Тема 2. Основные факторы изменения технического состояния автомобиля.
2.1 Классификация причин изменения технического состояния автомобиля.
2.2 Виды разрушений автомобиля.
2.3 Факторы, которые влияют на интенсивность изменения технического состояния автомобиля.
В процессе эксплуатации автомобиль взаимодействует с окружающей средой, а его элементы взаимодействуют между собой. Это взаимодействие вызывает нагружение деталей, их взаимные перемещения, вызывающие трение, нагрев, химические и другие преобразования и, как следствие, изменение в процессе работы физико-химических свойств и конструктивных параметров: состояния поверхностей, размеров деталей и их взаимного расположения, зазоров, электрических и других свойств.
Работоспособность автомобиля (и его элементов) зависит от всех видов воздействий, оказывающих влияние на его техническое состояние в каждый момент «жизненного» цикла:
механических (статические, динамические нагрузки от взаимодействия с внешней средой);
тепловых (температура окружающего воздуха, теплообразование при рабочих процессах);
электромагнитных;
химических (коррозия от продуктов сгорания топлива и других эксплуатационных материалов);
атмосферных (атмосферная коррозия).
Причины, вызывающие изменение технического состояния автомобиля, могут быть разделены на две группы: случайные и постоянного действия (рис. 2.1).
Случайные (стохастические) изменения могут возникать в результате непрогнозируемых поломок вследствие неправильной эксплуатации, некачественного хранения и обслуживания, некачественных комплектующих, а также в результате дорожно-транспортного происшествия (ДТП).
Причинами постоянного (монотонного) изменения технического состояния могут являться: износ, коррозия, старение и накопление отложений.
Износ – степень изменения размеров и веса деталей. Он зависит от материала детали (ее физико-химических свойств), характера взаимодействия деталей (рода и вида трения, геометрии контакта, макро- и микрогеометрии поверхностей трения, посадки сопряженных деталей), нагрузки (статической, динамической), химического воздействия, продолжительности воздействия.
Коррозия представляет собой агрессивное воздействие среды на детали, приводящее к окислению металла и уменьшению его прочности, изменению его характеристик и разрушению, а также ухудшению внешнего вида. Коррозия металлов (сплавов) может возникать вследствие электрохимического или химического воздействия внешней среды.
Рис. 2.1. Классификация причин изменения технического состояния элементов автомобиля.
К другим постоянно действующим причинам изменения технического состояния элементов автомобиля относятся старение материала и накопление отложений.
Старение материала определяется изменением его свойств от времени и потерей технических и эксплуатационных качеств в независимости от возникающих причин изменения технического состояния элемента. В большей степени это свойство относится к неметаллическим частям автомобиля.
Накопление отложений существенно влияет на ресурс работы элемента автомобиля. Отложение может проявляться в виде накипи (система охлаждения), нагара (свечи системы зажигания), наноса (система смазки), изменяя геометрию элемента и, таким образом, изменяя его технические характеристики. В некоторых случаях накопление отложений может служить причиной отказного состояния элемента.
В результате перечисленных воздействий ухудшается функционирование элементов автомобиля, утрачивается их работоспособность (поломка, износ, деформация, обрыв и т. п.). Наиболее часто нарушение работоспособности обусловлено разрушением агрегатов (узлов) и их элементов, приводящим к потере эксплуатационных качеств и работоспособности машин. Обычно повреждения возникают в том случае, когда внешние воздействия превышают допустимый уровень. Разрушения и повреждения металлических деталей и их сопряжений возникают вследствие физических и химических воздействий.
Изнашивание делится на механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.
Механическое изнашивание возникает в результате механических воздействий и подразделяется на абразивное, эрозионное, кавитационное и изнашивание при фреттинге.
деформация – изменение форм и размеров детали под нагрузкой. При этом, если деталь после прекращения действия нагрузки вновь приобретает прежние размеры и форму, то говорят об упругой деформации, в противном случае — о пластической. Пластическая деформация происходит под действием силовых нагрузок, превышающих предел текучести (при изгибе, кручении, растяжении и смятии поверхностей);
хрупкое разрушение происходит без предварительной деформации и вызывается нормальными напряжениями;
вязкое разрушение происходит при значительной деформации касательными нагрузками;
усталостное разрушение (рам, валов, пружин, рессор, шатунов и других деталей) имеет место при циклических нагрузках, связано с пластической деформацией и приводит к полной потере работоспособности элемента;
тепловое разрушение (головки блока цилиндров, поршней, выпускных коллекторов) происходит в результате значительных нагреваний, приводя к разрушению созданной структуры материалов, т. е. к утрате первоначальных эксплуатационных свойств;
оплавление некоторых деталей (электроды свечей, контакты прерывателей и т.д.) появляется при электромагнитных воздействиях, когда вследствие искровых разрядов частицы переносятся с анода на катод.
Факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей
В различных условиях эксплуатации показатели надежности автомобилей будут различными. Выделяют следующие факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей (рис. 2.2): производственные, условия эксплуатации, эксплуатационно-производственные.
Производственные факторы влияния на изменение технического состояния автомобиля включают в себя: конструктивные особенности данной марки автомобиля; однородность производства (характеризуется рассеиванием сроков изнашивания одних и тех же деталей); надежность.
Условия эксплуатации включают дорожные условия, условия и интенсивность движения, природно-климатические, сезонные условия, агрессивность окружающей среды.
Дорожные условия и рельеф местности определяют режим работы автомобиля. Они характеризуются технической категорией дороги, видом и качеством дорожного покрытия, определяющих сопротивление движению автомобиля, элементами дороги в плане и профиле (шириной дороги, радиусами закруглений, уклоном подъемов и спусков).
В свою очередь, режим работы автомобиля влияет на надежность и другие свойства автомобиля и его агрегатов.
Рис.2.2. Классификация факторов, влияющих на изменение технического состояния автомобилей.
Износ и нарушение дорожного покрытия повышают риск возникновения отказного состояния элементов автомобиля на 14...33 %.
Условия и интенсивность движения характеризуются влиянием внешних факторов на режим движения и, следовательно, на режим работы автомобиля и его агрегатов. К этим факторам относятся условия перевозки: скорость движения, длина груженой ездки l, коэффициент использования пробега β, коэффициент использования грузоподъемности γ, коэффициент использования прицепов Кпр, род перевозимого груза.
Выделяются три группы интенсивности эксплуатации:
1) за пределами пригородной зоны;
2) в малых городах с числом жителей менее 100 тыс. чел. и в пригородной зоне;
3) в больших городах с числом жителей свыше 100 тыс. чел.
Природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации и некоторыми другими параметрами. Эти условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и соответственно на интенсивность изменения их технического состояния.
Сезонные условия связаны с колебаниями температуры окружающего воздуха, изменением дорожных условий по времени года, с появлением ряда факторов, влияющих на интенсивность изменения параметров технического состояния автомобилей (пыли — летом, влаги и грязи — осенью и весной).
Агрессивность окружающей среды связана с коррозионной активностью атмосферного воздуха. Повышенная коррозионная активность вызывает интенсивную коррозию деталей автомобиля,увеличивая трудоемкость технического обслуживания и ремонта автомобиля, а также увеличение потребности в запасных частях до 10 %.
При этом ресурс автомобиля и периодичность технического обслуживания сокращаются. Данный фактор влияния на интенсивность изменения технического состояния автомобилей является характерным для прибрежных морских районов.
Эксплуатационно-производственные факторы определяют влияние реального технического состояния автомобиля и эффективности системы поддержания в технически исправном состоянии автомобиля на интенсивность изменения характеристик его элементов. Под эксплуатационно-производственными понимаются такие факторы, как возраст и связанное с ним реальное техническое состояние автомобиля, качество применяемых эксплуатационных материалов (топлив, масел, жидкостей), квалификация водителя, а также факторы, характеризующие уровень качества технического обслуживания и ремонта.
Контрольные вопросы
1. Какие виды износа| деталей автомобиля вы знаете?
2. Как влияет разборка автомобиля и его агрегатов на процесс срабатывания деталей?
3. Какие основные факторы влияют на техническое состояние автомобиля и как именно?
4. По каким признакам классифицируют отказы автомобилей?
5. Для чего собирают информацию о надежности автомобилей?
6. Какие требования ставят к информации о надежности автомобилей?
7. В каких пределах и как распределяются отдельные значения наработки к отказу?
8. Какие комплексные показатели надежности автомобилей вы знаете?
9. Какими способами можно определить закономерности возникновения отказов на базе теории надежности?