Выживет ли отечественный автомобиль?

Сильная вибрация кузова автомобиля при торможении сопровождалась, как правило, вибрацией панели приборов и рулевой колонки.

23-25 сентября, авторский надзор в цехе подвесок на производстве агрегатов легковых автомобилей (ПАЛА) проводили метролог отдела метрологии и стандартизации (ОСТ) Лариса Иванова, работники УКЭР Борис Кундыш, Николай Ушаков, Сергей Мохов и я.

По требованиям чертежа неплоскостность двух проушин кронштейна (кулака), к которым крепится скоба тормоза, не должна превышать 80 микрон, а неперпендикулярность плоскости общей для двух проушин к оси цапфы на длине 100 миллиметров также не должна превышать 80 микрон.

В отделе качества УКЭР контроль кронштейнов производили на измерительной плите, при этом шейка цапфы закреплялась в призме в вертикальном положении. С помощью индикатора определяли высоту обоих проушин, а неплоскостность вычисляли как разность высот обоих проушин. Затем к проушинам поочередно крепили пластину с помощью струбцины и измеряли индикатором перепад высот на длине 100 миллиметров. Неперпендикулярность плоскости каждой из проушин вычисляли как разность высот на длине 100 миллиметров.

В цехе подвесок цапфа кронштейна устанавливалась в центрах, и перепад высот на ширине каждой из проушин, а также между проушинами измерялась с помощью индикатора. Неплоскостность вычисляли как разность высот между проушинами, а неперпендикулярность – как разность высот на ширине каждой из проушин. Метод контроля кронштейна в цехе подвесок был признан недостоверным.

По требованию КД суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности поверхности ступицы, базовой для установки диска, относительно двух поверхностей под наружное кольцо одного подшипника равен 50 микрон. Поскольку наружный диаметр диска в два раза больше диаметра ступицы, даже в случае установки идеального тормозного диска максимальное биение его в сборе со ступицей составило бы 100 микрон. В КД отсутствует требование к биению диска в сборе со ступицей. Учитывая, что по требованию КД суммарный допуск параллельности и плоскостности рабочей поверхности диска относительно базовой равен 50 микрон, а другая рабочая поверхность задана через его разнотолщинность, в результате допускается ее изготовление с отклонением параллельности и плоскостности относительно базовой до 80 микрон. С учетом требований к ступице биение рабочих поверхностей диска в сборе со ступицей, относительно двух наружных колец подшипников, может достигать 180 микрон.

Для сравнения, биение тормозных дисков автомобилей ГАЗ-14 «Чайка» и ГАЗ-3102 «Волга» относительно двух наружных колец подшипников в соответствии с КД не должно было превышать 50 микрон.

Исследования фирмы «Ferodo» (Англия) показали, что биение рабочих поверхностей тормозных дисков автомобилей среднего класса в среднем равно 80 микрон, а повышенное биение способствует увеличению разнотолщинности тормозного диска и появлению вибрации автомобиля при торможении.

Контрольное приспособление для проверки ступиц в цехе подвесок приятно удивило. Ступица базировалась на двух наружных кольцах подшипников. Перпендикулярность и плоскостность поверхности ступицы базовой для установки диска не превышала 25 микрон.

4 октября, УКЭР, измерение тормозных дисков на координатно-измерительной машине.

По требованиям чертежа разнотолщинность тормозного диска не должна превышать 30 микрон. В отделе качества УКЭР толщину тормозного диска измеряли микрометром с точностью 10 микрон на двух окружностях, в 36 точках на каждой окружности (напротив каждого вентиляционного окна) с регистрацией всех значений измерений. Разнотолщинность тормозного диска вычисляли как разность между максимальным и минимальным значениями толщины.

В контрольно-измерительной лаборатории ЦЗЛ ДИ разнотолщинность тормозного диска измеряли другим методом. Тормозной диск устанавливался рабочей поверхностью на три конуса, а на другой рабочей поверхности соосно с одним из конусов устанавливался индикатор (цена деления 10 микрон). В центральное отверстие с небольшим зазором ставился цилиндр. Стрелку индикатора устанавливали на ноль и измеряли его относительную толщину при вращении тормозного диска. Разнотолщинность тормозного диска вычисляли как разность между максимальным и минимальным значениями толщины. Следует отметить, что регистрация измерений не производилась, и в контрольной карточке указывался результат вычислений разнотолщинности тормозного диска.

С целью повышения достоверности измерений и выяснения причин больших отклонений разнотолщинности от требований чертежа я предложил проводить измерения на координатно-измерительной машине KMS-W-151210 с точностью 2 микрона. Тормозной диск устанавливался с помощью призмы на базовой плите машины, и ее датчик в автоматическом режиме последовательно измерял по трем окружностям с шагом 4 миллиметра, сначала координаты высоты одной рабочей поверхности тормозного диска, потом другой. Измерения проводил Сергей Турушкин, время измерения одного диска составляло 40 минут. Сергей Воробьев составил программу обработки результатов измерений. Окончательные результаты представляли диаграммы профиля обоих рабочих поверхностей тормозного диска по трем окружностям и диаграммы разнотолщинности тормозного диска по каждой окружности. Измерения первых 3-х дисков дали удивительные результаты. На диаграммах профиля рабочих поверхностей тормозного диска были ярко выражены три впадины и три выступа, образованные в процессе механической обработки, вероятно, при зажиме тремя кулачками на токарном станке.

Два тормозных диска нам обработали на плоскошлифовальных станках в УКЭР. При их проверке разнотолщинность одного из них составила 5 микрон, а второго – 10 микрон.

4 октября, совещание у Сергея Батьянова, главного конструктора легковых автомобилей. Решено проверить влияние на вибрацию автомобиля при торможении следующих деталей:

дисков с минимальной разнотолщинностью;

дисков с разнотолщинностью 30 микрон;

колодок с фрикционными накладками шифра Ferodo 3410;

гидроусилителя рулевого управления (ГУР);

шин 205/60R15.

11 октября. ЦЗЛ ДИ закончили испытания 2-х автомобилей, собранных в цехе сборки легковых автомобилей. Выявлены значительные отклонения от требований КД тормозных дисков, кронштейнов (кулаков), передней скобы. По результатам испытаний сделан вывод о том, что значительное снижение уровня вибрации автомобиля при торможении возможно только после установки тормозных дисков, обработанных с более высокой точностью 5 и 10 микрон.

14 октября, авторский надзор в механо-сборочном цехе №4 завода мостов грузовых автомобилей (МСЦ-4 ЗМГА) проводили Борис Кундыш, Сергей Мохов и я.

В МСЦ-4 изменение разнотолщинности тормозных дисков производили толщиномером. Этот инструмент имел сферическую пятку, поэтому изменение толщиномером требовало определенных навыков. Площадь рабочей поверхности тормозного диска превышает 36000 квадратных миллиметров и для достоверного контроля необходимо провести более 108 измерений (мнение автора) с регистрацией всех значений измерений. В МСЦ-4 регистрация измерений не проводилась, а контролер запоминал произведенные им измерения и вычислял в уме разнотолщинность тормозного диска. По моему мнению, этот способ измерений является трудоемким для массового производства и недостоверным. Измерение одних и тех же тормозных дисков в МСЦ-4 и УКЭР существенно отличались.

12 ноября, в УКЭР был выполнен основной объем испытаний, мы с Сергеем Моховым оформили отчет по результатам испытаний.

По результатам дорожных испытаний автомобиля ГАЗ-3110 выявлено:

на уровень вибрации кузова автомобиля при торможении оказывает влияние качество изготовления тормозных дисков, ступиц, кронштейнов (кулаков), скоб и колодок;

наибольшее влияние на уровень вибрации оказывает разнотолщинность тормозного диска (по требованиям чертежа 30 микрон, фактически до 80 микрон), при установке на автомобиль тормозных дисков, изготовленных в соответствии с КД, вибрация автомобиля отсутствует;

в процессе испытаний отмечен большой момент проворачивания передних колес автомобиля (оценка растормаживания скоб) до 0,64 кгсхм, после переборки подвески и установки новых скоб в соответствии с КД и новых кронштейнов (кулаков) момент проворачивания колес не превышал 0,32 кгсхм.

14 ноября, совещание у Николая Париноса, начальника управления технического контроля ОАО «ГАЗ».

Принятые решения:

Батьянову проработать вопрос и предоставить предложения о внесении в КД дополнительных требований к контрольным параметрам деталей и сборочных единиц, влияющих на вибрацию.

Фатьянову, Фадееву с учетом замечаний отдела стандартизации и метрологии (ОСМ) по контролю пригодности, указанных в чертеже параметров деталей, узлов и конструкторских приспособлений, внести соответствующие изменения в чертежи деталей и контрольных приспособлений.

Кузнецову изготовить диски с разнотолщинностью 10, 15, 25, 30, 40, 50, 60 микрон.

Пономареву совместно с УКЭР провести работу по определению максимального значения разнотолщинности диска, при котором вибрация автомобиля отсутствует.

Кузнецову изготовить 20 комплектов дисков с разнотолщинностью 5 микрон для удовлетворения претензий потребителей.

Кудрявцеву (ГАЗ АТО) удалось получить комплекты тормозных дисков и произвести их замену на автомобилях при получении претензий от потребителей.

20 ноября, совещание у Владимира Чураева, технического директора ОАО «ГАЗ».

Информация Леонида Ситникова, заместителя начальника управления технического контроля о дефекте «вибрация при торможении автомобиля «Волга» в связи с установкой подвески ГАЗ-3110 и результаты анализа качества деталей, входящих в переднюю подвеску».

Принятые решения:

Капелюхе, главному инженеру ПАЛА создать рабочие группы и в 3-х сменном режиме взять под контроль выполнение технологических операций по изготовлению деталей передней подвески ГАЗ-3110. Результаты 2 раза в неделю рассматривать у технического директора.

Кузнецову, главному инженеру ЗМГА организовать аналогичную работу.

28 ноября, совещание у Юрия Кудрявцева, главного конструктора ОАО «ГАЗ». Принятые решения:

1.В отчет по результатам испытаний причин вибраций при торможении автомобиля ввести заключение, что при установке на автомобиль дисков с разнотолщинностью 30 микрон вибрация отсутствует.

2.Найти общее решение совместно с ЦЗЛ ДИ о величине разнотолщинности, не приводящей к вибрации автомобиля при торможении.

3.Получить в ЗМГА 10 штук дисков, измерить, характерные установить на автомобиль и провести испытания.

23-29 ноября, совместные испытания ЦЗЛ ДИ и УКЭР 2-х автомобилей ГАЗ-3110. По результатам испытаний сделан вывод о том, что на автомобиле ГАЗ-3110 с тормозными дисками, имеющими разнотолщинность 30 микрон, вибрация при торможении отсутствует.

6 декабря, совещание у Юрия Кудрявцева, главного конструктора ОАО «ГАЗ».

Принятые решения:

1.В извещение по результатам причин дефекта «вибрация при торможении автомобиля ГАЗ-3110» ввести дополнительные выводы:

«слабый» уровень вибрации может вызвать претензии потребителей в эксплуатации;

при пробеге автомобиля более 2000 километров уровень вибрации снижается при обычных условиях эксплуатации и после 500 километров в условиях интенсивных торможений во время эксплуатации.

2.Отменить карту разрешения №165 от 28.06.96 г., по которой допускалось принимать диски с разнотолщинностью 60 микрон вместо 30 микрон по чертежу и подписать карту разрешения со сроком до 01.02.97 г. На разнотолщинность до 45 микрон.

7 декабря, совещание у Николая Париноса, начальника управления технического контроля ОАО «ГАЗ».

1.Отмечено снижение количества автомобиля ГАЗ-3110 с дефектом «вибрация при торможении автомобиля» до 9-17% вместо 41%.

2.Введена нумерация и 100% контроль деталей подвески, влияющих на вибрацию, измерение биения тормозного диска на подвеске. Брак деталей подвески в ПАЛА после введения этого мероприятия возрос в 4 раза.

3.ЗМГА не выполняют указания технического директора и не вводят нумерацию тормозных дисков.

4.Принять к сведению заявление Бориса Кундыша, что контрольных параметр «Биение тормозного диска на подвеске» не требуется, поскольку по КД диск и ступица обрабатываются отдельно.

5.Указание Париноса: проверить состояние оборудования (профилактика, обслуживание, аттестация).

27 декабря, совещание у Владимира Чураева, технического директора ОАО «ГАЗ». Принятые решения:

Принять к сведению информацию Ситникова, Батьянова, Капелюхи, Морозова о проведенной работе по выявлению причин вибрации легкового автомобиля при торможении.

Капелюхе обеспечить систему контроля и предъявления деталей в ПАЛА с учетом выработанных и согласованных действий за время инспекционного контроля.

Морозову внести необходимые изменения в технологию обработки дисков с целью получения деталей по чертежу.

Кузнецову принять меры по ускорению получения оборудования для обработки дисков.

Примечание: протоколы всех совещаний приведены в сокращенном виде.

Апрель 1997 года. МСЦ-4 ЗМГА, авторский контроль проводили Дмитрий Яржемский и я. Закуплены и установлены 2 токарных станка СМ-1736 Минского производственного предприятия по выпуску автоматических линий. На одном станке производится обработка одновременно рабочих поверхностей двух тормозных дисков. Однако производительность станка недостаточна, поэтому окончательная механическая обработка производится также на 5-ти парах токарных станках СБ-3560, на которых обрабатывается одна рабочая поверхность. При проверке тормозные диски, обработанные на тех или других станках, соответствуют требованиям чертежа. Поэтому утверждения о том, что на токарных станках СБ-3560 нельзя обработать тормозные диски в соответствии с требованиями чертежа, мягко говоря, необоснованные. Просто руководство ЗМГА вводило в заблуждение руководство завода.

Осталось подвести некоторые итоги. Вроде бы, все хорошо. Качество тормозных дисков улучшилось, рекламаций по дефекту «вибрация автомобиля при торможении» практически нет. Однако точку ставить рано.

В декабре 1996 года УКЭР подготовило предварительное извещение, согласно которому суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности поверхности ступицы, базовой для установки диска, относительно двух наружных колец обоих подшипников должно быть 25 микрон, только в ноябре 1997 года оно согласовало его с технологическим управлением, и в настоящее время ведется подготовка производства. В цехе подвесок ПАЛА по-прежнему изготавливаются ступицы в соответствии с КД, согласно которой суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности поверхности ступицы, базовой для установки диска, относительно двух поверхностей под наружное кольцо одного подшипника равен 50 микрон.

На мой взгляд, вопросы контроля качества тормозного диска не решены. В декабре 1996 года в МСЦ-4 ЗМГА начали проверять разнотолщинность тормозных дисков в контрольном приспособлении, точно также как это делали в контрольно-измерительной лаборатории ЦЗЛ ДИ. Измерение производится по трем окружностям рабочей поверхности тормозного диска с помощью многооборотного индикатора с ценой деления 2 микрона. Промежуточные измерения относительной толщины тормозного диска контролер не регистрирует, а разнотолщинность тормозного диска вычисляет в уме как разность максимального и минимального показаний индикатора. Однако применение многооборотного индикатора при данном способе измерений неоправдано, его измерительный стержень не предназначен для восприятия боковой нагрузки, и индикатор быстро выходит из строя.

Как же правильно измерять разнотолщинность тормозного диска? На этот вопрос метрология не дает однозначного ответа. Как я уже говорил, площадь рабочей поверхности тормозного диска превышает 36000 квадратных миллиметров, измерение разнотолщинности диска производится по трем окружностям диаметров 260, 230 и 184 миллиметра. Эти окружности делят рабочую поверхность на части 4100, 19200, 11400 и 1300 квадратных миллиметров, на которых разнотолщинность тормозного диска не измеряется. Итак, как обеспечить достоверность измерений разнотолщинности на заданной поверхности? Сколько необходимо провести измерений? Какая максимальная площадь указанной поверхности может быть не охвачена измерениями (1 квадратный миллиметр или 100 квадратных миллиметров)?

При заключении о достоверности того или иного способа измерений метрология не учитывает физические возможности контролера. Предположим, что трудоемкость измерений разнотолщинности тормозного диска определена. Возникают новые вопросы: сколько максимально измерений может запомнить контролер без их регистрации? 3, 10 или 100?

Предложенный мной способ измерений и электронный прибор для измерений разнотолщинности тормозного диска остался без внимания. Напомню, что в отчете по результатам исследования причин вибрации при торможении я провел анализ применяемых на ГАЗе способов измерений разнотолщинности тормозного диска и выразил сомнение в их достоверности в случае применения в массовом производстве из-за большой трудоемкости. Я предложил электронный прибор, использующий бесконтактный метод измерений и позволяющий измерение параллельности и плоскостности рабочих поверхностей тормозного диска и его разнотолщинности. Результаты обработки измерений могли бы быть представлены в цифровом виде или в виде изображения профиля тормозного диска на дисплее. Электронные приборы такой конструкции могли бы найти широкое применение в массовом производстве ГАЗа.

В январе 1997 года я оформил рационализаторское предложение на конструкции тормозного диска. Напомню, что по требованиям КД допуск параллельности и плоскостности одной рабочей поверхности тормозного диска относительно базовой равен 50 микрон, а другая рабочая поверхность задана через его разнотолщинность, в результате допускается изготовление ее с отклонением от параллельности и плоскостности относительно базовой плоскости до 80 микрон. Требования, предъявляемые к конструкции тормозного диска, вызывают необходимость задания равных допусков параллельности и плоскостности к обеим рабочим поверхностям относительно базовой, однако было сомнение правомерности этих требований с точки зрения метрологии. Метрологи подтвердили правомерность этих требований к тормозному диску. По моему мнению, предложение не требует подготовки производства, и всего лишь уточняет конструкторскую документацию. Прошел год, но никаких откликов на рационализаторское предложение не поступало.

Необходимость требований в КД к биению тормозного диска в сборе со ступицей очевидна. При проверке фактическое биение тормозного диска составило 70-150 микрон, но оно оказалось бы меньше, будь этот параметр задан. На подготовку производства УКЭР выдало КД, согласно которой суммарный допуск неплоскостности и перпендикулярности поверхности ступицы, базовой для установки диска, равнялся 25 микрон, однако, поскольку производство якобы не в состоянии обеспечить требования КД, ведущий конструктор по передней подвеске согласовал изменение этого допуска до 50 микрон. Наличие требований к биению тормозного диска в сборе со ступицей вызвало бы необходимость согласования этого изменения также ведущим конструктором по тормозным дискам.

Кроме того, необходимость требования к биению тормозного диска в сборе со ступицей возникает при диагностике. Просто невозможно себе представить, что для выявления дефекта необходимо разработать все узлы и агрегаты автомобиля. Методика диагностики общеизвестна: проверяют выполнение требований конструкторской документации к узлам в сборе, находят дефектный узел, после чего разбирают узел и проверяют отдельно его детали.

В декабре 1996 года мне позвонил Николай Воронин, бывший инженер нашего отдела, по вопросу, как устранить недавно приобретенную вибрацию при торможении автомобиля ГАЗ-3110. Единственное, что я смог – это посочувствовать ему и успокоить тем, что в процессе эксплуатации автомобиля уровень вибрации будет снижаться!

Вот теперь подведем итоги. Зачем так долго и нудно приведены многочисленные технические совещания менеджеров и специалистов ГАЗа? – С одной единственной целью: показать особенности менеджмента ГАЗа, какая «динамичная» система управления и как специалисты подразделений заботятся не об интересах завода и потребителя, а интересах подразделений. В течение 3-х месяцев сотни специалистов занимались выяснением следующих вопросов: «А есть ли вообще дефект?» и «Так ли страшен черт, как его малюют?» Спустя 2 месяца специалисты вспомнили о существовании потребителя, и на совещании начальника управления технического контроля было принято решение об изготовлении целых 20-ти годных дисков (или 10 комплектов) для удовлетворения претензий потребителя. Но, извините, принять решение – это еще не значит удовлетворить претензии потребителя!

Необходимо отметить, что дефекты и проблемы на автомобиле ГАЗ-3110 касались не только тормозной системы, но и других систем. На автомобиле «Волга» был впервые установлен двигатель с непосредственным впрыском бензина. Необходимо отметить, система впрыска топлива не была доведена, и, следовательно, ненадежна. Большое количество отказов имели блок управления и датчики расхода воздуха и числа оборотов коленчатого вала, а также ненадежными были их разъемы. Водителям приходилось возить с собой комплект запасных частей.

Изменение конструкции коснулись также рулевого управления автомобиля. Вначале на автомобиль ГАЗ-3110 устанавливался рулевой механизм (червяк-ролик), применявшийся на предыдущих моделях. Гидроусилитель рулевого управления устанавливался так же старой конструкции: клапан и силовой цилиндр располагались на поперечной рулевой тяге. Недостатки такой конструкции гидроусилителя рулевого управления описаны выше (см. доводка автомобиля ГАЗ-14). Борисовский завод «Автогидроусилитель» (Белоруссия) разработал интегральный рулевой механизм (винт-гайка, с встроенным гидроусилителем и клапаном торсионного типа на рулевом валу), и в 1997 году он стал устанавливаться на автомобиль ГАЗ-3110. Рекордно-короткие сроки разработки имели свои негативные последствия, и в течение 2-х лет на конвейере сборки легковых автомобилей выявлялось значительное число дефектов рулевого управления, и особенно частыми были отказы насоса гидроусилителя новой конструкции. Однажды мне позвонил Лев Смирнов, мой друг, и попросил уточнить номера деталей рулевого управления автомобиля ГАЗ-3110. Дело в том, что в 1997 году он купил новый автомобиль и не мог найти в продаже запасных частей для ремонта рулевого управления. Я с трудом нашел номера деталей и узнал так же, что, вероятно, эти детали заводом не изготавливаются. И действительно Смирнов не нашел в продаже нужных запасных частей и ему пришлось заменить на автомобиле целиком рулевое управление.

Апрель 1998 года. ОАО «ГАЗ» больше года продает автомобили ГАЗ-3110 «Волга», однако не выпустил каталоги деталей автомобилей, поэтому у потребителей возникают проблемы с приобретением запасных частей автомобиля.

Итак, это небольшая часть событий, связанных с очередной модернизацией автомобиля «Волга». Как сказал бы Виктор Черномырдин, один из отцов перестройки, ставший классиком русского язык: «Хотели как лучше, получилось, как всегда!»