Основы то и ремонта автомобилей

Электроэрозионное изнашивание заключается в эрозионном изнашивании поверхностей деталей в результате воздействия электрических разрядов, возникающих, например, между электродами свечей зажигания или контактами прерывателя.

Абразивная эрозия возникает при механическом воздействии на поверхности деталей абразивных частиц, содержащихся в жидкостях (гидроабразивная эрозия) и (или) газе (газоабразивная эрозия). Наиболее часто она наблюдается на наружных дeтaлях кузова автомобиля (арки колес, днище и т. п.).

Изнашивание при заедании происходит в результате схватывания, глубинного вырывания материала деталей и переноса eгo с одной поверхности на другую, что приводит к появлению на paбочих поверхностях деталей задиров, и становится причиной заклинивания и разрушения деталей. Такое изнашивание происходит при возникновении местных контактов между трущимися поверхностями, на которых вследствие чрезмерных нагрузок и скорости движения, а также недостатка смазочного материала происходит разрыв масляной пленки, сильный нагрев и «сваривание» частиц металла. В результате этого, например, происходит заклинивание коленчатого вала и проворот вкладышей при нарушении работы смазочной системы двигателя.

Изнашивание при фретинге — механическое изнашивание coприкасающихся поверхностей деталей при малых колебательных движениях. Если при этом под воздействием агрессивной среды на поверхностях сопряженных деталей возникают окислительные процессы, то происходит коррозия. Данный вид изнашивания может происходить, например, в местах контакта вклaдышей шеек коленчатого вала и их постелей в блоке цилиндров и крышках подшипников.

Пластическая деформация — остаточная деформация без макроскопических нарушений сплошности материала, образующаяся в результате воздействия силовых факторов. Пластическая деформация - остаточная деформация после снятия нагрузок. Деформация деталей проявляется в виде изгиба, скручивания или коробления под действием ударных или периодически повторяющихся нагрузок и температуры. Изгибу подвергаются валы, оси, рамы, штоки гидроцилиндров, рабочие органы сельскохозяйственных машин и др. Скручивание деталей типа вала возникает под действием крутящего момента, превосходящего предел текучести материала, в результате перегрузок. Смятие рабочих поверхностей является следствием пластического деформирования материала деталей от действия других тел (шпонки, резьбы, шлицы). В тонкостенных деталях (радиаторы, баки, кабины и др.) возможно образование вмятин.

Усталостное разрушение возникает при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости материала: возникают макроскопические нарушения сплошности материала, образуются трещины, приводящие к разрушению детали. Усталостное разрушение наблюдается у рессор и полуосей при длительной эксплуатации автомобиля в экстремальных условиях (продолжительные перегрузки, экстремальные температуры окружающей среды).

Коррозия является результатом химического или электрохимического воздействия агрессивной средой на поверхность дeтaли, приводящего к окислению металла. Причиной коррозии деталей автомобилей являются соли, используемые на дорогах в зимнее время года, отработавшие газы, содержащие большое количество вредных веществ, влага, скапливающаяся в скрытых полостях и нишах.

Старение — изменение физико - химических свойств материалов под действием кислорода, света, теплоты, радиации и других факторов. Так, в результате старения резинотехнические изделия теряют эластичность и растрескиваются. Топлива, смазочные и другие эксплуатационные материалы окисляются, в результате чего изменяется их химический состав и ухудшаются эксплуатационные свойства.

Отложения накипи и нагара в значительной степени ухудшают отвод теплоты и нарушают тепловой режим агрегатов, в результате чего повышается скорость изнашивания деталей.

Накипь — это отложение мал о растворимых солей кальция, магния и других элементов на внутренних поверхностях водяной системы охлаждения. Теплопроводность накипи в 50 — 100 раз ниже металла. Неравномерное отложение накипи вызывает неравномерный нагрев деталей, в результате чего происходит их коробление, возможно образование трещин.

Нагар — это твердые нерастворимые углеродистые отложения, образующиеся на поверхностях деталей, температура которых более 150°С. Источниками образования нагара являются масло и топливо. В двигателе нагар образуется на поверхности камеры сгорания, клапанах, днище поршня и свечах. Это приводит к снижению мощности, повышению расхода топлива, часто вызывает детонацию. Нагар на распылителях форсунок ухудшает качество распыла топлива.

В соединениях деталей наиболее распространенным дефектом является нарушение посадок вследствие увеличения зазора или уменьшения натяга, в соединениях ослабляются резьбовые и заклепочные соединения. В результате изнашивания деталей, изменения соосности отверстий в корпусных деталях, перпендикулярности поверхностей и параллельности валов нарушаются размерные цепи. Это приводит к потере точности замыкающего звена, что вызывает повышение нагрузки, нагрев, ускоренное изнашивание и разрушение деталей.

На техническое состояние автомобиля существенное влияние оказывают следующие факторы:

дорожные условия (категория дороги, величина уклонов, число и радиусы  поворотов);

условия движения (интенсивность движения, скорость);

климатические условия (температура  окружающей среды, влажность, ветра, солнечная радиация);

окружающая среда (морской воздух, антигололедные покрытия дорог);

условия эксплуатации (загруженность).

Мероприятиями, уменьшающими изнашивание  деталей автомобиля, являются:

своевременная смена защитных чехлов и фильтров;

проверка крепежных соединений и своевременное выполнение регулировочных работ (регулировка клапанов и натяжения  цепей, установки колес, подшипников  ступиц колес и т. п.);

смазочные работы (замена и доливка  масла);

восстановление защитного покрытия днища кузова.

Для уменьшения коррозии кузова автомобиля необходимо поддерживать чистоту и  следить за состоянием лакокрасочного покрытия, своевременно восстанавливать eгo и выполнять противокоррозионную обработку скрытых полостей.

Для предотвращения усталостных разрушений и пластических деформаций следует cтpoгo соблюдать правила эксплуатации автомобиля, не допускать eгo работы на предельных режимах и перегрузок.

В процессе эксплуатации автомобиль может быть:

исправным;

неисправным;

работоспособным;

неработоспособным.

 

4. Зависимость изнашивания сопряженных деталей от пробега автомобиля

 

Изнашивание сопряженных деталей  автомобиля зависит от продолжительности eгo работы,

т. е. от пробега.

На рис. 1.1 показана зависимость  изменения зазора сопряженных деталей, в данном случае между шатунной шейкой коленчатого вала и вкладышей подшипника, от пробега автомобиля. На кривой зависимости имеются точки резкого изменения процесса изнашивания, это связано с тем, что в начальный период эксплуатации автомобиля происходит приработка деталей. В это время большое число микронеровностей поверхностей деталей как бы сошлифовываются. При этом продукты изнашивания попадают в смазочный материал. Именно поэтому в период приработки предусмотрена замена масла через 3000 — 4000 км пробега автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Зависимость изменения зазора между шатунной шейкой коленчатого  вала и вкладышей подшипника от пробега  автомобиля: А — зона приработки; Б — зона нормальной работы; В — зона прогрессирующего износа и аварийных поломок; S_H — нормальный (заводской) зазор, необходим для образования масляного клина; S_пр — зазор в конце приработки; S_{пр д} — предельно допустимый зазор

 

Затем наблюдается период нормальной работы. В это время величина зазора находится в пределах допустимого. Износ увеличивается, но очень медленно. Причем износ сопряженных деталей может быть неодинаков из-за использования различных материалов и других конструктивных особенностей. Так например, вкладыши коренных и шатунных подшипников изготовляются из более мягкого пористого материала и изнашиваются гораздо быстрее, чем шейки коленчатых валов. Поэтому вкладыши рекомендуется заменять через 70 — 80 тыс. км пробега автомобиля, что позволяет значительно продлить срок службы дорогостоящих коленчатых валов.

Далее наблюдается резкое увеличение изнашивания сопряженных деталей. В результате значительного увеличения зазоров между сопряженными деталями ухудшается смазывание, имеет место так называемый устойчивый масляный клин, увеличиваются ударные нагрузки. Резкое увеличение изнашивания деталей может привезти к аварийным поломкам.

 

 

 

5. Пути снижения интенсивности изменения технического состояния автомобиля

 

В процессе эксплуатации и при хранении машины подвергаются различным внутренним и внешним воздействиям, в результате чего изменяется их техническое состояние. Вследствие этого ухудшаются технико - экономические показатели машин: увеличивается расход топлива и масла, уменьшаются рабочие скорости и мощность, тяговое усилие, снижается производительность. Основными причинами снижения исходных характеристик являются нарушение начальных регулировок механизмов и систем, ослабление креплений, изменение свойств материалов, зазоров и натягов в соединениях деталей в результате изнашивания.

К внешним факторам, влияющим на долговечность машин, относятся климатические условия, свойства почвы и растений, уровень технического обслуживания, ремонта и хранения, квалификация обслуживающего персонала и др.

Климатические условия  характеризуются температурой, влажностью и запыленностью воздуха и др. При эксплуатации машин в зимний период, особенно во время пуска двигателей, поступление загустевшей смазки к трущимся поверхностям затруднено, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей. Повышенная температура воздуха в летний период вызывает перегрев двигателя, а следовательно, уменьшение вязкости смазочного материала и толщины масляной пленки на трущихся поверхностях, что ведет к появлению задиров. Высокая влажность воздуха, наличие в нем паров ядохимикатов и удобрений ускоряют коррозионные процессы. Значительная запыленность воздуха увеличивает опасность проникновения абразивных частиц в цилиндры двигателя, в топливо и смазочные материалы, что может значительно увеличить скорость изнашивания деталей.

К внешним (эксплуатационным) факторам, влияющим на техническое состояние машин, относится уровень технического обслуживания и ремонта. Несвоевременное или неправильное регулирование соединений, несвоевременная замена смазочного материала или изношенных деталей, ослабление крепления сборочных единиц машины вызывают повышенный износ деталей, сокращают ресурс составных частей машины в 2 — 3 раза.

Важным путем обеспечения  работоспособности является правильное использование машины в процессе работы. Закрытая заправка машин топливо - смазочными материалами в целях предотвращения попадания пыли, качественное технологическое регулирование, исключение перегрузок и нарушения теплового режима работы — все это создает благоприятные условия для уменьшения числа отказов. При длительном хранении изменяется качество материала деталей от коррозии, структурных превращений и остаточной деформации от собственной массы машины. Под действием атмосферных осадков, резких перепадов температур, солнечного излучения происходит старение материалов. У полимерных и резинотекстильных материалов снижается эластичность, уменьшается сопротивление на удар, сжатие и изгиб, повышается твердость. При совместном воздействии озона и солнечных лучей резина разрушается наиболее интенсивно. Неблагоприятное влияние оказывают попавшие на детали из резинотекстиля смазочные материалы, которые вызывают разбухание резины. Этим объясняется быстрый выход из строя не подготовленных к хранению резиновых шин, прорезиненных ремней, гидрошлангов и других деталей. Из-за нарушения правил хранения срок службы пневматических шин может снижаться в среднем на 10 — 15% в год. Вредное действие оказывают на неработающие машины длительные статические нагрузки. Именно поэтому в некоторых случаях наблюдается деформация рам, платформ, пальцевых брусьев режущих аппаратов у машин, не установленных в горизонтальное положение на подставки. Статические нагрузки испытывают также различные пружинные механизмы. Если на период длительного хранения пружины не ослабить, то они потеряют свою упругость.

Надежность машин и  их составных частей в значительной мере зависит от величины вибрации, которая возникает в процессе работы. Причиной повышенной вибрации является дисбаланс (неуравновешенность) быстровращающихся деталей и узлов — карданных и коленчатых валов, маховиков, шкивов, дисков сцепления колес и т. д. Неуравновешенность деталей возникает вследствие неравномерной плотности материала, погрешностей обработки деталей, неточностей сборки узлов (перекосы, смешения и т. д.), появления износов и деформаций в процессе эксплуатации машин. Вибрация создает дополнительные нагрузки на детали, в том числе и на подшипники, в результате чего происходит интенсивное изнашивание.

К внутренним факторам, которые вызывают изменение исходных характеристик машины, относятся несовершенство конструкции машин (физико - механические свойства материалов, используемых для изготовления деталей), технологии их изготовления или ремонта.

Надежность  и долговечность автомобиля можно  существенно повысить за счет усовершенствования конструкции как агрегатов и систем, так и всего автомобиля в целом, а также качества материалов деталей и технологии их производства и сборки. Большое влияние на интенсивность изменения технического состояния оказывает и качество горючего и смазочных материалов, и условия эксплуатации, включая качество вождения и квалификацию водителя, и правильную организацию и выполнение обслуживания и ремонта.

Рассмотрим несколько примеров влияния вышеуказанных факторов.

Новизна конструкции современных автомобилей, их агрегатов, узлов и систем, по сравнению с устаревшими моделями, позволяет порой в несколько раз повысить надежность и ресурс пробега. Это и широкое применение блоков цилиндров со сменными гильзами, и внедрение в производство короткоходных двигателей со сниженными динамическими нагрузками, использование гасителей крутильных колебаний, внедрение закрытой системы вентиляции картера двигателя, позволяющее уменьшить разжижение масла и выброс в атмосферу углеводородов и одновременно повышающее экономичность двигателя.

Внедрение всевозможных фильтров с повышенной степенью очистки позволяет снизить износы различных систем и деталей в 1,5 — 3 раза. Безотказность одной из важнейших систем автомобиля - тормозов - резко возрастает за счет использования раздельного привода и двухконтурных приводов.

Применение любых новых конструкторских решений в современных автомобилях — это постоянный прогресс, направленный на повышение надежности, безотказности и экономичности, уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, на удобство управления и уменьшение расходов на обслуживание и ремонт.