и 5-й передач), шейки вторичного вала под роликовыми подшипниками шестерен второй и третьей передач.

Осевые перемещения валов, особенно вторичного, в сочетании с вибрациями приводят к потере натяга обойм подшипников и к радиальным перемещениям валов с шестернями. При этом нарушается правильность зубчатого зацепления, повышается шумность работы КП, затрудняется переключение передач (особенно 4-й и 5-й). Снизить интенсивность указанных процессов можно профилактическими воздействиями.

Сопряжения коробки передач, как и большинство сопряжений трансмиссии можно отнести к динамически нагруженным по классификации профессора Ф.Н. Авдонькина. В таких сопряжениях интенсивность изнашивания деталей по мере изнашивания увеличивается по линейной зависимости где 0 – интенсивность изнашивания детали в конце приработки, приведенная к началу эксплуатации; b- изменение интенсивности изнашивания на единицу износа; S- износ детали.

В соответствии с уравнением (1), величина износа деталей и зазоров между ними возрастает по экспоненциальной зависимости где S0 - износ в конце приработки, приведенный к началу эксплуатации.

С учетом зависимостей (1) и (2) интенсивность изнашивания с ростом наработки l возрастает также по экспоненциальной зависимости Наиболее интенсивно изнашиваются следующие сопряжения КП:

шлицевое сопряжение вторичного вала с синхронизатором 4-й и 5-й передач;

наружных обойм подшипников вторичного и первичного валов с картером коробки передач; роликовых подшипников шестерен 2-й и 3-й передач с вторичным валом. При передаче переменного крутящего момента коробкой передач в данном шлицевом сопряжении происходят соударения втулки синхронизатора со шлицами вторичного вала. При этом наблюдаются и осевые перемещения колебания синхронизатора относительно вторичного вала, а также радиальные колебания, вызванные дисбалансом валов и шестерен. Эти факторы вызывают изнашивание и деформацию шлицевых элементов сопряжения. Проверка сопряжения на смятие показала, что максимальное напряжение более чем в два раза ниже допустимого. Следовательно, смятия и пластической деформации шлицевого сопряжения в процессе эксплуатации с большой вероятностью не происходит.

В результате изнашивания работа удара в шлицевом сопряжении определится по выражению где Мj – момент сил инерции; – угловой зазор; 0 –угловой зазор в конце приработки; – приращение углового зазора из-за износа шлицев вала и синхронизатора.

Момент сил инерции в процессе эксплуатации практически не изменяется.

Угловой зазор в шлицевом сопряжении изменяется в 3-5 раз соответственно увеличивая работу удара.

Часть работы удара преобразуется в тепло, а часть вызывает изнашивание поверхностей трения. Поэтому можно допустить прямо пропорциональную зависимость интенсивности изнашивания от работы удара и трения.

Поэтому для интенсивности изнашивания можно составить дифференциальное уравнение где 0 – интенсивность изнашивания в конце периода приработки; b – изменение интенсивности изнашивания на единицу износа.

экспоненциальные преобразования, получим С учетом уравнений (5) и (6) для износа получим Значение имеет размерность износа и представляет собой износ деталей в конце приработки, приведенный к началу эксплуатации 0. С учетом этого для углового зазора в шлицевом сопряжении получим Следующими наиболее изнашиваемыми сопряжениями КП являются сопряжения наружных обойм подшипников первичного и вторичного валов с картером коробки. В исходном состоянии эти сопряжения неподвижны.

Однако вследствие действия вибраций от дисбаланса валов и шестерен и действия радиальных нагрузок переменного характера происходит фреттинг – изнашивание. При определенной степени разрушения поверхности посадочных отверстий картера на некоторой наработке lн теряется неподвижность сопряжения и наблюдается уже трение скольжения со смазкой. Поскольку чугунный картер КП мягче обоймы подшипника, то он в основном и изнашивается. Сопряжение это можно отнести к динамически нагруженным, поэтому износ посадочного отверстия в процессе эксплуатации изменяется по экспоненциальной зависимости (2). Однако здесь необходимо учитывать, что до наработки lн износ практически был равен нулю, поэтому зависимость (2) примет вид которая определена при l>lн.

Кроме радиального износа посадочных отверстий вследствие действия боковых (межосевых) сил наблюдается их неравномерное изнашивание. Зона наибольшего износа располагается в сторону, противоположную расположению промежуточного вала. В результате этого нарушается соосность посадочных отверстий, что необходимо учитывать при разработке технологии восстановления картера.

Так же к наиболее изнашиваемым сопряжениям КП относятся сопряжения роликовых подшипников шестерен второй и третьей передач и вторичного вала. При нормальной работе этого сопряжения здесь происходит трение качения роликов по валу. В результате циклического воздействия роликов на шейки вала происходит их микро пластическое деформирование (наклеп). В результате этого повышается твердость поверхности вала и снижается интенсивность изнашивания. Согласно исследованием М.М. Хрущева зависимость износостойкости (величина обратной интенсивности изнашивания) от твердости линейная. С учетом этого можно допустить, что с ростом износа (деформирования) S интенсивность изнашивания будет снижаться по линейной зависимости где 0 – интенсивность изнашивания в конце периода приработки; b изменение интенсивности изнашивания на единицу износа.

Проинтегрировав дифференциальное уравнение (10) после преобразований при начальных условиях: S=0 при l=0 получим С учетом уравнений (10) и (11) для износа S получим С учетом износа за время приработки S0 получим При передаче коробкой переменного по величине и направлению крутящего момента наряду с изменением ее технического состояния в процессе эксплуатации происходит взаимное влияние технического состояния ее элементов.

В процессе эксплуатации происходит постоянное переключение передач коробки с осевыми перемещениями валов, особенно вторичного (ведомого).

Это приводит к возникновению осевых колебаний подшипников и вследствие фреттинг - изнашивания к потере неподвижного характера посадки их обойм в картере или на валах. Одновременно происходят и радиальные колебания валов под действием дисбаланса сцепления, карданного вала. Эти колебания также вызывают фреттинг – изнашивание в сопряжениях подшипников с картером и валами, приводящие к потере неподвижного характера этих сопряжений. После потери неподвижности сопряжения интенсивно возрастают радиальные зазоры валов, что существенно нарушает условия зацепления зубьев шестерен, переключения передач. Возрастает интенсивность повышения угловых зазоров за счет изнашивания элементов шлицевых сопряжений. Это в свою очередь интенсифицирует рост осевых зазоров. В этом и проявляется взаимное влияние технического состояния элементов КП в процессе эксплуатации. Это должно учитываться при назначении нормативов ремонта КП (периодичность, объем работ, показатели технического состояния).

Увеличение зазоров в сопряжениях вызывает повышение амплитуды динамических нагрузок, что передается посредством кинематических связей на соседние сопряжения, вызывая повышение интенсивности их изнашивания где i – интенсивность изнашивания деталей i-го сопряжения; i0 – то же в конце приработки; i±1 – изменение углового зазора в i+1-ом или i - 1-ом сопряжениях (в зависимости от направления передачи крутящего момента); b- изменение интенсивности изнашивания на единицу износа.

Сопряжения трансмиссии являются динамически нагруженными, и возрастание зазоров в них происходит по экспоненциальной зависимости (2).

Поэтому и средняя интенсивность изнашивания деталей сопряжения после установки в изношенную систему (трансмиссию) будет возрастать по экспоненциальной зависимости (3), а их ресурс с каждой заменой будет сокращаться по экспоненциальной зависимости.

Как показывает анализ изменения технического состояния КП, в процессе эксплуатации наблюдается определенная тенденция повышения вероятности отказов. Увеличение осевого перемещения валов из-за недостаточного уровня ТО приводит к износу шлицевых сопряжений, появлению радиального зазора, к фреттинг-изнашиванию картера и подшипников и, к потере натяга подшипников, повышению интенсивности возрастания углового зазора и динамических нагрузок на детали и вероятности их разрушения.

Взаимосвязь отказов элементов агрегатов необходимо учитывать при обосновании зависимости абсолютных и удельных затрат на предупреждение и устранение отказов от их наработки. Проявление отказов по наработке носит вероятностных характер. В первую очередь обычно проявляются отказы, которые условно можно обозначить “независимыми”, то есть те, которые вызывают отказы других элементов.

Эксплуатационно-ремонтный цикл (ЭРЦ) автомобиля является частью его жизненного цикла, на которую приходится значительная часть затрат на обеспечения его работоспособности. В течение ЭРЦ действует система ТО и ремонта, которая для автомобилей является планово-предупредительной.

Поскольку система есть ряд элементов, взаимосвязанных структурно и функционально, то одной из важнейших ее характеристик является структура.

Структура системы определяется: рядом ее элементов А; соответствующими свойствами элементов (Р); связями элементов, определяемыми как соотношения между элементами (R). В действующей в настоящее время планово-предупредительной системе ТО и Р недостаточно полно разработаны виды ремонтных воздействий (ПР, КР), что и является одной из целей данной работы применительно к КП. Поэтому в данном случае в структуре ЭРЦ будем рассматривать в основном два элемента: ПР и КР. В качестве их свойств выступают нормативы, а связей - влияние объема ПР на объем КР и общий уровень надежности для достижения выхода системы - снижения затрат на обеспечение работоспособности.

В третьей главе «Программа и методика экспериментального исследования» описана общая методика исследования, методика сбора данных по режимам работы, надежности и техническому состоянию КП в опорном хозяйстве. По КП подконтрольной партии регулярно, с периодичностью в 10- тыс. км, ведутся измерения показателей технического состояния: угловой зазор, радиальный зазор, осевой зазор фланца вторичного вала. Измерения производятся приборами КИ-4832 и прибором собственного изготовления автора на основе индикаторов часового типа, устанавливаемых в кронштейны с магнитным креплением.

По снятым с эксплуатации КП из подконтрольной партии на участке ремонта производится диагностирование по указанным параметрам, которые заносятся в диагностические карты. Затем производится разборка КП, микрометраж деталей (картер, вторичный вал, первичный вал, синхронизатор 4-5 передач), анализ состояния рабочих поверхностей деталей. Результаты заносятся в микрометражные карты, по итогам обработки которых определяются значения износа и изменения геометрической формы деталей.

В ходе ремонта фиксируются заменяемые детали и причины их замены, стоимость деталей, трудоемкость ремонта. После ремонта, сборки КП производится послеремонтное диагностирование. Результаты заносятся в карты замен деталей и диагностические карты. На основе полученных зависимостей показателей технического состояния, затрат на обеспечение работоспособности, простоев в ремонте КП, работающих по существующему и предлагаемому ЭРЦ от пробега автомобилей определяются сроки и объемы проводимых ремонтов КП.

По результатам эксплуатационных исследований всех групп КП определяются затраты на обеспечение ее работоспособности с начала эксплуатации до капитального ремонта. Эксплуатационно-ремонтный цикл, при котором наблюдаются минимальные удельные затраты на обеспечение работоспособности КП с учетом простоев автомобилей, считается рациональным и рекомендуется для реализации в эксплуатации.

В четвёртой главе «Анализ результатов экспериментальных исследований»

получены параметры распределения показателей технического состояния КП, снятых в ремонт. Результаты обработки экспериментальных статистических данных по износу и изменению геометрической формы деталей позволили определить параметры экспоненциальной зависимости от наработки, которые использовали в дальнейшем при определении их предельных значений (рис. 1Определены также параметры аналитически обоснованных зависимостей диагностических показателей (угловой, осевой и радиальный зазоры фланца вторичного вала) от наработки автомобиля (рис. 5, 6) Судя по величине параметра достоверности r2, экспериментальные данные с высокой теснотой связи подтверждают полученные аналитические зависимости.

Разработана система диагностирования КП автомобилей КамАЗ.

Обоснован комплекс диагностических параметров, предложены диагностические средства, оценена точность и эффективность диагностирования.

Рисунок 1. Зависимость износа отверстия картера КП под подшипники первичного и вторичного валов (1), промежуточного вала (2) от наработки автомобилей КамАЗ Рисунок 3. Зависимость износа Рисунок 4. Зависимость износа шеек шлицев вторичного вала под вторичного вала под роликовые синхронизатором 4-5 передач КП от подшипники шестерен 2-3 передачи наработки автомобилей КамАЗ от наработки автомобилей КамАЗ Предложенные диагностические параметры соответствуют требованиям однозначности, чувствительности, стабильности и информативности.

Определены допустимые значения диагностических параметров: угловой зазор 96 мин; осевой зазор – 98 мкм; радиальный зазор фланца вторичного вала– мкм.

Рисунок 5. Зависимость углового зазора Рисунок 6. Зависимость осевого фланца вторичного вала КП от (1) и радиального (2) зазоров фланца наработки автомобилей КамАЗ (цифры – вторичного вала КП от наработки В пятой главе «Разработка структуры эксплуатационно-ремонтного цикла коробки передач» обоснованы сроки и объём проведения предупредительного ремонта КП. Уточнить наработку до предупредительного ремонта (ПР) можно с использованием технико-экономической методики. Зависимость абсолютных затрат на ремонт КП от пробега до ПР, полученная с учетом вероятности отказа сопряжений, приведена на рис. 7.

Рисунок 7. Изменение абсолютных (С) и удельных (С') затрат на обеспечение работоспособности КП в процессе эксплуатации автомобилей КамАЗ.

Из рис. 7. видно, что для КП рациональным пробегом до ПР будет тыс. км. В реальных условиях эксплуатации КП наработка до предупредительного ремонта уточняется диагностированием технического состояния. Как показал анализ изменения технического состояния КП в процессе эксплуатации, после ремонта интенсивность изменения технического состояния выше, чем до ремонта. Поэтому наработка до следующего ремонта будет ниже, чем до первого.

Вторичный ресурс после ремонта КП в АТП находится в пределах 25-72% первичного, в среднем 48%. Вторичный ресурс значительно зависит от порядкового номера ремонта. Дифференциация по номеру ремонта показала на следующую динамику вторичного ресурса: после 1-го ремонта - 72%, 2-50%, 3Это обусловлено взаимным влиянием агрегатов трансмиссии, ведущем к росту динамических нагрузок в трансмиссии в процессе эксплуатации. При большем количестве ПР снижается на 20% ресурс КП и возрастает на 25% стоимость ремонта.

Аналогично сокращается и ресурс КП после капитального ремонта, который поле первого КР составляет в среднем 75% первичного, а последующих - 55%. С учетом динамики изменения наработки до ремонта и стоимости КП и ее ремонтов получены зависимости удельных затрат на обеспечение ее работоспособности от наработки при различных структурах ЭРЦ (рис.8). При этом третья структура с минимальными суммарными удельными затратами при пробеге 550 тыс. км принята за эталон (100%).

Рисунок 8. Изменение удельных затрат на обеспечение работоспособности коробки передач в процессе эксплуатации автомобилей КамАЗ.

В настоящее время сложилась структура ЭРЦ, состоящая из КР и устранения случайных отказов при текущих ремонтах (структура 1 на рис.8).

При этой структуре удельные затраты сразу же растут после первого КР, то есть он не обеспечивает нормативного вторичного ресурса и оптимальным с экономической точки зрения при этом следует считать ресурс КП 180 тыс. км, что недостаточно.

Противоположной структурой ЭРЦ является структура, состоящая из одних ПР без КР (структура 2, рис.8). При этом значительно снижается уровень внезапных отказов. Однако снижение ресурса после каждого ПР вызывает рост удельных затрат на ремонт и простоев в ремонте. Оптимальным экономическим ресурсом коробки передач в этом случае будет 310 тыс. км при двух ПР, что также недостаточно.

Проведение после двух ПР при наработке 295 тыс. км КР (структура 3, на рис.8) приводит к снижению удельных затрат, минимум которых наступает при наработке 550 тыс. км. Этот оптимальный ресурс, при котором требуется списание (СП) КП, обеспечивается структурой ЭРЦ состоящей из двух ПР до КР и двух ПР после КР. Поскольку удельные затраты при третьей структуре ЭРЦ на 94% ниже, чем при 1-й и на 10% ниже, чем при 2-й структурах ЭРЦ, то ее следует считать оптимальной.

Таким образом, общая структура ЭРЦ КП автомобилей КамАЗ следующая:

первый ПР - 140 тыс. км; второй ПР – 240 тыс. км; КР - 295 тыс. км; третий ПР тыс.км; четвертый ПР – 500 тыс. км; второй КР (или списание) - 550 тыс.

км. По автомобилям КамАЗ к пробегу 500-550 тыс. км рентабельность приближается к нулю. С учётом среднегодового пробега 50 тыс. км, рентабельный срок службы составит 10-11 лет. То есть, предложенная структура ЭРЦ КП позволяет при четырех ПР и одном КР достигнуть общего рентабельного срока службы автомобиля.

Как показал анализ затрат средств, труда и времени на обеспечение работоспособности КП в процессе эксплуатации, при рекомендуемой структуре ЭРЦ они значительно ниже, чем при существующей. Так, трудоёмкость ремонта ниже в 2,35 раза, простой в ремонте - в 1,45 раза, затраты средств - в 2,09 раза.

Доля затрат на коробку передач составляет в среднем 3,7 % всех затрат по автомобилю, а доля затрат на ТО и ТР в себестоимости перевозок составляет в среднем 18 %. С учётом этих значений снижение себестоимости перевозок при рекомендуемой структуре ЭРЦ коробки передач составит 0,73 %. Доля простоев автомобилей КамАЗ в текущем ремонте, приходящаяся на коробку передач составляет в среднем 4,3%, следовательно, простой автомобилей сократится на 2 %. Результаты расчетов показали, что годовой экономический эффект на один автомобиль КамАЗ составит 6300 рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Значительная доля затрат и простоев в ремонте приходится на агрегаты трансмиссии (20-25%), из которых до 20% приходится на коробку передач.

Следовательно, снижение затрат туда, времени и средств на обеспечение работоспособности коробки передач является актуальной задачей. В настоящее время обеспечение работоспособности осуществляется преимущественно по стратегии устранения возникших отказов, хотя отказы носят в основном постепенный (закономерный) характер. Это в среднем в 6-7 раз дороже, чем их предупреждения на основе диагностирования.

2. Обобщены и обоснованы зависимости показателей технического состояния коробки передач от наработки: износ деталей возрастает по экспоненциальной зависимости (2), угловой зазор в шлицевых сопряжениях по экспоненциальной зависимости (10); износ и неравномерность изнашивания посадочных отверстий картера под подшипники - по зависимости (12); износ шеек вторичного вала под роликовыми подшипниками шестерен - по зависимости (19).

3. Разработана методика определения наработки до ремонта коробки передач с учетом взаимного влияния технического состояния и отказов основных элементов. Выявлена тенденция повышения вероятности отказов вследствие причинно-следственной связи: осевое перемещение валов при переключении передач приводит к осевому колебанию подшипников и вследствие фреттинг-изнашивания к потере неподвижного характера посадки, появлении радиальных колебаний валов сростом износа отверстий картера под подшипники, увеличение интенсивности повышения угловых зазоров за счет изнашивания шлицевых сопряжений. Это обусловливает рост динамических нагрузок на детали и вероятности их разрушения. Существенно также возрастает трудность переключения передач.

4. На основании исследования изменения технического состояния основных элементов коробки передач в процессе эксплуатации разработана система диагностирования, включающая диагностические средства, как традиционное, так и вновь предложенное, связь диагностических параметров со структурными, диагностические нормативы: допустимые значения (угловой зазор фланца вторичного вала 96 мин; осевой зазор – 98 мкм; радиальный зазор – 94 мкм), периодичность диагностирования 24-26 тыс. км.

5. Разработана структура эксплуатационно-ремонтного цикла коробки передач на основе изменения ее технического состояния и техникоэкономической методики определения ресурсов основных элементов. Кроме традиционных видов технического обслуживания структура ЭРЦ включает предупредительные (ПР) и капитальные (КР) ремонты. Рациональная структура ЭРЦ в третьей категории условий эксплуатации: первый ПР – 140 тыс.км;

второй ПР – 240 тыс. км; КР – 295 тыс. км; третий ПР – 430 тыс. км; четвертый ПР – 500 тыс. км; списание - 550 тыс. км. Разработана технология предупредительного ремонта коробки передач, восстановления картера, вторичного вала, синхронизатора 4-5 передач, определены предельные значения износов и отклонения геометрической формы основных деталей.

6. При рекомендуемой структуре ЭРЦ трудоемкость ремонта ниже в 2, раза, простой в ремонте в 1,45 раза, затраты средств – в 2,09 раза, чем при существующей. С учетом доли затрат на ТО и Р в себестоимости перевозок и доли затрат на коробку передач определено, что использование предложенной структуры ЭРЦ снижает себестоимость перевозок на 0,73%, простои в ремонте – на 2% (повышение производительности). В целом годовой экономический эффект составляет 6300 рублей на автомобиль КамАЗ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Туркеев Г.Г. Оценка целесообразности восстановления металлоемких деталей транспортных средств / А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Восстановление и упрочнение деталей машин. Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. С.4-8 (0,3/0,15 п.л.) 2. Туркеев Г.Г. Изнашивание шестерен коробки передач в процессе эксплуатации / А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Совершенствование технологии восстановления и упрочнения деталей машин. Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2002. С.35-37 (0,2/0,1 п.л.) 3. Туркеев Г.Г. Оценка сложившейся структуры эксплуатационно-ремонтного цикла коробки передач автомобилей КамАЗ // А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Повышение эффективности эксплуатации транспорта. Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С.29-32 (0,25/0,13 п.л.) 4. Туркеев Г.Г. Анализ способов восстановления вторичного вала коробки передач автомобиля КамАЗ / Г.Г. Туркеев // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин. Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. С.100-102 (0,2/0,2 п.л.) 5. Туркеев Г.Г. Оценка эффективности восстановления вторичных валов коробки передач автомобилей КамАЗ / А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Проблемы эксплуатации автомобильного транспорта и других машин и пути их решения. Сб. научн. трудов. Саратов:

Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. С. 4-7 (0,25/0,13п.л.) 6. Туркеев Г.Г. Аналитические предпосылки изменения технического состояния коробки передач в процессе эксплуатации / А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Матер. Междунар.

науч.-практ. конф., посв. 70-летию со дня рождения профессора А.Г. Рыбалко, 11-12 июля, Саратов: Сарат. гос. аграр. ун-т, ч.III, 2006. С.19-25(0,45/0,23 п.л.) 7. Туркеев Г.Г. Методика оценки технического состояния коробки передач в процессе эксплуатации / А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин. Сб. научн. трудов. Саратов: Сарат. гос.

техн. ун-т, 2006. С.139-142 (0,25/0,12 п.л.) 8. Туркеев Г.Г. Ресурсосберегающие структуры эксплуатационно-ремонтного цикла агрегатов / А.С. Денисов, Баланцов Л.Б., Воинов Д.А., Г.Г. Туркеев // Логистика и экономика ресурсосбережения в промышленности. Сб. научн. трудов по материалам МНПК 12-15 сентября 2007г. Том 3 СГТУ, Саратов, 2007. С.100-107(0,8/0,2 п.л.) 9. Туркеев Г.Г. Анализ режимов работы и надежности элементов коробки передач автомобилей КамАЗ / А.С. Денисов, Г.Г. Туркеев // Проблемы транспорта и транспортного строительства. Сб. научн. трудов. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2007. С.20-24 (0,3/0,15 п.л.) 10. Туркеев Г.Г. Ресурсосберегающие структуры эксплуатационно-ремонтного цикла агрегатов автомобиля / А.С. Денисов, Баланцов Л.Б., Беликов А.П., Г.Г. Туркеев // Автотранспортное предприятие, 2008, №5. С.48-52(0,5/0,12 п.л.) Личный вклад автора. Во всех работах [1-10] автор принимал непосредственное участие в постановке задач, проведении исследований и обсуждении результатов. В работах [1,2,3,4] проведен анализ износов деталей КП и способов их восстановления. В работах 6,8, 10 автором проведено аналитическое исследование изменения технического состояния элементов КП в процессе эксплуатации и обоснование наработки до предупредительного ремонта. В работах [5,7,9] приведены результаты проведенных автором экспериментальных исследований режимов работы и технического состояния КП в процессе эксплуатации.