Дипломная работа. 1 Диплом Косов. Михайловская военная артиллерийская академия

• Название: Михайловская военная артиллерийская академия
• Анкор: Дипломная работа
• Дата: 22.05.2023
• Размер: 288.67 Kb.
• Имя файла: 1 Диплом Косов.docx
• Тип: Документы; #1150838
• страница: 4 из 6

2.2 Климатическим факторы

Температура окружающей среды. В отличие от теплового воздействия работающих составных частей образцов вооружения, создающих повышенную температуру только в некоторых сопряжениях, узлах и блоках, тепловое воздействие окружающего воздуха распространяется на все составные части изделия постоянно, не зависимо от того, работает ли изделие или находится на хранении (в нерабочем состоянии).

Температура окружающей среды зависит от климатических зон, в которых происходит эксплуатация вооружения. На земном шаре различают четыре тепловые зоны: умеренную, холодную, жаркую сухую и жаркую влажную.

При рассмотрении теплового режима работы изделий было показано влияние высоких температур на различные элементы и материалы изделий.

При низкой температуре существенно изменяются многие свойства различных материалов: пластмассы теряют прочность, резиновые изделия становятся хрупкими и растрескиваются, чугун и пружинные стали делаются ломкими, припои, содержащие олово, при температуре ниже минус 30°С склонны к отставанию от мест спая. При низких температурах происходит загустевание смазок и масел, в результате чего возникают отказы.

2.3 Влияние низких температур на безопасность и функциональность электроустановок

Средние температуры в зимний сезон зачастую находятся в пределах рабочих диапазонов электрооборудования, но могут случаться и длительные периоды «экстремального» холода, при которых температура выходит за пределы стандартного температурного режима для типового электрооборудования, не являющегося специально предназначенным для низкотемпературных сред. Электротехническое оборудование, используемое в условиях низких температур, нередко выходит из строя из-за того, что при монтаже и эксплуатации не учитывается изменение свойств материалов и характеристик узлов, из которых произведено такое оборудование.

Существуют два основных проблемных аспекта использования изделий при низкой температуре: безопасность и функционирование.

Для зон класса В-I и В-Iа наибольшую важность имеет способность оборудования сохранять взрывозащищенность при низких температурах. В дополнение к безопасности оборудования, крайне важным является и его функционирование. Оборудование может быть безопасным для эксплуатации в опасных зонах благодаря своей конструкции, но если оно не функционально, пользы от него мало, и оно может повлиять на аспекты безопасности, не относящиеся к взрывоопасным средам. Взрывобезопасная оболочка, сертифицированная для безопасного применения при низких температурах до -50°C может содержать в себе коммутационные устройства, переключатели, реле и прочие электрические аппараты, рассчитанные на минимальную температуру, равную лишь -25°C, если только внутренняя температура в оболочке не будет повышаться благодаря теплу, генерируемому встроенным нагревателем.

При низких температурах металлы могут терять пластичность и становиться более хрупкими, что влияет на их способность в достаточной степени выдерживать ударные и взрывные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации.

К примеру, углеродистые стали имеют такую структуру, что низкие температуры могут оказывать на них серьезное влияние, достаточно быстро превращая металл из пластичного в хрупкий. В то же время алюминиевые сплавы из-за своей кристаллической решетки характеризуются минимальными изменениями при воздействии низких температур.

Пластмассы подвергаются воздействию низких температур и становятся более хрупкими, так же как и определенные металлы. Для некоторых видов пластмасс температура, при которой происходит «критические» изменения их состава - 0°C. Большинство пластмасс, используемых в электрооборудовании, имеют состав, специально рассчитанный на обеспечение требуемой прочности при низких температурах, тем не менее, всегда следует уточнять этот аспект у производителя. У пластмасс потеря пластичности происходит более плавно, чем у металлов.

Эластомеры и резиновые компоненты могут становиться гораздо более жесткими при низких температурах. Потеря гибкости может привести к проблемам, таким как недостаточное уплотнение оболочек и потеря герметичности сальников. В опасных зонах, где оболочки должны иметь достаточный уровень защиты по IP в рамках общей взрывобезопасности, недостаточное уплотнение, вызванное потерей гибкости прокладок, может негативно повлиять на характеристики взрывобезопасности изделия.

В конструкциях такого оборудования, как оболочки или сальники, имеется ограничивающий фактор, касающийся низких температур окружающей среды. Это эластомеры, применяемые в конструкции, такие как прокладки оболочек или сальниковые втулки. Производители зачастую предлагают альтернативные конструктивные решения, позволяющие применять изделия при низких температурах, такие как замена силиконовых прокладок на неопреновые. При заказе, закупке или монтаже изделий, оснащенных прокладками, втулками или схожими элементами, следует уточнять у производителя, рассчитано ли изделие на эксплуатацию при низких температурах.

Смазочные материалы, применяемые в оборудовании, часто представляют собой ограничивающий фактор, влияющий на пригодность оборудования для условий низких температур.
Смазочные материалы имеют свойство замерзать и вызывать отказы оборудования, если они не имеют специального состава для низких температур. Когда возникает необходимость использования какого-либо смазочного материала, нужно всегда следовать инструкциям производителя и убедиться, что данный смазочный материал рассчитан на возможные низкие температуры.

Изоляция кабелей и проводов может затвердевать и становиться хрупкой при снижении температуры окружающей среды. При попытке монтажа кабелей при низкой температуре их можно повредить. В соответствии со СНиП 3.05.06-85, открытая и скрытая прокладка установочных проводов не допускается при температуре ниже минус 15 °С. Кроме того, рекомендуется хранить кабели при температуре выше 10°C в течение суток до их прокладки в холодной среде. Также необходимо принимать меры предосторожности во время монтажа во избежание ударов, падений или перегибов кабеля. Кабель следует затягивать медленно и прокладывать в тот же день, когда он был взят с хранения в теплых условиях.

Кнопки управления электрооборудования могут становиться жесткими при низких температурах и, как следствие, возникают трудности при их нажатии. Зачастую консистентная смазка, применяемая для обеспечения плавной работы компонентов кнопочного механизма, может становиться очень вязкой в холодную погоду, что мешает нормальной работе оборудования. Некоторые типы консистентных смазок также могут впитывать влагу и замерзать при очень низких температурах. В кнопках взрывобезопасного и взрывонепроницаемого исполнения зазор между подшипником и валом является взрывонепроницаемым соединением и имеет жесткие допуски. Любой посторонний материал или конденсат может привести к смерзанию этого соединения и нарушить нормальное функционирование оборудования, что приведет к потенциально опасным условиям, например к отказу кнопок системы аварийного останова.

Свои свойства при низких температурах изменяют и светотехнические изделия. Некоторые из типов освещения более пригодны для холодного климата чем другие, при этом необходимо принимать во внимание два аспекта: пуск осветительных приборов при низкой температуре и их дальнейшую работу. Некоторые типы осветительных приборов могут работать при низких температурах, тем не менее, они могут не запускаться в связи с ограничениями их дросселей или трансформаторов. Прочие могут работать, но со сниженной светоотдачей. Лампы накаливания обеспечивают нормальный запуск и работу при всех низких температурах. Если не считать растрескиваний, вызванных перепадом температур, лампы накаливания не подвержены влиянию температур.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности хорошо функционируют при низких температурах, однако могут возникать проблемы с их запуском при температурах ниже -30°C. Светодиодное освещение также хорошо подходит для условий низких температур. Благодаря более низкой температуре точки перехода, платы LED хорошо работают при низких температурах, с повышением температуры их срок эксплуатации и светоотдача/мощность повышаются.

Люминесцентное освещение наименее всего пригодно для низких температур и обычно используется только внутри помещений. У большинства люминесцентных светильников светоотдача начинает устойчиво снижаться при температуре ниже 5°C, а при температуре менее -10°C светоотдача может составлять лишь от 25 до 35 процентов от нормальной светоотдачи внутри помещения. При -40°C светоотдача крайне мала.

Для щитов управления, используемых в низкотемпературных условиях, как правило, требуется применение регулируемого нагревателя для обеспечения нормального безопасного функционирования при низкой температуре. Нагреватель удерживает температуру внутри щита выше требуемого уровня для безопасной работы коммутационного устройства, а также предотвращает образование инея внутри щита. В целом, стандартная аппаратура не испытывается очень низкими температурами и не допускается к применению в таких условиях. Даже устройства, специально разработанные для низких температур, обычно рекомендуются производителями для применения лишь -20°C или -25°C, тем не менее, на рынке доступна аппаратура и для очень низких температур (-40°C). Условия эксплуатации при очень низких температурах требуют выполнения оценки материалов, используемых для изготовления коммутационных устройств, особенно применяемых смазочных материалов. При очень низких температурах стандартная консистентная смазка, применяемая в коммутационных устройствах, замерзает, нарушая функционирование аппаратуры. Следовательно, необходимо использовать специальные смазочные материалы, рассчитанные на низкие температуры.

Таким образом, при разработке, выборе и монтаже изделий для установок, работающих при низких температурах, необходимо принимать во внимание как безопасность, так и работоспособность оборудования. Оборудование должно быть пригодно для монтажа при требуемой температуре, а также обеспечивать работоспособность при любых температурах, ожидаемых в период эксплуатации. Как правило, монтаж при очень низких температурах не приветствуется, но иногда такая необходимость может возникнуть. Для некоторого оборудования, такого как щиты и панели управления, требуется установка внутренних нагревателей для удержания внутренней температуры выше минимального рабочего значения температуры для внутренних компонентов. В дополнение к соблюдению требований правил устройства электроустановок, очень важно выполнять инструкции производителя в области эксплуатации и техобслуживания используемого оборудования.

Не стоит забывать, что кроме влияния низких температур на оборудование, существуют и другие факторы, свойственные регионам с холодным климатом, такие как высокая влажность, ветер, образование снега и льда, которые также могут влиять на электрооборудование.

К отказам изделий, которые встречаются наиболее часто в процессе эксплуатации, относят следующие.

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких конструктивных параметров из-за накопления неисправностей и повреждений. Примером может служить отказ электростартера по причине поломки пружины бесплунжерной роликовой муфты свободного хода. Пружина может поломаться в результате перегрузки привода стартера. Электростартер может отказать, если шестерня привода не выходит из зацепления с маховиком двигателя. Тогда происходит разнос якоря стартера.

Постепенный отказ связан с плавным изменением одного или нескольких параметров изделия. Примером постепенного отказа может служить коррозия патрона лампы фонаря или оптического элемента фары, в результате этого яркость постепенно уменьшается, в том числе из-за увеличения переходного сопротивления между цоколем лампы и патроном.

Независимый отказ элемента изделия или системы не обусловлен повреждениями и отказами других элементов. К таким отказам можно отнести отказы механического характера — саморазбор привода электростартера из-за нарушений технологии сборки и др.

Зависимый отказ обусловлен повреждениями и отказами отдельных элементов изделия. Например, при тепловом пробое ^-«-перехода выходного транзистора коммутатора бесконтактной системы зажигания, что может быть связано с размещением коммутатора в теплонапряженном месте подкапотного пространства. Переход р-п выходного транзистора может пробиваться при работе катушки зажигания на открытую цепь (когда центральный провод выскочил из гнезда крышки распределителя).

Полный отказ — отказ, после которого изделие использовать по назначению невозможно или возможно, но при этом значения одного или нескольких конструктивных параметров находятся вне допустимых пределов, т. е. работоспособность изделия понижена. К таким отказам можно отнести пробой диода дополнительного плеча выпрямителя генераторной установки, когда резко уменьшается выходные напряжение и ток генератора.

Перемежающийся отказ возникает, самоустраняется и является одинаковым по своему характеру. Этот тип отказов характерен для электронных блоков управления и может быть обусловлен «холодной» пайкой, неправильно выбранным компаундом или гелем, нерациональным отводом тепла от мощных транзисторов или диодов.

Конструкционные отказы связаны с ошибками при конструировании или с применением несовершенных существующих методов конструирования, а также с неправильно выбранными комплектующими изделиями. Примером могут служить встречающиеся в процессе эксплуатации поломки крепящих элементов конструкции из-за совпадения резонансных частот места крепления и изделия.

Производственный отказ связан с нарушениями технологии производства и использованием оборудования, которое не обеспечивает требуемой точности изготовления деталей. Эти отказы имеют различные причины, и выявить их довольно сложно.

Эксплуатационный отказ происходит вследствие нарушений правил эксплуатации или из-за непредусмотренных внешних воздействий.

За наработку транспортного средства пробега в 200 — 300 тыс. км из всех отказов агрегатов на изделия электрооборудования приходится примерно 10... 12 % от всех отказов. Средняя трудоемкость устранения одного отказа составляет 0,5...0,7 чел-ч, затраты на запасные части до 6...7 % от стоимости всех запасных частей автомобиля.

Рассмотрим основные отказы изделий и систем с учетом возможности их диагностирования, которое позволяет в процессе ТО обнаружить приближение момента предельного состояния изделия или компонента.

Основными отказами системы электроснабжения являются:

• 
  обрывы в обмотках возбуждения генераторной установки из-за плохой пайки в местах соединений обмотки с контактными кольцами или в статорных обмотках из-за плохой зачистки от изоляции проводов, идущих к выводам;
  
• 
  износ контактных колец и щеток ближе к концу эксплуатации или при эксплуатации транспорта в запыленной местности;
  
• 
  межвитковые замыкания обмоток статора и замыкание обмотки на железо статора из-за плохой межпазовой изоляции или в конце ресурса генератора при нарушении сварки пакета статора (пластины статора железа смещаются между собой) или при нарушении технологии нанесения изоляции на лобовые части статора;
  
• 
  пробой или обрыв диодов выпрямительного блока вследствие перенапряжений в бортовой сети или при нарушении технологии производства диодов. Например, при комплектации автомобилей аппаратурой впрыскивания топлива с электронным управлением прерывание тока в обмотке электромагнитной форсунки возбуждает в бортовой сети «экстратоки» короткой продолжительности. Эти импульсы тока «прокалывают» «-переход диода и постепенно диод выходит из строя;
  
• 
  поломки щеткодержателя;
  
• 
  ослабление, чрезмерное натяжение или обрыв приводного ремня;
  
• 
  износ посадочного места под подшипник в крышке генератора со стороны привода;
  
• 
  разрушение подшипников или их чрезмерный износ из-за отсутствия смазки или попадания на сборку генераторной установки подшипника с «оквадраченным» шариком и ротора, который не прошел балансировку.
  

К основным отказам регулятора напряжения относятся пробои полупроводниковых приборов, отклонение уровня регулируемого напряжения от нормы 13,7... 14,2 В, нарушение герметичности корпуса и трещины кристаллов полупроводниковых элементов.

Отказы генераторных установок определяют по осциллограммам выходного напряжения с помощью мотор-тестера.

Основными отказами аккумуляторных батарей являются:

• 
  ускоренный износ батареи, связанный с перезарядом или недо- зарядом из-за неисправности регулятора напряжения. Перезаряд приводит к ускоренной потере воды и коррозии положительных токоотводов-решеток батареи, при этом могут оголяться верхние кромки пластин и сепараторов. Это может привести к взрыву батареи. При недозаряде работоспособность АКБ постепенно ухудшается из-за ускоренного оплавления активной массы, что при отрицательных температурах приводит к замерзанию электролита и разрушению корпуса АКБ;
  
• 
  саморазряд из-за старения батареи. При чередующихся зарядах и разрядах, которые постоянно происходят в процессе работы АКБ, положительная активная масса постепенно оплавляется и ее количество, участвующее в химической реакции, уменьшается;
  
• 
  окисление полюсных выводов, что может привести к разрыву цепи между аккумулятором и бортовой сетью. В этом случае электростартер не запускает двигатель внутреннего сгорания.
  

Диагностируют АКБ с помощью мультиметра, в котором одновременно совмещены вольтметр, амперметр, измерительный мост емкостей, индуктивностей и сопротивлений или аккумуляторными пробниками.

В процессе эксплуатации происходят следующие отказы электростартера;

• 
  пробуксовка муфты свободного хода привода;
  
• 
  износ или заклинивание шестерни привода в шлицевом соединении с валом;
  
• 
  разнос коллектора и якоря, что наиболее характерно для стартеров со встроенным редуктором или в случаях заклинивания шестерни привода в зубьях маховика двигателя;
  
• 
  нарушение регулировки привода, что не позволяет при включенном стартере шестерне привода войти в зацепление с маховиком двигателя;
  
• 
  окисление клеммы тягового реле или обрыв удерживающей обмотки реле;
  
• 
  окисление или загрязнение коллектора якоря;
  
• 
  зависание щеток в щеткодержателе из-за его деформации или загрязнения;
  
• 
  замыкание обмотки возбуждения на корпус стартера;
  
• 
  заклинивание якоря стартера в корпусе из-за разноса;
  
• 
  короткие замыкания в обмотках реле или якоря стартера.
  

Параметрами диагностирования стартера могут служить сила токаи частота вращения вала стартера в режиме холостого хода.

На систему зажигания приходится примерно 10... 12 % всех отказов электрооборудования, и в 80 % случаев эти отказы являются причиной повышенных расходов топлива (на 5...6 %) и снижения мощности двигателя, а также динамических качеств автомобиля. Характерными отказами системы зажигания являются:

• 
  отсутствие высокого напряжения на свечах зажигания благодаря пробою изоляции проводов высокого напряжения; образова- ниию нагара на тепловом конусе свечи зажигания, а также благодаря перекрытию изолятора свечи; обрывов в первичной цепи вследствие заедания рычажка прерывателя классической или контактно-транзисторной системы зажигания и подгара контактов; пробоя или зависания центрального уголька высоковольтной крышки распределителя; пробоя или сгорания поме- хоподавительного резистора в бегунке распределителя; обрыва первичной обмотки катушки зажигания и пробоя выходного транзистора коммутатора;
  
• 
  затрудненный запуск двигателя или работа его с перебоями из-за: образования нагара на свечах зажигания; износа деталей прерывательного механизма и распределителя (металлокерамических подшипников и деталей центробежного регулятора угла опережения зажигания); нарушения зазора между контактами прерывательного механизма; образование перекрытий по участкам загрязненной поверхности высоковольтной крышки распределителя; межвитковых замыканий в обмотках катушки зажигания; пробоя высоковольтной крышки распределителя;
  
• 
  остановка двигателя после выключения электростартера из-за сгорания добавочного резистора в бесконтактной или контактно-транзисторной системах зажигания.
  

К диагностическим параметрам системы зажигания можно отнести форму протекания разрядного процесса на свечах зажигания (рис. 1.4) или первичного напряжения катушки зажигания, определенных с помощью осциллографа или мотор-тестера.

К наиболее часто возникающим отказам электронных систем управления бензиновыми двигателями (их иногда называют компьютерными системами) относятся:

• 
  окисления контактов разъемных соединителей из-за попадания на них охлаждающей жидкости, масла или бензина;
  
• 
  обрыв проводов или отсутствие соединения между датчиком и электронным блоком (до 35 % отказов);
  
• 
  заклинивание якоря, зависание щеток или обрыв в обмотке электробензонасоса (до 22 % отказов);
  
• 
  отказ кислородного датчика из-за «отравления» его этилированным бензином (до 7 % отказов);
  
• 
  прекращение функционирования датчиков или реле управления (датчика детонации, датчика температуры воздуха или охлаждающей жидкости, реле включения топливного насоса);
  
• 
  пробой выходного транзистора системы зажигания (моноблока) до 3 % случаев.
  

Рисунок 2.3. Осциллограмма вторичного напряжения системы зажигания
В холодное время года значительно возрастает количество пожаров возникающих при использовании различных устройств и приборов для обогрева. С установлением низких температур активно используются электрические нагревательные приборы, возрастает нагрузка на электрическую сеть. При этом очень часто имеют место нарушения правил эксплуатации этих приборов и устройств, которые могут стать причиной пожара и гибели людей. 

Основными недостатками электропроводки является: несоответствие сечения проводов электросети подключенной к ней нагрузки, что приводит к перегреву электропровода; несоответствие величины сопротивления изоляции электропроводки вследствие ее ветхости, перегрева, механического воздействия и т.д., что в свою очередь приводит к возникновению токов утечки и короткому замыканию; «плохой» электрический контакт (большое переходное сопротивление) в местах соединения электропроводов вследствие окисления и коррозии. 

При устройстве электропроводки целесообразно помимо токовой защиты - автоматов отключения (пробочного предохранителя) использовать устройство защитного отключения УЗО, которое значительно уменьшает вероятность возникновения пожара и поражения электрическим током  при повреждении изоляции, так как данное устройство производит отключение электросети при возникновении тока утечки. 

При эксплуатации электропроводников запрещается: использовать электропровода и кабели с поврежденной или потерявшей защитные свойства изоляцией; использовать некалиброванные плавкие вставки или другие самодельные устройства защиты электросети от перегрузки и короткого замыкания; устанавливать пробочный предохранитель или автомат отключения, ток срабатывания которых не соответствует состоянию и параметрам электропроводки.
В зимний период эксплуатации автомобиля любая маленькая проблема может привести к серьезным последствиям. Мало того, именно в этот период всплывают все вероятные неисправности электропроводки, узлов автомобиля. Это происходит по причинам того, что зимой:

• 
  все узлы автомобиля, подвержены максимальной коррозии;
  
• 
  за счет больших температурных перепадов в подкапотном пространстве и салоне происходит геометрическое изменение (сжатие-расширение) узлов, электропроводки, оборудования;
  
• 
  перепады температуры, особенно около нулевых температур, вызывают оседание конденсата на электронные блоки;
  
• 
  увеличение вязкости масла приводят к большим токам стартера при запуске двигателя автомобиля;
  
• 
  застывание смазки электроприводов щеток, вентиляторов, омывателя и других приводят к увеличению токов, возможной вероятности к выходу из строя.
  

Важно предусмотреть все варианты неисправности электрооборудования, последовательность действий в таких ситуациях, подготовить автомобиль к эксплуатации в суровых зимних условиях.