Помощь студентам в учебе
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ ZF В ЭКСПЛУАТАЦИИ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ АВТОМОБИЛЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИ 8
1.1. Коробки передач ZF 8
1.2. ООО «ЦФ КАМА» 9
1.3. Устройство коробок передач ZF 11
1.4. Требования к надежности механических коробок передач 13
1.5. Анализ системы обеспечения работоспособности коробки передач и
современное состояние проблемы 14
1.6. Диагностика как средство контроля технического состояния
автомобиля 31
1.7. Периодичность технического обслуживания автомобилей, как
способ предупреждения выхода из строя 34
1.8. Описание проблемы и постановка задачи 37
1.9. Выводы по главе 40
2. ГАРАНТИЙНЫЕ ФАКТОРЫ, СТАТИСТИКА, ИЗУЧЕНИЕ И
АНАЛИЗ ПРИЧИН ДЕФЕКТА 42
2.1. Г арантийные обязательства производителя, новый стандарт
качества автомобильной промышленности IATF 16949 42
2.2. Анализ факторов влияющих на возникновение дефекта подшипника
вторичного вала 46
2.3. Отказы и классификация 47
2.4. Анализ причин, причинно-следственная диаграмма 50
2.4.1. Конструкционные признаки отказа 51
2.4.2. Производственные признаки отказа 53
2.4.3. Неправильный подбор регулировочных полуколец 54
2.4.3.1. Повреждение подшипника в процессе стыковки с двигателем .. 55
2.4.3.2. Повреждение при транспортировке и хранении 56
2.4.3.3. Установка подшипника ненадлежащего качества 56
2.4.3.4. Повреждение подшипника при монтаже 57
2.4.3.5. Установка подшипника на вал 58
2.4.4. Эксплуатационные признаки отказа 59
2.4.4.1. Движение накатом 60
2.4.4.2. Неверная направленность нагрузки (торможение двигателем) .. 61
2.4.4.3. Эксплуатация автомобиля на высокой передаче с низкой
скоростью 62
2.4.4.4. Нарушение требований условия буксировки 63
2.4.4.5. Применение не рекомендованных смазочных материалов 63
2.5. Выводы по главе 64
3. ВЫРАБОТКА ВАРИАНТОВ РЕШЕНИЯ 65
3.1. Факторы обеспечения надежности 65
3.2. Расчет подшипника на прочность 70
3.3. Изменение конструкции 74
3.3.1. Замена роликового радиального упорного подшипника 75
3.3.2. Изменение системы смазки 77
3.4. Выводы по главе 79
4. АНАЛИЗ РИСКОВ, ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРЕДЛОЖЕННЫХ РАЗРАБОТОК 80
4.1. Анализ рисков 80
4.2. Оценка экономического эффекта 87
4.2.1. Определение экономической эффективности 87
4.2.2. Расчет затрат на внедрение предлагаемых изменений 90
4.2.3. Расчет экономической эффективности 91
4.3. Выводы по главе 92
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ АВТОМОБИЛЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИ 8
1.1. Коробки передач ZF 8
1.2. ООО «ЦФ КАМА» 9
1.3. Устройство коробок передач ZF 11
1.4. Требования к надежности механических коробок передач 13
1.5. Анализ системы обеспечения работоспособности коробки передач и
современное состояние проблемы 14
1.6. Диагностика как средство контроля технического состояния
автомобиля 31
1.7. Периодичность технического обслуживания автомобилей, как
способ предупреждения выхода из строя 34
1.8. Описание проблемы и постановка задачи 37
1.9. Выводы по главе 40
2. ГАРАНТИЙНЫЕ ФАКТОРЫ, СТАТИСТИКА, ИЗУЧЕНИЕ И
АНАЛИЗ ПРИЧИН ДЕФЕКТА 42
2.1. Г арантийные обязательства производителя, новый стандарт
качества автомобильной промышленности IATF 16949 42
2.2. Анализ факторов влияющих на возникновение дефекта подшипника
вторичного вала 46
2.3. Отказы и классификация 47
2.4. Анализ причин, причинно-следственная диаграмма 50
2.4.1. Конструкционные признаки отказа 51
2.4.2. Производственные признаки отказа 53
2.4.3. Неправильный подбор регулировочных полуколец 54
2.4.3.1. Повреждение подшипника в процессе стыковки с двигателем .. 55
2.4.3.2. Повреждение при транспортировке и хранении 56
2.4.3.3. Установка подшипника ненадлежащего качества 56
2.4.3.4. Повреждение подшипника при монтаже 57
2.4.3.5. Установка подшипника на вал 58
2.4.4. Эксплуатационные признаки отказа 59
2.4.4.1. Движение накатом 60
2.4.4.2. Неверная направленность нагрузки (торможение двигателем) .. 61
2.4.4.3. Эксплуатация автомобиля на высокой передаче с низкой
скоростью 62
2.4.4.4. Нарушение требований условия буксировки 63
2.4.4.5. Применение не рекомендованных смазочных материалов 63
2.5. Выводы по главе 64
3. ВЫРАБОТКА ВАРИАНТОВ РЕШЕНИЯ 65
3.1. Факторы обеспечения надежности 65
3.2. Расчет подшипника на прочность 70
3.3. Изменение конструкции 74
3.3.1. Замена роликового радиального упорного подшипника 75
3.3.2. Изменение системы смазки 77
3.4. Выводы по главе 79
4. АНАЛИЗ РИСКОВ, ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРЕДЛОЖЕННЫХ РАЗРАБОТОК 80
4.1. Анализ рисков 80
4.2. Оценка экономического эффекта 87
4.2.1. Определение экономической эффективности 87
4.2.2. Расчет затрат на внедрение предлагаемых изменений 90
4.2.3. Расчет экономической эффективности 91
4.3. Выводы по главе 92
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
Автомобильный транспорт является наиболее массовым и гибким видом транспорта, обладающим большой маневренностью, приспособленностью для работы в различных климатических условиях и возможностью доставлять товары непосредственно потребителю, где отсутствуют другие виды сухопутного транспорта. В последние годы наблюдается постоянный рост объема перевозок и автопарка большегрузного автотранспорта, связанный с успешной конкуренцией автомобильного транспорта с железнодорожным и речным перевозками, качественным обновлением транспортных средств, повышением безопасности. С выходом российских перевозчиков на мировой рынок грузоперевозок и тенденцией увеличения объема товарооборота между странами Европы, Азии и СНГ, идет процесс обновления автомобильного парка грузовых автомобилей. Вовлеченным в процесс автомобильных перевозок участникам, в частности к транспортным компаниям, предъявляются самые высокие требования к подвижному составу, технической готовности, безопасности перевозок и скорости доставки грузов. Анализируя рынок грузовых перевозок можно с уверенностью утверждать, что предложение намного превышает спрос, мелкие перевозчики и небольшие транспортные компании, не выдерживая конкуренции с большими компаниями, доминирующими в отрасли грузоперевозок, вынуждены снижать цены, часто разоряясь и закрываясь.
С увеличением объема наблюдается монополизация рынка грузовых перевозок автомобильным транспортом, транспортные компании избирательно подходят к выбору марки и модели грузового автомобиля. Производители, в свою очередь, для сохранения конкурентоспособности, постоянно находятся в процессе совершенствования выпускаемой продукции, применяя современные материалы и достижения науки и техники, при продаже применяют различные схемы кредитования, гибкую систему скидок, корпоративным клиентам предоставляется расширенная гарантия, важную роль выполняет также поддержка государства и развитая сервисная сеть производителя. Качество и узлы автомобиля изменяются в процессе эксплуатации в результате износа изделия и его составных частей, поэтому важные для технической эксплуатации понятия качества, надежности, технического состояния автомобилей необходимо рассматривать комплексно, оценивать их влияние на реализацию целей автомобильного транспорта и его технической эксплуатации по схеме техническое состояние ^ работоспособность ^ надежность ^ качество.
Наиболее важным свойством качества является надежность. Под надежностью понимают способность машины сохранять свои эксплуатационные свойства в течение определенного времени и в определенных условиях, при изменении условий эксплуатации меняется и надежность автомобиля. Надежность тесно связана с трудозатратами на техническое обслуживание и ремонт, как правило, стоимость запасных частей значительно превышает стоимость самих машин. В большинстве случаев повысить надежность достижением заявленного ресурса грузовым автомобилям не удается, что напрямую связано с несвоевременным обнаружением и устранением неисправности. Это приводит к увеличению скорости изнашивания комплектующих, и, впоследствии, к возникновению отказов различных групп сложностей.
Исследования, направленные на повышение надежности коробок передач в эксплуатации, выполненные в рамках данной магистерской диссертации и практических мероприятий ООО «ЦФ КАМА», являются актуальными.
Объектом исследования коробок передач ZF 16S2220 и ее модификации.
Предметом исследования является система обеспечения надежности коробок передач.
Целью исследования - обеспечить надежность коробок передач в эксплуатации.
Гипотезы исследования
Гипотеза 1. Производственный дефект: разрушение подшипника, вследствие повреждения в процессе установки, при транспортировке или повреждение в процессе производства, неправильная регулировка при сборке;
Гипотеза 2. Эксплуатационный дефект: разрушение подшипника как следствие масляного голодания при движение накатом на высоких скоростях или при кратковременной буксировке, воздействие больших динамических нагрузок вследствие нарушения руководства по эксплуатации автомобиля.
Задачи исследования:
• изучение научных исследований в области обеспечения надежности;
• анализ причин выхода КП из строя;
• анализ результатов исследования;
• разработка вариантов решения проблемы.
Методика исследований:
• анализ состояния вопроса:
о анализ научных работ в данной области;
о определение режимов неисправностей системы и компонентов,
механизмов отказов, причин и последствий отказов;
• аналитическое исследование;
• варианты решения;
• анализ полученных результатов.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к достижению поставленной цели, учитывающем закономерности изменения технического состояния коробки передач в процессе эксплуатации и обоснованное взаимное влияние технического состояния и отказов их основных элементов.
Значительная доля затрат и простоев в ремонте приходится на агрегаты трансмиссии, в том числе на коробку передач (КП). 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. В данной работе будет рассмотрен одно из наиболее дорогостоящих ремонтов коробок передач ZF, обусловленный разрушением переднего подшипника вторичного вала при рекламациях из эксплуатации. При исследовании коробок передач, поступивших с подобным дефектом, состояние деталей коробки передач не позволяют вынести однозначного решения по причине дефекта вследствие критического разрушения сопряженных деталей. На основании имеющихся исследований и научной литературы в области эксплуатации коробок передач предполагается провести анализ и выявить коренные причины выхода из строя коробки передач в эксплуатации.
С увеличением объема наблюдается монополизация рынка грузовых перевозок автомобильным транспортом, транспортные компании избирательно подходят к выбору марки и модели грузового автомобиля. Производители, в свою очередь, для сохранения конкурентоспособности, постоянно находятся в процессе совершенствования выпускаемой продукции, применяя современные материалы и достижения науки и техники, при продаже применяют различные схемы кредитования, гибкую систему скидок, корпоративным клиентам предоставляется расширенная гарантия, важную роль выполняет также поддержка государства и развитая сервисная сеть производителя. Качество и узлы автомобиля изменяются в процессе эксплуатации в результате износа изделия и его составных частей, поэтому важные для технической эксплуатации понятия качества, надежности, технического состояния автомобилей необходимо рассматривать комплексно, оценивать их влияние на реализацию целей автомобильного транспорта и его технической эксплуатации по схеме техническое состояние ^ работоспособность ^ надежность ^ качество.
Наиболее важным свойством качества является надежность. Под надежностью понимают способность машины сохранять свои эксплуатационные свойства в течение определенного времени и в определенных условиях, при изменении условий эксплуатации меняется и надежность автомобиля. Надежность тесно связана с трудозатратами на техническое обслуживание и ремонт, как правило, стоимость запасных частей значительно превышает стоимость самих машин. В большинстве случаев повысить надежность достижением заявленного ресурса грузовым автомобилям не удается, что напрямую связано с несвоевременным обнаружением и устранением неисправности. Это приводит к увеличению скорости изнашивания комплектующих, и, впоследствии, к возникновению отказов различных групп сложностей.
Исследования, направленные на повышение надежности коробок передач в эксплуатации, выполненные в рамках данной магистерской диссертации и практических мероприятий ООО «ЦФ КАМА», являются актуальными.
Объектом исследования коробок передач ZF 16S2220 и ее модификации.
Предметом исследования является система обеспечения надежности коробок передач.
Целью исследования - обеспечить надежность коробок передач в эксплуатации.
Гипотезы исследования
Гипотеза 1. Производственный дефект: разрушение подшипника, вследствие повреждения в процессе установки, при транспортировке или повреждение в процессе производства, неправильная регулировка при сборке;
Гипотеза 2. Эксплуатационный дефект: разрушение подшипника как следствие масляного голодания при движение накатом на высоких скоростях или при кратковременной буксировке, воздействие больших динамических нагрузок вследствие нарушения руководства по эксплуатации автомобиля.
Задачи исследования:
• изучение научных исследований в области обеспечения надежности;
• анализ причин выхода КП из строя;
• анализ результатов исследования;
• разработка вариантов решения проблемы.
Методика исследований:
• анализ состояния вопроса:
о анализ научных работ в данной области;
о определение режимов неисправностей системы и компонентов,
механизмов отказов, причин и последствий отказов;
• аналитическое исследование;
• варианты решения;
• анализ полученных результатов.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к достижению поставленной цели, учитывающем закономерности изменения технического состояния коробки передач в процессе эксплуатации и обоснованное взаимное влияние технического состояния и отказов их основных элементов.
Значительная доля затрат и простоев в ремонте приходится на агрегаты трансмиссии, в том числе на коробку передач (КП). 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. В данной работе будет рассмотрен одно из наиболее дорогостоящих ремонтов коробок передач ZF, обусловленный разрушением переднего подшипника вторичного вала при рекламациях из эксплуатации. При исследовании коробок передач, поступивших с подобным дефектом, состояние деталей коробки передач не позволяют вынести однозначного решения по причине дефекта вследствие критического разрушения сопряженных деталей. На основании имеющихся исследований и научной литературы в области эксплуатации коробок передач предполагается провести анализ и выявить коренные причины выхода из строя коробки передач в эксплуатации.
1. Проблемам обеспечения эксплуатационной надежности посвящено достаточно много работ, проведенный анализ свидетельствует об актуальности вопроса и с повышением конкуренции, усложнением конструкции автомобилей, его узлов и агрегатов, требованиями новых стандартов, обеспечение надежности является не менее актуальным и в настоящее время;
2. Изучены основные причины и факторы, влияющие на работоспособность и надежность подшипников качения, методы и способы диагностики. Установлено, что необходимым условием обеспечения работоспособности подвижного состава является использование планово - предупредительной системы диагностирования (профилактической);
3. Анализ базы данных по рекламациям из эксплуатации показал, что наибольшее количество отказов в эксплуатации приходится на начальный и после гарантийный периоды, каждому периоду характерен определенный набор причин отказов. В период ввода в эксплуатацию наиболее частыми причинами рекламаций является производственные дефекты. Обращения в послегарантийный период обусловлены в большей части усталостным износом деталей;
4. Изучены основные квалификационные признаки выхода из строя КП с подробным рассмотрением влияющих факторов, с учетом веса каждого фактора выработан уровень вероятности. Значимость каждого фактора определен квалифицированными специалистами на основании проведенных проверок и внедренных мероприятий;
5. Проверочный расчет подшипника по средним, длительно действующим нагрузкам, без учёта кратковременных максимальных нагрузок показал, что динамическая грузоподъёмность обеспечена, статическая работоспособность заложена на весь срок службы КП. Установлено, что наиболее вероятной причиной разрушения подшипника является масляное голодании в процессе пиковых динамических нагрузок;
6. Для решения вопроса предложено два варианта: изменить узел с использованием два различных по назначению подшипника; изменить систему смазки с целью обеспечения необходимого смазывания и отвода тепла;
7. Проведен анализ рисков с экономической и технической точек зрения, по результатам определены два вида: производственный и технический. Производственный риск заключается в превышении прогнозируемых затрат, которые находятся в прямой зависимости от выручки предприятия за предыдущий отчетный период. Технические риски главным образом связаны со сборкой КП, где описаны возможные виды, причины возникновения и последствия потенциальных отказов. Экономическая эффективность от внедрения составит 1802535,00 руб, при сроке окупаемости 9 месяцев и вложении инвестиций в размере 1150800,00 руб.
Дальнейшим развитием работы может быть использование изученных систем бортового диагностирования состояния подшипников КП нам практике, которое позволит доказать теоретические расчеты и повысить в целом эксплуатационную надежность узлов и агрегатов грузовых автомобилей.
2. Изучены основные причины и факторы, влияющие на работоспособность и надежность подшипников качения, методы и способы диагностики. Установлено, что необходимым условием обеспечения работоспособности подвижного состава является использование планово - предупредительной системы диагностирования (профилактической);
3. Анализ базы данных по рекламациям из эксплуатации показал, что наибольшее количество отказов в эксплуатации приходится на начальный и после гарантийный периоды, каждому периоду характерен определенный набор причин отказов. В период ввода в эксплуатацию наиболее частыми причинами рекламаций является производственные дефекты. Обращения в послегарантийный период обусловлены в большей части усталостным износом деталей;
4. Изучены основные квалификационные признаки выхода из строя КП с подробным рассмотрением влияющих факторов, с учетом веса каждого фактора выработан уровень вероятности. Значимость каждого фактора определен квалифицированными специалистами на основании проведенных проверок и внедренных мероприятий;
5. Проверочный расчет подшипника по средним, длительно действующим нагрузкам, без учёта кратковременных максимальных нагрузок показал, что динамическая грузоподъёмность обеспечена, статическая работоспособность заложена на весь срок службы КП. Установлено, что наиболее вероятной причиной разрушения подшипника является масляное голодании в процессе пиковых динамических нагрузок;
6. Для решения вопроса предложено два варианта: изменить узел с использованием два различных по назначению подшипника; изменить систему смазки с целью обеспечения необходимого смазывания и отвода тепла;
7. Проведен анализ рисков с экономической и технической точек зрения, по результатам определены два вида: производственный и технический. Производственный риск заключается в превышении прогнозируемых затрат, которые находятся в прямой зависимости от выручки предприятия за предыдущий отчетный период. Технические риски главным образом связаны со сборкой КП, где описаны возможные виды, причины возникновения и последствия потенциальных отказов. Экономическая эффективность от внедрения составит 1802535,00 руб, при сроке окупаемости 9 месяцев и вложении инвестиций в размере 1150800,00 руб.
Дальнейшим развитием работы может быть использование изученных систем бортового диагностирования состояния подшипников КП нам практике, которое позволит доказать теоретические расчеты и повысить в целом эксплуатационную надежность узлов и агрегатов грузовых автомобилей.
Подобные работы
- Разработка и внедрение услуги по снятию - установке коробок передач (КПП) производства концерна ZF на сервисном участке ООО «ЦФ КАМА»
Дипломные работы, ВКР, автомобили и автомобильное хозяйство. Язык работы: Русский. Цена: 4380 р. Год сдачи: 2017