Изучение влияния качества ТО на ресурс автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНДИЖАНСКИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ

Тема выпускной квалификационной работы:

Изучение влияния качества ТО на ресурс автомобиля

Выпускник 4-курса европейской группы

по направлению «Эксплуатация и ремонт транспортных средств»:

С.Н. Эркулов

Андижан - 2013 год

АНДИЖАНСКИЙ МАШИНАСТРОИТЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ

З А Д А Н И Я

ПО ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ

______________Эркулов Сардор Насирдинович_________________

(фамилия, имя, отчество студента)

1. Тема выпускной квалификационной работы: "Изучение влияния качества ТО на ресурс автомобиля"

Утверждено приказом института за №276 от 19 декабря 2012 года.

2. Первоначальные данные для выполнения выпускная квалификационная работа: Законы и постановления государство и правительство Республики Узбекистан, научно-технические литературы, данные из учебников, газета и журналов, а также интернетом.

3.Состав расчетной-пояснительной записи:

1) Введение Доклады Президента Республики Узбекистана И.А.Каримов, роль и место автотранспорта, развитие автомобилестроения и развитие автоуслуг.

2) Актуальность темы проекта технические состояние автотранспортных средв во время эксплуатации.

3) Обзор использованных литературы : Произведение Президента, книги, журналы, данные из интернета, анализируется источники информации.

4) Основная часть: Влияние качества масла на интенсивность изнашивания деталей

5) Технологическая часть: _Система ТО_и ремонта автомобилей.

6) Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды ___ __________Влияние ТО на экологию и природу ________________________

7) Заключения и предложения по тему выпускной работа осветить итоговая личное мнения студента.

8) Список использованных литературы: сводится использованные литературы

9) Приложения материалы и копия документов по тему выпускной квалификационной работы.

4. Список чертежно-графическая работа:

1) Чертёж - 1, Зависимость скорости

2) Чертёж - 2, Зависимость износа

3) Чертёж - 3, Зависимость интенсивности

4) Чертёж - 4, Зависимость расхода

5. Консультанты по выпускной работы:

№	Наименование разделов выпускной работы	Задание дано	Задание выполнено	Подпись	Ф.И.О. консультантов
1	Введение	07.01.2013	15.01.2013		Профессор Н. Ташланов
2	Актуальность темы	16.01.2013	27.01.2013		Профессор Н.Ташланов
3	Обзор использованных литературы	28.01.2013	08.02.2013		Профессор Н.Ташланов
4	Основная часть	09.02.2013	17.02.2013		Профессор Н.Ташланов
5	Технологическая часть	18.02.2013	25.02.2013		Профессор Н.Ташланов
6	Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды	13.03.2013	20.03.2013		доц. А.Абдурахмо- нов
7	Заключения и предложения	24.03.2013	30.03.2013		Профессор Н.Ташланов
8	Список использованных литературы	02.04.2013	17.04.2013		Профессор Н.Ташланов
9	Приложения	20.04.2013	27.04.2013		Профессор Н.Ташланов
10	Чертёж - 1	01.05.2013	07.05.2013		Профессор Н.Ташланов
11	Чертёж - 2	12.05.2013	19.05.2013		Профессор Н.Ташланов
12	Чертёж - 3	21.05.2013	29.05.2013		Профессор Н.Ташланов
13	Чертёж - 4	02.06.2013	09.06.2013		Профессор Н.Ташланов

6. Дата получения задания _07.01.2013 год___________

7. Срок выполнения задания ________01.06.2013 год______

Руководитель выпускной работы___Ташланов. Н_____ (подпись)

Получил задания для выполнения___Эркулов.С______ (подпись)

Заведующий кафедра _____к.т.н. ___Икромов Н. _____ (подпись)

ВВЕДЕНИЕ

В 1994 году было создано Ассоциация «Узавтосаноат», де-факто структурно закрепив рождение новой отрасли Узбекистана - автомобилестроительной. То, что Узбекистан вошёл в весьма престижный мировой «клуб» держав, выпускающих автомобили, доказывает его потенциальные возможности и перспективы.

При поддержке Президента и правительства страны отрасль прошла несколько этапов своего становления. С пуском автомобилестроительного завода в Асаке начался период стабилизации, создания структуры торговли и сервисного обслуживания впускаемых автомобилей как внутри страны, так и за рубежом. Это потребовало наличия надёжного механизма управления, финансового обеспечения и регулирования. Главной же целью было формирование целостной системы:

производство - сбыт - финансовые услуги.

Сегодня, оглядываясь на пройденный путь, многое представляется в ином свете. Были ошибки и просчеты, рассеялись некоторые иллюзии. Но при этом наработан бесценный опыт, позволяющий с оптимизмом смотреть в будущее. Сегодня как никогда справедливы слова главы нашего государства Ислама Каримова о том, что «автопромышленность становится одним из столпов экономики Узбекистана».

Что же представляет собой молодая автомобилестроительная отрасль в наши дни? Это - десятки предприятий, оснащённых уникальным оборудованием. Это - многочисленные деловые связи с партнёрами во многих странах мира. Расширяет гамму своих изделий совместное узбекское - турецкое СП по выпуску автобусов и грузовиков. В рамках программы локализации открыты и продолжают создаваться новые предприятия по выпуску узлов и комплектующих для обоих автозаводов.

С первых дней становлении отрасли реализуется масштабная программа подготовки и переподготовки фирм.

Сегодня и руководители, и рядовые работники гораздо лучше понимают, сколь жесток автомобильный рынок. Занять на нём свою нишу, завоевать определённые позиции - задача крайне трудная. И - архиважная. Многое для её решения сделано. Так, практически во всех регионах России открыты подразделения «УзДЭУавто». Растёт объём продаж на этом самом большом рынке сбыта узбекистанских автомобилей. Разветвленная, технически хорошо оснащённая сеть розничных продаж и сервисного обслуживания действует в республике.

Как структуре, объединяющей целую отрасль, Ассоциации «Узавтосаноат» пришлось решать и ряд совершенно новых задач. Таких, в частности, как организация и управление системой перевозок готовой продукции по всей территории республики и страны Центральной Азии, Россию, финансовое обслуживание отрасли с оборотом более 1,5 миллиарда долларов, проведение маркетинговых исследований рынков, инвестиций в развитие локализации, научно - исследовательские работы по совершенствованию и обновлению выпускаемой продукции, создание системы испытаний, сертификации и стандартизации.

И это - далеко не полный перечень проблем, с которыми столкнулась самая молодая отрасль экономики Узбекистана. С некоторыми из них приходится иметь дело и сегодня.

Более того, с банкротством корпорации Daewoo, одного из учредителей СП «УзДЭУавто», и покупкой части её акции Дженерал Моторс возникла новая ситуация, в которой предстоит работать узбекистанскому СП. А учитывая возрастающую конкуренцию на внешних рынках сбыта, встающие перед отраслью сегодня проблемы предстоит решать в достаточно сжатые сроки, чтобы обеспечить её дальнейшее развитие и продвижение на мировой рынок.

Создание Андижанского машиностроительного института на базе инженерно-экономического института является продолжением начатой с первых дней становления отрасли программы подготовки и переподготовки квалифицированных кадров для Ассоциации «Узавтосаноат».

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В процессе эксплуатации техническое состояние автотранспортных средств непрерывно ухудшается, причём сроки службы отдельных узлов и агрегатов различны. Они во многом определяется совершенством конструкции, качеством изготовления, применениями эксплуатационными материалами, дорожными и климатическими условиями, организацией качественного - своевременного технического обслуживания и хранения автомобилей.

Качество и своевременность выполнения технического обслуживания автомобилей существенно влияют на надёжность, долговечность, топливную экономичность, безопасность движения и другие эксплуатационные качества автомобиля.

Так, например, в процессе эксплуатации в приборах системы зажигания может измениться зазор между контактами прерывателя, зазор между электродами свечей, угол опережения зажигания. Если при техническом обслуживании автомобиля не проверить и не отрегулировать приборы системы зажигания, то мощность и экономичность двигателя существенно снизится.

Опыт показывает, что увеличение зазора между контактами прерывателя до 1 мм (норма 0,4 - 0,45 мм) повышает расход топлива на 7-9%, а уменьшение его до 0,2 мм повышает расход топлива ва 10 - 11%. Увеличение зазора между электродами свечи затрудняется пуск двигателя, вызывает значительное повышение расхода топлива и снижение мощности двигателя. Весьма существенное влияние на мощность и расход топлива двигателя оказывает первоначальная установка угла опережения зажигания, работа центробежного и вакуумного автоматов опережения зажигания.

В процессе работы автомобиля возможна разрегулировка приборов системы питания: износ или засорение жиклёров карбюратора и распылителя (инжектора), подсос воздуха, изменение уровня топлива в поплавковой камере карбюратора, потеря герметичности клапанов экономайзера, поплавковой камеры, снижение производительности топливного насоса, засорение воздухоочистителя и т.д. Эти неисправности приводят к нарушению состава рабочей смеси, а следовательно, к ухудшению экономичности двигателя и увеличению токсичности отработавших газов.

Изнашивание деталей механизма сцепления соправаждается уменьшенном свободного хода влечёт за собой неполное включение, пробуксовку и быстрый износ механизма сцепления.

Возможное изменение углов установки управляемых колёс автомобиля в процессе эксплуатации из-за износов и деформацией деталей переднего моста ухудшает управляемость автомобиля, значительно повышает износ шин и расход топлива. Так например, увеличение угла схождения колёс легкового автомобиля с 1,5 - 3 до 6 мм повышает расход топлива на 10 - 11%.

Большое влияние на ходимость шин оказывает внутреннее давление в них. Если при техническом обслуживании оно не восстановлено до нормы, износ шин и расход топлива значительно возрастают.

При некачественном и несвоевременном техническом обслуживании ходовой части автомобиля возможна разрегулировка её механизмов, что повышает сопротивление движению автомобиля. Это снижает путь свободного качения по инерции на ровном участке дороги при отключенном двигателе, что влияет на его топливную экономичность.

Качество технического обслуживания определяется своевременностью проведения и полным перечнем выполненных работ, предусмотренных технологическим процессом данного вида обслуживания. Своевременность технического обслуживания определяется периодичностью т.е пробегом между двумя обеспечивающими одноимёнными видами обслуживания установленной уровень безотказной работы.

Таким образом, изучение влияния качественного и своевременного технического обслуживания на ресурс автомобиля является важной экономической и экологической задачей.

2. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

(Обзор использованной литературы)

Во время подготовки выпускной квалификационной работа использовано из учебников, учебных пособий, из законов и постановление правительства Республики Узбекистана и из газетных, журнальных и интернетных материалов, а также научно-методических источников.

· Каримов И.А. «Узбекистан по пути углубления экономических реформ». Т.: Узбекистан, 1995.- С. 356. В книге рассмотрены важнейших задачи, стоящие перед нашим государством. А именно, реформа экономической и социальной жизни страны, демократизация экономических отношений, высокая духовность, которая призвана быть фундаментом будущего расцвета нашего государства. Освещены как вопросы теории, так и методологии, необходимые для ученых - экономистов, руководителей и организаторов производства, предпринимателей, изучающих новые направления развития и законы рыночной экономики. Сегодня, говорится в книге «анализируя проделанный республикой путь, становится ясно, что одной из первостепенных задач является принятие новой стратегии углубления реформ на качественно новом этапе».[1]

· Г.В. Крамаренко, АУ. Салимов и др. Качество топлива и надёжность автотранспортных двигателей, издательство «ФАН», 1992г. В учебном пособие даны характеристики о состояния качество топлива, его влияние на надёжность. Освещены проблемы долговечности обслуживание агрегатов и деталей.[2]

· Григорьев М.А, Груздев А.М, «Эффективность различных систем очистки топлива на автомобилях с карбюраторными двигателями, автомобильная промышленность», 1980 г. №1. В книге изучаются и анализируются разнообразные факторы, совокупность которых составляет процесс очистки топлива и применение их в карбюраторном двигателе, обобщаются теоретические положения и практический опыт.[3]

· Газета. Народное слово. От 13 ноября 2010 года. Доклад Президента Республики Узбекистана Ислама Каримова. В докладе И.А.Каримова «Концепция дальнейшего углубления демократических реформ и формирования гражданского общества в стране» на совместном заседании Законодательной палаты и Сената Олий мажлиса Республики Узбекистан определены в качестве важнейших реформирование информационной сферы, по укреплению экономической независимости, улучшению материально-технической базы предприятии и по реализации проектов модернизации, технического перевооружения ведущих отраслей экономики, развитию жилищного строительства, транспортных и инфраструктурных коммуникаций. В концепции отмечена повышении роли в системе институтов гражданского общества, более полной реализации конституционных прав граждан.[4]

· Пригорьев М.А, Пономерёв Н.Н, «Оценка абразивных качеств загрязнений бензина и дорожной пыли». Конструкция автомобилей. Экспресс - информ. НИИН, Автопром. 1981 г. №3. В нем изложены принципы системы технического обслуживания и ремонта автомобилей, основы организации и управления. Приведены соответствующие нормативы и методы их корректирования с учетом условий эксплуатации. Положение содержит основные направления по взаимодействию организаций и предприятий автомобильного транспорта, промышленности и авторемонтного производства по повышению надежности и безопасности движения подвижного состава, снижению расхода трудовых и материальных ресурсов, защита окружающей среды от воздействия автомобильного транспорта.[5]

· «Краткий автомобильный справочник» А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, И.Б. Ляликов и др - М,: АО «Трансколсантинг», НИИАТ, 1994. В учебнике рассматриваются вопросы изменения технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации; технология и организация технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей; способы хранения подвижного состава, а также основы технологического проектирования эксплуатационных и обслуживающих предприятий автомобильного транспорта.[6]

· Крагельский И.В. «Трение и износ» М, Машгиз, 1968. стр 480. В справочнике содержаться данные о трение и износе, механических, физических и технологических свойтвах и материалов. Своевременное техническое обслуживание по удаление износа.[7]

· Газета. Народное слово. От 19 января 2013 года. Доклад Президента Республики Узбекистана Ислама Каримова. «Наша главная цель - решительно следовать по пути широкомасштабных реформ и модернизации страны». В выступлении главы государства было отмечено что несмотря на сохраняющейся серьезные - проблемы в глобальной экономике и истекшем году, экономика страны продолжила развиваться устойчивыми высокими темпами, обеспечены стабильной рост уровня жизни населения и дальнейшее упрочение позиций страны на мировых рынках.[8]

· Сидикназаров К.М. и др. Техническое обслуживание автомобилей.- Т.: Ворис, 2006.-С.630. В учебнике рассматриваются вопросы изменения технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации; технология и организация технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей; способы хранения подвижного состава, а также основы технологического проектирования эксплуатационных и обслуживающих предприятий автомобильного транспорта.[9]

· Крагельский И.В, Михин Н.М, «Об оценке фрикционных свойств материалов трущихся пар. - «Заводская лаборатория», 1968, т34, №8, стр 1007 - 1009. В книге рассмотрены причины достижений высокой антифрикционности, свойства обеспечивающий высокую антифрикционность. [10]

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Основной целью технической эксплуатации автомобилей является снижение удельных затрат на поддержание работоспособности автомобиля в заданных эксплуатационных условиях. Наиболее эффективно выполнить эту задачу можно при активном управлении изменением технического состояния автомобиля, основанном знании физических процессов разрушения деталей автомобиля по мере их изнашивания и даже поломки, основных факторов, определяющих интенсивность ведущего вида разрушения в заданном эксплуатационных условиях, на создании наиболее благоприятных условий работы для сопряжения лимитирующего долговечность того или иного агрегата.

На практике нет возможности наблюдать за текущими результатами процесса разрушения деталей и о его последствиях узнают обычно, когда уже необходимо менять изношенную или сломанную деталь. В этих условиях большой интерес представляют косвенные диагностические показатели изменения технического состояния агрегатов, узлов и деталей автомобиля. Так, например, интенсивность изнашивания шин зависит от режима движения (частоты и интенсивности разгона, торможения), состояния дороги (коэффициентов сопротивления качению и сцепления шины с дорогой, профиля), углов установки передних колес.

Интенсивность изнашивания деталей (износ за единицу пробега автомобиля), как уже отмечалось, зависит от трёх групп факторов: внешних механических воздействий (нагрузки, скорости относительного перемещения), среды (наличия на трущихся поверхностях смазочного материала, абразивных частиц; состава газов), материала детали.

Для заданных эксплуатационных условий необходимо устранить нежелательные виды изнашивания (фреттинг - процесс, схватывание 1 рода, тепловое изнашивание, механическую форму абразивной повреждаемости и усталостное изнашивание), перейти к коррозионно-окислительному изнашиванию или механохимической форме абразивного изнашивания и снизить его скорость.

С износом машин борются главным образом путём применения различных металлов, материалов и сплавов и специальных методов их обработки при изготовлении трущихся деталей. В практике наибольшее количество мероприятий по борьбе со схватыванием 1 рода связано с уменьшением пластичности трущихся поверхностей, что достигается следующими способами: термической обработки (закалка, отпуск), которая увеличивает твёрдость, пределы текучести и прочности: химико - термической обработкой (цементация, азотирование, диффузионное хромирование); механическим упрочнением (накатка, раскатка роликами, обдувка дробью и т.д); нанесением на поверхность нового слоя с иными свойствами путём гальванического покрытия и д.р

Устранение абразивных процессов связано главным образом с очисткой среды в зоне трения от абразивных частиц. Сопротивление материалов абразивному изнашиванию зависит в основном от их твёрдости, предела вязкости.

Следует отметить, что современные фильтры грубой очистки масла задерживают только 0,7 - 2% загрязняющих примесей, удерживаемых соответственно центрифугами и фильтрами тонкой очистки масла. Поэтому нужна полнопоточная очистка масла, которое поступает к поверхности трения, что позволит снизить износ деталей и двигателей. Так, использование полнопоточного бумажного фильтра на двигателе ЗМЗ - 24 вместо фильтра тонкой очистки типа ДАСФО-2 и фильтра грубой очистки, которые устанавливали на двигателе ГАЗ-21; по данным НАМИ, в 2 - 3 раза снизило износ гильз цилиндров, колец, шеек коленчатого вала. Дополнительная очитска масла в центробежных ловушках в полых шатунных шейках коленчатого вала снижает износ шатунных шеек в 1,5 раза.

Для улучшения очистки воздуха наиболее перспективными считаются в настоящее время воздухоочистители из бумаги или пенополиуретана, которые пропускают только 0,1 - 0,4% пыли, т.е в 10 раз меньше, чем современные инерционно-масляные воздухоочистители.

Поскольку абразивные частицы все - таки попадают в двигатель и кроме того, образуют из продуктов износа, конструкторы подбирают износостойкие материалы для трущихся деталей: нирезистые вставки в гильзы, магниевый чугун для коленчатого и распределительного валов. Так, износостойкость валов из магниевого чугуна в два раза больше чем у стальных.

Для устранения усталостного изнашивания необходимо, чтобы нагрузки при трении качения не превышали предела текучести находящихся в особых условиях напряжённого состояния поверхностных слоев металла.

Износостойкость при окислительном изнашивании может быть повышена, во-первых, изменением пластичности трущихся металлов в нужном направлении, так как такое изменение главным образом влияет на интенсивность образование вторичных структур. Во-вторых - изменением химической природы вторичных структур, которые возникают в результате абсорбции и диффузии в поверхностных слоях трущихся металлов.

Достижение высокой антифрикционности зависит от определённого комплекса характеристик трущихся поверхностей при минимальных значениях диффузионной и механической составляющих силы трения. Свойствами, обеспечивающими высокую антифрикционность, обладают пары из твёрдой стали и сплава на основе Cu, Al, Sn, их применяют в сопряжениях вал - подшипник, поршневой палец - втулка, цилиндр - поршневое кольцо и в других. При соответствующем качестве обработанных поверхностей и режиме эксплуатации эти сопряжения удовлетворяют условию антифрикционности.

Для фрикционных пар общая сила внешнего трения включает в себя механические, диффузионную и адгезионную составляющие. Механическая составляющая, обусловленная субмикрошероховатостями, даёт большое увеличение силы трения при контакте несмазанных поверхностей и не вызывает больших износов. Диффузионная составляющая также в результате развития высоких температур на трущемся контакте диффузионные процессы развиваются интенсивно, а градиент температур в сечении поверхностных слоев поверхностных слоев приводит к чрезвычайно дифференцированному изменению их свойств по нормали к поверхности трения. Это выводит деформацию в тончайшие поверхностные слои материала и исключает возможность больших износов. Механическую составляющую, обусловленную микрошероховатостями технологического происхождения не учитывают, так, в процессе работы фрикционных пар трения ощутимые микрошероховатости быстро исчезают. [7]

Таким образом, из всех видов изнашивания к допустимым можно отнести только окислительное и механохимическую форму абразивного изнашивания с постепенными разрушением поверхностей деталей. Остальные виды изнашивания (схватывание 1 и 2 рода, механическая форма абразивной повреждаемости, усталостное изнашивание) вызывают аварийное разрушение.

В процессе эксплуатации при заданных условиях среды и материала трущихся поверхностей деталей переход от допустимых аварийным процессам разрушения зависит от величины нагрузки. Нагрузка, при которой начинается аварийное разрушение, называется критической.

В настоящее время отсутствуют аналитические зависимости для определения критической нагрузки в зависимости от механических или физических свойств пар трения при изнашивании. Поэтому особое значение приобретает получение такой зависимости экспериментальным путём при стендовых испытаниях и в процессе эксплуатации. В случае аварийной перегрузки происходит разрушение окисных плёнок без их последующей регенерации. При допустимых перегрузках окисные плёнки регенерируются. В присутствии абразивных частиц на поверхности трения разрушение окисных плёнок происходит при меньшей нагрузке. Для исключения процесса перегрузки необходимо установить строгий контроль за процессом приработки.

В основе процесса приработки - перехода от исходного состояния к рабочему - лежат сложные механические, физические и химические процессы. Большие локальные давления из - за малой площади фактического контакта и недостаточная защита сопряженных поверхностей вторичными структурами приводят к сближению сравнительно чистых ювенильных поверхностей сильно деформированного металла, атомы которого обладают повышенной диффузионной активностью склонностью к образованию металлических связей, их упрочнению и разрушению. В процессе приработки происходит не только изменение геометрии поверхности, но и радикальная перестройка структуры и свойств металла тонкого поверхностного слоя.

Образование вторичных структур в процессе трения значительно быстрее происходит при многократном воздействии нагрузки на поверхность контакта в присутствии специальных физически и химически активных рабочих сред. Защитные свойства вторичных структур зависят от комплекса характеристик материала поверхности трения.

В процессе эксплуатации автомобиля интенсивность изнашивания зависит от метода управления автомобилем (желательно по возможности спокойное движение, без резкого изменения режима работы) и от качества ТО и ремонта.

Износ автомобильных двигателей вызывается главным образом абразивными частицами пыли, которая попадает на поверхности трения с воздухом через систему питания, с маслом, с топливом. Так, количество загрязняющих примесей в бензине в баке автомобиля в 2 - 5 раз больше, чем на автозаправочных станциях, что вызвано главным образом поступлением в бак дорожной пыли вместе с воздухом.

Общепризнано, что в подшипниках коленчатого вала основным видом изнашивания является механохимическая форма абразивного. Работами НАМИ доказано, что механохимическая форма абразивного изнашивания присуща и цилиндрам, в том числе цилиндрам с антикоррозионными нирезистыми вставками. Поэтому улучшение очистки воздуха и топлива - главный фактор снижения абсолютной величины износа верхней части цилиндров, верхней компрессионных поршневых колец и канавок под ними в поршне. Снизить износ цилиндров в нижней и средней части, маслосъёмных поршневых колец, шеек и подшипников коленчатого вала можно за счёт улучшения очистки масла. Для повышения долговечности деталей в процессе эксплуатации автомобиля необходимо следить за фильтрами очистки воздуха и масла, исключить попадание неочищенного воздуха в двигатель, абразивных частиц в топлива и масло при хранении и заправке.

Необходимо ещё раз подчёркнуть, что в зависимости от параметров деформации, температуры, наличия явлений адсорбции, диффузии, механического и фазового упрочнения, разупрочнения все показатели свойств поверхностных слоев металла быстро изменяются. В процессе работы на поверхностях металла образуются упрочнённые, хорошо сопротивляющиеся изнашиванию плёнки и слои вторичных структур, более износостойкие, чем первичные структуры технологического происхождения. Применение присадок к смазочным маслам способствует упрочнению и изменению свойств поверхностного слоя.

Для обеспечения высокой износостойкости, антифрикционности и фрикционности в конкретных условиях трения необходимо выбрать такой метод упрочнения, который уменьшал бы разрушение поверхности трения при силовых перегрузках, высоких температурах зоны контакта, наличии абразива, усталости и других недопустимых явлениях. Неудачно выбранные методы упрочнения зачастую не дают ожидаемого эффекта, а иногда даже увеличивают износ.

Таким образом, для снижения интенсивности изнашивания необходимо исключить условия, при которых основными его видами являются механическая форма абразивной повреждаемости, схватывание 1 - 2 рода или усталостное изнашивание. В случае допустимого изнашивания также желательно максимально снизить его интенсивность. С этой целью и выполняют при ТО смазочные и кепежные работы: удаляют старую смазку с повышенным содержанием абразивных частиц, уменьшают динамическую нагрузку в сопряжениях и давление на поверхностях трения, что снижает интенсивность изнашивания при установившемся режиме работы двигателя, а точнее - при установившейся температуре поверхностей трения. Изменение температуры оказывает большое влияние на интенсивность изнашивания деталей.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗНАШИВАНИЯ СОПРЯЖЕНИЙ.

Количественную оценку результатов изнашивания производят экспериментально. В настоящее время приходится ограничивать аппроксимирующими аналитическими зависимостями, в частности, зависимостью интенсивности изнашивания от температуры поверхности трения. Изнашивание или микроскопические акты разрушения поверхности по исследованиям Б.И. Костецкого и его сотрудников зависят от структурной приспособливаемости материалов при трении, все взаимодействие трущихся твёрдых тел и среды локализуется в поверхностной плёнке микроскопической толщины - во вторичных структурах. Прочность вторичной структуры, а следовательно, и интенсивность микроскопических разрушений зависят от параметров и условий образования вторичных структур, а также от физико - химических свойств смазки. Состав масел и присадок, работа трения влияют на пассивирование поверхностей трения и образование защитных вторичных структур с высокими механическими свойствами.

Согласно первому закону термодинамики работа трения преобразуется в теплоту и внутреннюю энергию узла трения. Экспериментально установлено, что работа трения главным образом преобразуется в теплоту, и только незначительная часть (менее 1% при окислительном изнашивании) запасается поверхностными слоями трущихся материалов при их деформации и разрушении. Это означает, что зависимость количества выделившейся теплоты от работы трения можно принять практически линейной.

Повышение температуры поверхности трения и масла в некоторых пределах вполне допустимо, при этом наблюдается установившееся коррозионно-механическое изнашивание. При критическом значении температур, значение температур, которые определяются давлением на поверхности трения и скоростью относительного перемещения, составом среды и природой контактирующих материалов, происходят резкие изменения вторичных структур, интенсивность микроразрушений увеличивается, как правило в несколько раз. По результатам металлографического анализа можно определить критическое значение нагрузки (давление и скорости относительно перемещения поверхности трения), при которых резко увеличится интенсивность изнашивания для заданных трущихся материалов и масла. Значение параметров зависимости интенсивности изнашивания от температуры поверхностей трения, давление и скорости их относительного перемещения можно оценить только на основе экспериментальных данных.

Итак, при относительном перемещении поверхностей трения заданной среде с определёнными скоростью и давлением на них закономерно изменяются температура в зоне трения, физико-химические свойства вторичных структур на поверхности деталей, смазывающая способность масла, коэффициент трения и, как следствие, - интенсивность изнашивания.

Изменение температуры ?t на поверхности трения пропорционально приращению количество теплоты ?q, приходящемуся на единицу поверхности в единицу времени, т.е. ?t=c?q. Поскольку q=q₀+?q=cN=cѓ (p₀+?p) (х0+?х), то q+?q=cѓ (p₀х₀+ p₀?х+х₀?p+?+p?х). Пренебрегая составляющей cѓ?p?х в виду ее малости, практически можно принять

?q= cѓ(х₀?p+p₀?х).

В приведённых формулах с - коэффициент пропорциональности; q₀-количество теплоты, приходящейся на единицу поверхности трения за единицу времени при установившихся условиях трения (?p=0; ?х=0); q-то же, при изменение условий трения (?p?0; ?х?0); N - мощность трения, приходящаяся на единицу поверхности; ѓ - коэффициент трения; х₀, p₀ - исходные скорость относительного перемещения поверхностей трения и давление; ?х?p - изменение скорости, давления.

При ?p=0 имеем ?t=c'?х, t=t₀+c'?х. При ?х=0 имеем ?t=c''?p, t=t₀+ c''?p, где t₀ - температура поверхности трения при ?p=0, ?х=0.

Приведённые выражения справедливы при незначительных изменениях с и х.

С ростом количества теплоты, а значит и температуры на поверхности трения (например, вследствие увеличения давления в зоне трения) пропорционально возрастает теплоотвод в окружающую среду.

Аналитическую зависимость температуры поверхности трения от давления на рабочей поверхности (при ?х=0) можно получить из дифференциального уравнения теплового баланса. Выделившаяся при трении теплота частично израсходована на подогрев детали, а частично поглощена средой:

qdp = c_дdt+(t - t₀) шFdp,

где q - количество теплоты, которая выделяется при трении с давлением, равным единице, р - давление на поверхности трения; F - площадь поверхности детали; c_д - общая теплоёмкость детали; ш - коэффициент теплоотдачи детали (оценивается по изменению количества теплоты, которая отводится в окружающую среду на единицу давления с единицы площади детали при повышении температуры детали на один градус ) t, t₀ - температура соответственно детали и окружающей среды.

Из приведённого дифференциального уравнения при р₀=0

____________________ _ ____

где c' - постоянная интегрирования.

При р = 0 и t - t₀ c' = , тогда р = ln

Из полученного уравнения

t = t₀ + (1 - e с_д ), или t = t₀ + t₁ (1 - e^{- pb})

где b=?F/с_д ; t₁ = q/ ?F.

Аналогично можно получить зависимость температуры на поверхности трения от скорости скольжения (при ?с=0 и х₀=0) с корректированием понятий ш и q. Тогда t=t₀+t₁ (1 - e -^bv)

Экспериментальная проверка изменения температуры поверхности трения от давления в зоне трения и скорости относительного перемещения (рис1) была проведена на лабораторной установке, в которой электродвигатель через трёхступенчатую коробку передач автомобиля ГАЗ-21 вращал прямой полый вал, установленный в блоке цилиндров двигателя ГАЗ-53.

Смазка подшипников осуществлялась под давлением, нагрузка на шейке и вкладыши обеспечивалась пружинами. Температуру вкладышей измеряли термопарами, впаянными на глубине 0,1 мм от поверхности трения.

Изменение температуры вкладыша на единицу изменения частоты вращения (скорости) зависит и от расхода смазки через подшипник. Поскольку схватывания 1 и 2 рода недопустимы, то зависимости температуры поверхности трения от нагрузки и частоты вращения целесообразно рассматривать только в области нормального изнашивания с присутствием абразивных частиц.

Зависимость интенсивности изнашивания от температуры является весьма сложной, однако, с достаточной для практических целей точностью её можно принять линейной:

?б=b?t; б= б₀+bбt,

где ?б и ?t - изменение соответственно интенсивности изнашивания и температуры;

б₀ - интенсивность изнашивания при ?t=0;

b = коэффициент.

Принятое допущение о линейной зависимости интенсивности изнашивания от температуры поверхности трения в зоне до критического состояния масла хорошо подтверждают экспериментальные данные Р.М. Матвеевского и Б. И. Костецского. Более резкое возрастание интенсивности изнашивания с увеличением температуры наблюдается после критического состояния масла. Это происходит вследствие снижение твёрдости и других свойств материала и масла при увеличении температуры. Поэтому зависимость интенсивности изнашивания от давления и скорости будут аналогичными:

б= б₀+ б₁(1 - e^-b?p); б=б₀+б₁(1 - e^-bх),

где б₀ - интенсивность изнашивания соответственно при ?с=0 и ?х=0; б₁=bq/шF; при р₀=0 и ?х=0 б= б₁ (1- e^-bp); при х₀=0 и ?с=0 б= б₁(1- e^-bх),

где - б₁ - интенсивность изнашивания соответственно при р>? или х>?.

Зависимость интенсивности изнашивания от давления на поверхности трения хорошо подтверждает экспериментальные данные А.С.Проникова, графическая интерпретация которых аналогична кривым, приведённым на (рис1), а аналитически они аппроксимируются степенным уравнением б=срⁿ с показателем степени n<1, что свидетельствует о снижении темпа роста интенсивности изнашивания с увеличением давления в зоне трения.

Зависимость интенсивности изнашивания от скорости скольжения хорошо подтверждается данными в области коррозионно-механического изнашивания.

Зависимость интенсивности изнашивания поверхностей, смазываемых под давлением, от изменения температуры ?t₁, масла в картере отличается от линейной, б= б ₀ - b?t₁+c(?t₁)² .

Существует оптимальная температура масла в картере, при которой интенсивность изнашивания минимальна: dб/dt= -b+2c?t₁; ?t₁=b/2c, снижается на 50 - 60%. (рис2)

На основе полученных зависимостей можно установить закономерность изменения долговечности деталей от нагрузки, скорости и температуры на поверхности трения. На основе принятого допущения ?б=b?t_.

Зависимость долговечности l деталей от ?с и ?х при с₀=0, ?х=0…..

l = или

l == = ;

где l₁ - долговечность при р>?, Sп - предельный износ.

Аналогично при х₀=0 ?р=0 получим:

l=l₁/(1 - e^-bх ),

где l₁ - долговечность при х>?.

Зависимость долговечности детали от температуры на поверхности трения

l = = ; l =

где l₀ - пробег до предельного состояния при ?р=0, ?х=0, с=b/б₀

Таким образом, получение аналитические зависимости позволяют прогнозировать изменение температуры, интенсивности изнашивания и долговечности детали в зависимости от изменения нагрузочного

и скоростного режимов работы сопряжения.

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Себестоимость перевозок на автомобильном транспорте в значительной мере зависит от технико - эксплуатационных качеств автомобилей: грузоподъёмности или вместимости, скоростных качеств, устойчивости, манёвренности, удобства управления, пусковых качеств двигателя (технического состояния), топливной экономичности, надёжности и долговечности, проходимости.

Большинство перечисленных показателей в процессе эксплуатации практически не изменяются. Так мощность двигателя за время пробега до капитального ремонта уменьшается не более чем на 5%. Поэтому незначительно снижается скоростные качества автомобиля и его топливная экономичность. Наиболее заметно (в 3-4 раза) увеличивается расход масла и утечка газов в картер, ухудшается пусковые качества, надёжность автомобиля из-за износа основных сопряжений двигателя и других агрегатов.

Для разработки рекомендации по оптимизации организации и управления системами поддержания работоспособности автомобиля и возможности прогнозирования его состояния необходимо знать закономерности изменения технического состояния автомобилей в процессе эксплуатации. Для этого применяют моделирование, которое может быть статическим и математическим.

Статическое моделирование применяют в сложных системах при большом количестве факторов, в том числе и случайных, например, при расчёте потребности в ремонтах, пропускной способности зон обслуживания и ремонта. Состояние системы воспроизводят на ЭВМ со всеми случайными факторами.

Математическое моделирование нагляднее отражает основные закономерности моделируемого объекта но, модели сложны и абстрактны. Математические модели зависимости между исследуемыми параметрами, записывают в виду алгебраических и дифференциальных уравнений или уравнений с частными производными. При этом допускают упрощение, оставляя только основные параметры и зависимости между ними. Модель считают хорошей, если с её помощью можно достаточно точно предсказать изменение основных параметров объекта моделирования. Математическая модель позволяет на основе данных объединений параметров прогнозировать более точно по сравнению с прогнозированием на основе опыта (при аналогичных условиях), а тем более с субъективным прогнозированием (при отсутствии исходных данных) будущего состояния объекта моделирования. Закономерности изменение технического состояния автомобилей в процессе эксплуатации и будут даны ниже в виде математической модели.

Совокупность взаимосвязанных закономерностей, объясняющих основные явления и процессы, происходящие в системе, и структуру и поведения, называется теоретическими основами исследуемой системы.

Интенсивность изнашивания деталей, а следовательно, определяющая интенсивность изменения технического состояния автомобиля, зависит от трёх групп факторов: материала деталей, параметров среды и нагрузки на поверхность трения. Поэтому для автомобиля в заданных условиях работы необходимо установить закономерности изменения интенсивности изнашивания деталей в зависимости от температуры воздуха, состояние масла на поверхности трения в процессе эксплуатации автомобиля и закономерности изменения нагрузки на деталь при работе заданной эксплуатационных условиях.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА НА ПУСКОВЫЕ КАЧЕСТВА ДВИГАТЕЛЯ

С практической точки зрения большой интерес представляют изменение пусковых качеств автомобильных двигателей с понижением температуры окружающего воздуха и вспомогательные средства для обеспечения их пуска о этих условиях.

В соответствии с техническими требованиями пуск двигателя считается надежным, если при 75%-ной зарядке аккумулятора двигатель начинает работать при одной из трех попыток его пуска с интервалом в 1 мин и временем каждого прокручивания вала двигателя 10 с для бензиновых и 15 с для дизельных двигателей. Минимальная температура наружного воздуха, при которой должен обеспечиваться пуск, зависит от типа двигателя и масла.

Для автомобилей общего назначения применяемые моторное и трансмиссионное масла -- зимнее и загущенное маловязкое. Время подготовки двигателя к принятию нагрузки на зимнем масле -- не более 30, на загущенном -- 20 мин.

Основные условия пуска двигателя. Для пуска двигателя необходимо обеспечить частоту вращения коленчатого вала выше минимально допустимой величины, требуемый состав смеси и ее надежное воспламенение. Первое условие надежного пуска -- обеспечить прочную масляную пленку на шейках коленчатого вала, нужную прокачиваемость (текучесть) масла. Частота вращения коленчатого вала зависит от развиваемого стартером момента (величины пускового момента), который, в свою очередь, зависит от величины сопротивления проворачиванию коленчатого вала.

Пусковой момент стартера

М = М_ѓ+М_j+M_i+M_г

где М_ѓ -- момент сил трения двигателя и вспомогательных механизмов (потери на трение); М_j --момент сил инерции движущихся масс двигателя; M_i--момент. необходимый для преодоления сопротивления проворачиванию коленчатого вала при сжатии (расширении) газов в камере сгорания; M_г--момент, необходимый для преодоления сопротивления впуска.

Экспериментами установлено, что при малой частоте вращения коленчатого вала величина M_г очень мала, M_i - имеет значение только в начале первого оборота вала, а при повторных ходах поршней он почти полностью компенсируется, момент М_j имеет максимальное значение в начале работы двигателя до набора пусковой частоты вращения вала. Удельное значение момента Мѓ, по экспериментальным данным, при пуске холодного двигателя составляет 60-- 70%, а при установившейся частоте вращения коленчатого нала 80% от общей величины пускового момента. Абсолютная величина Мѓ зависит от литража, тактности двигателя, вязкости масла.

При низкой температуре двигателя в масле образуется структурный каркас из кристаллов парафина. Кристаллы выпадают из раствора, так как высокоплавкие парафины имеют ограниченную растворимость в маслах. В масляном баке, в картере двигателя, во всасывающей линии масляного насоса, в маслоприемнике и особенно на сетке маслоприемного трубопровода давление и скорость малы, поэтому там прежде всего выпадают кристаллы. Прокачиваемость масла зависит от его вязкости и конструктивных параметров системы смазки. Прокачиваемость резко ухудшается при температуре, на 10--12° превышающей нормативную температуру застывания масла. Обычно нефтяные масла застывают при температуре минус 25--30° С. Температура застывания при прочих равных условиях (масла из одинаковых нефтей, одинаковая технология очистки) уменьшается со снижением вязкости. Дополнительное уменьшение температуры застывания у парафиновых масел может быть достигнуто путем применения депрессорных присадок. Для работы двигателя без подогрева масла при низкой температуре воздуха созданы сорта масел с температурой застывания до минус 60° С. Для этих масел используют маловязкие низкозастывающие масла, в них добавляют загущающие присадки, которые повышают вязкость масла до требуемого значения после его разогрева, но не влияют на вязкость холодного масла. Загущенные масла отличаются высоким индексом вязкости (до 150 и выше). Таким образом, для облегчения пуска двигателя при низких температурах необходимо уменьшить сопротивление проворачиванию коленчатого вала и том самым повысить вероятность воспламенении рабочей смеси в цилиндрах.

Начальная частота вращения коленчатого вала зависит от мощности стартера к момента сопротивления вала прокручиванию следовательно, от мощности аккумулятора и вязкости масла. В свою очередь, величина момента сопротивления увеличивается особенно интенсивно при низких температурах, но мере роста частоты вращения коленчатого вала. Однако нельзя обеспечить пуск двигателя при любой температуре. Прежде всего, предельная температура пуска ограничена прочностью кривошипно-шатунной и поршневой групп двигателя.

Попытка произвести холодный пуск при низкой температуре вызывает недопустимые перегрузки деталей двигателя из-за высокой вязкости масла. Поэтому пуск двигателя буксировкой, электростартером и другими средствами принудительного проворачивание вала допустим только после предварительной тепловой подготовки двигателя. При пуске холодного двигателя мало обеспечить валу частоту вращения выше минимальной при пуске. Необходимо добиться, чтобы энергии от сгорания топлива было достаточно для преодоления сопротивления смазки, чтобы двигатель устойчиво работал после пуска.

При загущенном масле предельная температур надежного пуска двигателя ЗИЛ-130 па 6-7 ⁰С ниже по сравнению с применяемым маслом АС-8. При вязкости масла преределах (85-25) 10^-4 м²/с при температуре от 0°С до минус 30°С возможен пуск двигателя стартером, двигатель после пуска работает устойчиво. Уменьшение величины допустимой вязкости с понижением температуры вызывается изменением мощности холодной аккумуляторной батареи.

После пуска двигателя масло не сразу поступает к сопряжениям. Даже при температуре --10°С неподогретое масло появляется в подшипниках спустя 20 с после начала прокручивании вала холодного двигателя. Так, время запаздывания поступления масла в коренные подшипники коленчатого вала при температуре блока цилиндров и масла в картере +20⁰С составляет 4 с, а при минус 20₀С уже 26 с (при 0°С --10 с).

С понижением температуры блока цилиндров скорость сгорания топлива при первых вспышках резко увеличивается, происходит взрывное сгорание. Ниже приведены данные по среднему давлению в зависимости от температуры и масла:

Температура цилиндра

и масла, ⁰С...................25100-10-15-20

Среднее давление, МПа 1,151,451,952,32,53,28

Для надежного пуска двигателя без перегрузки деталей необходимо и любых природно-климатических условиях обеспечить равномерный прогрев систем двигателя с отклонением от установленной температуры не более чем на 50С, общим уровнем тепловой подготовки двигателя, соответствующим температурному режиму +10°С, вязкость масла не более 4*10-⁴ м-/с. Чтобы снизить вязкость масла и узлах трения, нужно прокачивать через них прогретое масло. Даже длительный прогрев масла в картере двигателя до 70°С не снижает заметно вязкость в узлах трения. Вязкость масла можно снизить разжижением его маловязкими маслами. Следовательно, при низкой температуре пуск автомобильного двигателя либо затруднен, либо невозможен без дополнительной трудоемкой предпусковой работы. Повышение теплового уровня двигателей улучшает их пусковые свойства за счет влияния на физико-химические свойства топливно-смазочных материалов.

Второе условие надежного пуска -- частота вращения коленчатого вала должна быть выше минимально необходимой при пуске. Величина минимальной частоты вращения при пуске зависит от условии образования рабочего состава смеси, от минимально необходимой скорости воздуха во впускном трубопроводе, испаряемости бензина и условии надежного воспламенения смеси. При низкой температуре воздуха и малой частоте вращения и момент пуска скорость движения потока воздуха во впускном трубопроводе низкая, испаряемость бензина мала, смесь бедная, температура в конце сжатия низкая, напряжение пробоя увеличивается, а напряжение внутри аккумуляторной батареи уменьшается иногда в два с лишним раза.

Качество смесеобразования зависит от температуры воздуха и топлива и от пусковой регулировки карбюратора. Пусковые качества двигателя зависят и от степени его изношенности. Продолжительность пуска двигателей разной степени изношенности в 7--15 раз больше, чем нового двигателя.