Надежность автомобиля в широком смысле обусловливается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его агрегатов, узлов и деталей.

Безотказность автомобиля — свойство сохранять работоспособность в течение некоторого пробега без вынужденных перерывов. Показателями безотказности автомобиля могут служить, например, вероятность безотказной работы, наработки на отказ, параметр потока отказов, коэффициент готовности.

Автомобиль является восстанавливаемой системой, может многократно подвергаться различным видам технического обслуживания и ремонтам, т. е. он ремонтопригодный.

Ремонтопригодность — свойство, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технических обслуживаний и ремонтов. В зависимости от уровня ремонтопригодности автомобиля изменяется продолжительность простоя при техническом обслуживании и ремонте, а также трудоемкость этих работ. Показателями ремонтопригодности автомобиля могут служить, например, вероятность выполнения ремонта в заданное время, удельная трудоемкость и средняя стоимость технического обслуживания.

Сохраняемость — свойство автомобиля сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. Сохраняемостью определяются целесообразные сроки хранения и консервации автомобилей, а также допустимые расстояния (время) транспортирования, после которых автомобиль остается пригодным к дальнейшей эксплуатации без ремонта. Показателем сохраняемости может служить, например, средний срок сохранности.

Сохраняемость автомобиля зависит от качества его изготовления, интенсивности протекания в его элементах необратимых процессов (старения, коррозии), внешних факторов (температуры и влажности воздуха, агрессивности среды, солнечной радиации). На срок сохраняемости большое влияние оказывает качество консервации и обслуживания автомобиля в процессе хранения, а также свойство применяемых эксплуатационных материалов.

Долговечность автомобиля — свойство сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технических обслуживаний и ремонтов. Предельное состояние автомобиля может определяться по износу его базовых и основных деталей, по условиям безопасности движения, по изменению эксплуатационных свойств и оговаривается в технической документации. Наиболее часто предельное состояние автомобиля определяют по экономическим показателям.

Показателями долговечности автомобиля могут служить, например, ресурс (пробег автомобиля или его агрегата до предельного состояния, оговоренного в технической документации) или срок службы (календарная продолжительность эксплуатации автомобиля до предельного состояния, оговоренного в технической документации). В практике эксплуатации автомобилей основным показателем долговечности автомобиля (агрегата) принимают средний пробег до первого капитального ремонта. В этом случае очень важно точно оговорить понятие «капитальный ремонт» применительно к автомобилю или агрегату (узлу).

Работоспособность автомобиля — состояние, при котором он может выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.

Надежность автомобиля закладывается при его проектировании и доводке опытного образца, обеспечивается в процессе производства и как одно из важнейших эксплуатационных свойств проявляется и поддерживается в процессе эксплуатации. Исходя из этого, следует рассматривать конструктивную, производственную и эксплуатационную надежность автомобиля. По мере развития и совершенствования методов расчетов, конструирования и технологии производства автомобилей, внедрения научно обоснованных методов технической эксплуатации, эксплуатационная надежность автомобиля по своему уровню будет приближаться к конструктивной надежности.

Надежность автомобиля не остается постоянной в течение всего срока службы. По мере изнашивания деталей, накопления в них необратимых процессов (усталостных явлений, износа, коррозии) увеличивается вероятность появления неисправностей и отказов. Новые автомобили всегда имеют более высокую надежность по сравнению с автомобилями, имеющими большой пробег или прошедшими капитальный ремонт.

Основная задача рациональной технической эксплуатации автомобиля заключается прежде всего в том, чтобы как можно дольше сохранить заложенную в нем надежность.

Фундаментальным понятием в теории надежности является понятие отказа.

Отказ автомобиля —это событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Отказ может произойти вследствие разрушения, деформации или износа деталей, нарушения регулировок механизмов или систем, прекращения подачи топлива, смазки или такого изменения рабочих характеристик автомобиля (потеря мощности, перерасход смазки, большой тормозной путь и др.) или его элементов, когда они выходят за пределы допустимых норм, оговоренных техническими условиями.

Необходимо различать также понятие неисправность автомобиля (или его элемента) — состояние, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований технической документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам (разрушение окраски кузова автомобиля, вмятины в кабине и другие), и неисправности (и их сочетания), вызывающие отказы.

Для того чтобы точно определить понятие отказ и зафиксировать все случаи отказов, необходимо точно сформулировать понятие нормального функционирования автомобиля (обусловить пределы допустимого изменения рабочих характеристик автомобиля в целом и его отдельных элементов с учетом требований эксплуатации).

В зависимости от поставленной исследователем задачи отказы автомобиля можно классифицировать по различным признакам. Для анализа физической природы отказов, их взаимосвязи для разработки мер по их прогнозированию отказы целесообразно классифицировать по следующим признакам: по их взаимосвязи — на зависимые, т. е. возникшие в результате отказа других элементов, и независимые. При анализе эксплуатационной надежности автомобиля главное внимание следует уделять первопричинам, обусловливающим возникновение зависимых отказов. Поток зависимых отказов в процессе эксплуатации свидетельствует о несовершенстве выбранной структурной схемы сложных элементов автомобиля.

По последствиям отказы делятся на опасные и безопасные. Опасные отказы — это такие, возникновение которых представляет опасность для жизни или здоровья людей, обслуживающих или пользующихся автомобилем. Опасные отказы могут возникать в механизмах управления автомобиля (рулевом управлении, тормозах).

По характеру изменения состояния автомобиля (агрегата, механизма) отказы могут быть внезапные или постепенные. Такое деление отказов является условным. Внезапные отказы в большинстве случаев являются следствием постепенного качественного изменения физико-механических свойств материалов, но скрытого от наблюдателя до момента внешнего их проявления.

Для разработки мероприятий по повышению надежности автомобилей важное значение имеет классификация отказов по причинам их возникновения. По этой классификации отказы делятся на конструкционные, технологические, эксплуатационные и износные, обусловленные старением элементов.

Конструкционные отказы обусловливаются несовершенными методами конструирования автомобиля или его элементов, ошибками и просчетами, допущенными конструктором. Эти отказы могут появляться, когда не учитываются «пиковые» (случайные) нагрузки, величина которых значительно превышает эксплуатационные нагрузки, на которые рассчитан автомобиль. Проявляются конструкционные отказы преимущественно в первые периоды эксплуатации автомобиля, однако они могут возникнуть и на более поздней стадии эксплуатации. Характерной особенностью этих отказов является то, что они присущи по месту и времени всем экземплярам данной системы (элемента).

Технологические отказы имеют в своей основе неправильно назначенные технологические процессы изготовления деталей или являются следствием нарушения принятой технологии сборки, регулировки, приработки или испытания автомобиля (агрегатов) неправильно выбранные материалы, нестабильность их свойств. Они проявляются на самой ранней стадии эксплуатации автомобиля.

Эксплуатационные отказы возникают в случае нарушения установленных правил технической эксплуатации автомобиля, а также при несоответствии конструкции автомобиля условиям внешней среды и заданным режимам работы.

Износные отказы обусловлены старением системы и возникают в результате постепенного накапливания в элементах необратимых изменений (рекристаллизация металла, коррозия, усталостные явления, изменения формы деталей и т. д.). Износные отказы возникают вследствие совместного действия нескольких причин, поэтому важно установить главную причину возникновения отказа и устранить ее.

Если при испытании новой машины произошел отказ, следовательно, на стадии проектирования уровень прочности не был скоординирован с уровнем нагрузки. Поэтому нужно хорошо знать внешние условия работы машины, нагрузки, воспринимаемые машиной, амплитуды их рассеивания и пр. При таком подходе к пониманию отказов надежность можно определить как свойство машины (элемента) непрерывно сохранять работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение заданного периода времени.

Надежность автомобиля оценивается вероятностными, численными характеристиками, которые могут быть получены на основании математической обработки достаточной статистической информации.

Теория надежности автомобиля является разделом общей теории надежности машин и развивается на базе теории вероятностей и математической статистики, В ряде разделов теории надежности широкое применение получают методы теории информации, теории массового обслуживания, линейного и нелинейного программирования и др.

«При решении задач теория надежности использует результаты исследований физических и химических процессов, лежащих в основе явлений, связанных с потерей качества».

Непрерывное совершенствование техники, усложнение функций, выполняемых машинами и техническими системами, ведет к усложнению и самих машин. Чем сложнее машина, тем, при прочих равных условиях, она менее надежна. Для снятия этого противоречия в теории надежности разрабатываются методы создания надежных машин и систем путем разервирования, выбора оптимальной структурной и функциональной схем, рациональных методов и приемов технической эксплуатации и ремонта.

Применительно к автомобилю задачи теории надежности состоят в том, чтобы устанавливать и изучать количественные характеристики надежности, закономерности возникновения отказов, методы анализа и прогнозирования отказов, методику испытания и математической обработки статистических показателен.

Для специалистов, занимающихся технической эксплуатацией автомобиля, теория надежности дает методы, позволяющие определять вероятность безотказной работы автомобиля в заданном интервале пробега, научно обосновывать оптимальные режимы технического обслуживания, рассчитывать оптимальную потребность в запасных частях и ремонтно-технических средствах для поддержания надежности автомобилей на заданном уровне, нормировать и управлять межремонтными пробегами.

Основные показатели, характеризующие надежность автомобиля. Надежность автомобиля зависит от большого количества конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов и поэтому не может быть оценена однозначно. Для оценки надежности автомобиля применяют систему показателей (критериев), позволяющих оценивать надежность всего автомобиля или его элементов в численных значениях. Критерии надежности могут оцениваться теоретическими (точными) и статистическими (приближенными) уравнениями.

Неизбежные колебания качества материалов, производственных факторов и условий эксплуатации приводят к разбросу свойств, характеризующих надежность автомобиля. Вследствие этого критерии надежности рассматривают как вероятностные статистические величины, основанные на достаточной информации. Надежность автомобиля в.значительной степени зависит от комплекса условий эксплуатации, поэтому численные значения критериев надежности имеют смысл лишь в том случае, когда они определены для конкретных (оговоренных) условий эксплуатации.

При рассмотрении вопросов надежности автомобиля будем пользоваться терминами «элемент» и «система». Под словом «элемент» будем понимать не только неразложимую часть системы (деталь), но и любое устройство (узел, агрегат), надежность которого исследуется независимо от надежности составляющих его частей. Автомобиль можно рассматривать как систему, состоящую из отдельных элементов (деталь, узел, агрегат). В то же время агрегат можно рассматривать как систему, состоящую из узлов и деталей.

Все элементы автомобиля разделяют на два класса:
— ремонтируемые (восстанавливаемые), работоспособность которых восстанавливается после возникновения отказов;
— перемонтируемые (невосстанавливаемые), работоспособность которых после возникновения отказа не может быть восстановлена.

Типичными неремонтируемыми деталями автомобиля являются поршневые кольца, тонкостенные вкладыши коленчатого вала, пружины клапанов, детали подвески, фрикционные накладки тормозов и сцепления, подшипники качения, прецизионные детали топливной аппаратуры дизелей, запальные свечи, медно-асбестовые и резиновые прокладки и др

Типичными ремонтируемыми деталями автомобиля можно назвать блок и гильзы цилиндров, коленчатый вал, направляющие втулки клапанов, клапаны, тормозные барабаны, балку передней оси, раму и др.

В зависимости от класса элемента к нему могут применяться те или иные критерии надежности. Игнорирование этого положения может привести к серьезным ошибкам в оценке надежности.

Наработка автомобиля до отказа (в часах или километрах пробега) является случайной непрерывной величиной. В то же время количество отказов автомобиля за фиксированный действительный пробег является случайной дискретной (прерывной) величиной.

Исчерпывающей характеристикой случайной величины является закон распределения, устанавливающий связь между возможными ее значениями и соответствующими им вероятностями.

Для дискретной случайной величины закон распределения задается в. виде ряда распределения. Универсальной характеристикой как дискретных, так и непрерывных случайных величин является функция распределения.

Определение среднего ресурса ремонтируемого элемента автомобиля и средней наработки до первого отказа производится по таким же уравнениям, как и для неремонтируемых элементов.

Кроме перечисленных показателей надежности, могут применяться и другие — в зависимости от поставленной задачи, от устройства и назначения элемента.