Рубан Д. П. Науково-прикладні основи прогностичної оцінки та формування ресурсу кузовів автобусів

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000056

Здобувач

Спеціальність

  • 05.22.02 - Автомобілі та трактори

14-03-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 35.052.20

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.02 ‒ Автомобілі та трактори. ‒ Львівський національний університет природокористування Міністерства освіти і науки України, Львів; Національний університет «Львівська політехніка» Міністерства освіти і науки України, Львів, 2024. Дисертація присвячена опрацюванню методів забезпечення необхідного рівня характеристик міцності каркасів кузовів вцілому з умов впливу корозії і втомної міцності під час експлуатації ще на стадії проєктування і виробництва автобусів та опрацюванню методів технічного контролю відповідності кузова під час експлуатації нормативним вимогам пасивної безпеки (як умови допуску до подальшої експлуатації у системі громадського транспорту). В роботі при формуванні критичних термінів служби автобусів встановлено, що основною складовою, що обмежує ресурс автобуса є його кузов, несправність якого потребує негайної постановки на відновлювальний ремонт. При чому автобуси без візуальних пошкоджень продовжують експлуатацію, не дивлячись на те, що характеристики матеріалу каркасу в процесі деградації вже не забезпечують належну міцність кузова. Розроблено методику оцінки відповідності конструкції кузова нормативним вимогам пасивної безпеки під час регулярних технічних контролів у процесі експлуатації, що дозволяє доповнити ДСТУ 3649: 2010 пунктами, які відповідають вимогам загальноєвропейської практики. Розроблено метод прогностичного розрахунку ресурсу кузова автобуса під час експлуатації з урахуванням умов руху та впливу корозії і втомної міцності, який дозволяє виконувати розрахунок ресурсу кузовів автобусів несівної конструкції та на рамному шасі. Для повноцінного врахування реалій експлуатації розроблено модель, яка описує передачу на кузов автобуса поштовхів від мікропрофілю дороги через демпфуючі та пружні елементи підвісок та шин. В моделі також враховано пробої підвісок, залежності корозії від умов експлуатації, завантаження пасажирами та швидкості руху автобуса. Розроблену модель було перевірено на адекватність співставленням із результатами, що були отримані при експлуатації автобусів на реальних маршрутах. Проведено моделювання параметрів довговічності автобуса в обраних умовах. Мінімальний пробіг до руйнування лонжеронів каркасу основи кузова автобуса склав 57523 км при півторакратному перевантаженні пасажирами та русі автобуса по бруківці низької якості. Максимальний пробіг до руйнування лонжеронів каркасу основи кузова автобуса склав 1289315 км при перевезенні тільки пасажирів, що сидять, та русі автобуса по дорозі з асфальтобетонним покриттям. Проведено оцінку довговічності кузова автобуса на рамному шасі, яка лежить у межах від 5 до 11 років залежно від умов експлуатації. Встановлено, що рама має в 1,5 – 1,8 рази більшу довговічність ніж сам каркас кузова. Проведено дослідження фізико-механічних властивостей елементів каркасу кузова автобуса з восьмирічним терміном експлуатації та на основі отриманих експериментальних даних перевірено кузов восьмирічного автобуса на відповідність умовам пасивної безпеки згідно вимог Правил ЄЕК ООН № 66 методами імітаційного моделювання та встановлено, що деформація стійок перевищує допустиме значення в 2,21 – 3,81 рази, що вказує на неприпустимість його подальшої експлуатації. Запропоновано три можливих варіанти вдосконалення технологій виготовлення кузовів автобусів в аспекті корозії і довговічності, із використанням сучасних прогресивних матеріалів та клеючих сумішей. Проведено випробування клеючих сумішей з поверхнями приклеювання щодо їх адґезійних властивостей, що дозволило подальше впровадження у виробництво, з умови надійності та довговічності в процесі старіння. Розроблено рекомендації щодо підвищення довговічності кузова автобуса в процесі експлуатації. Розроблено теоретичні основи формування раціонального терміну експлуатації з умов мінімізації загальних витрат. Ключові слова: автобус, кузов автобуса, довговічність, оцінка ресурсу, імітаційне моделювання, формування ресурсу, антикорозійний захист, пасивна безпека, нові технології.

Публікації

1. Ruban D., Kraynyk L., Ruban H., Sosyk A., Shcherbyna A., Dudarenko O., Artyukh A. Forecasting the durability of public transport bus bodies depending on operating conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. 4/1 (112). Р. 26–33. (Scopus, Q3).

2. Ruban D., Kraynyk L., Ruban H., Zakharova M., Burmistrov S., Khotunov V., Metelap V. Development of bus body technologies in terms of corrosion and durability. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. 3/1 (117). Р. 67–75. (Scopus, Q3).

3. Ruban D., Kraynyk L., Ruban H., Hrubel M., Duzhyi R. Babaryha A. Development of technological principles of technical control of bus bodies during operation based on passive safety conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. 6/1 (120). Р. 91–100. (Scopus, Q3).

4. Ruban D., Kraynyk L., Ruban H., Zakharova M., Metelap V., Khotunov V., Mykhaylyuta S. Devising an approach to assessing the durability of bus body on a frame chassis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. 2 /1 (122). Р. 32–39. (Scopus, Q3).

5. Verbitsky V., Shcherbyna A., Artyukh О., Dudarenko O., Kuzmin V., Ruban D., Fasoliak A. Mathematical modeling of change of the steering wheel toe-in angles when the vehicle moves in a curved direction.  International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE). 2023. 57/15 (4). Р. 344–350. (Scopus, Q3).

6. Огій О. В., Рубан Д. П., Голубов О. С., Підгорний М. В. Комплексний підхід до вирішення питання щодо інтеграції громадського транспорту та міського планування. Технологический аудит и резервы производства. Харьков, 2015. № 5/3 (25). С. 51–54.

7. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Грищук О. К. Умови та заходи по підвищенню довговічності кузовів автобусів громадського транспорту під час експлуатації. Вісник Національного транспортного університету. Сер. Технічні науки. Київ, 2021. № 1 (48). С. 293–301.

8. Рубан Д. П., Підгорний М. В., Рубан Г. Я. Застосування електронних систем обстеження пасажиропотоків на міських автобусних маршрутах. Вестник ХНАДУ. Харьков, 2016. № 74. С. 17–20.

9. Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Структура парку автобусів громадського транспорту України та аналіз ситуації. Наукові нотатки : міжвуз. зб. Луцьк, 2016. № 55. С. 338–340.

10. Пилипенко О. М., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Обґрунтування раціональної експлуатації та оновлення автобусного парку м. Черкаси. Вісник ЧДТУ : зб. наук. пр. у галузі техн. наук. Черкаси, 2016. № 1. С. 35–40.

11. Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Аналіз досліджень з визначення термінів експлуатації автобусів. Вісник Вінницького політехнічного інституту. Вінниця, 2016. № 5(128). С. 105–109.

12. Крайник Л. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Оцінка зміни фізико-механічних властивостей елементів каркасу кузова автобуса в процесі експлуатації. Вісник машинобудування та транспорту. Вінниця, 2017. № 1(5). С. 47–52.

13. Крайник Л. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Витрати у взаємозв’язку з термінами експлуатації міських автобусів. Вісник Національного університету «Львівська політехніка» : Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. Львів, 2017. № 866. С. 162–165.

14. Рубан Д. П., Крайник Л. В. Дослідження зміни структури матеріалу лонжеронів каркасу кузова автобуса в умовах експлуатації. Сучасні технології в машинобудуванні та транспорті : наук. журн. Луцьк, 2017. № 2 (9). С. 139–143.

15. Рубан Д. П., Крайник Л. В. Методологія прогностичної оцінки ресурсної довговічності автобусів. Сучасні технології в машинобудуванні та транспорті : наук. журн. Луцьк, 2018. № 2 (11). С. 117–121.

16. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Оцінка впливу введення площадок низького входу «low-entry» в структуру несівного кузова на ресурсні характеристики автобуса в експлуатації. Автомобильный транспорт. Харьков, 2018. № 43. С. 31–35.

17. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Вдосконалення системи технічного контролю та допуску до експлуатації автобусів громадського транспорту. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. Харків, 2019. № 15. С. 94–99.

18. Рубан Д. П. Вимірювальний комплекс деформацій елементів каркасу кузова автобуса в експлуатаційних умовах. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. Харків, 2020. № 17. С. 27–32.

19. Рубан Д. П. Математична модель прогнозування довговічності кузовів автобусів та перевірка її на адекватність. Вісник Вінницького політехнічного інституту. Вінниця, 2020. № 3 (150). С. 81–89.

20. Рубан Д. П. Дослідження зміни напружень в елементах каркаса кузова автобуса під час експлуатації. Автомобільний транспорт. Харків, 2020. № 46. С. 27–32.

21. Рубан Д. П. , Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Прогнозування довговічності лонжеронів каркасу основи автобуса в проблемних місцях. Технічна інженерія. Житомир, 2020. № 2 (86). С. 18–23.

22. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Крайник Ю. Л., Дзьоба В. В. Технологічні засади забезпечення довговічності кузовів автобусів у процесі виробництва. Вісник машинобудування та транспорту. Вінниця, 2020. № 2 (12). С. 106–111.

23. Ruban D. P., Kraynyk L. V. Estimation of the regulated term of exploitation of busses from terms of accordance to norms of passive safety as a result of corrosion and tireless durability of basket. Systemy I Środki transportu samochodowego. Ser. : Transport – Rzeszów, Monografia. 2017. Nr. 10, P. 95-100.

24. Рубан Д. П. Експрес оцінка відповідності кузова автобуса вимогам пасивної безпеки в експлуатації. Проблеми i перспективи розвитку автомобільного транспорту : матеріали Х міжнар. наук.-техн. інтернет-конф. Вінниця, 2022. С. 256–258.

25. Крайник Л. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Аналіз тенденцій розвитку пасажирських автобусних перевезень України та країн СНД. Автобусобудування та пасажирські перевезення в Україні : тези доп.: матеріали 2-ї Всеукр. наук.-практ. конф. Львів, 2016. С. 105–108.

26. Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Існуючі дослідження по визначенню термінів експлуатації автобусів. Проблеми і перспективи розвитку автомобільного транспорту : матеріали IV міжнар. наук.-практ. інтернет-конф. Вінниця, 2016. С. 88–92.

27. Рубан Д. П., Рубан Г. Я., Підгорний М. В. Застосування електронних систем обстеження пасажиропотоків на міських автобусних маршрутах. Новітні шляхи створення, експлуатації, ремонту і сервісу автомобілів : зб. наук. пр. Миколаїв – Коблево, 2016. С. 98–102.

28. Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Особливості антикорозійного захисту кузовів автобусів підчас експлуатації. Новітні технології в автомобілебудуванні, транспорті та при підготовці фахівців : наук. пр. міжнар. наук.-практ. та наук.-метод. конф., присвяч. 85-річчю кафедри автомобілів та 100-річчю з Дня народж. проф. А. Б. Гредескула, 20–21 жовт. 2016 р. Харків, 2016. С. 120–121.

29. Крайник Л. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Оцінка фізико-механічних властивостей елементів каркасу кузова автобуса залежно від терміну експлуатації. Проблеми і перспективи розвитку автомобільного транспорту : матеріали V міжнар. наук.-практ. інтернет-конф. Вінниця, 2017. С. 60–64.

30. Крайник Л. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Витрати у взаємозв’язку з термінами експлуатації міських автобусів. Проблеми з транспортними потоками і напрями їх розв’язання : ІІ Всеукр. наук.-теорет. конф., 16–18 берез. 2017 р. : тези доп. Львів, 2017. С. 40–42.

31. Рубан Д. П., Крайник Л. В. Структура комп’ютерного моделювання – оцінювання ресурсу кузова автобуса з умов втомної міцності та корозії. 13-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові : матеріали симпозіуму. Львів, 2017. С. 119–120.

32. Рубан Д. П., Крайник Л. В. Дослідження зміни структури матеріалу лонжеронів каркасу кузова автобуса в умовах експлуатації. Сучасні технології та перспективи розвитку автомобільного транспорту : матеріали Х міжнар. наук.-практ. конф. Вінниця, 2017. С.151–153.

33. Рубан Д. П., Рубан Г. Я., Осадчий В. П. Обґрунтування доцільності оновлення автобусного парку України. Новітні шляхи створення, експлуатації, ремонту і сервісу автомобілів : зб. наук. пр. Миколаїв – Коблево, 2017. С. 49–50.

34. Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Причини виникнення несправностей підчас гарантійного обслуговування автобусів громадського транспорту Автомобільний транспорт і автомобілебудування. Новітні технології і методи підготовки фахівців : наук. пр. міжнар. наук.-практ. конф., 19–20 жовт. 2017 р. Харків, 2017. С. 130–131.

35. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Оцінка впливу корозії автобуса на фізичну міцність несівних елементів. Проблеми і перспективи розвитку автомобільного транспорту : матеріали VІ міжнар. наук.-практ. інтернет-конф. Вінниця, 2018. С. 157–167.

36. Крайник Л. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Пропозиції щодо обов’язкового періодичного технічного контролю та допуску до експлуатації автобусів громадського транспорту. Автобусобудування та пасажирські перевезення в Україні. Третя всеукр. наук.-практ. конф. : тези доповідей. Львів, 2018. С. 3–5.

37. Рубан Д. П. Математична модель прогнозування довговічності кузовів автобусів. Новітні шляхи створення, експлуатації, ремонту і сервісу автомобілів : зб. наук. пр. Миколаїв – Коблево, 2018. С. 54–56.

38. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Оцінка впливу введення площадок низького входу «low-entry» в структуру несівного кузова на ресурсні характеристики автобуса в експлуатації. Новітні технології розвитку автомобільного транспорту : наук. пр. міжнар. наук.-практ. конф., 16–19 жовт. 2018 р. Харків, 2018. С. 66–69.

39. Рубан Д. П., Крайник Ю. Л., Дзьоба В. В. Нові технології у виробництві кузовів автобусів з умов корозії. Забезпечення функціональної стабільності автомобілів та тракторів : матеріали Всеукр. наук.-практ. семінару, 22 трав. 2019 р. Харків, 2019. С. 33–34.

40. Рубан Д. П., Крайник М. В., Рубан Г. Я. Методологія оцінки безпечності експлуатації кузовів автобуса з умов корозії та втомної міцності. Інноваційні технології розвитку машинобудування та ефективного функціонування транспортних систем : матеріали Всеукр. наук.-техн. інтернет-конф. 2019 р. / Нац. ун-т водного госп.-ва та природокористування. Рівне, 2019. С. 139–140.

41. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Аналіз корозійних пошкоджень кузовів автобусів під час експлуатації. Тези всеукраїнської науково-практичної on-line конференції аспірантів, молодих учених та студентів, присвяченої Дню науки, 11–15 трав. 2020 р. Житомир : Житомир. політехніка, 2020. С. 74.

42. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я., Крайник М. В. Оцінка пасивної безпеки кузова автобуса під час експлуатації Проблеми i перспективи розвитку автомобільного транспорту : IX міжнар. наук.-техн. інтернет-конф. Вінниця, 2021. С. 229–231.

43. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Особливості технічного контролю кузовів автобусів рамної конструкції. Сучасні технології та перспективи розвитку автомобільного транспорту : матеріали ХІV міжнар. наук.-практ. конф. Вінниця, 2021. С. 195–197.

44. Рубан Д. П., Крайник Л. В., Рубан Г. Я. Оцінка ресурсу кузова автобуса залежно від стану автомобільних доріг. Новітні технології в автомобілебудуванні, транспорті та при підготовці фахівців : наук. пр. міжнар. наук.-практ. конф., присвяч. 90-річчю кафедри автомобілів ім. А. Б. Гредескула Харків. нац. автомоб.-дорож. ун-ту 2021 р. Харків, 2021. С. 269–272.

45. Рубан Д. П, Крайник Л. В., Рубан Г. Я., Курбака Г. В. Державний технічний контроль з урахуванням загальноєвропейської практики вибракування автобусів. Економіко-правова політика в умовах світової кризи: проблеми і шляхи подолання : зб. тез доп. учасників міжнар. наук.-практ. конф. Черкаси, 2021. С. 51–53.

46. Курбака Г. В., Рубан Д. П., Рубан Г. Я. Комплексний підхід при підвищенні екологічної безпеки автомобільного транспорту. Розвиток наукових міжгалузевих досліджень : матеріали наук.-практ. конф., м. Вінниця, 26–27 листоп. 2021 р. Херсон : Молодий вчений, 2021. Ч. 2. С. 84–87.

Файли

Схожі дисертації