浅谈在可靠性设计方法改装车的应用

2018-01-22 神汽专用车

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摘要:在改装车产品开发中,试用可靠性设计方法,研究处理实际问题,改进设计方法,提高设计水平,以保证改装车产品开发的质量。

关键词:产品开发 可靠性设计方法 改装车


1、前言

本文试从可靠性设计的角度研究处理改装车产品开发问题,关于改装车可靠性设计,强调其意义,指出其内容,说明其方法,力求通过学习、推广、应用可靠性设计方法,提高改装车产品开发的设计水平,确保改装车产品开发的质量。


2、改装车可靠性设计的意义

改装车的可靠性设计,是改装车基本性能与专用性能的重要保证,是改装车产品质量的重要保证。设计阶段的可靠性工作,是改装车可靠性的起点和基础。改装车可靠性设计的目的,就是保证改装车产品的固有可靠性,保证其不仅达到各项性能指标,而且达到可靠性指标。


3、改装车可靠性设计的内容

改装车产品的可靠性,是指其在规定的使用条件下和规定的时间内完成规定功能的能力,包括对其整机和部件的可靠而有效地工作能力的总的认识。可靠度是衡量可靠性的尺度。可靠度指:系统、整车或零部件等在规定的使用条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率,可用百分数表示。


4、改装车可靠性设计的应用方法

4.1  利用已往经验,采用成熟结构。我厂改装车产品的开发制造已有二十多年历史,积累了丰富经验,建立了改装车产品开发研制生产管理体系,先后推出系列洒水车、纵伸式运输半挂车、加油车、系列运输半挂车、系列集装箱运输半挂车、系列厢式运输半挂车、厢式车等,1998年前后开发的平头洒水车系列产品,是对原有的长头洒水车系列产品的更新换代,是我厂主导产品的继续发展。


4.2  尽可能选用标准化、通用化结构。我厂改装车产品的重要总成件、零部件,如底盘、泵阀、取力器、传动轴、后桥悬挂、牵引装置、支承装置、栏板厢板等,均选用专业厂家名优产品,例如此次开发的平头洒水车系列产品,选用了东风、解放等底盘厂近几年来新推出的系列平头柴油机底盘。


4.3  提高改装车载荷和应力的准确性。在设计计算中,抽象数学力学模型,运用数学力学公式进数值计算,进行受力状况分析、应力强度计算,确定结构尺寸、质量参数,求解目标函数,保证固有可靠性。例如在平头洒水车系列产品中,在对洒水车水罐进行设计计算基础上,对封头、罐腿等部位,保持加强处理,保证水罐强度; 对罐身部位,进行减轻处理,使洒水车水罐降低自重20%以上。


4.4  进行系统的可靠性分配,根据整机及其各零部件特性,按重要度分级区别对待。一般部位采用串联系统,特殊部位采用并联系统。如我厂五年多来开发的多种系列运输半挂车,均用双管路充气制动系统,就是典型的并联系统,即便一条气路失效,仍有一条气路有效,大大提高安全可靠性。

4.4.1  采用安全系数、可靠性安全裕度。进行机械设计强度计算,许用应力是最直接的方法,即满足下面条件:o<[d]。式中o一工作应力,[a]一许用应力,当初步确定参数和结构后,应进行核验计算,求安全系数。安全系数能直观地反映结构零部件的安全程度,可以表示工作应力与零部件强度值之间的关系。安全系数是根据类似结构零部件的以往设计经验来选定的。从可靠性的概念考虑,仅在强度高于应力时,结构才可靠。改装车设计中,lo]=o,/n,半挂车纵梁安全系数取静载荷系数为n=1.3,动载荷系数为

n,

nz=2.5~3.即n=njxnz=1.3x (2.5~3)

= 3.25~ 3.9。

4.4.2  采用降额使用。例如标定额定为10t运输半挂车,而实际设计承载与样机承载试车为12t,标定额定为8t洒水车,而实际设计最大承载力为10t,标定额定为5t酒水车,而实际设计最大承载力为8t。

4.4.3  采用贮备设计法(冗余设计法),加强重点总成、重点部位。例如半挂车纵梁,为进步提高结构强度,采用增设加强筋板等措施。集装箱转锁自备限位器,但在设计中,仍增设限位器,确保安全可靠。集装箱运输半挂车设计为骨架式已可满足使用要求,实际设计成平板式,除增加功能外,边梁横梁可起加强作用。


4.5  用系统可靠性的观点处理整机及其各零部件的关系,确保系统可靠性的一致。对半挂车的纵梁高应力区段相应加大纵梁截面高度尺寸,对低应力区段相应减小纵梁截面高度尺寸。如前悬纵梁截面高度减小到适当尺寸,既保证半挂车身前部滑板牵引销与牵引车牵引座适当连接,又保证半挂车箱体降低重心,提高整车的稳定性。在洒水车设计中,连接水泵与取力器的传动轴与水平轴线夹角传动轴需确定,这关系到洒水车能否正常工作。夹角过大,效率就会过低,磨损严重,振动加剧。在实际设计中,通过适当调整水泵的安装位置,控制在- 一定范围内,尽量缩小此夹角,保证I 作正常、稳定。


4.6  进行可靠性验证试验。例如在平头洒水车系列产品中,对洒水车水泵系统功能进行可靠性试验之- -:前喷、侧喷、后洒、高射喷枪、自吸,累积作业时间,分别为40.1h、40.2h、39.8h、19.8h.10.1h,共计运行时间l50h,其中发生一般故障2次,共用维修时间0.4h,进行可靠性计算,可靠度为150/150.4=99.73%,经过可靠性验证试验,专用装置符合要求。


4.7  进行设计评审、故障分析,预测可靠性、维修性。设计改装车,要求相应总成零部件结构要确保可靠性,在额定载荷下,在规定范围内,要有足够的强度、刚度和稳定性,工作正常,不得发生塑变、断裂、变形超差、失稳等等异常现象。应考虑多方面的因素: 材料素质,载荷情况,静载还是动载; 简化过程计算方法的精确度; 结构零部件在整机中的重要性、工作条件,损坏后造成后果的严重程度,制造和修理的难度,对减轻整机自重和提高整机性能的要求等。安全可靠性事关重大,决不能掉以轻心。开发研制务必按标准程序。维修保养也要安全第一。


4.8  考虑使用环境。改装车车型种类各异,结构尺寸、质量参数不同,载荷情况、受力状况不同,车架结构、专用装置不同;改装车载荷吨位不同,空载、半载、满载甚至于超载,装载位置不同,整车装载、分段裝载,从均布载荷到集中载荷,甚至于偏置载荷;装载对象不同,轻泡物品、超长线材、高大货物、重型器械;改装车运行条件不同,道路状况不同,良好路面、四凸路面、山区路面;行车速度不同,低速、高速,静载动载状况不同。要加强环境适应性。


4.9  操作方便,防止误操作造成故障的可能。例如在洒水半挂车设计过程中,应考虑错误操作的可能性。分析了罐体围箱与平台的动态变化关系,在正确操作时有充分的间隙,在错误操作时就可能发生干涉,应选择加大间隙、缩小平台的方案。编制使用说明书,明确规定使用要求,明确指出注意事项,以保证用户合理使用,力戒出现因使用不当损坏车辆的情况,提高使用可靠性。


5、结束语

可靠性设计方法,是一种现代设计方法,在改装车产品开发中,学习、推广、应用可靠性设计方法具有特别重要的意义。本文试用可靠性设计的观点和方法,研究处理改装车设计的一些实际问题,力求改进设计,提高设计水平,保证改装车产品开发的质量。