3.5. Нормирование и нормативы диагностических параметров

К нормативным значениям диагностических параметров относят номинальное П_н, предельное П_пр и допускаемое П_д значения, которые условно показаны на рис. 3.19 на примере монотонно возрастающей и убывающей функции в зависимости от пробега автомобиля. Эти значения устанавливают заводы-изготовители; их вносят в нормативно-техническую документацию на техническое обслуживание и ремонт автомобиля.

Рис. 3.19. Изменение диагностического параметра, описываемого монотонно возрастающей (а) и убывающей (б) функций в зависимости от пробега t

Номинальное значение параметра соответствует новым, технически исправным автомобилям и их отдельным агрегатам.

Предельное значение параметра соответствует такому состоянию объекта диагностирования, когда его дальнейшая эксплуатация становится технически невозможной или экономически невыгодной.

Допускаемое значение параметра представляет собой ужесточенное предельное значение, до достижения которого обеспечивается заданный уровень вероятности отказа на предстоящем межконтрольном интервале пробега. В системе технического обслуживания допускаемое значение параметра является основным управляющим показателем, а в системе эксплуатации автомобильного транспорта оценка технического состояния по допускаемому значению диагностических параметров практически не применяется.

Нормирование номинальных значений диагностических параметров осуществляют статистическим путем - обработкой результатов измерений по 20-30 новым технически исправным и прошедшим цикл приработки (обкатки) автомобилям.

В первом приближении нормирование номинального значения диагностического (в ряде случаев и структурного) параметра заключается в γ-процентной выбраковке его худших значений. При этом очень важно правильно выбрать значение γ. Его выбирают исходя из результатов анализа, проводимого на соответствие структурных параметров требованиям ТУ и нормативно-технической и конструкторской документации на диагностируемый объект, а также с учетом значимости параметра (влияния его на технические и экономические показатели автомобиля в целом). Диапазон изменения γ может находиться в широком интервале: от сотых долей процента до 10-15 %, причем для параметров, связанных с безопасностью движения автомобиля, он достигает больших значений.

Более точным является метод нормирования номинального значения с учетом погрешности измерения применяемых СТД.

Нормирование предельных значений диагностических параметров производят исходя из технических, технологических и экономических соображений. Наиболее универсальным является метод нормирования, основанный на минимизации удельных затрат на один километр пробега автомобиля. В простейшем случае при определении предельных значений диагностических параметров по экономическому критерию исходят из условия равенства затрат на предупреждение отказов С_пр и затрат на их устранение С_р, выраженного формулой С_пр=ζС_р, где ζ - коэффициент своевременности технического воздействия, характеризующий вероятность попадания случайной величины на задаваемый участок распределения отказов.

Имея характер распределения измеряемого диагностического параметра S, при котором произошел отказ, и значение ζ (рис. 3.20), определяют функцию отношения Ф(S_i/σ). В определяемой функции S_i - отклонение определяемого предельного значения параметра от среднестатистического значения S_ср, а σ - среднеквадратичное отклонение этого распределения. Затем по справочным математическим таблицам функции распределения Ф(S_i/σ)=1-ζ определяют значение S_i/σ и соответственно значение S_i.

Рис. 3.20. Определение предельного значения параметра по кривой распределения отказов

При отсутствии исходных экономических данных предельные значения диагностических параметров определяют по методике, основанной на статистическом анализе распределения диагностических параметров группы в 25-30 автомобилей, находящихся в характерных условиях эксплуатации. При этом анализируют значения диагностических параметров представительной выборки исправных автомобилей на всем возможном (по критерию технического состояния) интервале пробега автомобилей. В этом случае значения диагностических параметров, соответствующие исправному состоянию объекта, будут иметь распределение вблизи номинального значения, а параметры, соответствующие неисправному состоянию, будут выходить (в основной массе) за пределы выборки измерений. Чем больше отклонение измеренного значения от номинального, тем больше вероятность, что объект попадет в неисправное состояние. Как правило, распределение параметров исправного технического состояния теоретически аппроксимируется нормальным распределением (распределением Гаусса).

Практически исходят из условия, что все диагностические параметры, находящиеся в пределах распределения A_р(t), соответствуют исправному техническому состоянию объекта, а уровень вероятности ограничения параметров p(t) для сборочных единиц и систем, влияющих на безопасность дорожного движения, составляет р(t)≤0,95; для остальных сборочных единиц и систем, не влияющих на безопасность дорожного движения, он равен р(t)≤0,85. На рис. 3.21 показаны правила нормирования предельного значения при одно- и двустороннем ограничениях параметра, которые аналогичны правилам, применяемым при нормировании номинального значения. Например, для расхода топлива ограничение одностороннее - по максимуму, а для угла замкнутого состояния контактов прерывателя - двустороннее.

Рис. 3.21. Определение предельного значения по теоретическому закону распределения диагностического параметра

Условием распределения параметров исправного технического состояния в соответствии с нормальным распределением является наибольшее значение на границах интервала S_min÷S_max критерия χ² ("хи-квадрат" Пирсона), который должен быть не менее 0,3. По подобранной функции нормального распределения f(S) и принятому уровню вероятности ограничения р≤0,85 (или р≤0,95) определяют допустимый диапазон изменения исследуемого диагностического параметра: S_cp± 1,44√D_S при А_0,85 и S_cp±l,96√D_S при A₀₉₅ (в случае двустороннего ограничения); Scp±1,04√D_S при А_0,85 и S_cp±1,65√D_S при А0}95 (одностороннее ограничение), где S_cp и D_S - среднее значение и дисперсия распределения параметра.

Пример. Определить предельное значение параметра "Давление в конце такта сжатия" автомобиля УАЗ-452А. Статистические данные измерения оцениваемого параметра приведены в табл. 3.9.

Таблица 3.9. Результаты измерений параметра «Давление в конце такта сжатия» автомобиля УАЗ-452А

Исходя из данных таблицы выдвигают предположение о нормальном распределении результатов измерений, Для проверки его вычисляют среднее значение выборки

и среднеквадратичное отклонение

Таблица 3.10. Результаты обработки статистических данных по измерению параметра «Давление в конце такта сжатия»

Далее результаты измерений по формуле Стеджерса разбивают на интервалы, число которых равно 1+3,3 lg 120≈8. Серединам этих интервалов соетветствуют точки: 7,65; 7,95; 8,25; 8,85; 9,15; 9,45; 9,75 кгс/см².

Для вычисления χ² составляют табл. 3.10. В колонке 4 таблицы вычислены отношения разности между значениями середины i-гo интервала и средним значением выборки (Р_ср=8,7 кгс/см²) к среднеквадратичному отклонению. В колонке 5 определены значения функции f(t). которые имеются в соответствующих математических таблицах:

В колонке 6 определена вероятность каждого интервала R/σ•f(t) где R=0,3 - длины интервала. Умножив соответствующие значения колонки 6 на 120 (число измерений), получим значения кривой, выравненной по распределению Гаусса (колонка 7).

Сумма всех значений колонки 8 составляет χ²=2,85. Найдя χ², определяют число степеней свободы k=n-r-1, где n=6 - число сравниваемых частот, r=2 - число параметров теоретической функции распределения. По известным табличным данным (например, "Статистические методы обработки эмпирических данных", ВНИИНМаш, М., 1978) находят j=0,75 и подтверждают, что распределение параметров нормальное.

Таблица 3.11. Предельные значения основных диагностических параметров легковых автомобилей

(Примечания: 1. Знаком «*» помечено, что в числителе приведены тормозные усилия при частичной загрузке автомобиля, а в знаменателе — при полной загрузке. 2. Знаком «**» помечено, что фары типов Р и CP должны быть отрегулированы так, чтобы плоскость, содержащая левую часть светотеневой границы пучка ближнего света была наклонена к плоскости дорожного полотна на угол 0°53')

Так как параметр "Давление в конце такта сжатия" не связан с безопасностью дорожного движения и имеет одностороннее ограничение, предельное значение параметра вычисляют по формуле Р_пр=Р_ср-1,65σ=8,7-1,65•0,54=7,8 кгс/см² (или 0,78 МПа).

Таблица 3.12. Предельные значения основных параметров диагностирования некоторых грузовых автомобилей

В табл. 3.11, 3.12 приведены предельные значения основных диагностических параметров ряда отечественных легковых и грузовых автомобилей. В основу нормативов положены требования ГОСТ 25478-82, 17.2.2.03-87, РД 37.009.010-85 и других действующих нормативно-технических документов.