тэа. Техническое состояние автомобиля и причины его изменения

• Название: Техническое состояние автомобиля и причины его изменения
• Дата: 18.10.2018
• Размер: 127.56 Kb.
• Имя файла: тэа.docx
• Тип: Документы; #53861

Техническую эксплуатацию автомобилей (ТЭА) можно представить как область практической деятельности и как науку, котораяопределяет пути и методы наиболее эффективного управления техническим состоянием автомобильного парка с целью обеспечения регулярности, безопасности и экономичности перевозок.

Как область практической деятельности ТЭА – это комплекс взаимосвязанных технических, экономических, организационных и социальных мероприятий, обеспечивающих:

- своевременную передачу службе перевозок или внешней клиентуре работоспособных автомобилей необходимых номенклатуры и количества и в нужное для клиентуры время;

- поддержание автомобильного парка в работоспособном состоянии при рациональных затратах трудовых и материальных ресурсов, нормативных уровнях дорожной и экологической безопасности, нормативных условиях труда персонала.

Как отрасль науки ТЭА определяет пути и методы управления техническим состоянием автомобилей и парков для обеспечения:

- регулярности и безопасности перевозок при наиболее полной реализации технико-эксплуатационных свойств автомобилей;

- заданных уровней работоспособности и технического состояния;

- оптимизации материальных и трудовых затрат;

- минимума отрицательного влияния автомобильного транспорта на население, персонал и окружающую среду.



Техническое состояние автомобиля и причины его изменения

На техническое состояние автомобилей при их эксплуатации оказывают влияние как внутренние, так внешние факторы. Учет этих факторов необходим при определении нормативов ТЭА, потребности в ресурсах (персонал, производственно-техническая база, запасные части и материалы).

К внутренним факторам относятся процессы, происходящие при работе автомобиля, его агрегатов, систем, узлов, механизмов и деталей; квалификация водителей; обслуживающего и ремонтного персонала; технологические процессы, используемые для технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) и другие; а к внешним – природно-климатические условия; транспортные условия и интенсивность использования подвижного состава; природно-климатические и сезонные условия.

Если внутренними факторами путем каких-либо воздействий (технических, технологических, организационных) возможно управлять, то к внешним факторам можно лишь приспосабливаться, путем обоснованного подхода к той или иной ситуации.

Интенсивность изменения параметров технического состояния автомобиля во многом определяется внешними условиями эксплуатации, оказывающими влияние на режим работы деталей, узлов и механизмов автомобиля, ускоряя или замедляя интенсивность изменения параметров технического состояния.

Дорожные условия характеризуются технической категорией дороги, которая зависит от ширины проезжей части, типа покрытия, величины подъемов и спусков, радиусов закругления.

Транспортные условия или условия перевозок характеризуются числом дней работы в году, числом смен работы в сутки, продолжительностью работы на линии, коэффициентом использования пробега, коэффициентом использования грузоподъемности и другими.

Влияния дорожных и транспортных условий движения эксплуатации переплетаются и учитываются с помощью понятия «категория условий эксплуатации».

Природно-климатические и сезонные условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации и другими параметрами. Данные условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов, которые, в свою очередь, оказывают влияние на надежность автомобиля в целом.

В процессе эксплуатации свойства автомобилей не остаются постоянными, что внешне проявляется в снижении их динамических свойств, безопасности движения, повышенном расходе горюче-смазочных материалов, ухудшении пуска двигателя, появлении стуков, шумов и так далее. Это результат вредных процессов, постоянно протекающих в течение всего времени существования автомобиля.

К вредным процессам относят: изнашивание рабочих поверхностей деталей, старение, коррозия, вибрации узлов и механизмов, внутренние напряжения в деталях, и другие.

Вредные процессы подразделяются на три группы:

- быстропротекающие – вибрация узлов, изменение сил трения в подвижных сопряжениях, колебательные нагрузки (период их действия – секунды);

- средней скорости – температура окружающей среды и самого автомобиля, влажность среды (период их действия – минуты, часы);

- медленные – изнашивание деталей, усталость металла, коррозия (период их действия – дни, месяцы).

Устранить эти процессы невозможно, но замедлить можно путем проведения ТО и Р, что приводит к снижению уровня вредных процессов и проявлении их в допустимых пределах.



Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров, формы и состояния поверхности детали, происходящий при трении. В результате трения изнашивание поверхностей может протекать по-разному, что зависит от многих факторов: нагрузки на поверхности трения; величины зазора между трущимися поверхностями; твердости и чистоты обработки поверхностей; скорости относительного перемещения трущихся деталей; вязкости, температуры, чистоты смазки, но в конечном итоге приводит к износу.

Износ – это процесс отделения материала и (или) увеличения остаточной деформации, проявляющийся в изменении размеров и формы детали. Износ может быть естественным, ускоренным и аварийным. Естественный износ появляется в результате трения, действия высоких температур и нагрузок при нормальных условиях эксплуатации. Ускоренные и аварийные износы возникают в результате некачественного ТО и Р, недоработок в конструкции, низкого качества материалов и других факторов.

Трение и износ не являются до конца изученными явлениями, поэтому для их объяснения используют различные виды классификаций по внешним признакам.

Механическое изнашивание является результатом механических действий и включает резание, царапание, деформирование, отслаивание и выкрашивание микрообъемов материала.

Основными видами механического изнашивания деталей автомобилей являются: абразивное, гидро - и газоабразивное, гидро-, газо- и электроэрозионное, кавитационное, усталостное, при фреттинге, и изнашивание при заедании.

Абразивное изнашивание заключается в режущем и царапающем действии на деталь твердых частиц находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Царапание заключается в образовании углублений на поверхности в направлении скольжения под воздействием выступов сопряжений детали или свободных твердых частиц; при этом могут происходить многократная пластическая деформация и цикличное образование хрупкого слоя, который затем разрушается.

Абразивному изнашиванию в сочетании с другими видами подвержены практически все трущиеся детали автомобиля.

Гидроабразивному изнашиванию, происходящему под действием твердых частиц, взвешенных в жидкости и перемещающихся относительно изнашивающейся детали, подвержены водяные, топливные и масляные каналы, а также детали, смазываемые под давлением. При этом абразивными частицами являются не только частицы кварца и других соединений, попадающие на трущиеся поверхности снаружи, но и частицы нагара и продукты износа, образующиеся внутри агрегатов автомобиля.

Газоабразивное изнашивание возникает под воздействием частиц, взвешенных в газе. Этому виду изнашивания подвержены впускные и выпускные системы автомобильных двигателей, а также наружные лакокрасочные покрытия кузовов автомобилей, особенно при работе в запыленных условиях. Наибольший износ трущихся поверхностей деталей автомобиля вызывают частицы кварца, поэтому обеспечение чистоты воздуха и эксплуатационных жидкостей, поступающих во внутренние полости агрегатов автомобиля, является важнейшим методом уменьшения интенсивности различных видов абразивного изнашивания.

Трение потоков жидкостей и газов о поверхности деталей вызывает их эрозионное и кавитационное изнашивание.

Эрозионное изнашивание является механическим видом изнашивания в результате воздействия на поверхность детали потока жидкости, газа или электрических разрядов. Гидро- и газоэрозионное изнашивания представляют собой процесс вымывания и вырыва отдельных микрообъемов материала. Электроэрозионное изнашивание является видом эрозионного изнашивания поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.

Интенсивность эрозии зависит от агрессивности среды, характерным является наличие латентного (скрытого) периода в начале износа, когда износ не обнаруживается.

Наиболее сложным во внешних проявлениях является эрозионно-механический износ, когда в износе одновременно участвуют струи жидкости или газа и механическое истирание.

Кавитация представляет собой образование, а затем разрушение парогазовых пузырьков в движущейся по поверхности детали жидкости при определенных соотношениях давлений и температур в переменных сечениях потока. Разрушение кавитационных пузырьков сопровождается гидравлическими ударами по поверхности детали и образованием каверн (ямок), полостей.

Усталостное изнашивание – это процесс разрушения детали под действием многократно повторяющихся знакопеременных нагрузок, которые превышают предел выносливости материала. Проявляется в виде выкрашивания, приводящего к образованию ямок (питтинга) на поверхности трения.

Накопление усталости объясняют смещением дислокаций (микроскопических несплошностей) на гранях кристаллов при их раскачивании, объединением дислокаций и образованием за счет этого микротрещин. Постепенно микротрещины перерастают в макротрещины, которые уменьшают сечение детали, за счет чего возрастают фактические напряжения, что и приводит к разрушению детали. Источниками циклических нагрузок могут быть условия естественного функционирования детали, вибрационные нагрузки.

Изнашивание при фреттинге возникает вследствие трения скольжения соприкасающихся деталей при возвратно-поступательных перемещениях в условиях динамической нагрузки с малыми амплитудами.

Заедание – результат схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности на другую и воздействие возникших неровностей на сопряженную поверхность. Изнашивание при схватывании рабочих поверхностей определяется свойствами материалов, трущихся деталей и зависит от скорости скольжения поверхностей, а также от температуры. Схватывание рабочих поверхностей может завершаться прекращением относительного движения деталей и вызывать их задир – повреждение поверхностей трения в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения.

Химическая активность поверхностей вызывает коррозию – разрушение материалов вследствие взаимодействия с внешней средой. Таким образом, коррозионно-механическое изнашивание является результатом механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой. Для деталей автомобиля коррозия при трении в основном связана с окислением материала поверхностей деталей, то есть ведущее значение имеет окислительное изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой. Скорость изнашивания резко меняется в зависимости от коррозионной агрессивности среды.

Окислительное изнашивание заключается в том, что кислород воздуха или растворенный в масле образует на металле окисную пленку, которая механически удаляется при трении и на обнаженных участках процесс повторяется вновь.

Следует отметить, что пленки окислов и других соединений из-за неметаллической природы не способны к схватыванию. Это используют при разработке противозадирных присадок к маслам – образующиеся достаточно стойкие к стиранию пленки исключают молекулярное схватывание поверхностей.

Изнашивание при фреттинг-коррозии наблюдается в том случае, когда изнашивание при фреттинге сопровождается агрессивным воздействием среды.

Старение – это изменение физико-химических свойств материалов деталей и эксплуатационных материалов в процессе эксплуатации и при хранении автомобилей или его частей под действием внешней среды.

Техническое состояние основной доли деталей автомобилей лимитируется износом их рабочих поверхностей. Величина износа увеличивается в течение всего пробега автомобиля до предельного состояния детали, при этом интенсивность изнашивания V_И, являющаяся отношением величины износа И к наработке L, зависит от разных факторов и различна на разных этапах работы. Зависимость между этими показателями называется типовой кривой изнашивания.

Приработка – это процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Уменьшение приработочных износов достигается работой деталей в облегченных нагрузочных и скоростных режимах, применением специальных эксплуатационных материалов (масел, присадок) и усиленной очисткой их от продуктов износа. На период приработки деталей (1 – 5 тыс. км. пробега) назначают режим обкатки автомобиля.

Период установившегося изнашивания (II) характеризуется постоянной интенсивностью и, следовательно, линейно-возрастающей прямой или близкой к ней кривой износа. Этот период (период гарантийной эксплуатации), составляющий для различных деталей 60 – 500 тыс. км пробега автомобиля, характеризуется стабильностью рабочих процессов, при котором происходят постепенное накопление напряжений и изменение размеров и формы детали.

В процессе эксплуатации износ рабочих поверхностей увеличивает зазоры в сопряжениях деталей, что приводит к ухудшению условий смазки, повышению динамических, ударных нагрузок; разрушению специально обработанных износостойких поверхностных слоев. В результате интенсивность изнашивания повышается (III), что приводит к аварийному изнашиванию в период постгарантийной эксплуатации. С целью исключения полного разрушения детали и всего сопряжения (особенно для деталей, обеспечивающих безопасность движения автомобилей) устанавливают величину предельного износа, соответствующую предельному состоянию детали на начало этого периода.

Знание основных причин изменения работоспособности и технического состояния важно как для совершенствования конструкции автомобилей, так и для выбора наиболее эффективных мероприятий по предупреждению отказов и неисправностей в эксплуатации.

 

Надежность и ремонтопригодность АТС

Большинство задач, решаемых технической эксплуатацией, связано в большей или меньшей степени с качеством изделий (в данном случае автомобилей, агрегатов, деталей, технологического оборудования) и эксплуатационных материалов при их функционировании или использовании в определенных условиях эксплуатации.

По международному стандарту ISO качество – это совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности. По отечественному стандарту качество – это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Можно также сказать, что качество – это совокупность свойств изделия выполнять заданные функции при использовании его по назначению.

Качество автомобиля закладывается в процессе его проектирования, обеспечивается в процессе его производства и поддерживается в процессе эксплуатации.

Надежность является специфическим свойством качества, поскольку проявляется только в течение длительного времени. Обобщенно можно считать, что надежность – это качество изделия, развернутое во времени. По общепринятому определению надежность – это свойство изделия (объекта) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных показателей в пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, ТО и Р, хранения и транспортирования.



Надежность – сложное понятие, оно выражается четырьмя параметрами:

безотказность – свойство объекта (изделия) непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Показателями безотказности являются: средняя наработка на отказ; интенсивность потока отказов – величина, обратная средней наработке на отказ; вероятность безотказной работы при заданной наработке;

долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ТО и текущего ремонта (ТР). Показателями являются: средний ресурс (в единицах наработки), средний срок службы (обычно в календарных годах), гамма-процентный ресурс (это ресурс, который достигается, например, 95% объектов);

ремонтопригодность (эксплуатационная технологичность) – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей. Показателями ремонтопригодности автомобилей являются: периодичность ТО, разовая оперативная трудоемкость ТО, удельная трудоемкость ТО, количество используемых видов горючего и смазочных материалов (ГСМ), инструментов и оснастки и другие;

сохраняемость – свойство объекта обеспечивать установленные показатели качества в процессе хранения, транспортирования и непосредственно после. Показателями сохраняемости являются средний и гамма-процентный срок хранения.

Основными терминами и понятиями надежности также являются:

отказ — изменение одного или нескольких показателей заданных параметров объекта, приводящее его в неработоспособное состояние. Изменения могут быть внезапными (случайными) и систематическими с нарушением геометрии деталей или свойств материалов. Изменения, постепенные по развитию, могут быть внезапными по проявлению;

неисправность — состояние, когда объект не отвечает хотя бы одному из требований нормативно-технической документации;

сбой — самоустраняющийся отказ.

Для анализа причин их возникновения, разработки мероприятий по их предупреждению и устранению отказы классифицируются по следующим признакам:

- по источнику возникновения: конструкционные (возникают вследствие нарушения установленных правил и (или) норм конструирования), производственные (возникают из-за нарушения или несовершенства технологического процесса изготовления или ремонта), эксплуатационные (являются следствием нарушений правил эксплуатации изделия или неблагоприятного сочетания режимов эксплуатации);

- по влиянию на работоспособность: частичные (отказы элементов объекта, при которых он может продолжать выполнять свои функции) и полные (вызывающие неисправность, или отказ объекта в целом);

- по связи с отказами других элементов: зависимые (отказ одного из элементов объекта вызывает отказ или неисправность другого и (или) объекта) и независимые (отказ одного элемента объекта не влияет на исправность других элементов и (или) объекта в целом);

- по характеру возникновения: постепенные (характеризуются монотонным изменением параметров технического состояния объекта, вызваны чаще всего изнашиванием) и внезапные (характеризуются скачкообразным изменением параметров, вызваны скрытыми производственными дефектами или некачественными материалами, из которых изготовлены детали);

- по частоте возникновения: с малой наработкой (3 – 4 тыс. км), средней (до 12 – 16 тыс. км), большой (свыше 12 – 16 тыс. км);

- по трудоемкости устранения: с малой трудоемкостью (до 2 чел.-ч.), средней (2 – 4 чел.-ч.), большой (свыше 4 чел.-ч.);

- по влиянию на потери рабочего времени: без потери (устраняются при плановом ТО или в нерабочее время) и с потерей (устраняются при прекращении работы).

- по последствиям: безопасные (не влекущие за собой человеческие жертвы, не имеющие вредного влияния на окружающую среду) и опасные (являющиеся причинами человеческих увечий, жертв, оказывающие вредное влияние на окружающую среду);

- по возможности устранения: устранимые и неустранимые.

Оценку качества, надежности и других свойств автомобиля осуществляют при помощи параметров. Под параметром понимается качественная мера, характеризующая свойства объекта, определенная конкретным процессом. Параметры могут быть структурными, конструктивными и диагностическими.

Структурные параметры характеризуют свойство структуры и отражают качественную сторону процессов, происходящих в изделиях (тепловая напряженность, изменение микроструктуры, физико-механические свойства). Они подразделяются на основные и дополнительные. При этом основные структурные параметры характеризуют возможность выполнения системой заданных функций, а дополнительные – удобство в эксплуатации, внешний вид и другие.

Конструктивные параметры характеризуют качественную меру проявления технического состояния объектов и их составных частей по геометрическим характеристикам (размеры деталей, положение деталей относительно друг друга и другие).

Диагностические параметры характеризуют качественную меру проявления технического состояния объектов и их составных частей по косвенным признакам (шум, вибрация).

Кроме того, параметры бывают входными и выходными. Входной параметр – это качественная мера воздействия на систему извне, а выходнойхарактеризует внешнее проявление свойства системы. К входным относят нагрузку на двигатель, дорожные и климатические условия и ряд других. К выходным относят, например, такие, как мощность двигателя, расход топлива, частота вибрации элементов трансмиссии и другие.

Номинальная величина параметра характеризует, как правило, объект (сопряжение, узел, агрегат), как новый или капитально отремонтированный (в некоторых случаях после обкатки и приработки).

Допустимая величина параметра – величина параметра, при котором объект (сопряжение, узел, агрегат) годен к эксплуатации без ремонта, регулировки или других профилактических мероприятий до следующего регламентированного контроля его технического состояния. Для ряда основных параметров технического состояния машин и механизмов установлены два допустимых значения. При этом, первая величина допустимого параметра определяется исходя из необходимости обеспечения работоспособности механизма до соответствующего ТО, вторая величина – до очередного ремонта.

Предельная величина параметра – это величина параметра, при которой дальнейшая эксплуатация объекта (сопряжения, узла, агрегата) недопустима по определенным критериям.

Текущая величина параметра – это действительная величина параметра, измеренная (установленная) в процессе диагностирования, дефектации, ремонта и (или) ТО.

Для эффективной работы предприятий автотранспортного комплекса с учетом составленных и реализуемых планов и программ необходимо использование обоснованных нормативов.

Норматив – количественный или качественный показатель, установленный нормативно-технической документацией и используемый для упорядочения процесса принятия и реализации решений.

Нормативы регламентируют, в частности:

- свойства изделий (надежность, безопасность, производительность, масса);

- состояние изделий (номинальные, допустимые и предельные значения параметров технического состояния) и материалов (плотность, вязкость, содержание компонентов, примесей);

- ресурсное обеспечение (капиталовложения, расход материалов, запасных частей, трудовые затраты);

- технологические требования, определяющие содержание и порядок проведения определенных операций и работ ТО и Р.

Нормативы используются при определении уровня работоспособности автомобилей и парка, планировании объемов работ, определении необходимого числа исполнителей, потребности в производственной базе, в технологических расчетах.

К важнейшим нормативам технической эксплуатации относятся периодичности ТО, ресурс изделия до ремонта, трудоемкость ТО и Р, расход запасных частей и эксплуатационных материалов.

Ресурс – это наработка объекта от начала эксплуатации нового или после капитального ремонта (КР) до наступления его предельного состояния, оговоренная нормативно-технической документацией.

Предельное состояние объекта в зависимости от значимости определяется тремя критериями:

- технический критерий устанавливает такое состояние объекта, при котором он либо не способен выполнять установленные функции, либо его работа обеспечивается критическим (или близким к критическому) состоянием;

- экономический критерий устанавливает такое состояние объекта, при котором дальнейшая его эксплуатация экономически не целесообразна;

- критерий безопасности устанавливает такое состояние объекта, при котором он является опасным для людей и окружающей среды по какому-либо условию.

Основной целью ТЭА является обеспечение эксплуатации автомобилей путем проведения своевременного и в полном объеме ТО и Р при минимальных затратах трудовых, материальных, природных, топливно-энергетических и других ресурсов.

Под работоспособным состоянием понимается такое, при котором значения всех параметров, характеризующих способность подвижного состава выполнять транспортную работу, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.

Следовательно, работоспособность – это состояние подвижного состава, при котором он способен выполнять функции в соответствии с параметрами, установленными нормативно-технической документацией.

Под исправным состоянием (исправностью) подвижного состава понимается такое состояние, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документации. Соответственно, неисправность – это состояние, при котором подвижной состав не соответствует хотя бы одному из требований.

Автомобили с неисправными агрегатами, состояние которых не соответствует установленным требованиям безопасности или вызывает повышенный износ деталей, не должен продолжать транспортную работу или выпускаться на линию. Другие неисправности могут быть устранены после завершения транспортной работы в пределах сменного или суточного задания.

Таким образом, можно выделить три состояния автомобиля, либо агрегата:

- исправное;

- неисправное, но работоспособное;

- неисправное неработоспособное.