Расчет эффективности затрат на поддержание оптимальной величины критерия качества РП

Экономическая эффективность внедрения методики и конструкторских разработок для оптимизации характеристик и состояния рулевого привода по критериям эксплуатационных свойств обусловлена улучшением управляемости и курсовой устойчивости автомобиля, что снижает утомляемость водителя и повышает безопасность дорожного движения.

Реальный экономический эффект достигается за счёт уменьшения эксплуатационных затрат на шины и топливо путём снижения сопротивления качению, а также повышения эффективности и качества технического обслуживания рулевого управления и переднего моста, культуры производства и расширения номенклатуры выполняемых работ по техническому обслуживанию автомобилей.

Кроме того, применение расчётной методики позволяет сократить сроки и затраты на конструкторско-экспериментальные работы в процессе проектирования и доводки автомобиля.

Однако, для поддержания заданного уровня эксплуатационного состояния рулевого привода необходимы затраты. В этой связи целесообразно определение оптимальной величины критерия качества РП, обеспечивающего с одной стороны повышение эффективности работы автомобиля за счёт улучшения и поддержания заданного уровня его эксплуатационных свойств, а с другой стороны – снижение удельных издержек на устранение последствий отказа подвижных сопряжений РП и затрат на выполнение контрольно-регулировочных и профилактичес – ких работ.

Для достижения этой цели был исследован процесс изменения эксплуатационного состояния рулевого привода, вызванного нарушением начальной величины схождения управляемых колёс и отказом подвижных сопряжений, путём статистического моделирования методом Монте-Карло с использованием рекомендаций работы Михлина B. [4] Случайные величины интенсивности изменения схождения воспроизводились на ЭВМ «ЕС-1020» в соответствии с экспоненциальным законом распределения, параметры которого определены в экспериментальной части.

Блок-схема моделирующего алгоритма составлена по рекомендациям работ приведена на рисунке 4, там же помещена таблица исходных данных статистического моделирования.

Рис. 4. Блок-схема алгоритма моделирования процесса изменения эксплуатационного состояния РП и эксплуатационных свойств автомобиля

Таблица 1. Исходные данные для моделирования на ЭВМ процесса изменения эксплуатационного состояния рулевого привода и эксплуатационных свойств автомобилей (значения величин, входящих в зависимости граф-модели РП)

Фактором, определяющим интенсивность изменения схождения, принят исследованный ранее критерий качества РП. Основным эксплуатационным фактором, определяющим изменение схождения, принята величина пробега автомобиля за межконтрольный период, который в соответствии с техническими условиями составил 12 тыс. км, а остальные значения пробега взяты для исследования надёжности функционирования рулевого привода. В качестве механизма случайных величин использовалась последовательность равномерно распределённых в интервале от 0 до 1 случайных чисел, вырабатываемых ЭВМ, причём по рекомендации работы [4] число реализаций принято равным 200.

Среднестатистическая интенсивность изменения схождения колёс определялась в зависимости от пробега по эмпирическому выражению, полученному после аппроксимации графической зависимости приведены в табл. 2 Приложения-1:

.                             (4)

Моделирование для каждой реализации случайных чисел величин интенсивности изменения схождения и пробегов между заменами подвижных сопряжений РП, регулировками и проверками схождения выполнялось по зависимостям:

,                             (5.)

.                          (6.)

В процессе статистического моделирования величины схождения управляемых колёс определялись следующим образом:

а) при каждом контроле по статистической зависимости:

,                               (7)

б) по эмпирической зависимости от критерия качества РП:

.                                (8)

Накопленные величины пробега междy заменами подвижных сопряжений рулевого привода, регулировками схождения, проверками схождения и их количества использованы для определения величин пробега:

а) между заменами ; (9)

б) между регулировками ;   (10)

в) средний фактический ресурс между проверками

. (11)

Затем определялись вероятности замены подвижных сопряжений рулевого привода и регулировки схождения управляемых колёс:

,                         (12)

.                           (13)

После чего все циклы повторялись при изменении характеристик и состояния рулевого привода, а также режимов его работы.

Для определения оптимальных величин критерия качества РП по минимуму удельных издержек на устранение последствий отказа подвижных сопряжений РП и затрат на выполнение контрольно-регулировочных операций была составлена целевая функция допустимого изменения критерия качества РП, рекомендованная в работе [4]:

,         (14)

где  – отношение издержек на устранение последствий отказа сопряжений РП к издержкам на профилактику РП и контроль углов установки управляемых колёс;

- относительное допустимое изменение критерия качества. Все дальнейшие обозначения приведены в соответствии с [4].

Для определения оптимально допустимого изменения критерия качества РП с учётом дискретных издержек использована формула [4]:

.                               (15)

Параметры d и n определялись при моделирования по найденным зависимостям вероятности замен и регулировок схождения и величинам пробега путём их аппроксимации следующими выражениями:

,                                (16)

.                       (17)

Средние издержки, связанные с отказавшими подвижными сопряжениями рулевого привода, определены по формуле [7]:

                       (18)

Таблица 2. Исходные данные для статистического моделирования процесса изменения схождения управляемых колёс автомобилей по методу Монте-Карло

Средние издержки, связанные с проверкой и регулировкой схождения управляемых колёс определялись также по рекомендациям [7]:

рулевой поворот управление колесо

,                         (19)

где S(L_a) – непрерывные издержки, связанные с изменением параметра, возникающие в результате нарушения кинематики РП и снижения эффективности транспортной работы автомобиля.

Входящие в зависимости (13) и (14) величины обозначены в соответствии с работой [4] и определены в процессе внедрения разработанного оборудования по отраслевым нормативам (данные предприятия).

Оптимально допустимые изменения параметра вводились в математическую модель процесса изменения эксплуатационного состояния РП и учитывались при выборе оптимальных величин критерия качества РП по заданному уровню эксплуатационных свойств автомобиля.