книги / Системы, технологии и организация услуг в автомобильном сервисе. Ч. 1

Фн – характеризует напряженное состояние контакта, площадь фактического контакта сопряженных пар трения;

Фу – характеризует усталостную прочность трущихся поверхностей;

Фш – определяет влияние шероховатости на процесс изнашивания.

Абразивное изнашивание является следствием режущего или царапающего действия поверхностей трения и твердых частиц, находящихся между ними. Такие частицы, попадая извне в виде пыли и песка между трущимися деталями (например, тормозными накладками колодок и барабанами) или в смазочные материалы открытых узлов трения (шкворневое соединение, рессорные шарниры), резко увеличивают их износ. В ряде механизмов, например кривошипно-ша- тунном, в качестве абразивных частиц выступают также сами продукты изнашивания, отделившиеся от трущихся деталей.

Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия на поверхность потока жидкости, газа или твердых частиц. Такому изнашиванию на автомобиле подвержены в первую очередь рабочие поверхности тарелок выпускных клапанов двигателя, жиклеры карбюратора.

Усталостное изнашивание состоит в том, что поверхностный слой материала в результате трения и циклической нагрузки становится хрупким и разрушается, обнажая лежащий под ним менее хрупкий материал, образуя трещины и ямки выкрашивания (питтинг). Такой вид изнашивания может наблюдаться на беговых дорожках подшипников, зубьях шестерен.

Изнашивание при заедании происходит в результате схватывания, глубинного выравнивания материала, переноса его с одной поверхности на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность. Оно приходит к образованию глубоких борозд, наростов, оплавлений, задирам, заклиниванию и разрушению механизмов. Такое изна-

31

шивание обуславливается наличием местных контактов между трущимися поверхностями, на которых вследствие больших нагрузок и скоростей происходят разрыв масляной пленки, сильный нагрев и «сваривание» частиц металла. При дальнейшем относительном перемещении поверхностей происходит разрыв связей. Типичный пример – заклинивание коленчатого вала при недостаточной смазке.

Окислительное изнашивание происходит в результате сочетания механического изнашивания и агрессивного воздействия среды, под действием которой на поверхности трения образуются непрочные пленки окислов; при механическом трении они снимаются, а обнажающиеся поверхности опять окисляются. Такое изнашивание наблюдается на деталях цилиндропоршневой группы, гидравлических усилителей рулевого управления, тормозной системы с гидроприводом и др.

Изнашивание при фретинге – это механическое изнашивание соприкасающихся деталей при возвратнопоступательных перемещениях с малыми амплитудами. Если при этом агрессивно воздействует среда, то происходит изнашивание при фретинг-коррозии. Такое изнашивание может происходить в местах контакта вкладыша шеек коленчатого вала и постели в картере и крышке, в заклепочных, болтовых, шлицевых соединениях, рессорах.

Электроэрозионное изнашивание проявляется в эрозионном изнашивании поверхности в результате воздействия разряда при прохождении электрического тока, например между электродами свечи зажигания.

Пластические деформации и разрушения. Такие по-

вреждения связаны с достижением или превышением пределов текучести или прочности соответственно у вязких (сталь) или хрупких (чугун) материалов. Обычно этот вид разрушений является следствием либо ошибок при расчетах, либо нарушений правил эксплуатации (перегрузки, неправильное управление автомобилем, дорожно-транспортные происше-

32

ствия и т.п.). Иногда пластическим деформациям или разрушениям предшествует механическое изнашивание, приводящее к изменению геометрических размеров и сокращению запасов прочности детали.

Усталостное разрушение. Этот вид разрушений возникает при циклическом приложении нагрузок, превышающих предел выносливости металла детали. При этом происходят постоянное накопление и рост усталостных трещин, приводящие при определенном числе циклов нагрузки к усталостному разрушению деталей. Совершенствование методов расчета и технологии изготовлении автомобилей (повышение качества металла и точности изготовления, исключение концентраторов напряжения) привело к значительному сокращению случаев усталостного разрушения деталей. Как правило, оно наблюдается в экстремальных условиях эксплуатации (длительные перегрузки, низкие или высокие температуры) в рессорах, полуосях, рамах.

Коррозия. Данное явление происходит вследствие агрессивного воздействия среды на детали (ржавление), приводящего к окислению металла и, как следствие, к уменьшению прочности и ухудшению внешнего вида. Основными активными агентами внешней среды, вызывающими коррозию, являются соль и другие химические вещества, которыми обрабатывают дороги зимой, кислоты, содержащиеся в воде и почве, а также компоненты, входящие в состав отработавших газов автомобилей, и их химические соединения. Коррозия главным образом поражает детали кузова, кабины, рамы. Коррозия деталей кузова, расположенных снизу, сопровождается абразивным изнашиванием в результате воздействия на поверхность при движении автомобиля абразивных частиц песка, гравия. Способствует коррозии сохранение влаги на металлических поверхностях, в том числе под слоем дорожной грязи, что особенно характерно для всякого рода скрытых полостей и ниш.

33

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров, определяющих работоспособность автомобиля, вследствие превышения нагрузок, а также некачественного состояния элементов транспортного средства. К таким отказам относят поломки и разрывы конструкционных (например, резиновых) материалов, поломки металлических деталей.

По причине возникновения различают отказы: конст-

рукционные, возникающие вследствие несовершенства конструкции; производственные – вследствие нарушения или несовершенства технологического процесса изготовления или ремонта изделия; эксплуатационные, вызванные нарушением действующих правил (например, перегрузкой автомобиля, несвоевременным проведением технического обслуживания и т.п.).

По связи с отказами других элементов различают за-

висимые и независимые отказы. Зависимым называется отказ, обусловленный отказом или неисправностью других элементов изделия. Независимый отказ такой обусловленности не имеет.

На автомобилях также встречается особый, так называемый перемежающийся отказ, отличающийся тем, что многократно возникает и самоустраняется. Такой отказ, например, может возникнуть при ослаблении крепления электрического контакта.

Последствиями отказов могут быть изъятие объекта из эксплуатации или продолжение ее после устранения отказа.

Методами устранения отказов могут быть замена элементов или восстановление требуемой взаимосвязи между ними.

По частоте возникновения (наработке) для современ-

ных автомобилей различают отказы с малой наработкой (3– 4 тыс. км в зависимости от типа, марки и модели автомобиля), средней (до 16 тыс. км). Следует иметь в виду, что нара-

36

ботки между отказами существенно сокращаются при увеличении пробега с начала эксплуатации.

По трудоемкости устранения отказы можно разделить на малую (до 2 чел.·ч), среднюю (2–4 чел.·ч) и большую (свыше 4 чел.·ч) трудоемкость восстановления автомобиля.

По влиянию на потери рабочего времени отказы под-

разделяют на устранимые без потери рабочего времени, т.е. при ТО или в нерабочее (межсменное) время, и отказы, устраняемые с потерей рабочего времени.

Все остальные отклонения технического состояния от нормы классифицируются как неисправности автомобиля.

1.2.3. Понятие о наработке, ресурсе, отказе, надежности, работоспособности

Автомобиль должен участвовать в транспортном процессе и приносить определенный доход, если он технически исправен и находится в работоспособном состоянии.

Техническое состояние автомобиля (агрегата, меха-

низма, соединения) определяется совокупностью имеющихся свойств его элементов, характеризуемых текущим значением конструктивных параметров Yi (табл. 1.2). Обычно текущие значения конструктивных параметров связывают с наработкой.

Таблица 1.2 Конструктивные элементы автомобиля и их параметры

37

Наработка – продолжительность работы изделия, измеряемая единицами пробега (километры), времени (часы), числом циклов. Различают наработку с начала эксплуатации изделия, наработку до определенного состояния (например, предельного), наработку интервальную и др. На автомобильном транспорте, как правило, наработка автомобилей исчисляется в километрах пробега (l), реже (специальные автомобили, внедорожники, карьерные самосвалы) – в часах (t).

Наработка технологического оборудования исчисляется в часах.

По мере увеличения наработки l, t (рис. 1.5) параметры технического состояния изменяются от номинальных Yн, свойственных новому изделию, до предельных Yп, при которых дальнейшая эксплуатация изделия по техническим, конструктивным, экономическим, экологическим или другим причинам недопустима.

38

систематизируются в справочных изданиях, в том числе и международных (регламентация параметров технического состояния автомобилей).

Изменение показателей эксплуатационных свойств автомобилей и их элементов, приданных им при проектировании и изготовлении, обусловлено их взаимодействием с факторами, характеризующими эксплуатационные условия: нагрузочными, скоростными, климатическими и др. Действие этих факторов оказывает значительное влияние на надежность автомобиля.

Под надежностью понимают свойство изделия, агрегата или механизма выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные эксплуатационные показатели (параметры) в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Частота появления отказов отражает свойство безот-

казности объекта. Устранение отказов связано с исключением транспортного средства из эксплуатации на некоторый период времени (простоем), трудовыми и материальными ресурсами. Простой и затраты зависят от свойства ремонтопригодности технической системы. Время работы детали до появления отказа называется ее ресурсом и характеризует ее долговечность. Для такого сложного объекта, как автомобиль, отказ элемента (детали, сборочной единицы, агрегата) не определяет, как правило, долговечности машины в целом. Однако увеличение числа отказов приводит к необходимости изъятия этого автомобиля из эксплуатации, что и определяет долговечность автомобиля в целом.

Под параметром понимается некоторая выходная характеристика детали, сопряжения, сборочной единицы или автомобиля в целом, в качестве которой принимается один или несколько технологических показателей качества. Выход значения параметра за границы предельного значения клас-

40