Техническое обслуживание аккумуляторных батарей

Министерство образования и высшей школы Республики Коми

Профессиональный лицей № 34

ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Техническое обслуживание аккумуляторных батарей

Профессия: ТО и ремонт автомобильного транспорта

Руководитель:

Проверил:

Сыктывкар, 2005 год

План

Введение

Роль и значение планово-предупредительной системы ТО

Работоспособность автомобиля в течение периода его эксплуатации обеспечивается комплексом технических воздействий, которые можно разделить на две группы:

1. направленные на уход за механизмами и системами;
2. направленные на восстановление утраченной работоспособности агрегатов и механизмов автомобиля.

Комплекс мероприятий первой группы составляет систему ТО и носит профилактический характер, а второй систему восстановления (ремонта).

Система технического осмотра транспортных средств планово-предупредительная, при которой их ТО проводят принудительно в плановом порядке через определённый пробег. По периодичности, перечню выполняемых работ и трудоёмкости ТО подразделяют на следующие виды:

• ежедневное ТО (ЕТО);
• первое (ТО-1);
• второе (ТО-2);
• сезонное ТО (СТО).

Каждый вид ТО включает в себя установленный перечень работ, которые должны быть выполнены. Эти операции можно разделить на две части: контрольную и исполнительскую. Контрольная (диагностическая) часть обязательная, исполнительская часть выполняется по потребности.

Ежедневное ТО. Оно направлено на обеспечение безопасности движения, поддержание внешнего вида автомобиля и наличие заправки его водой, маслом, топливом и заключается в контрольном осмотре средства перед выездом и при возвращении.

Контрольный осмотр проводят с целью проверки технической готовности машины. Контрольный осмотр в пути предназначен для проверки состояния агрегатов, механизмов и крепления груза. При контрольном осмотре перед выездом проверяют:

• комплектность автомобиля инструментом и принадлежностями;
• уровень масла в картере двигателя;
• наличие жидкости в системе охлаждения;
• давление воздуха в шинах;
• наличие топлива в баке;
• герметичность системы гидропривода управления тормозами, а также системы питания, смазочной и охлаждения;
• работу двигателя на слух (по устойчивой работе на холостом ходу и стуках);
• работоспособность стояночной тормозной системы;
• свободный поворот рулевого колеса;
• действие приборов освещения, сигнализации, стеклоочистителя и омывателя.

Уход за автомобилем при возвращении в парк включает в себя его очистку от грязи и пыли, осмотр состояния шин и слив воды в холодное время при безгаражном хранении.

ТО-1 и ТО-2 предназначены для выявления и предупреждения неисправностей и отказов, снижения интенсивности изнашивания деталей. Периодические виды ТО заключаются в выполнении крепежных, регулировочных и смазочных работ. Их выполняют через определённые пробеги (см. табл.), устанавливаемые в зависимости от условий эксплуатации автомобилей, определённых положением о ТО автомобильного транспорта.

Зависимость периодичности ТО от условий эксплуатации

К категории I отнесены автомобильные дороги с асфальтобетонным покрытием в пригородной зоне и на улицах небольших городов. Категория V представляет дороги с наиболее неблагоприятными условиями (карьеры, временные подъездные пути).

Первое ТО. Оно проводится периодически в межсменное время, через установленные интервалы по пробегу. При выполнении работ по ТО-1 дополнительно к ежедневному ТО необходимо проверить:

• действие системы вентиляции кабины;
• состояние и натяжение ремня привода вентилятора;
• свободный ход педали сцепления;
• свободный ход рулевого колеса;
• уровень электролита во всех банках аккумуляторной батареи.

В случае необходимости исправить обнаруженные неисправности или отрегулировать соответствующие механизмы. Затем следует проверить и подтянуть ослабленные крепления:

• двигателя коробки передач и кабины к раме;
• картера рулевого механизма, сошки рулевого управления и рулевой колонки;
• гаек поворотных рычагов, шарнирных соединений рулевого привода;
• карбюратора, впускных и выпускных коллекторов;
• фланцев карданных валов и кронштейна промежуточной опоры;
• гаек колес и шпилек полуосей;
• аккумуляторной батареи и наконечников проводов к её выводам.

Проверить сапуны коробки передач и заднего моста, вывернув и продув их воздухом. Провести смазочные работы (смазать через пресс-масленку солидолом или литолом подшипники, валик педалей сцепления и тормоза и т.д.; долить тормозную жидкость в бачок главного цилиндра гидравлического привода тормозов; долить масло для гидравлических систем в бачок насоса рулевого усилителя). Дополнительно к ТО-1 провести ежедневное ТО.

Второе ТО. Перечень операций, выполняемых при ТО-2 включает все операции ТО-1 и ежедневного ТО. Дополнительно необходимо проверить:

• состояние кабины, платформы, оперения, капота и номерных знаков;
• крепление главного тормозного цилиндра, гидровакуумных усилителей, трубопроводов, компрессора и других агрегатов;
• состояние рабочих поверхностей барабанов и тормозных колодок.
• состояние буксирного устройства и его крепления к раме;
• зазоры рулевого механизма, шарниров рулевых тяг;
• крепление и действие фар;
• крепление стремянок передних и задних рессор, амортизаторов;
• степень заряженности аккумуляторных батарей;
• легкость пуска двигателя и содержание окиси углерода и углеводородов в отработанных газах;

Проверить и в случае необходимости отрегулировать: конические подшипники ступиц передних колес; зазоры между клапанами и коромыслами; свободных ход педали сцепления. Провести смазочные работы, для чего необходимо:

• сменить масло в картере двигателя и заменить фильтрующий элемент или промыть, заменить масло в воздушном фильтре двигателя;
• проверить уровень масла;
• смазать через пресс-масленку подшипники водяного насоса, натяжного ролика ремня вентилятора;
• смазать 4-5 каплями моторного масла втулку ротора датчика-распределителя зажигания и валик привода распределителя;
• заложить (через два ТО-2) свежую смазку Литол-24 в подшипники ступиц передних колёс и натяжной ролик ремня вентилятора;
• сменить масло (через два ТО-2) в картерах коробки передач и заднего моста.

Сезонное ТО. Оно проводится 2 раза в год и предназначено для подготовки автомобиля к эксплуатации в холодное и теплое время года. Сезонное обслуживание совмещают с очередным ТО-2 при установившейся температуре окружающего воздуха ниже +5 оС (осенью) или выше +5 оС (весной). При переходе к осенне-зимнему периоду эксплуатации автомобиля дополнительно к ТО-2 надо:

• промыть систему охлаждения двигателя и радиатор отопителя;
• заполнить систему низкозамерзающей жидкости;
• заполнить топливный бак топливом зимнего сорта, промыть фильтр бензонасоса;
• проверить исправность системы обогрева кабины;
• заменить тормозную жидкость (один раз в год);
• утеплить двигатель.

При сезонном обслуживании промывают картеры двигателя, коробки передач, раздаточной коробки, заднего и среднего ведущих мостов, а также картер рулевого управления и бачок насоса рулевого усилителя. Затем заполняют их свежим маслом. При переходе к весенне-летнему сезону снимают утеплительные чехлы двигателя, заменяют масло в соответствующих емкостях автомобиля летними сортами, отключают от системы охлаждения предпусковой подогреватель, изменяют плотность электролита в АКБ на летнюю норму, зачищают и подкрашивают места коррозии поверхностей кузова.

Своевременное выполнение ТО автомобиля предупреждает повышенный износ деталей и агрегатов, способствует сокращению затрат на ремонт, снижению простоев по неисправностям, обеспечивает безотказную и безопасную работу.

Одним из важнейших факторов управления эффективностью, эксплутационной надёжностью и долговечностью автомобилей является диагностика и прогнозирование ресурса машин.

Техническая диагностика исследует формы проявления технических состояний машин, разрабатывает методы их определения и прогнозирования.

Процесс определения технического состояния узла, агрегата, машины называют диагностированием, а результат диагностирования – диагнозом. Предсказание технического состояния в некоторый момент времени называют прогнозом.

Диагностический параметр, который необходим для определения технического состояния, может быть косвенным (например, по показателям вибраций определяется величина зазора в сопряжении поршень-гильза или в подшипниковых узлах).

Диагностика и прогнозирование состояния машин входят составной частью в систему технического обслуживания. Назначение диагностики заключается в выявлении и предупреждении отказов и неисправностей, поддержании оптимальных регулировок, эксплуатационных показателей в установленных пределах, в прогнозировании состояния в целях полного использования доремонтного и межремонтного ресурса машин. Диагностика позволяет повысить срок службы машин и их агрегатов; при этом снижаются расходы на запчасти, ремонт, уменьшается расход горючего и смазочных материалов, повышается производительность и агротехническое качество работ.

Квалификационная характеристика

Слесарь по ремонту автомобилей

Характеристика работ. Разборка дизельных и специальных грузовых автомобилей и автобусов длиной свыше 9,5 м. Ремонт, сборка грузовых автомобилей, кроме специальных и дизельных, легковых автомобилей, автобусов длиной до 9,5 м. Ремонт и сборка мотоциклов, мотороллеров и других мототранспортных средств. Выполнение крепёжных работ резьбовых соединений при техническом обслуживании с заменой изношенных деталей. Техническое обслуживание: резка, ремонт, сборка, регулировка и испытание агрегатов, узлов и приборов средней сложности. Разборка агрегатов и электрооборудования автомобилей. Определение и устранение неисправностей в работе узлов, механизмов, приборов автомобилей и автобусов. Соединение и пайка проводов с приборами и агрегатами электрооборудования. Слесарная обработка деталей по 11-12 квалитетам с применением универсальных приспособлений. Ремонт и установка сложных агрегатов и узлов под руководством слесаря более высокой квалификации.

Должен знать:

• устройство и назначение узлов, агрегатов и приборов средней сложности;
• правила сборки автомобилей и мотоциклов, ремонт деталей, узлов, агрегатов и приборов;
• основные приемы разборки, сборки, снятия и установки приборов и агрегатов электрооборудования;
• регулировочные и крепёжные работы;
• типичные неисправности системы электрооборудования, способы их обнаружения и устранения;
• назначение и основные свойства материалов, применяемых при ремонте электрооборудования;
• основные свойства металлов;
• назначение термообработки деталей;
• устройство универсальных специальных приспособлений и контрольно-измерительных инструментов;
• систему допусков и посадок;
• квалитеты и параметры шероховатости.

Примеры работ:

1. Автомобили легковые, грузовые, автобусы всех марок и типов - снятие и установка бензобаков, картеров, радиаторов, педалей тормоза, глушителей, замена рессор.
2. Валы карданные, цапфы тормозных барабанов - подгонка при сборке.
3. Вентиляторы - разборка, ремонт, сборка.
4. Головки блоков цилиндров, шарниры карданов - проверка, крепление.
5. Головки цилиндров самосвального механизма - снятие, ремонт, установка.
6. Двигатели всех типов, задние, передние мосты, коробки передач, кроме автоматических, сцепления, валы карданные - разборка.
7. Контакты - пайка.
8. Крылья легковых автомобилей - снятие, установка.
9. Насосы водяные, масляные, вентиляторы, компрессоры – разборка, ремонт, сборка.
10. Обмотки изоляционных приборов и агрегатов электрооборудования – пропитка, сушка.
11. Реле-регуляторы, распределители зажигания – разборка.
12. Седла клапанов – обработка шарошкой, притирка.
13. Фары, замки зажигания, сигналы – разборка, ремонт, сборка.

Слесарь по топливной аппаратуре

Характеристика работ. Разборка, ремонт и сборка простых узлов топливной аппаратуры карбюраторных и дизельных двигателей. Демонтаж и монтаж аппаратуры на карбюраторных и дизельных двигателях. Регулировка уровня топлива в поплавковой камере карбюратора.

Должен знать:

• устройство двигателей внутреннего сгорания;
• возможные неисправности системы питания и топливной аппаратуры и методы их устранения;
• правила снятия и установки аппаратуры на карбюраторных и дизельных двигателях;
• правила разборки, ремонта, сборки и замены отдельных узлов топливной аппаратуры.

Примеры работ:

1. Двигатели дизельные – смена фильтров тонкой и грубой очистки топлива.
2. Жиклеры – разборка, промывка, продувка.
3. Карбюраторы – ремонт поплавка, запорного клапана, узла воздушной заслонки и дросселя.
4. Карбюраторы, баки, отстойники, форсунки – замена.
5. Трубки топливной системы, насосы форсунок, фильтры, топливные насосы, подкачивающие насосы – замена.

I. Общие сведения об аккумуляторах

1. Устройство аккумулятора и принцип  его действия

Аккумуляторы являются разновидностью химических источников тока, в которых электрическая энергия превращается в химическую (заряд) и химическая – в электрическую (разряд). Они состоят из двух электродов (положительного и отрицательного), электролита и корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит при протекании химической реакции окисления-восстановления электродов. При разряде аккумулятора происходят обратные процессы. Напряжение аккумулятора - это разность потенциалов между полюсами аккумулятора при фиксированной нагрузке. Для получения достаточно больших значений напряжений или заряда отдельные аккумуляторы соединяются между собой последовательно  или  параллельно в батареи. 

Аккумуляторная батарея  на автомобиле служит для питания электрическим током  стартера при запуске двигателя, а также для всех других приборов электрооборудования, когда генератор не работает или не может  еще отдавать энергию в цепь.

Если мощность, потребляемая  включенными потребителями, превышает мощность, развиваемую генератором, аккумуляторная батарея, разряжаясь, обеспечивает питание потребителей одновременно с работающим генератором. Автомобильные аккумуляторные батареи называются стартерными, так как их используют, прежде всего, для питания пускового электродвигателя – стартера.

Аккумуляторные батареи при малых габаритах, массе и стоимости должны обладать большой емкостью, малыми сопротивлением и саморазрядом, большими сроком службы и прочностью, быть надежными в эксплуатации. При пуске холодного двигателя стартером аккумуляторные батареи должны обеспечивать отдачу большой силы тока при малом падении напряжения.

Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией - обеспечением запуска двигателя - мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая - реже применяемая, но от того не менее значимая - использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора.

Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.

Как наглядно видно из формулы, при разряде батареи (стрелка вправо) происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности отрицательно заряженной пластины и вода. В итоге плотность электролита падает. При зарядке батареи от внешнего источника происходят обратные электрохимические процессы (стрелка влево), что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных - диоксида свинца. Одновременно с этим повышается плотность электролита.

Любая автомобильная батарея представляет собой корпус - контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек – банок (моноблоков) (см. рис.1).

Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно из школьного курса физики, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12.6-12.8В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных - диоксид свинца.

Вес залитой АКБ емкостью 55 А/ч составляет около 16.5 кг. Эта цифра складывается из массы электролита – 5 кг (что соответствует 4,5 л), массы свинца и всех его соединений - 10 кг, а также 1 кг, приходящегося на долю бака и сепараторов.

Выводы большинства отечественных  и импортных аккумуляторных батарей  имеют конусную  форму, обеспечивающую сохранение  надежного контакта с клеммами  проводов при износе  их в процессе эксплуатации  и имеют стандартные размеры.  Причем положительный вывод батареи  по диаметру больше  отрицательного, что исключает  возможность  нарушения полярности  при установке батареи на автомобиль.

На верхней  поверхности батареи расположены  отверстия для заливки электролита в каждый аккумулятор  батареи, закрываемые пробками. Пробки имеют вентиляционные отверстия для вывода газов, образующихся в процессе работы батареи. У новых незалитых батарей  вентиляционные отверстия закрыты специальными герметизирующими  приливами, которые при заливке  в батарею  электролита удаляются (срезаются). Электролит, заливаемый  в аккумуляторную батарею, представляет собой  раствор химически чистой  аккумуляторной кислоты  с дистиллированной водой. Для предотвращения  замерзания  электролита  при эксплуатации  аккумуляторной батареи  в зимних условиях  плотность  регламентируется  в зависимости  от климатических  условий  эксплуатации.

Плотность электролита  при эксплуатации  в различных климатических районах

Для увеличения срока службы аккумулятора решетки положительных пластин, прочность которых в результате окисления при заряде уменьшается, имеют большую толщину, чем отрицательные пластины.

Для уменьшения коробления крайней положительной пластины, ввиду значительного изменения объема ее активной массы при разряде аккумулятора, у большинства батарей положительных пластин  в блоке устанавливают на одну меньше, чем отрицательных. Благодаря этому обе стороны подвергаются одинаковому изменению объема активной массы, и она меньше коробится.

Для увеличения емкости и уменьшения внутреннего сопротивления в каждом аккумуляторе устанавливают по несколько штук пластин. К мостикам с выводами приваривают ушки одноименных пластин. Полублоки отрицательных и положительных пластин собирают в блок, при этом соприкосновение разноименных пластин предотвращается сепараторами.

Сепараторы изготавливают из кислотостойких материалов - микропористой пластмассы (мипласта), микропористого эбонита (мипора), стекловолокна и др.

Одна сторона сепараторов, изготовленных из мипора или мипласта, имеет ребра, которые обращены к положительным пластинам. При такой установке сепараторов обеспечивается лучший доступ электролита в поры активной массы положительных пластин, что способствует повышению емкости аккумулятора.

При установке двойных сепараторов к положительным пластинам ставят сепаратор из стекловолокна, что уменьшает оползание активной массы, вследствие чего увеличивается срок службы пластин.

Сепаратор из стекловолокна замедляют диффузию электролита в пластины, что являются причиной снижения напряжения и емкости батарей, особенно при снижении температуры электролита.

Над сепараторами в каждом аккумуляторе устанавливают тонкий перфорированный предохранительный щиток из хлорвинила или другого кислостойкого материала для защиты кромок сепараторов от механических повреждений при измерении плотности и ли при проверке уровня электролита.

Минимальный срок службы аккумуляторной батареи с одинарными сепараторами из мипласта или мипора - не менее 18 месяцев при пробеге автомобиля не более 60 тыс. км; для батарей с двойными сепараторами - не менее 24 месяцев при пробеге автомобиля не более 75 тыс. км.

Аккумулятор обычно соседствует с двигателем. А как раз высокой температуры этот агрегат не переносит.

Как отмечает Кейт Мак-Ивен, главный инженер фирмы Lucas Yuasa Batteries Ltd., дальше может быть еще хуже. Вот что он говорит по этому поводу: «Законы, ограничивающие уровень шума, заставляют производителей все тщательнее затыкать любые отверстия в отсеке двигателя, что приводит к повышению температуры в моторном отсеке. На сегодняшний день это, пожалуй, самая большая проблема для производителей аккумуляторов. Ведь верхний предел рабочей температуры этих устройств - 100 градусов 0С, дальше электролит просто закипает. Но даже если температура и не достигает рокового предела, а только к нему приближается, срок службы батарей все равно снижается в три-четыре раза».

Простаивание автомобиля зимой в «пробках» - настоящая проблема для аккумулятора. Работающие одновременно вентилятор, фары, обогреватель заднего окна и стеклоочистители способны забрать больше тока, чем производит генератор. В фирме Lucas подсчитали, что за 45 минут такой работы средний аккумулятор может истощиться настолько, что повторный запуск выключенного двигателя окажется уже невозможным. Для восстановления потребуется не меньше 30 минут нормальной езды, прежде чем можно будет снова остановиться.

Казалось бы, следует просто убрать аккумулятор подальше от двигателя, но это ведет к дополнительным расходам. Придется тянуть к стартеру более длинный провод, который будет «съедать» часть энергии, что потребует увеличить мощность аккумулятора. К тому же этот «ящик с кислотой» окажется тогда близко к пассажирскому отсеку, что небезопасно. И все же, фирмы Audi, BMW, Jaguar и Rolls-Royse убрали аккумулятор из двигательного отсека, а недостатки наличия дополнительного провода уравновесились повышенной надежностью батареи. В моделях класса «супермини» аккумуляторы всегда находились в багажнике.

Есть и другие решения. Например, в новой модели Peugeot 406 устанавливается аккумулятор с двойным корпусом. Между стенками прогоняется воздух, что предохраняет батарею от перегрева.

2. Основные характеристики аккумуляторных  батарей

Расход воды

Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи - определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течение года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.

На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита. В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %.

Панацею от этой беды фирмы-производители видят в освоении гибридной технологии - замене сурьмы в одной из пластин на кальций. Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.

Долговечность батареи

Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации - а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения - составляет 4-5 лет.

Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1.12 - 1.15 г/см3, т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов - сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод - необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять ее плотность. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах - явление нормальное и присутствует всегда. (На основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей.). Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.