Техническое состояние транспорта
Введение
Транспорт. Является наиболее массовым и удобным для перевозки грузов и пассажиров на относительно небольшие расстояния. Он обладает большей маневренностью, хорошей приспосабливаемостью и проходимостью в различных климатических и биографических условиях.
Транспорт играет важную роль в транспортной системе страны. Например, работой автомобильного транспорта обеспечивается нормальное функционирование предприятий. Свыше 80% объема всех перевозимых грузов приходится на этот вид транспорта, именно автомобильный подвоз является началом и завершением любых перевозок (железнодорожных, морских, воздушных). Ежедневно автобусы и легковые автомобили перевозят десятки миллионов людей. И чтоб эта работа не останавливалась то любой транспорт в процессе эксплуатации подвержен разным изменением будь то техническое состояние или же природный фактор.
Так же рассмотрим такие понятия как вероятность безотказной работы и вероятность отказов а также интенсивность отказов. Все эти составляющие имеют не мало важное значение в процессе эксплуатации транспортного средства.
1 Изменение технического состояния
автомобиля в процессе эксплуатации.
В процессе эксплуатации автомобиля
в результате воздействия на него целого
ряда факторов (воздействие нагрузок,
вибраций, влаги, воздушных потоков, абразивных
частиц при попадании на автомобиль пыли
и грязи, температурных воздействий и
т. п.) происходит необратимое ухудшение
его технического состояния, связанное
с изнашиванием и повреждением его деталей,
а также изменением ряда их свойств (упругости,
пластичности и др.).
Изменение технического состояния автомобиля
обусловлено работой его узлов и механизмов,
воздействием внешних условий и хранения
автомобиля, а также случайными факторами.
К случайным факторам относятся скрытые
дефекты деталей автомобиля, перегрузки
конструкции и т. п.
Основными постоянно действующими причинами
изменения технического состояния автомобиля
при его эксплуатации являлся изнашивание,
пластические деформации, усталостные
разрушения, коррозия, а также физико-химические
изменения материала деталей (старение).
Изнашивание - это процесс разрушения
и отделения материала с поверхностей
деталей и (или) накопление остаточных
деформаций при их трении, проявляющийся
в постепенном изменении размеров и (или)
формы взаимодействующих деталей.
Износ - это результат процесса изнашивания деталей, выражающийся в изменении их размера, формы, объема и массы.
Различают сухое и жидкостное трение. При сухом трении трущиеся поверхности деталей взаимодействуют непосредственно друг с другом (например, трение тормозных колодок о тормозные барабаны или диски или трение ведомого диска сцепления о маховик). Данный вид трения сопровождается повышенным износом трущихся поверхностей деталей. При жидкостном (или гидродинамическом) трении между трущимися поверхностями деталей создается масляный слой, превышающий микронеровности их поверхностей и не допускающий их непосредственного контакта (например, подшипники коленчатого вала в период установившегося режима работы), что резко сокращает износ деталей. Практически при работе большинства механизмов автомобиля вышеуказанные основные виды трения постоянно чередуются и переходят друг в друга, образуя промежуточные виды.
Основными видами изнашивания являются абразивное, окислительное, усталостное, эрозионное, а также изнашивание при заедании, фретинге и фретинг-коррозии.
Абразивное изнашивание является следствием режущего или царапающего воздействия попавших между трущимися поверхностями сопряженных деталей твердых абразивных частиц (пыль, песок). Попадая между трущимися деталями открытых узлов трения (например, между тормозными колодками и дисками или барабанами, между листами рессор и т.п.), твердые абразивные частицы резко увеличивают их износ. В закрытых механизмах (например, в кривошипно-шатунном механизме двигателя) данный вид трения проявляется в значительно меньшей степени и является следствием попадания в смазочные материалы абразивных частиц и накопления в них продуктов износа (например, при несвоевременной замене масляного фильтра и масла в двигателе, при несвоевременной замене поврежденных защитных чехлов и смазки в шарнирных соединениях и т. п.).
Окислительное изнашивание происходит
в результате воздействия на трущиеся
поверхности сопряженных деталей агрессивной среды, под действием
которой на них образуются непрочные пленки
окислов, которые снимаются при трении,
а обнажающиеся поверхности опять окисляются.
Данный вид изнашивания наблюдается на
деталях цилиндропоршневой группы двигателя,
деталях цилиндров гидропривода тормозов
и сцепления.
Усталостное изнашивание состоит в том,
что твердый поверхностный слой материала
детали в результате трения и циклических
нагрузок становится хрупким и разрушается
(выкрашивается), обнажая лежащий под ним
менее твердый и изношенный слой. Данный
вид изнашивания возникает на беговых
дорожках колец подшипников качения, зубьях
шестерен и зубчатых колес.
Эрозионное изнашивание возникает в результате воздействия на поверхности деталей движущихся с большой скоростью потоков жидкости и (или) газа, с содержащимися в них абразивными частицами, а также электрических разрядов.
В зависимости от характера
процесса эрозии и
Газовая эрозия состоит в разрушении материала детали под действием механических и тепловых воздействий молекул газа. Газовая эрозия наблюдается на клапанах, поршневых кольцах и зеркале цилиндров двигателя, а также на деталях системы выпуска отработавших газов.
Кавитационная эрозия деталей происходит при нарушении сплошности потока жидкости, когда образуются воздушные пузырьки, которые, разрываясь вблизи поверхности детали, приводят к многочисленным гидравлическим ударам жидкости о поверхность металла и ее разрушению. Таким повреждениям подвержены детали двигателя, контактирующие с охлаждающей жидкостью: внутренние полости рубашки охлаждения блока цилиндров, наружные поверхности гильз цилиндров, патрубки системы охлаждения.
Электроэрозионное изнашивание проявляется в эрозионном изнашивании поверхностей деталей в результате воздействия разрядов при прохождении электронного тока, например, между электродами свечей зажигания или контактами прерывателя.
Абразивная эрозия возникает при механическом воздействии на поверхности деталей абразивных частиц, содержащихся в потоках жидкости (гидроабразивная эрозия) и (или) газа (газообразная эрозия), и наиболее характерна для наружных деталей кузова автомобиля (арки колес, днище и т. п.). Изнашивание при заедании происходит в результате схватывания, глубинного вырывания материала деталей и переноса его с одной поверхности на другую, что приводит к появлению задиров на рабочих поверхностях деталей, к их заклиниванию и разрушению. Такое изнашивание происходит при возникновении местных контактов между трущимися поверхностями, на которых вследствие чрезмерных нагрузок и скорости, а также недостатка смазки происходит разрыв масляной пленки, сильный нагрев и «сваривание» частиц металла. Типичный пример - заклинивание коленчатого вала и проворот вкладышей при нарушении работы системы смазывания двигателей. Изнашивание при фретинге - это механическое изнашивание соприкасающихся поверхностей деталей при малых колебательных движениях. Если при этом под воздействием агрессивной среды на поверхностях сопряженных деталей возникают окислительные процессы, то происходит изнашивание при фретинг-корозии. Такое изнашивание может происходить, например, в местах контакта вкладышей шеек коленчатого вала и их постелей в блоке цилиндров и крышках подшипников.
Пластические деформации и разрушение деталей автомобилей связаны с достижением или превышением пределов текучести или прочности соответственно у пластичных (сталь) или хрупких (чугун) материалов деталей. Данные повреждения обычно являются следствием нарушения правил эксплуатации автомобиля (перегрузкой, неправильным управлением, а также дорожно-транспортным происшествием). Иногда пластическим деформациям деталей предшествует их изнашивание, приводящее к изменению геометрических размеров и снижению запаса прочности детали.
Усталостное разрушение деталей возникает при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости металла детали. При этом происходит постепенное образование и рост усталостных трещин, приводящих при определенном числе циклов нагрузки к разрушению детали. Такие повреждения возникают, например, у рессор и полуосей при длительной эксплуатации автомобиля в экстремальных условиях (длительные перегрузки, низкие или высокие температуры).
Коррозия возникает на поверхностях деталей в результате химического или электрохимического взаимодействия материала детали с агрессивной окружающей средой, приводящего к окислению (ржавлению) металла и как следствие к уменьшению прочности и ухудшению внешнего вида деталей. Наиболее сильное коррозирующее воздействие на детали автомобиля оказывают соли, используемые на дорогах в зимнее время, а также отработавшие газы. Сильно способствует коррозии сохранение влаги на металлических поверхностях, что особенно характерно для скрытых полостей и ниш.
Старение - это изменение физико-химических свойств материалов деталей и эксплуатационных материалов в процессе эксплуатации и при хранении автомобиля или его частей под действием внешней среды (нагрев или охлаждение, влажность, солнечная радиация). Так, в результате старения резинотехнические изделия теряют эластичность и растрескиваются, у топлива, масел и эксплуатационных жидкостей наблюдаются окислительные процессы, изменяющие их химический состав и приводящие к ухудшению их эксплуатационных свойств.
2. Вероятность безотказной работы
Вероятностью безотказной работы называется вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации, в пределах заданной наработки не произойдет ни одного отказа.
Вероятность безотказной работы обозначается как P(l), которая
определяется по формуле:
где N0 – число элементов в начале испытания; r(l) – число отказов элементов к моменту наработки.
Следует отметить, что чем больше величина N0, тем с большей точностью можно рассчитать вероятность P(l).
В начале эксплуатации исправного локомотива P(0) = 1, так как при пробеге l = 0 вероятность того, что ни один элемент
не откажет, принимает максимальное значение
– 1. С ростом пробега l вероятность P(l) буд
Рис. 2.1. График изменения вероятности безотказной
работы P(l) в зависимости от наработки
Основными достоинствами использования данного показателя при расчетах является два фактора: во-первых, вероятность безотказной работы охватывает все факторы, влияющие на надежность элементов, позволяя достаточно просто судить о его надежности, так как чем больше величинаP(l), тем выше надежность; во-вторых, вероятность безотказной работы может быть использована в расчетах надежности сложных систем, состоящих из более чем одного элемента.
3.Вероятность отказа
Вероятностью отказа называют вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации, в пределах заданной наработки произойдет хотя бы один отказ.
Вероятность отказа обозначается как Q(l), которая определяется по формуле:
Вероятность безотказной работы и вероятность отказа являются событиями противоположными и несовместимыми.
В начале эксплуатации исправного локомотива Q(0) = 0, так как при пробеге l = 0 вероятность того, что хотя бы один элемент откажет, принимает минимальное значение – 0. С ростом пробега l вероятность отказа Q(l) будет увеличиваться. В процессе приближения срока эксплуатации к бесконечно большой величине вероятность отказа будет стремиться к единице Q(l → ∞) = 1. Таким образом в процессе наработки величина вероятности отказа изменяется в пределах от 0 до 1. Характер изменения вероятности отказа в функции пробега показан на рис. 2.2.
ис. 2.2. График изменения вероятности отказа Q(l)
в зависимости от наработки
4 Интенсивность отказов
Интенсивность отказов представляет собой условную плотность возникновения отказа объекта, определяемую для рассматриваемого момента времени или наработки при условии, что до этого момента отказ не возник. Иначе интенсивность отказов – это отношение числа отказавших элементов в единицу времени или пробега к числу исправно работающих элементов в данный отрезок времени.
Интенсивность отказов обозначается как l(Dl) и определяется по формуле:
, (2.
Как правило, интенсивность отказов l(Dl) является неубывающей функцией времени. Интенсивность отказов обычно применяется для оценки склонности к отказам в различные моменты работы объектов.
На рис. 2.4 представлен теоретический характер изменения интенсивности отказов в функции пробега.
Рис. 2.4. График изменения интенсивности отказов
l(Dl) в зависимости от наработки
На графике изменения интенсивности отказов, изображенном на рис. 2.4, можно выделить три основных этапа отражающих процесс эксплуатации элемента или объекта в целом.
Первый этап, который также называется этапом приработки, характеризуется увеличением интенсивности отказов в начальный период эксплуатации. Причиной роста интенсивности отказов на данном этапе являются скрытые дефекты производственного характера.
Второй этап, или период нормальной работы, характеризуется стремлением интенсивности отказов к постоянному значению. В течение этого периода могут возникать случайные отказы, в связи с появлением внезапной концентрации нагрузки, превышающей предел прочности элемента.
Третий этап, так называемый период форсированного
старения. Характеризуется возникновением износовых отказ
Заключение
Одной из важнейших проблем, стоящих перед транспортом, является повышение эксплуатационной надежности . Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается автотранспортной промышленностью за счет выпуска более надежных видов транспорта, с другой - совершенствованием методов технической эксплуатации . Это требует создания необходимой производственной базы для поддержания подвижного состава в исправном состоянии, широкого применения прогрессивных и ресурсосберегающих технологических процессов ТО и ремонта, эффективных средств механизации, роботизации и автоматизации производственных процессов, повышения квалификации персонала, расширения строительства и улучшения качества дорог.
Обеспечение работоспособности и реализация потенциальных свойств , заложенных при его создании (в частности, эксплуатационной надежности), снижение затрат на содержание, ТО и ремонт, уменьшение соответствующих простоев. Обеспечивающих повышение производительности перевозок при одновременном снижении их себестоимости, т. е. повышение экономичности и обеспечение экологичности - основные задачи технической эксплуатации.
Список используемой литературы:
1Грамолин А. В., Кузнецов А. С. Топливо, масла, смазки, жидкости и материалы для эксплуатации и ремонта автомобилей. - М.: Машиностроение, 2008.
2. Круглов С.М. Справочник автослесаря по техническому обслуживанию и ремонту легковых автомобилей. - М.: Высшая школа, 2009.
3. Техническая эксплуатация автомобилей / Под ред. Е. С. Кузнецова. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 2011.
4. Шестопалов С. К., Шестопалов К. С. Легковые автомобили. - М.: Транспорт, 2009.
