«УСКРЕННАЯ ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТОРМОЗНЫХ НАКЛАДОК НА ОСНОВЕ ВЫБОРА РЕЖИМОВ ПОДКОНТРОЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ...»

Подконтрольный автомобиль КамАЗ-5320, гос. номер Х 099 ТС, выполнял междугородные перевозки грузов. Условия эксплуатации – автомобильные дороги за пределами пригородной зоны на равнинной, слабохолмистой и холмистой местности, имеющие цементобетонное и асфальтобетонное покрытие (1-я категория).

За время наблюдений, с 15.05.2005 г. до 23.06.2006 г. (1 год и 1 месяц), пробег автомобиля по спидометру составил 49853 км. По сведениям, полученным от водителей, тормозная система автомобиля исправна, торможение на линии эффективно. При промежуточных экспертизах тормозных механизмов (пробег автомобиля 17,0 и 25,0 тыс. км с начала установки накладок) техническое состояние накладок и тормозных барабанов было в норме. Отсутствие изменения эффективности торможения при пробеге до 50 тыс. км позволяет утверждать о нахождении тормозных накладок в зоне установившегося изнашивания.

После возвращения из очередного рейса автомобиль был поставлен на ТО- с пробегом 49853 км. При ТО-2 была проведена заключительная техническая экспертиза состояния деталей тормозных механизмов среднего и заднего ведущих мостов, которая показала:

- износ тормозных накладок среднего моста превышает износ накладок заднего моста на 10-15%; средняя остаточная толщина фрикционного слоя накладок тормозных механизмов среднего моста равна 9,8 мм, заднего – 12,4 мм;

- тормозные накладки имеют неравномерный износ, обусловленный разной интенсивностью приработки поверхностей для компенсации отклонений в регулировке тормозных механизмов (наибольший износ с внутренней стороны);

- верхние накладки на правом колесе среднего моста имеют 2…3 скола по краям размерами 2030 мм и менее, а также мелкие трещины (длиной около 10…15 мм), направленных от центра к краям;

- тормозные барабаны дефектов не имеют, состояние рабочих поверхностей соответствует требованиям эксплуатационной документации автомобилей “КамАЗ”, износ не превышает 0,2 – 0,3 мм [66].

Результаты измерения толщины тормозных накладок приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 – Результаты заключительной технической экспертизы тормозных накладок 5511-3501105-01Б производства ОАО «ВАТИ», пробег 49853 км принадлежность одной генеральной совокупности случайных величин (т. е. на наличие грубых ошибок) по критерию Стьюдента и на то, что их распределение в выборке не противоречит нормальному закону по критерию 2 при уровне значимости = 0,05.

Выборочное уравнение регрессии процесса изнашивания фрикционного слоя накладок тормозных колодок среднего и заднего мостов имеет вид Выборочные средние значения величины износа и пробега Y = 14,3 мм;

Х = 30,7 тыс. км, а выборочные среднеквадратические отклонения Y = 2,2 мм, Х = 17,2 тыс. км.

Решая уравнения регрессии относительно предельного значения износа фрикционного слоя, определим среднее значение пробега тормозных накладок до предельного состояния Rср = 76,0 тыс. км, среднеквадратическое отклонение 42,6 тыс. км и коэффициент вариации 0,56.

Используя выражение 2N/21- q (2N) = (в + 1)b для распределения Вейбулла [74], при N = 16·2 = 32 и заданной доверительной вероятности q = 0, (21- = 40,6, коэффициент b = 1,8), расчетом получим относительную ошибку = 0,29 оценки среднего ресурса. На рисунке 3.2 приведена графическая интерпретация изменения остаточной толщины фрикционного слоя в зависимости от пробега с использованием рассчитанного уравнения регрессии.

После завершения подконтрольной эксплуатации автомобиля КамАЗ, длившейся более 1 года, были получены оценки среднего ресурса по результатам обработки измерений остаточной толщины фрикционного слоя тормозных накладок с относительной ошибкой = 0,29 при заданной доверительной вероятности q = 0,95, что не соответствует требованиям к составным частям изделия, влияющим на безопасность. В связи с тем, что высота установки заклепок при сборке накладок с колодками в условиях АТП отличалась от нормативной (7 мм) в большую сторону, фактический срок службы накладок может быть меньше.

фрикционного слоя накладок ВАТИ тормозных колодок заднего и среднего мостов в зависимости от пробега автомобиля КамАЗ-5320: измеренный ( — ) и прогнозируемый ( ) износ тормозных накладок в эксплуатации.

Результаты подконтрольной эксплуатации автобуса Икарус- обслуживает городские пассажирские маршруты: 88 экспресс, 107, 142, 33 и (условия эксплуатации соответствуют III-ей категории).

За время наблюдений, с 20.05.2005 г. до 25.06.2006 г. (1 год и 1 месяц), пробег автобуса Икарус-280 составил 42512 км. При проведении промежуточной экспертизы 17.10.2005 г. (пробег с начала наблюдений 7086 км) было выявлено наличие глубоких трещин на накладках тормозных колодок заднего моста.

Величина износа фрикционного слоя на накладках переднего и заднего мостов, практически одинакова. Для выяснения причин дефектов накладки были сняты и направлены изготовителю.

В целях продолжения наблюдений тормозные накладки переднего моста были переустановлены в тормозные механизмы заднего моста. Учитывая, что на задний мост приходится 70-80 % тормозного усилия, и поэтому именно накладки на задних тормозных механизмах интенсивно расходуют ресурс, далее контролировалось техническое состояние накладок, установленных в тормозные механизмы заднего моста.

Промежуточная техническая экспертиза тормозных механизмов при пробеге 12,0 тыс. км, дефектов накладок тормозных механизмов заднего моста не выявила. Однако, было отмечено интенсивное изнашивание фрикционного слоя, вызванное приработкой не новых накладок. Далее, за пробег 42,5 тыс. км, снижения эффективности торможения, отказов тормозных механизмов с накладками дет. 018.01-3341-013-01Д не было. Изменения эффективности торможения при пробеге до 42 тыс. км выявлено не было, что позволяет утверждать о нахождении тормозных накладок в зоне нормального изнашивания.

После возвращения из рейса автобус был поставлен на ТО-2, при пробеге 42512 км. При ТО-2 была проведена заключительная техническая экспертиза тормозных механизмов заднего моста, которая выявила:

- тормозные накладки имеют равномерный износ по всей площади контакта с рабочим телом (средняя остаточная толщина фрикционного слоя накладок тормозных механизмов заднего моста составляет 10,2 мм; максимальная высота головок заклепок во фрикционном слое накладок тормозных механизмов заднего моста 2,3 мм);

- износ нижних тормозных накладок превышает износ верхних на 33% (для продолжения эксплуатации тормозных накладок с заметной разностью износа фрикционного слоя, в тормозные механизмы автобуса были установлены разжимные ролики с увеличенными диаметрами).

- тормозные барабаны дефектов не имеют, изменение внутреннего диаметра вследствие износа не превышал 0,1 мм.

Результаты измерения толщины тормозных накладок приведены в таблице 3.11.

Таблица 3.11 – Результаты заключительной технической экспертизы тормозных накладок 018.01-3341-013-01Д производства ОАО «ВАТИ», пробег 42512 км Расположение тормозных накладок на Толщина фрикционного слоя, мм Левый тормозной Верхняя пара 10,8; 10,7 11,2; 11, Правый тормозной Верхняя пара 10,6; 10,5 11,2; 11, принадлежность одной генеральной совокупности случайных величин (т. е. на наличие грубых ошибок) по критерию Стьюдента и на то, что их распределение в выборке не противоречит нормальному закону по критерию 2 при уровне значимости = 0,05.

Выборочное уравнение регрессии процесса изнашивания фрикционного слоя накладок тормозных колодок заднего моста имеет вид:

где Yх – величина износа, мм;

Выборочные средние значения величины износа и пробега Y = 14, 0 мм;

Х = 20,3 тыс. км, а выборочные среднеквадратические отклонения Y = 3,6 мм, Х = 15,5 тыс. км.

Решая уравнения регрессии относительно предельного значения износа фрикционного слоя, определим среднее значение пробега тормозных накладок до предельного состояния Rср = 54,5 тыс. км, среднеквадратическое отклонение 41, тыс. км и коэффициент вариации 0,76. На рисунке 3.3 приведена графическая интерпретация изменения остаточной толщины фрикционного слоя в зависимости от пробега с использованием рассчитанного уравнения регрессии [44].

фрикционного слоя согласно Руководству фрикционного слоя накладок ВАТИ тормозных колодок заднего моста в зависимости от пробега автобуса Икарус-280: измеренный ( — ) и прогнозируемый ( ) износ тормозных накладок в эксплуатации Используя выражение 2N/21- q (2N) = (в + 1)b для распределения Вейбулла [74], при N = 8 и заданной доверительной вероятности q = 0,95 (21- q = 7,96, коэффициент b = 2,23), расчетом получим относительную ошибку = 0,36 оценки среднего ресурса.

Таким образом, после завершения подконтрольной эксплуатации автобуса Икарус-280, длившейся более 1 года, были получены оценки среднего ресурса по результатам обработки измерений остаточной толщины фрикционного слоя тормозных накладок с доверительной вероятностью q = 0,95 при относительной ошибке = 0,36, что не соответствует требованиям к составным частям изделия, влияющим на безопасность.

автомобилей ВАЗ.

Выбранные для подконтрольной эксплуатации автомобили ВАЗ-2110, ВАЗВАЗ 2115, ВАЗ 21099 (16 тормозных колодок) эксплуатируются на улицах г. Волгограда. Условия эксплуатации соответствуют 3-ей категории [69].

За время наблюдений, с 15.05.2006 г. по 29.09.2006 г. (4,5 месяца), пробег автомобилей составил: ВАЗ-2110 – 5731 км; ВАЗ-21102 – 15540 км. За время наблюдений, с 13.10.2008 г. по 10.05.2009 г. (7 месяцев), пробег ВАЗ- 2115 и ВАЗ-21099 составил, соответственно, 15500 км и 15246 км.

По сведениям, полученным от водителей, тормозная система автомобилей в интервале указанного пробега исправна, торможение во время движения эффективно. Для получения объективных данных об изменении эффективности торможения на трех автомобилях тормозные механизмы проверялись на тормозном стенде силовом СТС-3Л-СП-11. На автомобилях ВАЗ-2115 при пробеге более 12 тыс. км отмечено снижение устойчивости автомобиля при регулировались. При пробеге 15500 км (ВАЗ-2115) и 15540 км (ВАЗ-21102) снижение устойчивости стало неустранимым регулировкой, комплекты тормозных колодок были заменены. Измерения деталей тормозных механизмов были выполнены на двух автомобилях. Результаты подконтрольной эксплуатации и заключительной технической экспертизы деталей тормозных механизмов приведены в таблицах 3.12 и 3.13.

Внешний вид тормозных колодок и тормозных дисков представлен на фотографиях (Приложение А, рисунки А.7-А.20).

Таблица 3.12 – Результаты подконтрольной эксплуатации переднеприводных автомобилей ВАЗ с тормозными колодками 2110-350-1090-01А производства ОАО «ВАТИ»

ВАЗ2110, (15.05.2006 г) (29.09.2006 г) Эффективность торможения в норме.

ВАЗ21102, (15.05.2006 г) (29.09.2006 г) увеличение времени срабатывания и ВАЗ21150, (13.10.2008 г) (10.05.2009 г) ВАЗ21144, (13.10.2008 г) (10.05.2009 г) Эффективность торможения в норме.

Таблица 3.13 – Результаты заключительной технической экспертизы тормозных колодок 2110-350-1090-01А производства ОАО «ВАТИ»

переднеприводных автомобилей ВАЗ автором установлено:

- изменение эффективности торможения проявилось на автомобилях при пробеге более 15,0 тыс. км, при этом увеличивается время срабатывания и нарастания замедления до 7,5 с, растет разность тормозных сил на оси на 24…25%, снижается удельная тормозная сила до 0,46…48;

- у тормозных колодок при пробеге более 15,0 тыс. км износ по длине неравномерный, разность толщины фрикционного слоя может достигать 20%, при снижении толщины менее 3 мм возможно отслоение части фрикционного слоя;

износ фрикционного слоя внутренних тормозных колодок правого и левого тормозных механизмов, вследствие конструктивных особенностей суппорта передних тормозных механизмов ВАЗ, превышает износ наружных колодок на 5 – 8 %;

- тормозные диски дефектов не имеют, величина износа менее 0,1 мм.

Состояние поверхностей тормозных дисков и их размеры соответствуют требованиям эксплуатационной документации ВАЗ.

Выборочное уравнение регрессии процесса изнашивания фрикционного слоя накладок тормозных колодок переднего моста имеет вид:

где Yх – величина износа, мм;

Выборочные средние значения величины износа и пробега Y = 6,9 мм;

Х = 10,6 тыс. км, а выборочные среднеквадратические отклонения Y = 3,6 мм, Х = 4,9 тыс. км.

Решая уравнения регрессии относительно предельного значения износа фрикционного слоя определим среднее значение пробега тормозных накладок до предельного состояния Rср = 20,5 тыс. км, среднеквадратическое отклонение 9, тыс. км и коэффициент вариации 0,46.

остаточной толщины фрикционного слоя в зависимости от пробега с использованием рассчитанного уравнения регрессии [44]. Проверка нулевой гипотезы о равенстве выборочных средних значений ресурса Rcp и пробега до замены rcp не проводилась вследствие малого объема выборки пробегов до замены.

Толщина фрикционного слоя, мм фрикционного слоя колодок ВАТИ в зависимости от пробега с использованием рассчитанного уравнения регрессии: реальный ( — ) и прогнозируемый ( ) износ тормозных колодок дет.

2110-350-1090-01А автомобилей ВАЗ-2110 и ВАЗ- Используя выражение 2N/21- q (2N) = (в + 1)b для распределения Вейбулла [74], при N = 4·2 = 8 и заданной доверительной вероятности q = 0,95 (21- q = 7,96, коэффициент b = 1,92), расчетом получим относительную ошибку = 0,44 оценки среднего ресурса.

Таким образом, после завершения подконтрольной эксплуатации переднеприводных автомобилей ВАЗ, длившейся от 4,5 до 7 месяцев, были получены оценки среднего ресурса в ходе статистической обработки результатов измерений остаточной толщины фрикционного слоя тормозных накладок с доверительной вероятностью q = 0,95 при относительной ошибке = 0,44, что не соответствует требованиям к составным частям изделия, влияющим на безопасность.

Результаты подконтрольной эксплуатации автомобиля МАЗ-64229.

Подконтрольный автомобиль МАЗ-64229 эксплуатировался в дорожных условиях I-й категории (на загородных цементобетонных и асфальтобетонных дорогах) [69].

За время наблюдений, с 02.08.2006 г. по 29.01.2007 г. (6 месяцев), пробег автомобиля по спидометру составил 42167 км. По сведениям водителей, тормозная система автомобиля внешних неисправностей не имела. Торможение на линии автомобиля МАЗ-64229 было эффективно. Отсутствие изменения эффективности торможения при пробеге до 42 тыс. км позволяет утверждать о нахождении тормозных накладок в зоне нормального изнашивания.

При очередном ТО (42167 км) были проведены измерения остаточной толщины фрикционного слоя накладок до заклепок (среднее значение 7 мм).

Внешний вид тормозных накладок и тормозных барабанов представлен на фотографиях (Приложение А, рисунки А.21-А.26). Результаты измерений толщины тормозных накладок приведены в таблице 3.14.

Таблица 3.14 – Результаты заключительной технической экспертизы тормозных накладок 64226-3501105-01Б производства ОАО «ВАТИ», пробег 42167 км Задний мост правый Верхняя пара 10,8; 10,6 11,1; 11, Задний мост левый Верхняя пара 10,5; 10,6 11,1; 11, Средний мост левый Верхняя пара 11,2; 11,5 12,0; 11, Анализ результатов технической экспертизы автомобиля МАЗ-64229 с экспериментальными тормозными накладками после пробега 42167 км, показал:

- износ тормозных накладок среднего моста превышает износ накладок заднего моста не более, чем на 5%, средняя остаточная толщина фрикционного слоя накладок тормозных механизмов среднего моста 10,5 мм, заднего моста мм;

- тормозные барабаны дефектов не имеют, состояние рабочих поверхностей соответствует требованиям эксплуатационной документации автомобилей МАЗ, изменение внутреннего диаметра вследствие износа не превышает 0,5 мм.

Измеренные значения остаточной толщины фрикционного слоя накладок были проверены на принадлежность одной генеральной совокупности случайных величин (т. е. на наличие грубых ошибок) по критерию Стьюдента и на то, что их распределение в выборке не противоречит нормальному закону по критерию при уровне значимости = 0,05.

Выборочное уравнение регрессии процесса изнашивания фрикционного слоя накладок тормозных колодок среднего и заднего мостов имеет вид:

где Yх – величина износа, мм;

Выборочные средние значения величины износа и пробега Y = 10, 7 мм;

Х = 21,1 тыс. км, а выборочные среднеквадратические отклонения Y = 7,21 мм, Х = 19,2 тыс. км.

Решая уравнения регрессии относительно предельного значения износа фрикционного слоя, определим среднее значение пробега тормозных накладок до предельного состояния Rср = 64,2 тыс. км, среднеквадратическое отклонение 58, тыс. км и коэффициент вариации 0,91.

Используя выражение 2N/21- q (2N) = (в + 1)b для распределения Вейбулла [74], при N = 16 и заданной доверительной вероятности q = 0,95 (21- q (2N)= 20,1, коэффициент b = 1,3), расчетом получим относительную ошибку = 0,43 оценки среднего ресурса. На рисунке 3.5 приведена графическая интерпретация изменения остаточной толщины фрикционного слоя в зависимости от пробега с использованием рассчитанного уравнения регрессии.

После завершения подконтрольной эксплуатации автомобиля МАЗ-64229, длившейся более 1 года, были получены оценки среднего ресурса по результатам обработки измерений остаточной толщины фрикционного слоя тормозных накладок с относительной ошибкой = 0,43 при заданной доверительной вероятности q = 0,95, что не соответствует требованиям к составным частям изделия, влияющим на безопасность.

Толщина фрикционного слоя, мм фрикционного слоя в зависимости от пробега с использованием рассчитанного уравнения регрессии: реальный ( — ) и прогнозируемый ( ) износ тормозных накладок дет. 64226Б автомобиля МАЗ- O 302 S.

S, год выпуска 1989, после установки тормозных накладок эксплуатировался на междугородних маршрутах. Условия эксплуатации соответствуют V-ой категории [69].

автобуса по спидометру составил 32641 км. По сведениям владельца, тормозная система автобуса внешних неисправностей не имела. Торможение на линии автобуса Mercedes Benz O 302 S было эффективно. Отсутствие изменения эффективности торможения при пробеге до 32 тыс. км позволяет утверждать о нахождении тормозных накладок в зоне нормального изнашивания.

приходится 70-80% тормозного усилия, и поэтому именно накладки на задних тормозных механизмах интенсивно расходуют ресурс, была измерена остаточная толщина фрикционного слоя накладок, установленных в тормозные механизмы заднего моста. Техническое состояние деталей тормозных механизмов переднего моста проверялось внешним осмотром.

Анализ результатов технической экспертизы автобуса Mercedes Benz O S с тормозными накладками после пробега 32641 км, показал:

1. Передние тормозные механизмы в работоспособном состоянии, износ накладок незначителен, на части рабочей поверхности следы износа отсутствуют;

2. На задних тормозных механизмах:

- выявлено наличие металлического включения размером 1033 мм во фрикционном материале тормозной накладки правого колеса заднего моста и обнаружены сколы треугольной формы возле двух крайних клепок из общего числа 8;

- минимальная остаточная толщина фрикционного слоя (до заклепок) тормозных накладок задних тормозных механизмов правого колеса составила 0,71 мм, левого – 0,62 мм;

- все тормозные накладки имеют неравномерный износ по длине, толщина фрикционного слоя в зоне пятой и шестой клепок на 10…15% меньше, чем в зонах крайних клепок: первой, второй, седьмой и восьмой;

- тормозные барабаны дефектов не имеют, износ внутренней поверхности 0,3…0,5 мм.

Внешний вид тормозных накладок и тормозных барабанов представлен на фотографиях (Приложение А, рисунки А.27-А.44). Результаты измерения толщины тормозных накладок приведены в таблице 3.15.

Таблица 3.15 – Результаты заключительной технической экспертизы тормозных накладок 0345-3502105-01Б производства ОАО «ВАТИ», пробег 32641 км Расположение тормозных накладок на Толщина фрикционного слоя, мм принадлежность одной генеральной совокупности случайных величин (т. е. на наличие грубых ошибок) по критерию Стьюдента и на то, что их распределение в выборке не противоречит нормальному закону по критерию 2 при уровне значимости = 0,05.

Выборочное уравнение регрессии процесса изнашивания фрикционного слоя накладок тормозных колодок заднего моста имеет вид:

где Yх – величина износа, мм;

Выборочные средние значения величины износа и пробега Y = 7, 7 мм;

Х = 16,3 тыс. км, а выборочные среднеквадратические отклонения Y = 5,4 мм, Х = 12,8 тыс. км.

Решая уравнения регрессии относительно предельного значения износа фрикционного слоя, определим среднее значение пробега тормозных накладок до предельного состояния Rср = 33,8 тыс. км, среднеквадратическое отклонение 26,5 тыс. км и коэффициент вариации 0,78.

Используя выражение 2N/21- q (2N) = (в + 1)b для распределения Вейбулла [74], при N = 8 и заданной доверительной вероятности q = 0,95 (21- q = 7,96, коэффициент b = 2,0), расчетом получим относительную ошибку = 0,42 оценки среднего ресурса.

На рисунке 3.6 приведена графическая интерпретация изменения остаточной толщины фрикционного слоя в зависимости от пробега [15].

фрикционного слоя накладок задних тормозных механизмов в зависимости от пробега:

реальный ( — ) и прогнозируемый ( ) износ тормозных накладок дет. 0345-3502105-01Б автобуса Mercedes Benz O 302 S 302 S, длившейся 4 месяца, были получены оценки среднего ресурса по результатам обработки измерений остаточной толщины фрикционного слоя тормозных накладок с доверительной вероятностью q = 0,95 при относительной ошибке = 0,42, что не соответствует требованиям к составным частям изделия, влияющим на безопасность.

результатам подконтрольной эксплуатации и заключительных технических экспертиз. Получены зависимости для определения остаточной толщины фрикционного материала накладок от пробега автомобиля и выполнена оценка точности среднего ресурса (см. таблицу 3.16).

накладок, установленных в колесные тормозные механизмы одноименных осей автомобилей, выполняющих одинаковый вид перевозок, зависит от толщины рабочего слоя фрикционного материала (автобусы Икарус и Mercedes Benz).

Таблица 3.16 – Ресурс тормозных накладок производства ООО «ВАТИ» по результатам подконтрольной эксплуатации АТС ГАЗ-3221 и модификации, механизмы ВАЗ-2110, 2115, передние тормозные механизмы Mercedes Benz O 302 S, задний мост КамАЗ-5320: средний и задний мост МАЗ-64229: средний и задний мост Анализ полученных данных позволяет утверждать, что ресурс тормозных накладок, установленных в колесные тормозные механизмы одноименных осей автомобилей, выполняющих одинаковый вид перевозок, прямо пропорционален рабочей толщине фрикционного слоя тормозной накладки.

Ресурс тормозных накладок более нагруженного тормозным моментом моста снижается, так например, на грузовых автомобилях КамАЗ и МАЗ ресурс тормозных накладок заднего и среднего моста меньше, чем у переднего.

Однако, ресурс тормозных накладок колодок с одинаковой толщиной фрикционного слоя, установленных в колесные тормозные механизмы одноименных осей автомобилей, эксплуатирующихся в городских условиях, зависит от величины пути трения на 1 км пробега (маршрутные такси ГАЗ в сравнении, индивидуальные автомобили ВАЗ).

соответствие требованиям, предъявляемым к деталям, влияющим на безопасность дорожного движения.

4 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИНТЕНСИВНОСТИ

ИЗНАШИВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ НАКЛАДОК

4.1 Разработка математической модели изменения остаточного ресурса тормозных накладок в процессе эксплуатации Выше было показано, что период работы пары «тормозная накладка – контртело» в колесных тормозных механизмах, при котором обеспечивается эффективное торможение, определяется, в первую очередь, долговечностью тормозной накладки. Основным показателем (оценочным параметром) долговечности является ресурс тормозных накладок. В процессе эксплуатации остаточный ресурс тормозных накладок снижается (толщина фрикционного слоя, вследствие трения о поверхность контртела, уменьшается). При этом зафиксировано снижение эффективности торможения. Регулировка тормозных механизмов при проведении плановых ТО позволяет частично восстановить эффективность торможения. Однако, регламентные операции ТО остаточную толщину фрикционного слоя тормозных накладок не повышают. Ресурс с каждым торможением продолжает снижаться, а при достижении тормозной накладкой предельного состояния, требования к эффективности торможения не обеспечиваются.

В общем виде математическая модель, которая описывает рассматриваемый процесс исследования – изменения ресурса тормозных накладок Rтн, выражается уравнением регрессии где X1, X2, …, Xn – факторы, отражающие, соответственно, фрикционные свойства материалов накладки и контртела, давление в паре трения, физику протекания процессов изнашивания, путь торможения колеса на 1 км пробега и рабочую толщину накладки;

Z1, Z2, …, Zm, W – накладываемые ограничения, а именно: модель, год выпуска, загрузка автотранспортного средства (величины, управление которыми не предусмотрено в исследовании) и, соответственно, техническое состояние, внешние условия, дорожные условия (величины, управление которыми невозможно в рамках исследования).

В пределах одного конструктивного исполнения колесных тормозных механизмов (дисковые или барабанные) фрикционные свойства материалов накладки и контртела относительно постоянны, максимальное давление в паре трения обусловлено прочностными характеристиками накладки, а физика протекания процессов изнашивания одинакова. Следовательно, эти параметры функциональных свойств тормозных накладок являются равнозначными факторами по воздействию на изменение в условиях эксплуатации ресурса тормозных накладок и не определяют разницу в значениях ресурса тормозных накладок одного изготовителя, установленных в колесные тормозные механизмы АТС разных категорий.

В предыдущей главе, на основе выполненных экспериментальных исследований, было установлено значительное влияние на ресурс тормозных накладок пути торможения колеса, приходящегося на 1 км пробега, а также рабочей толщины накладки. Поэтому целесообразно в качестве факторов оценки ресурса принять путь трения накладки тормозного механизма на 1 км пробега (Х1) и рабочую толщину накладки (Х2).

При этом было доказано, что период установившегося изнашивания принято характеризовать линейным уравнением вида у = ax + b. При X1 и X равных нулю, очевидно, и ресурс тормозной накладки Y будет равен нулю, следовательно, постоянная величина может быть исключена из расчетов. В этом случае математическая модель изменения ресурса тормозных накладок колесных тормозных механизмов, которая в общем виде рассмотрена выше, может быть представлена выражением первого порядка:

Уровни варьирования факторов влияния в натуральных значениях по результатам исследований автора приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Уровни варьирования факторов влияния Путь трения накладки тормозного механизма, (Х1), м на 1 км пробега Рабочая толщина накладки, (Х2), мм Для определения коэффициентов математической модели воспользуемся подконтрольной эксплуатации (см. главу 2) следующих автотранспортных средств: маршрутных такси ГАЗель (20 тормозных накладок), автобуса Mercedes Benz O 302 S (8), КамАЗ 5320 (16). Измеренные значения факторов влияющих на ресурс на этих автотранспортных средствах являются симметричными относительно среднего уровня, что позволяет использовать математический аппарат активного метода экспериментальных исследований [41].

В таблице 4.2 даны средние значения ресурса тормозных накладок при средних значениях факторов. Средние значения ресурса приведены к 1-й категории условий эксплуатации.

Таблица 4.2 Средние значения ресурса тормозных накладок при средних значениях факторов Точки плана 41,2 тыс. км; S2 = 2520,73; Gоп = 1814,76/2520,73= 0,72 < G=0,01(r-1; N) = 0,815, где rср = 14 и N = 3 [15]. Следовательно, дисперсии параллельных опытов однородны, их можно усреднить и определить дисперсию выходного параметра S2у,общ. (дисперсия воспроизводимости всего эксперимента при уровне значимости =0,01). S2 у, общ. равна 840,2.

Используя критерий Пирсона, при уровне значимости = 0,05, проверяем, согласуется ли гипотеза о нормальном распределении генеральной совокупности Y с эмпирическим распределением. Для упрощения расчетов выборку составляем из средних значений объема N = 3, интервал h = 26, хср. общ. = 41,2 и общ = 28,8.

Согласно таблице 4.3, где эмпирическое распределение представлено в виде теоретические частоты и сравниваем 2набл. и 2кр. (0,05; 1) [15]. При 2набл. < 2кр. = 3,8 гипотезу о нормальном распределении не отвергаем.

Таблица 4.3 Эмпирическое распределение Для определения коэффициентов функции отклика (4.2) составляем и решаем систему уравнений (4.3) где Уi – соответствующие точки плана, равные ресурсу тормозных накладок.

Тогда уравнение (4.2) примет вид Оценим соответствие полученной математической модели исследуемому явлению по соотношению дисперсии адекватности к общей дисперсии эксперимента. При этом будем использовать экспериментальные данные всех математической модели где yiоп – среднее арифметическое из ri параллельных опытов в i-ой точке yip – вычисленное по уравнению регрессии значение функции отклика;

f1 = N – d, где d – число незначимых коэффициентов в модели, равное 0.

Опытное значение критерия Фишера Fоп = S2ад/S2общ = 233,46/108,5 = 2,15, теоретическое значение Fт = 2,3 (f1 = 6; f2 = 62), Fт > Fоп. Следовательно, полученная математическая модель адекватно описывает зависимость ресурса тормозных накладок колесных тормозных механизмов от пути трения накладок на 1 км пробега автотранспортного средства и рабочей толщины накладки.

На рисунке 4.1 приведена поверхность функции отклика полученной двухфакторной модели: Y = - 1,28Х1 + 7,18Х2.

Рисунок 4.1 – Поверхность функции отклика двухфакторной модели: Y = - 1,28Х1+ 7,18Х Исследуем функцию отклика двухфакторной модели оценочного параметра долговечности (ресурса) тормозных накладок в эксплуатации. Если рабочая толщина фрикционного слоя Х2 будет равна нулю, то тормозная колодка с такой накладкой эксплуатироваться не может. Следовательно, и путь трения Х1 такой накладки и ресурс Rср будут равны нулю (точка А на рисунке 4.1 двухфакторной модели).

При равенстве 1,28 Х1 = 7,18Х2 ресурс тормозной наладки будет равен пути трения. Однако, учитывая, что реальная толщина фрикционного слоя накладки ограничена, путь трения накладки не превысит 5 – 7 % на 1 км пробега и поэтому при этих условиях ресурс может быть также принят равным нулю (прямая от точки А до точки В). Очевидно, что Х1 < 6 Х2, т.к. путь трения накладки обусловлен наличием рабочего фрикционного слоя.

В общем случае, если толщина фрикционного слоя накладки тормозной колодки не равна нулю, а путь трения очень мал, т.е. Х1 0, при Х2 0, ресурс тормозной накладки будет стремиться к бесконечности Rср. Т. е. величину ресурса будет определять путь трения накладки. Исходя из физики процесса изнашивания ресурс и путь трения тормозной наладки являются обратно математической модели при определенных условиях будет нарушаться. Эти отклонения могут быть учтены дополнительным слагаемым, введенным в формулу (4.6).

Наиболее интенсивный рост нелинейного участка происходит при значениях пути трения менее 1 и показателе степени n = 2 и более. Определим, при каких значениях пути трения, нелинейность математической модели становится значимой величиной для ресурса тормозной накладки. Пусть f(Х1-1)n = (Х1-1)2, за значимую величину примем рост ресурса на 10 %.

Рассмотрим случай при максимальном значении Х2, равном 12 мм (толщина рабочего слоя тормозных накладок грузовых автомобилей). При значениях пути трения, меньших 1, первое слагаемое – 1,28Х1 может не учитываться, тогда (Х1-1) = 0,1(7,18Х2). Решая уравнение относительно Х1, получим Х1 = 0,34 м на 1 км пробега.

Рассмотрим случай, когда толщина рабочего слоя минимальна и, практически, ресурс не определяет. Учитываем, что ресурс - это положительная величина и Х1 < 6 Х2. Тогда при 1,28Х1 = (Х1-1)2 ресурс будет равен нулю. Решая уравнение 1,1(1,28Х1) = (Х1-1)2, получим Х1 = 0,91 м на 1 км пробега и Х2 = 0,15 мм.

Значения пути трения 0,34 и 0,91 м на 1 км пробега автомобиля составляют 3 – 8 % от минимального пути трения тормозных накладок, определенного экспериментально (12,1 м на 1 км пробега для автомобиля КамАЗ). Поэтому в практических расчетах математическая двухфакторная модель может использоваться как линейная зависимость оценочного параметра долговечности тормозных накладок (ресурса) от их пути трения и толщины рабочего слоя.

4.2 Изменение эффективности торможения в период между очередными ТО Цель исследования определить, какой из показателей эффективности торможения (удельная тормозная сила или относительная разность тормозных сил на оси колеса) наиболее точно показывает изменения процесса изнашивания пары «тормозная колодка – контртело».

Эффективность торможения оценивалась в ходе подконтрольной эксплуатации пяти переднеприводных автомобилей ВАЗ с начала установки тормозных колодок до планового ТО: 0, 2500, 5000, 7500, 10000, 12500, 15000 км.

Выбор категории автомобилей был обусловлен высокой долей режима торможения в общем пробеге и возможностью достаточно точно выдержать интервалы измерений. Для исключения влияния особенностей производства на автомобили были установлены тормозные колодки одного изготовителя ОАО «ВАТИ» (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Внешний вид тормозной колодки производства ОАО «ВАТИ»

Для определения необходимого числа проверок эффективности торможения и числа подконтрольных автомобилей использовались методы статистической обработки эксперимента в задачах автомобильного транспорта с учетом ранее приведенных выражений [41].

Результаты проверки эффективности торможения автомобилей ВАЗ на тормозном стенде СТС-3Л-СП-11 приведены в таблице 4.4. Точность полученных значений соответствует заданной ( = 0,95). Закон распределения случайных величин – нормальный. Проверка принадлежности экспериментальных значений одной совокупности случайных величин сравнением дисперсий [15] показала, что дисперсии различаются не значительно, т.е. выделить характерные фазы изнашивания аналитическими методами затруднительно.

На рисунке 4.3 приведены графики и уравнения изменения показателей эффективности торможения автомобилей ВАЗ при пробеге 15 тыс. км от начала установки тормозных колодок. Математические модели изменения эффективности торможения имеют вид Yi = f(Xj), где Xj – удельная тормозная сила или относительная разность тормозных сил.

Таблица 4.4 – Эффективность торможения автомобилей ВАЗ по результатам проверки на тормозном стенде СТС 3Л-СП- Общий пробег на начало Общий пробег на начало Общий пробег на начало Общий пробег на начало Общий пробег на начало наблюдений: 12,2 тыс. км наблюдений: 115,1 тыс. км наблюдений: 60,2 тыс. км наблюдений: 74,2 тыс. км наблюдений: 12,1 тыс. км Удельная тормозная сила т = Рт/mg, где Рт – сумма тормозных сил на колесах оси, Н; m – масса автомобиля, приходящаяся на ось, кг.

Разность тормозных сил Fт = | Рт пр. – Рт лев.|/ Рт max, где Рт пр. и Рт лев., соответственно, тормозные силы на правом и левом колесе, Н; Рт max – максимальная из этих сил, Н.

Общий пробег на начало наблюдений: Общий пробег на начало наблюдений:

Общий пробег на начало наблюдений: Общий пробег на начало наблюдений:

д – ВАЗ-21144, М 903 МС Общий пробег на начало наблюдений:

12,1 тыс. км.

Рисунок 4.2 – Изменения эффективности торможения переднеприводных автомобилей ВАЗ: - удельная тормозная сила; - разность тормозных сил На рисунке 1.3 (см. главу 1) приведена классическая диаграмма процесса изнашивания пар трения [44].

Как было отмечено выше, при оценке эффективности торможения по показателям: удельная тормозная сила т и разность тормозных сил Fт, характерных зон процесса изнашивания выявлено не было. Это может объясняться тем, что период приработки тормозных накладок завершается при малом пробеге, а периода катастрофического износа фрикционный слой колодок не достигает из-за ограничения предельной величины износа по требованиям безопасности.

На большинстве графиков отражена общая тенденция изменения технического состояния в процессе изнашивания пар трения. Свойство узла трения – эффективность торможения – снижается с увеличением пробега автомобиля от момента замены колодок. Наиболее информативно это проявляется на диаграммах изменения относительной разницы тормозных сил на колесах оси.

Вместе с тем, характер расположения кривых показывает, что на эффективность торможения также оказывал влияние общий пробег автомобиля.

Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации взаимодействие пар трения приводит не только к износу тормозных накладок, но также и к износу рабочей поверхности контртела: барабана или диска. Износ рабочей поверхности контртела происходит менее интенсивно. Для передних тормозных механизмов автомобилей сроки замены тормозных колодок и тормозных дисков могут различаться на порядок. Однако, если тормозные колодки в процессе эксплуатации неоднократно заменяются, то контртела за тот же период с эксплуатации не снимаются, оказывая все большее воздействие на снижение эффективности торможения вследствие изменения геометрии сопряжения.

Следовательно, можно принять, что общий пробег автомобиля характеризует влияние контртела.

4.3 Исследование длительности периода приработки тормозных накладок Согласно приведенным в разделе 4.2 результатам исследования эффективность торможения колесных тормозных механизмов с увеличением пробега изменяется. Установлено, что изменение эффективности торможения автомобиля проходит два периода теоретического процесса изнашивания: I-й период повышения эффективности торможения, связанный с интенсивным изнашиванием тормозных накладок при приработке, II-й период относительно стабильных значений эффективности торможения (интенсивность изнашивания постоянна). III-й период катастрофического снижения эффективности торможения вследствие повышения интенсивности изнашивания. Обычно для рассматриваемых элементов III-й период отсутствует из-за ограничений по требованиям безопасности. Причем общая тенденция снижения свойств пар трения с увеличением срока эксплуатации для колесных тормозных механизмов сохраняется.

Наиболее наглядно изменение эффективности торможения проявляется на относительной разнице тормозных сил оси. Поэтому этот показатель рационально использовать в качестве основного оценочного.

Ранее было показано, что износ тел в различные периоды изнашивания может быть выражен как линейными уравнениями вида у = аjх + bj, так и экспоненциальным у = аj + bjе-х, где х – текущий пробег, изменение которого происходит в границах периодов изнашивания. Поскольку изменение относительной разности тормозных сил обусловлено изнашиванием как фрикционного слоя накладки, так и рабочей поверхности контртела тормозных механизмов, то эти процессы являются подобными и для их описания могут использоваться одни и те же уравнения.

Совокупность таких уравнений для различных периодов изнашивания может быть представлена нелинейным уравнением n-го порядка: у = а0 + а1x + а2x + а3x3+ а4x4 + … + аnxn. Так как длительность периода приработки точно неизвестна, то очевидно, что исследования изменения разности тормозных сил на оси могут захватывать оба периода. Поэтому процесс изменения относительной разности тормозных сил должен быть представлен таким же уравнением.

Автором экспериментально установлено, что на изменение эффективности торможения влияют пробег от начала установки тормозных колодок и общий пробег автомобиля. Поэтому пробег от начала замены и общий пробег целесообразно принять в качестве факторов оценочного показателя разность тормозных сил на оси, соответственно, (Х1) и (Х2). Для двухфакторного эксперимента оценки разности тормозных сил общий вид функции отклика 2-го порядка будет следующим:

где Y – разность тормозных сил.

Для определения такой поверхности факторы Х1 и Х2 должны варьироваться не менее, чем на трех уровнях. При n = 2 на трех уровнях (-, 0, +) число опытов N = 32 = 9. При пятикратном повторении опытов общее количество измерений составляет 45.

Для определения коэффициентов математической модели длительности приработки тормозных накладок в зависимости от пробега автомобиля автор исследовал эффективность торможения переднеприводных автомобилей ВАЗ (показатель – относительная разность тормозных сил) в интервалах пробега 0 – 2500 км. Результаты исследования приведены в таблице 4.5 (общее количество измерений факторов 48).

Таблица 4.5 – Результаты оценки приработки колодок переднеприводных автомобилей ВАЗ Автомобиль ВАЗ-111930, гос. номер М 851 КК, дата установки 20.10.2008 г.

Автомобиль ВАЗ-21150, гос. номер М 849 СР, дата установки 14.10.2008 г.

Автомобиль ВАЗ-21099, гос. номер У 349 МК, дата установки 20.10.2008 г.

Автомобиль ВАЗ-21150, гос. номер М 252 АХ, дата установки 13.10.2008 г.

Автомобиль ВАЗ-21144, гос. номер М 903 МС, дата установки 17.10.2008 г.

В таблице 4.6 даны средние значения относительной разности тормозных сил, дисперсии и стандартные отклонения, полученные по результатам обработки измерений. Измеренные значения относительной разности тормозных сил на оси статистической обработки.

Таблица 4.6 Средние значения относительной разности тормозных сил, дисперсии и стандартные отклонения общ.· Проверка по критерию Кохрена показала, что т.с. ср. = 0,77; S2 = 0,56·10-2;

Gоп = 0,10·10-2/0,56·10-2 = 0,18 < G=0,05(r-1; N) = 0,52, где r = 2 и N = 9 [41].

Следовательно, дисперсии параллельных опытов однородны, их можно усреднить и определить S2 у, общ. – дисперсию воспроизводимости всего эксперимента.

Проверка согласования гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности Х с эмпирическим распределением проведена с использованием критерия Пирсона, при уровне значимости = 0,05. Так как 2набл. < 2кр. = 3,8, гипотезу о нормальном распределении случайных величин не отвергаем.

Для определения коэффициентов функции отклика (4.7) составлена и решена система уравнений (4.8). Причем общий пробег автомобиля с начала эксплуатации Х2 выражаем в условных единицах – числе возможных технических обслуживаний.

где Уi – соответствующие точки плана, равные относительной разности тормозных сил.

Исключив незначимые коэффициенты, применяя критерий Стьюдента (tоп = |аi|/ai), получим решение системы уравнений (4.9):

где Х1 и Х2 – соответственно, пробег от начала установки тормозных колодок (тыс. км) и общий пробег автомобиля (порядковый номер очередного ТО).

Далее проведена оценка соответствия полученной математической модели исследуемому явлению по соотношению дисперсии адекватности к общей относительной разности тормозных сил, полученные опытным путем и рассчитанные по уравнению регрессии.

Таблица 4.7 Средние значения относительной разницы тормозных сил, полученные опытным путем и рассчитанные по уравнению регрессии Находим дисперсию адекватности математической модели S2ад = r (yiоп yip)2/f = 3,1/3 = 1,03·10-3, где yiоп – среднее арифметическое из r параллельных опытов в i-ой точке плана; yip – вычисленное по уравнению регрессии значение функции отклика; f = N – d, где d – число незначимых коэффициентов в модели, равное 2.

Опытное значение критерия Фишера Fоп = S2ад/S2общ = 0,103·10-2 / /0,063·10- = 1,63, теоретическое значение Fт = 2,9 (f1 = 3; f2 = 40), Fт > Fоп. Следовательно, полученная математическая модель адекватно описывает длительность приработки тормозных накладок колесных тормозных механизмов автотранспортных средств в зависимости от пробега автомобиля после установки колодок и с начала эксплуатации.

По результатам экспериментальных исследований была построена зависимость изменения относительной разности тормозных сил (показатель эффективности торможения) от пробега в период приработки, которая приведена на рисунке 4.4.

На рисунке 4.4 приведена поверхность функции отклика полученной двухфакторной модели: Y = 0,12 – 0,032Х1 + 0,011 Х12 - 0,44·10-3Х1Х2.

Изначально уравнение изменения относительной разности тормозных сил от пробега, коэффициенты которого были установлены, включало период приработки и период установившегося износа тормозных накладок. Период приработки заканчивается наилучшим состоянием поверхностей деталей и их относительным расположением для обеспечения эффективности торможения.

Поэтому принимаем, что наименьшее значение относительной разности тормозных сил соответствует окончанию периода приработки.

Рисунок 4.4 – Поверхность функции отклика двухфакторной модели: Y = 0,12 – 0,032Х1 + 0,011 Х12 - 0,44·10-3Х1Х Для определения значения длительности приработки вычисляем первую производную Y’ уравнения (4.9):

Приравнивая производную Y’ к нулю и задаваясь значениями общего пробега автомобиля Х2 (через порядковый номер очередного технического обслуживания): 2, 7 и 12, получим длительность приработки Х1: 1,45; 1,59 и 1, тыс. км. Положительное значение второй производной Y’’= 0,022 > подтверждает, что точки Х1 – это точки минимума относительной разности тормозных сил по оси.

Исследованиями установлено, что относительная разность тормозных сил при пробеге до 1300 – 1600 км снижается. При дальнейшем увеличении пробега она принимает практически постоянное значение. Следовательно, можно считать, что приработка тормозных накладок происходит на протяжении пробега 1300 км. Причем длительность приработки зависит от пробега автомобиля с начала эксплуатации. При большем пробеге автомобиля с начала эксплуатации период приработки увеличивается.

Согласно, ранее проведенных исследований по оценке долговечности тормозных накладок, средний ресурс тормозных накладок автомобилей семейства ВАЗ составляет 20,1 тыс. км.

Следовательно, на период приработки приходится не более 10 % от ресурса тормозных накладок. Таким образом, можно заключить, что период приработки для тормозных накладок не столь значим и может не учитываться при прогнозировании долговечности тормозных накладок в эксплуатации с учётом остаточной толщины фрикционного слоя.

5 ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИНТЕНСИВНОСТИ

ИЗНАШИВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ НАКЛАДОК ДЛЯ УСКОРЕННОЙ

ОЦЕНКИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

5.1 Обоснование возможности ускоренной оценки долговечности тормозных Одним из основных элементов тормозной системы, определяющим техническое состояние автомобиля по требованиям безопасности и обеспечивающим эффективность торможения, являются фрикционные накладки тормозных колодок. В настоящее время промышленность выпускает фрикционные накладки как отдельно, так и в сборе с колодками для автомобилей различных марок с различными режимами движения. В целях повышения безопасности автотранспортных средств в эксплуатации постоянно разрабатываются новые составы фрикционных материалов. Для этого на этапе освоения производства требуется большой объем испытаний опытных партий, в том числе проверок в реальных условиях эксплуатации. Кроме того, каждый вид выпускаемой продукции должен иметь сертификат качества, для получения или продления действия которого необходимы результаты эксплуатации. Результаты эксплуатации выпускаемой продукции используются заводами также и для контроля стабильности производства.

Фрикционные накладки проверяют на прочность и долговечность. Если испытания на прочность кратковременны, и, как правило, позволяют оценить качество изготовления, то испытания на долговечность длительны и дают возможность оценить эффективность работы колодок в процессе эксплуатации транспортного средства.

Соответствие ресурса тормозных накладок требованиям обеспечения безопасности автомобиля в условиях заданной изготовителем периодичности технического обслуживания определяется по результатам длительных эксплуатационных испытаний и наблюдений в реальной эксплуатации. Поэтому сокращение времени определения долговечности тормозных накладок всех видов является для предприятий данной отрасли необходимым [90, 91].

С другой стороны, автотранспортные средства одной и той же марки могут использоваться в различных целях, что влияет на долю режима торможения в соотношении режимов движения. Так, грузовые автомобили КамАЗ используются как в междугородних перевозках, так и обеспечении строительных работ, автомобили ГАЗель категории Д и категории C используются, соответственно, на маршрутных пассажирских перевозках и на доставке мелкопартионных грузов, автомобили ВАЗ – для поездок на работу, дачу и в качестве такси, коммерческих перевозках людей. Поэтому долговечность тормозных накладок в общем случае может совпадать с назначенной изготовителем периодичностью ТО, при которых проверяется состояние тормозных механизмов, но может и отличаться как в меньшую сторону, так и в большую. Несвоевременная замена тормозных накладок повышает вероятность ДТП, а замена тормозных накладок, имеющих остаточный ресурс, увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому установление периодичности проверок состояния тормозных механизмов в соответствии с реальным процессом изменения ресурса является объективной необходимостью для предприятий, эксплуатирующих АТС.

Каждый вид транспортных средств комплектуется тормозными накладками различной толщины и формы. Вместе с тем, возможность ускоренной оценки долговечности тормозных накладок основывается на единых требованиях к свойствам тормозных накладок [23, 29, 30]. Завод изготавливает тормозные накладки различных типов по одной и той же технологии и из одного и того же сырья (в состав формовочной смеси входят фенольные смолы, каучуки и металлические включения в виде порошков и стружки) [89]. Обычно в качестве материала для контртела (под контртелом понимается тормозной диск или тормозной барабан) используют чугуны, в основном марки СЧ24 ГОСТ 1412-85, твердостью 187-241 НВ. Очевидно, в таком случае значения коэффициента трения в паре «тормозная накладка – контртело» будут приблизительно равны для тормозных механизмов различных транспортных средств.

тормозными механизмами. При значительном конструктивном различии, они выполняют одинаковые функции, определяющие их условия работы. Например, передние (дисковые) для легковых автомобилей и задние (барабанные) для грузовых, реализуют большую часть тормозного момента. В таком случае можно принять, что если на тормозные накладки однофункциональных (по нагрузке) тормозных механизмов различных транспортных средств во время эксплуатации действуют одинаковые удельные давления, то интенсивность изнашивания тормозных накладок на 1 м тормозного пути будет одна и та же, независимо от типа транспортного средства.

В то же время, изготовители транспортных средств регламентируют в эксплуатационной документации разные предельно допустимые значения остаточной толщины фрикционного слоя, что необходимо учитывать при определении долговечности тормозных накладок [91].

Кроме того, на долговечность могут оказывать существенное влияние и режимы испытаний. От них зависят характер, величина и частота воздействий, продолжительность испытаний.

Основой выбора режима ресурсных испытаний являются характеристики режима работы изделия в эксплуатации. При правильной организации конструкторских работ эти характеристики (или исходные данные для их определения) должны входить в техническое задание на проектирование изделия.

Они необходимы при выборе конструкции, размеров и расчете элементов изделия, эксплуатационных наблюдений. Таким образом, режим работы изделия в эксплуатации, соответствующий заданным типичным условиям его использования, в сочетании с требуемым ресурсом и показателем безотказности, является общей основой всех этапов создания изделия: конструирования, расчетов, испытаний и доводки.

Режим ускоренных ресурсных испытаний в большинстве случаев отличается от режимов эксплуатации, но связан с ними количественно и качественно.

Количественная связь обусловлена необходимостью сравнения интенсивности процессов разрушения при испытаниях с их интенсивностью при эксплуатации.

Качественная связь обусловлена необходимостью воспроизведения при испытаниях таких же процессов разрушения, как в реальной эксплуатации, и как, следствие, получения одинаковых видов повреждения изделий [92].

5.2 Определение характеристик типового режима ускоренных стендовых испытаний на долговечность тормозных накладок Сменная тормозная колодка (наименование в нормативных документах «тормозная накладка в сборе») или сменная тормозная накладка барабанного тормоза должна быть разработана и сконструирована таким образом, чтобы при ее установке тормозная эффективность транспортного средства соответствовала тормозной эффективности официально утвержденного транспортного средства данного типа.

Согласно предписаниям в отношении торможения, приведенным в Правилах ЕЭК ООН № 13, включая поправки серии 09 [23], а также в Правилах ЕЭК ООН № 78, включая поправки серии 01 [24], эксплуатационные характеристики сменной тормозной накладки в сборе аналогичны характеристикам первоначальной тормозной накладки в сборе, если достигаемые средние значения полного замедления при одном и том же контрольном усилии или давлении в магистрали в верхней части образовавшейся кривой (соответствующей двум третям ее длины) находятся в пределах 15 % значений, полученных на первоначальных тормозных накладках в сборе. Причем сменная тормозная накладка в сборе или сменная тормозная накладка барабанного тормоза должна иметь динамические фрикционные и механические характеристики, аналогичные характеристикам первоначальной тормозной накладки.

Испытания тормозных накладок в сборе проводятся в движении или на тормозном инерционном динамометрическом стенде. Тормозные накладки, представленные на испытание по Правилам ЕЭК ООН № 13 [23], устанавливают на соответствующих тормозах и – до процедуры испытаний – прирабатывают в соответствии с инструкциями предприятия-изготовителя по согласованию с технической службой. Далее систему торможения испытывают согласно требованиям, предъявляемым к соответствующей категории транспортного средства.

Если испытания по требованиям функциональности и на прочность кратковременны, то долговечность накладок проверяется длительными испытаниями на износ в объеме пробега, как минимум, до ТО-1 (не менее 10000 км). Поэтому разработка типовых режимов ускоренных стендовых испытаний на износ тормозных накладок автотранспортных средств имеет практическую ценность. Требования к испытаниям фрикционных пар изложены в ГОСТ 30480-97 “Методы испытаний на износостойкость” [22], который устанавливает общие требования к испытаниям на износостойкость на различных стадиях жизненного цикла изделий. ГОСТ допускает применение ускоренных испытаний, если определены коэффициенты перехода от их результатов к параметрам, полученным в условиях реальной эксплуатации. Для того, чтобы пересчет давал максимально достоверные результаты, необходимо иметь эксплуатационный параметр, однозначно воспроизводимый при ускоренных испытаниях. Проведенные исследования показали, что основными параметрами, определяющими изменение ресурса, являются, путь трения на 1 км пробега и рабочая толщина фрикционного слоя накладки, выраженного для рассматриваемого случая уравнением:

где Х1 – путь трения, м на 1 км пробега;

Х2 – рабочая толщина фрикционного слоя накладки, мм.

Толщина фрикционного слоя определяется конструкцией тормозного механизма, путь трения – категорией эксплуатации транспортного средства.

Поэтому, выбрав вид автомобильных перевозок, можно обеспечить соответствие метода и режима испытаний на долговечность тормозных накладок условиям, в которых происходит эксплуатация изделий у потребителей. Ниже приведен метод расчета режима ускоренных испытаний передних тормозных колодок, на примере, автомобилей ГАЗель, использующихся в качестве маршрутных такси.

Исходные данные для режимов торможения получены по результатам обследования режимов движения такси на маршруте № 20 Детский центр – ТЗР – Детский центр (ДЦ). Общая протяженность данного маршрута составляет 34 км.

Выбранный маршрут был разбит на три характерных участка.

I участок: ДЦ – пл. Ленина (3,0 км). Особенности: интенсивное движение, маневр затруднен из-за высокой плотности транспортного потока в центре города, большое количество перекрестков, светофоров и пешеходных переходов.

II участок: пл. Ленина – ул. Штеменко (8,5 км). Особенности: свободное движение транспортного потока, свобода маневра ограничена правилами дорожного движения.

III участок: ул. Штеменко – ТЗР (5,5 км). Особенности: групповое движение транспортного потока, маневр ограничен движением по одной полосе, большим количеством перекрестков, светофоров и пешеходных переходов.

Расчеты проводились по участкам в следующем порядке.

Вначале осуществлялось определение временных и скоростных характеристик торможения: общее время торможения, количество торможений до остановки, длительность торможений до остановки, средняя начальная скорость торможения до остановки, интервалы скоростей и времени притормаживания (служебного торможения с малыми замедлениями), таблицы 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1 – Характеристики режима торможения при движении от ДЦ до ТЗР Время торможения до остановки от общего времени торможений, % Средняя начальная скорость торможения до остановки, км / ч Таблица 5.2 – Среднее время притормаживания и его доля от общего времени торможения по участкам при движении от ДЦ до ТЗР (с / %) Интервалы скоростей Затем проводилось определение силовых характеристик торможения, температурного режима и пути трения накладок: тормозной момент на тормозном диске, давление во фрикционной паре «тормозная накладка – тормозной диск», рабочая температура поверхностей, удельная работа сил трения, путь трения на км пробега. При расчете принимались во внимание следующие параметры автомобиля: полная масса 3500 кг, площадь поверхности тормозной накладки (типа ТИИР-250) 5256 мм2, коэффициент трения тормозной накладки по тормозному диску 0,35, радиус колеса (модель 175К16С) 345 мм [81]. Расчеты тормозного момента, давления, действующего на накладки, и удельной работы трения выполнялись по методике, изложенной в работе П. П. Лукина, Г. А.

Гаспарянц, В. Ф. Родионова [53].

Среднее значение тормозного момента при изменении скорости автомобиля от V1 до V2 может быть найдено по формуле (5.2) где F' – сила торможения на колесе;

r ср – радиус приложения на диск равнодействующей сил трения;

V1 скорость автомобиля в начале торможения, км/ч;

V2 скорость автомобиля в конце торможения, км/ч;

Принимая во внимание, что для рассматриваемой компоновки автомобиля торможение осуществляется в основном за счет работы передних тормозных механизмов, формула (5.2) для режима торможения “до остановки” на одно колесо примет вид (5.3) где VT – средняя начальная скорость торможения;

С другой стороны, приложенный к тормозному диску тормозной момент равен где f – коэффициент трения тормозных накладок по диску, принятый N – суммарная сила прижатия накладки к диску.

Тогда удельная работа трения согласно известной зависимости [53] может иметь вид где V1 – скорость автомобиля в начале торможения;

V2 – скорость автомобиля в конце торможения;

F – суммарная площадь поверхности всех фрикционных накладок.

Суммарный тормозной путь автомобиля при движении на маршруте и периодическом подтормаживании определяется по известной зависимости где n – количество торможений на 1 км пути в интервале скоростей V1…V2.

Следовательно, путь трения тормозной накладки на 1 км пути S* найдем из соотношения где SH – путь, пройденный накладкой;

Тогда путь, пройденный накладкой, равен Результаты расчетов для рассматриваемых участков движения приведены в таблицах 5.3 и 5.4.

Таблица 5.3 – Статические, временные и силовые характеристики режима торможения маршрутного такси на участке от ДЦ до ТЗР при полной остановке Характеристики притормаживания маршрутного такси на участке от ДЦ до ТЗР Характеристики торможения по интервалам Полученные графики режимов движения маршрутного такси на 1 км пути (в виде усредненного графика зависимости скорости автомобиля от времени) приведены на рисунках 5.1, 5.2 и 5.3.

Рисунок 5.1 – Усредненные режимы движения автомобиля на 1 км пути на I участке (в направлении ДЦ - ТЗР). Цифрами указаны величины давления во фрикционной паре, МПа Рисунок 5.2 – Усредненные режимы движения автомобиля на 1 км пути на II участке (в направлении ДЦ - ТЗР). Цифрами указаны величины давления во фрикционной паре, МПа Рисунок 5.3 – Усредненные режимы движения автомобиля на 1 км пути на III участке (в направлении ДЦ - ТЗР). Цифрами указаны величины давления во фрикционной паре, МПа Рисунок 5.4 – Усредненные (синим цветом) и ускоренные (красным цветом) режимы стендовых испытаний тормозной системы автомобиля Анализ графиков, представленных на рисунках 5.1, 5.2, 5.3, показывает, что на 1 км пути маршрутное такси:

- на I участке тормозит до полной остановки 2 раза, притормаживает 1 раз с 30 до 20 км/ч. Время торможения 18,4 с, что составляет 15 % от общего времени проезда 1 км маршрута;

- на II участке тормозит до полной остановки 1,4 раза, притормаживает раза с различными интервалами скоростей. Время торможения 19,2 с, что составляет 19 % от общего времени проезда 1 км маршрута;

- на III участке тормозит до полной остановки 2,4 раза, притормаживает раза с различными интервалами скоростей. Время торможения 42,9 с, что составляет 29 % от общего времени проезда 1 км маршрута.

Исключив из процесса время разгона и равномерного движения, получим возможность соответствующего ускорения режима проведения стендовых испытаний. При этом коэффициент ускорения Ку может быть найден по формуле (5.10):

где Tобщ, Tр, TД – общее время, время разгона и время равномерного движения, соответственно.

Во время испытаний значения температуры во фрикционной паре не должны превышать 100-120 0С. Величины коэффициентов ускорения приведены в таблице 5.5, а режимы ускоренных испытаний – в таблице 5.6.

Таблица 5.5 – Значения коэффициентов ускорения для соответствующих участков маршрута в направлении ДЦ – ТЗР Анализ табличных данных показывает, что режим испытаний эквивалентен движению на три километра маршрута с семью торможениями до полной остановки, пятью притормаживаниями с различными интервалами скоростей.

Коэффициент ускорения Ку при этом будет равен 5,1.

Таблица 5.6 – Режимы ускоренных испытаний на износ накладок эквивалентные пробегу 3 км в городских условиях Стендовые испытания можно ускорить, если располагать экспериментально определенной зависимостью износостойкости материала накладок от температуры [93].

5.3 Метод ускоренной оценки долговечности тормозных накладок по результатам эксплуатации подконтрольного аналога Разработанное по результатам исследований математическое описание изменения ресурса тормозных накладок транспортных средств на стадии установившегося изнашивания (см. главу 4) показывает, что процесс изнашивания зависит от пути трения и рабочей толщины фрикционного слоя. Период приработки, который зависит также от общего пробега (см. главу 4), составляет менее 10% и в оценке ресурса в первом приближении может не учитываться.

Следовательно, процессы изменения ресурса тормозных накладок одного изготовителя в различных транспортных средствах и в разных точках стадии установившегося изнашивания являются качественно одинаковыми, т. е. их математическое описание отличается только численными значениями содержащихся в них размерных величин. Это позволяет распространить результаты эксперимента по определению изменения ресурса объекта, выбранного в качестве подконтрольного аналога, на другие объекты и использовать их для получения ресурса, а математическую двухфакторную модель применять для прогнозирования остаточного ресурса при условии равенства определяющих критериев. Такими критериями для процесса изнашивания, согласно проведенному в первой главе анализу научных работ в области трения и износа, могут быть удельные давления и работа сил трения.

результатам эксплуатации подконтрольного аналога включает следующие этапы:

характеристиками и эксплуатационными показателями работы пар трения в тормозных механизмах транспортных средств.

2. Проверка равенства удельных давлений и определение соответствия удельной работы трения тормозных накладок допустимому значению.

3. Определение режимов движения автомобилей и выбор транспортного средства с наибольшей интенсивностью торможения (по длине пути трения на 1 км пробега) подконтрольного аналога.

подконтрольного аналога на 1 м пути трения.

5. Расчет среднего ресурса тормозных накладок модели по предельному состоянию – минимально допустимой толщине фрикционного слоя.

6. Оценка среднего и “гамма-процентного” ресурса тормозных накладок одного изготовителя с учетом соотношений длины тормозного пути на 1 км пробега и предельного значения толщины фрикционного слоя тормозных накладок подконтрольного аналога и исследуемого транспортного средства [90].

Прогнозирование остаточного ресурса тормозных накладок с применением математической двухфакторной модели включает следующие этапы:

1. Определение исходных данных: измерение значения остаточной толщины рабочего фрикционного слоя Х2ост при межконтрольном пробеге YТО, т.е.

при пробеге транспортного средства между техническими обслуживаниями, при которых выполняется проверка технического состояния тормозных накладок.

2. Расчет фактического пути трения Х1факт, соответствующего значениям межконтрольного пробега YТО и величине износа рабочего фрикционного слоя по толщине Х2 – Х2 ост.

3. Расчет среднего ресурса тормозной накладки Yср с учетом величины износа рабочего фрикционного слоя по толщине Х2 – Х2 ост и фактического пути трения Х1факт, и оценка точности определения нижнего доверительного интервала среднего ресурса при доверительной вероятности 0,95.

4. Прогнозирование остаточного ресурса Yост и оценка абсолютного значения средней квадратической погрешности прогнозирования отклонения рабочей толщины фрикционного слоя Х в течение пробега Yост.

разработанного метода ускоренной оценки долговечности тормозных накладок и возможности прогнозированию остаточного ресурса тормозных накладок были использованы результаты подконтрольной эксплуатации автомобилей с тормозными накладками производства ОАО «ВАТИ» на базе предприятий ОАО “Волгоэнергосервис” (КамАЗ-5320), ГУП ВО ПАТП-4 (Икарус-280, Икарус-250), ООО “ВОЛТАКС-1” (маршрутные такси ГАЗ-3221), ЧП Бойко (Mercedes Benz 0 302 S), а также автомобилей ВАЗ-21102, ВАЗ-2110 (индивидуальный транспорт). Результаты подконтрольной эксплуатации автомобилей рассмотрены в главе 3.

Анализ технических условий ОАО «ВАТИ» на изготовление тормозных накладок для вышеуказанных транспортных средств подтвердил идентичность их материалов и технологического процесса.

Из условий сцепления колеса автомобиля с дорогой были установлены величины удельных давлений р0, действующих на тормозные накладки подконтрольных транспортных средств:

где Мт() – величина максимального тормозного момента в соответствии µ - коэффициент трения в паре «тормозная накладка контртело»;

Rср – средний радиус расположения накладки, м;

Удельная работа трения L определялась согласно методике [53]:

F - суммарная площадь рабочих поверхностей накладок всех Результаты расчетов удельных давлений и их отклонений (, %) от среднего значения (р0 = 5,78 МПа) и удельной работы трения для исследуемых транспортных средств сведены в таблицу 5.7.

Отклонения значений расчетных давлений находятся в пределах 10%.

Значение L значительно меньше предельно допустимой величины [L] = 0,4…1,010-4 кДж/см2. Это позволяет утверждать, что износ фрикционного материала накладок в исследуемых тормозных механизмах происходит в одинаковых внешних условиях.

Таблица 5.7 – Значения удельного давления и удельной работы сил трения для различных транспортных средств средства до остановки, км/ч Mercedes Benz Суммарный тормозной путь автомобиля определяется по формуле где n – количество торможений на 1 км пробега в интервале скоростей V1V2 ;

где SH – путь, пройденный накладкой при торможении, rср – расстояние от оси колеса до середины тормозной колодки Результаты расчетов по каждому типу транспортного средства сведены в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 – Значения тормозного пути и пути трения на 1 км пробега [93] Тип транспортного средства Тормозной путь на 1 км пробега, Путь трения на 1 км пробега, Выбор подконтрольного аналога (транспортного средства с наиболее параметрам:

- количество торможений на 1 км пробега;

По этим параметрам в качестве подконтрольного аналога целесообразно принять автомобиль ГАЗ-3221, эксплуатирующийся как маршрутное такси.

Расчетная величина среднего ресурса передних тормозных колодок автомобилей ГАЗ3221 и их модификации составила 13,8 тыс. км. При расчете среднего ресурса тормозных накладок в качестве критерия их предельного состояния была принята остаточная толщина фрикционного слоя в 3 мм, согласно «Руководству по эксплуатации» автомобилей семейства “ГАЗель” [81].

Оценку среднего ресурса тормозных накладок исследуемых транспортных средств с учетом величины пути трения на 1 км пробега и предельного значения толщины фрикционного слоя произведем по формуле:

где RсрТС – средний ресурс тормозных накладок исследуемого RсрПА – средний ресурс тормозных накладок подконтрольного аналога;

Кs – коэффициент, равный отношению пути трения тормозных накладок при торможении подконтрольного аналога на 1 км пробега к пути трения тормозных накладок исследуемого транспортного средства;

Кh – коэффициент, равный отношению толщины рабочего слоя тормозной накладки исследуемого транспортного средства к рабочей толщине тормозной накладки подконтрольного аналога.

В общем случае коэффициенты Кs и Кh являются результатами операций со случайными независимыми величинами: путем трения и рабочей толщиной тормозных накладок. Однако, в рассматриваемом случае коэффициенты могут быть приняты в качестве постоянных величин, исходя из следующих соображений.

Коэффициент Кs равен отношению пути трения подконтрольного аналога Sпа (X) и исследуемого транспортного средства Sтс (Yi). Дисперсии Кs в этом случае будут вычисляться по известной формуле [15]:

Дисперсии D(Y-1) и математического ожидания M(Yi-1)2 обратной величины (Yi-1) представляют величины, на 2 – 3 порядка меньшие, чем сомножители.

Поэтому дисперсия Кs будет малой величиной, при которой можно принять, что Кs – величина постоянная.

Коэффициент Кh равен отношению рабочих толщин фрикционных слоев накладок, которые относительно своих допусков могут рассматриваться как постоянные величины. Следовательно, и коэффициент Кh также может быть принят за постоянную величину, т.е.

где С – постоянная величина.

Таким образом, точность оценки ресурса исследуемых транспортных средств определяется точностью оценки ресурса подконтрольного аналога:

q = 0,95; = 0,05.

Значения коэффициентов Кs, Кh и результаты расчета среднего ресурса RсрТС по подконтрольному аналогу RсрПА, по математической модели RсрММ и по результатам подконтрольной эксплуатации транспортных средств RсрЭ сведены в таблицу 5.9. Вычисленные значения среднего ресурса тормозных накладок исследуемых транспортных средств по подконтрольному аналогу, а также по математической модели, находятся в интервале ресурса, определенного по результатам подконтрольной эксплуатации.

Таблица 5.9 – Средний ресурс тормозных накладок транспортных средств [64, 65, 66, 67, 68] Для расчета “гамма-процентного” ресурса целесообразно принимать наиболее общий закон распределения случайных величин – закон Вейбулла, определяя параметры закона и из системы уравнений:

где Г (1+1/m) – гамма-функция.

Таким образом, предлагаемый метод ускоренной оценки долговечности тормозных накладок дает возможность прогнозировать средний и “гаммапроцентный” ресурс тормозных накладок любых транспортных средств по результатам эксплуатации подконтрольного аналога и сокращает время определения ресурса тормозных накладок одного изготовителя для различных транспортных средств.

Практическое прогнозирование ресурса тормозных накладок выполнено для одного из подконтрольных маршрутных такси ГАЗель. Измерение остаточной толщины рабочего фрикционного слоя передних тормозных колодок было проведено при пробеге 10 500 км. Результаты измерений показали, что средняя остаточная толщина рабочего фрикционного слоя тормозных колодок составила 2,5 мм, т. е. износ фрикционного материала составил 6,5 мм.

Путь трения на 1 км пробега данного маршрутного такси Х1факт, используя математическую двухфакторную модель (4.4) составит:

Отсюда Х1факт = 28,3 м на 1 км пробега.

Далее определяем средний ресурс тормозных колодок при данном режиме торможения в общем пробеге:

и его нижнюю доверительную границу при доверительной вероятности 0,95 и среднем квадратическом отклонении Y = 1,9 тыс. км:

Экспериментально доказано, что распределение ресурса тормозных накладок не противоречит нормальному закону, тогда табличное значение z для доверительной вероятности 1,96 и нижняя доверительная граница среднего ресурса в данных условиях режима движения исследуемого маршрутного такси будет равна 24,7 тыс. км.

Следовательно, остаточный ресурс тормозных накладок, равный:

будет не менее 14, 7 тыс. км. Это позволяет использовать тормозные колодки без замены на еще один интервал технического обслуживания в 10 тыс. км.

прогнозирования отклонения величины износа Х фрикционного слоя накладки в течение пробега Yост, вычисляют по формуле:

где – относительная средняя квадратическая погрешность n – число выполненных измерений X (n = 3).

– показатель степени регрессии Y на Х, равный 1.

Выполнив расчет по формуле (5.20), получим абсолютное значение средней квадратической погрешности прогнозирования отклонения величины износа Х рабочей толщины фрикционного слоя накладки в течение пробега Yост, равное 0,46 мм.

Нижний доверительный интервал отклонения остаточной рабочей толщины фрикционного слоя при доверительной вероятности 0,95 будет не менее 1,6 мм, что обеспечит работоспособность тормозных механизмов и в следующем межконтрольном интервале.

Разработанный метод ускоренной оценки долговечности тормозных накладок по результатам эксплуатации подконтрольного аналога внедрен в ОАО ООО «Волтакс-1» для оценки остаточного ресурса тормозных накладок при технических обслуживаниях маршрутных такси (ГАЗ-3221 и их модификации).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Решена задача ускоренной оценки долговечности тормозных накладок на основе выбора режимов подконтрольной эксплуатации автотранспортных автотранспортных средств и долговечности различных тормозных накладок в реальных условиях эксплуатации с целью определения корректирующих коэффициентов.

2. Установлена величина пробега, за период которого происходит приработка, и оценена степень ее влияния на изменение ресурса тормозных накладок. Для подконтрольных автомобилей она не превышает 1300-1600 км, что составляет до 10 % от общего ресурса тормозных накладок.

3. Теоретически обоснованы критические факторы (рабочая толщина фрикционного слоя тормозных накладок и путь трения на 1 км пробега) и получена математическая модель изменения ресурса тормозных накладок автотранспортных средств на основе аппарата теории планирования эксперимента.

4. Выявлены параметры качественного подобия процесса изнашивания тормозных накладок, учет которых повышает адекватность пересчета результатов ускоренных испытаний и изменения ресурса в эксплуатации и разработаны типовые режимы торможения для одного из автотранспортных средств.

5. На основе выявленного качественного подобия процессов изнашивания тормозных накладок разработан метод ускоренной оценки долговечности тормозных накладок по результатам эксплуатации подконтрольного аналога, существенно сокращающий время оценки ресурса тормозных накладок одного изготовителя. Доказана возможность оценки ресурса тормозных накладок при любых пробегах.

6. Доказана возможность ускоренной оценки долговечности тормозных накладок автотранспортных средств на основе эксплуатации подконтрольного аналога с доверительной вероятностью 95 %.

7. Разработанный метод ускоренной оценки долговечности тормозных накладок по результатам эксплуатации подконтрольного аналога внедрен в ОАО «ВАТИ» для определения ресурса выпускаемой им продукции и в ООО «Волтакс-1» для оценки остаточного ресурса тормозных накладок при технических обслуживаниях маршрутных такси (ГАЗ-3221 и их модификации).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автомобили ВАЗ. Технология ремонта узлов и агрегатов / В.Л.

Смирнов [и др.]. – Н. Новгород: АТИС, 2003. – 204 с.

2. Александров, М.П. Тормозные устройства: справочник / М.П.

Александров. – М.: Транспорт, 1985. – 356 с.

3. Ахназарова, С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической промышленности: учеб. пособ. / С.Л. Аханзарова, В.В. Кафаров. – М.: Высшая школа, 1985. – 327 с.

4. Бабков, В.Ф. Дорожные условия и режимы движения автомобилей. – М.: Транспорт, 1993. – 271 с.

5. Балабин, И.В. Испытания автомобилей / И.В. Балабин, Б.А. Куров, С.А. Лаптев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. – 192 с.

6. Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин: справочник / И.А.

Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. – М.: Машиностроение, 1993. – 640 с.

7. Браун, Э.Д. Моделирование трения в изнашивания в машинах / Э.Д.

Браун, Ю.А. Евдокимов, А.В. Чичинадзе – М.: Машиностроение, 1982.

8. Вахламов, В.К. Конструкция, расчет и эксплуатационные свойства автомобилей: учеб. пособ. / В.К. Вахламов. – М.: Академия, 2007. – 560 с.

9. Вахламов, В.К. Подвижной состав автомобильного транспорта:

учебник для студентов учреждений сред. проф. Образования / В.К. Вахламов. – М.: Издательский центр “Академия”, 2003. – 480 с.

10. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. – М.: Колос, 1973. – 199 с.

11. Влияние рабочего процесса АБС на долговечность элементов шасси автомобиля: монография / А.А. Ревин, М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко, Р.В.

Заболотный; под ред. А.А. Ревина. – М.: Машиностроение, 2013. – 224 с.

12. Волков, В.П. Тормозные приводы легковых автомобилей / В.П. Волков, В.Н. Скляров, С.Н. Шуклинов и др. – Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2008. – 540 с.

13. Гаркунов, Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов. – М.: Машиностроение, 1985. – 424 с.

14. Германчук, Ф.К. Долговечность и эффективность тормозных устройств / Ф.К. Германчук. – М.: Машиностроение, 1973. – 176 с.

15. Гмурман, В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике / В.Е. Гмурман. – М: Высшая школа, 1998. – 400 с.

16. Гольд, Б.В. Прочность и долговечность автомобиля / Б.В. Гольд. – М.:

Машиностроение, 1974. – 328 с.

17. ГОСТ 22895-77. Тормозные системы автотранспортных средств.

Общие технические требования.- Введены 30.12.77. – М.: Изд-во стандартов, 1978. – 15 с.

18. ГОСТ 23.205 – 79. Обеспечение износостойкости изделий. Ускоренные ресурсные испытания с периодическим форсированием режима.

19. ГОСТ 27.002 – 89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 39 с.

20. ГОСТ 27.410 – 87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность. – М.:

Изд-во стандартов, 1988. – 79 с.

21. ГОСТ 27674 – 88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 21 с.

22. ГОСТ 30480 – 97. Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость. Общие требования. – Минск: Изд-во стандартов, 1998. – 15 с.

23. ГОСТ Р 41.13 – 2007. Единообразные предписания, касающиеся транспортных средств категорий М, N и О в отношении торможения. – М.:

Стандартинформ, 2009. – 170 с.

24. ГОСТ Р 41.78 – 2001. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категории L в отношении торможения. – М.: Изд-во стандартов, 2002. – 23 с.

25. ГОСТ Р 41.90 – 99. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения сменных тормозных накладок в сборе и накладок барабанных тормозов для механических транспортных средств и их прицепов. – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 23 с.

26. ГОСТ Р 51709 – 2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 35 с.

27. ГОСТ Р 52431 – 2005. Автомобильные транспортные средства.

Аппараты тормозных систем с гидравлическим приводом тормозов. Технические требования и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2006. – 20 с.

28. ГОСТ Р 52452 – 2005. Автомобильные транспортные средства. Трубки и шланги гидравлического и пневматического приводов тормозов. Технические требования и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2006. – 11 с.

29. ГОСТ Р ИСО 6310 – 2005. Транспорт дорожный. Накладки тормозные.

Метод испытания на деформацию при сжатии. – М.: Стандартинформ, 2006. – 11 с.

30. ГОСТ Р ИСО 6312 – 2007. Транспорт дорожный. Накладки тормозные.

Метод испытания на сдвиг накладки с колодкой в сборе для дисковых и барабанных тормозов. – М.: Стандартинформ, 2007. – 12 с.

31. Григоренко, Л.В. Динамика автотранспортных средств. Теория, расчет передающих систем и эксплуатационно-технических качеств / Л.В. Григоренко, В.С. Колесников. – Волгоград: Комитет по печати и информации, 1998. – 544 с.

32. Гуревич, Л.В. Тормозное управление автомобиля / Л.В. Гуревич, Р.А.

Меламуд. – М.: Транспорт, 1978. – 152 с.

33. Демиденко, Б.Н. Аналитическое определение величины износа элементов тормозной пары / Б.Н. Демиденко // Автомобильная промышленность.

1963 – №5. – С. 15-18.

34. Джонс, И.С. Влияние параметров автомобиля на дорожнотранспортные происшествия / И.С. Джонс, пер. с англ. С.Р. Майзельс; Под ред.

Р.В. Роттенберга. – М.: Машиностроение, 1979. – 207 с.

35. Дроздов, Ю.Н. Исследование зависимости для расчета на износ деталей машин / Ю.Н. Дроздов // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1980. – №6. – С. – 157.

36. Дроздов, Ю.Н. Прикладная трибология (трение, износ, смазка) / Ю.Н.

Дроздов, Е.Г. Юдин, А.И. Белов. – М.: ЭкоПресс, 2010. – 604 с.

37. Евдокимов, Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа / Ю.А. Евдокимов, В.И. Колесников, А.И. Тетерин. – М.:

Наука, 1980. – 228 с.

38. Зайдель, А.Н. Элементарные оценки ошибок измерения / А.Н. Зайдель.

– 3-е изд-е. – М.: ЁЁ Медиа, 2013.- 99 с.

39. Иванов, В.Г. Доэкстремальное управление в интеллектуальных системах активной безопасности автомобиля: Монография / В.Г. Иванов. – БНТУ.

– Минск, 2004. – 208 с.

40. Индикт, Е.А. Эксплуатационные испытания на надежность // Е.А.

Индикт // Надежность и контроль качества. – 1977. – № 2, С. 19-30.

41. Клепик, Н.К. Планирование эксперимента в задачах автомобильного транспорта / Н.К. Клепик, В.А. Гудков, В.Н. Тарновский. – Волгоград, 1996. – 104 с.

42. Костецкий, Б.И. Трение, смазка и износ в машинах / Б.И. Костецкий. – Киев, 1970. – 395 с.

43. Крагельский, И.В. Некоторые понятия и определения, относящиеся к трению и изнашиванию / И.В. Крагельский. – М., Изд-во АН СССР, 1957 – 12 с.

44. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В.

Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. – М.: Машиностроение, 1977. – 526 с.

45. Крагельский, И.В. Расчетные методы оценки трения и износа / И.В.

Крагельский, Г. М. Харч. – Брянск, 1975. – 54 с.

Крагельский, Н.М. Михин. – М.: Машиностроение, 1984. – 278 с.

47. Когаев, В.П. Определение надежности механических систем по условию прочности / В.П. Когаев. – М.: Знание, 1976. – 48 с.

48. Косолапов, Г.М. Оптимизация тормозных качеств автомобиля: дис. д-р техн. наук / Г.М. Косолапов – Волгоград, 1973. – 317 с.

49. Кугель, Р.В. Испытания на надежность машин и их элементов / Р.В.

Кугель. - М.: Машиностроение, 1982. – 181 с.

50. Кугель, Р.В. О влиянии технологических факторов на долговечность конструкции // Р.В. Кугель, В.А. Трофимов, В.М. Стариков // Стандарты и качество. – 1968.– № 2, С. 44-45.

51. Куперман, А.И. Безопасность дорожного движения: Справочное пособие / А.И. Куперман, Ю.В. Миронов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа, 1999. – 320 с.

52. Левинский, П.А. Роль заводских испытаний новых конструкций машин в сокращении длительности цикла проектирование – производство // П.А.

Левинский, С.П. Сударкина, В.А. Мищенко // Тракторы и сельхозмашины. – 1975.

– № 10, С. 4-6.

53. Лукин, П.П. Конструирование и расчет автомобиля / П.П. Лукин, Г.А.

Гаспарянц, В.Ф. Родионов. – М.: Машиностроение, 1984. – 384 с.

54. Лукинский, В.С. Долговечность деталей шасси автомобиля / В.С.

Лукинский. – М.: Машиностроение, 1984. – 232 с.

55. Меринов, В.В. Исследование влияния некоторых эксплуатационных факторов на неравномерность действия тормозных автомобильных механизмов:

дис. канд. техн. наук / В.В. Меринов. – Волгоград, 1974, – 151 с.

включения фрикционной дисковой муфты // Н.М. Михин, А.П. Антонов, В.Я.

Юденко // Научные принципы и новые методы испытаний материалов для узлов трения. – 1968 – М.: Наука, С. 43-50.

57. Михин, Н.М. Трение в условиях пластического контакта / Н.М. Михин.

– М.: Наука, 1968. – 104 с.

58. Мордашов, Ю.Ф. С учетом эксплуатации колесных цилиндров тормозных систем / Ю.Ф. Мордашов //Автомобильная промышленность. – 1992. – №10. – С. 14 – 16.

59. Налимов, В.В. Теория эксперимента / В.В. Налимов. – М.: Наука, 2001.

– 208 с.

60. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 301 с.

61. Основы конструкции автомобиля / А.М. Иванов [и др.]. – М.:

ООО «Книжное издательство «За рулем», 2005. – 336 с.

62. Осепчугов, В.В. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета:

учебник для студентов вузов по специальности “Автомобили и автомобильное хозяйство” / В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

63. ОСТ 70.2.1-80. Испытания. Тракторы и машины сельскохозяйственные.

Техническая экспертиза. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 86 с.

64. Оценка долговечности безасбестовых тормозных накладок дет. 0345Б и дет. 0345-3502105-01Б (шифр материала ВАТИ-7) автомобилей семейства “Mercedes” и определение «гамма-процентного ресурса» накладок в реальных условиях эксплуатации: отчет о НИР. – Волгоград, 2006. – 24 с.

65. Оценка долговечности безасбестовых тормозных накладок дет. 3302шифр материала 17/31-3) автомобилей семейства “ГАЗель” и определение «гамма-процентного ресурса» накладок в реальных условиях эксплуатации: отчет о НИР. – Волгоград, 2007. – 21 с.

66. Оценка долговечности безасбестовых тормозных накладок дет. 5511Б (шифр ВАТИ-7) автомобилей семейства “КамАЗ” и дет. 018.01 3341Д автобусов “Икарус” и определение «гамма-процентного ресурса»

колодок, приведенного к первой категории условий эксплуатации: отчет о НИР. – Волгоград, 2006. – 42 с.

67. Оценка долговечности безасбестовых тормозных накладок дет. 64226Б (шифр материала ВАТИ-7) автомобилей семейства “МАЗ” и определение «гамма-процентного ресурса» накладок в реальных условиях эксплуатации: отчет о НИР. – Волгоград, 2007. – 27 с.

68. Оценка долговечности тормозных колодок дет. 2101-350-1090-01А и дет. 2110-350-1090-01А (шифр ВАТИ-2А) автомобилей семейства “ВАЗ” и определение «гамма-процентного ресурса» колодок в реальных условиях эксплуатации: отчет о НИР. – Волгоград, 2006. – 37 с.

69. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. – М.: Транспорт, 1986. 70 с.

70. Полуэктов, М.В. Влияние рабочего процесса АБС на ресурс элементов тормозной системы автомобиля: дис. канд. техн. наук / М.В. Полуэктов. – Волгоград, 2004. – 135 с.

автоматизированных тормозных систем автомобилей / М.В. Полуэктов, М.Г.

Радченко // Изв. ВолгГТУ. Серия "Наземные транспортные системы". Вып. 4 :

межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 12. - C. 113-115.

72. Проников, А.С. Надежность машин / А.С. Проников. – М.:

Машиностроение, 1978. – 591 с.

гидравлического тормозного привода автомобилей с АБС / М.Г. Радченко, М.В.

Полуэктов, А.А. Ревин // Автомобильный транспорт : сб. науч. тр. / Харьковский нац. автомобильно-дорожный ун-т. - 2011. - Вып. 29. - C. 90-93.

74. РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным – М.:

Госстандарт, 1990. – 132 с.

75. Ревин, А.А. Комплексная технология моделирования тормозной динамики автомобиля: Монография / А.А. Ревин / ВолгГТУ. - Волгоград, 2000. с.

76. Ревин, А.А. Метод оценки долговечности главных тормозных цилиндров автомобилей с АБС / А.А. Ревин, М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // Автотранспортное предприятие. - 2010. - № 10. - C. 43-44.

77. Ревин, А.А. Теория эксплуатационных свойств автомобилей и автопоездов с АБС в режиме торможения: Монография/ А.А. Ревин / ВолгГТУ. Волгоград, 2002. - 372 с.

78. Ремонтируем ВАЗ – 2110, – 2111, – 2112: иллюстрированное руководство / под ред. В.В. Леликова [и др.].– М.: ЗАО КЖИ “За рулем”, 2000. – 252 с.

79. Решетов, Д.Н. Надежность машин / Д.Н. Решетов, А.С. Иванов, В.М.

Фадеев – М.: Машиностроение, 1988, – 240 с.

80. Ройтман, Б.А. Безопасность автомобиля в эксплуатации / Б.А. Ройтман, Ю.Б. Суворов, В.И. Суковицин. – М.: Транспорт, 1987. – 207 с.

81. Руководство по эксплуатации автомобилей семейства “Газель”. (3302РЭ). – Н.Новгород: ОАО “ГАЗ”. – 168 с.

82. Румшинский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л.З. Румшинский. – М.: Наука, 1971.- 192 с.

83. Сальников, В.И. Развитие тормозных систем на современном этапе / В.И. Сальников, А.А. Барашков, В.М. Петров // Сертификационные испытания, исследование и совершенствование автомобилей и двигателей: Сб. научных трудов. – М.: Изд. НАМИ, 1994. – С. 84 – 92.

84. Техническая эксплуатация автомобилей / под ред. Г. В. Крамаренко. – 2-е изд. – М.: Транспорт, 1983. – 488 с.

85. Техническая эксплуатация автомобилей / Е.С. Кузнецов [и др.]. – М.:

Транспорт, 1991. – 413 с.

86. Тормозные колодки [Электронный ресурс]. – 2013. – Режим доступа:

http://www.filters.com.ru/contentPages.php?name=Allied 87. Тормозные колодки SUMITOMO [Электронный ресурс]. – 2013. – Режим доступа: http://nomura-parts.ru/products/sumitomo.html.

88. Трикозюк, В.А. Повышение надежности автомобиля / В.А. Трикозюк. – М.: Транспорт, 1980. – 88 с.

89. ТУ 2571-225-00149363-03. Производство тормозных колодок. Условия производства. Требования, предъявляемые к готовому изделию / ОАО «ВАТИ». Волжский, 2003. – 189 c.

90. Тюрин С. В. Метод оценки долговечности тормозных накладок по результатам эксплуатационных испытаний аналога // С. В. Тюрин, А. А. Ревин, В.

Н. Федотов // Сборник конкурсных работ Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений “ЭврикаС. 238-240.

91. Тюрин С.В. Прогнозирование долговечности тормозных накладок по данным подконтрольной эксплуатации аналога // С.В. Тюрин, А.А. Ревин, В.Н.

Федотов // Труды Международной научно-технической конференции “Современные проблемы проектирования и эксплуатации транспортных и технологических систем”. – 2006. – С. 166-168.