ЛЕКЦИЯ 10. Детали газораспределительного механизма подвергаются весьма разнообразным условиям трения

Детали газораспределительного механизма подвергаются весьма разнообразным условиям трения. Особо сложен процесс взаимодействия кулачка распределительного вала с толкателем. Напряжение сжатия на вершине кулачка достигает столь больших значений, что может вызвать разрыв масляной пленки и непосредственное взаимодействие металлов в режиме сухого трения. В результате изнашивания кулачка происходит нарушение закона подачи заряда в КС, что вызывает последующее снижение эффективных и экономических показателей двигателя.

Трение стержня клапана во втулке в большинстве случаев осуществля-ется при граничной смазке, а иногда приобретает характер для выпускных клапанов даже сухого трения. Тяжелые температурные условия трения пары усугубляются возможной эксцентричной посадкой клапана на седло. Все это сказывается на повышении удельного давления на контакте и способствует возникновению задира, преждевременного износа и нарушения работоспособ-ности сопряжения. Наиболее опасным при работе двигателей является прогора-ние тарелок выпускных клапанов, обычно возникающее вследствие занижения зазора между клапаном и коромыслом

Следствием перечисленных причин являются отказы следующих видов: внезапные, постепенные, постепенные по развитию и внезапные по проявлению. Деление это несколько условно, поскольку отказ является внезапным только потому, что его развитие идет по времени слишком быстро для наблюдателя или скрыто. Это уточняется еще наличием или отсутствием внешних признаков — явные или скрытые отказы, а также вероятностью обнаружения— диагностируемые или недиагностируемые отказы. диагностирование агрегата или системы позволяет оценить техническое состояние и остаточный ресурс.

Подробные наблюдения за отказами автомобиля позволили получить полезные данные. В качестве примера рассмотрим степень охвата элементов грузовых автомобилей (8 т) диагностированием.

Распределение отказов, % Диагностируемые Недиагнстируемые

Двигатель и его системы.. 29,0 71,0

Электрооборудование.... 33,0 67,0

Трансмиссия …………….. 55,0 45,0

Ходовая часть ……………. 12,0 88,0

Рулевое управление..... 51,0 49,0

Тормозная система..... 39,0 61,0

Примерами постепенных отказов могут служить, например,. усталостные разрушения рабочих поверхностей или износы, которые часто являются явными и диагностируемыми. Особое место занимают отказы, развивающиеся постепенно, но скрыто, и поэтому проявляющиеся внезапно. Типичными являются усталостные разрушения, при которых возникновение микротрещин и перерастание их в макротрещины проследить невозможно, и исчерпание прочности, т. е. видимое разрушение, возникает внезапно. Деление отказов на постепенные и внезапные является условным еще по одной причине: если постепенная потеря работоспособности изделия не контролируется, то появившийся в конце концов отказ может быть воспринят как внезапный. Примерная свявь отказов, от- личных по частоте, природе возникновения и состоянию, с различными их видами (в %) представлена ниже.

Разрушение деталей 32,8 Нарушения положения деталей 3,6

в том числе: в том числе:

поломки 5,8 ослабление крепления.. 1,6

трещины 7,8 проседание (потеря упруго

обрывы, разрывы 11,3 сти) 0,8

срезы, срывы резьбы.. 1,2 заедание, заклинивание. 0,4

проколы.. 0,7 вытягивание 0,4

прогары, перегорание.. 5,7 погнутость 0,4

перетирание 0,3 Функциональные отказы. 11,6

Разрушение поверхностей. 51,7 в том числе:

в том числе: закоксовывание 8,3

износ 49,4 замыкание (электрооборудования) 2,6

задиры, выкрашивание.. 1,9

Итого 100

Более полное представление о многообразии состояний, обусловливающих отказы, а главное, данные об их количестве представлены в табл. 5 и хотя приведены сведения только по одной из моделей грузовых автомобилей массового выпуска, они в основных чертах типичны. Наиболее распространены износные отказы, а поломки встречаются сравнительно редко. Характерно, что по отдельным агрегатам и системам автомобиля отказы распределяются неравномерно (табл. 5).

Таблица 5 Природа отказов по агрегатам и системам грузового автомобиля (8 т)

Изменение состояния элементов Количество отказов, %

Двигатель Сцепленне Коробка Карданная Задний

(42,8) (6,4) передач передача мост

(7,5) (3,4) (9,0)

Разрушеные тела, детали 37,4 16,0 13,4 2,4 4,7

в том числе поломки 2,6 4,0 — 2,4 —

Разрушение поверхности детали 48,9 83,0 86,6 97,6 95,3

в том числе износ 47,2 83,0 65,3 97,6 72,9

Нарушение положения детали 2,8 1,0 — — -Функциональные отказы 13,5 — — — —

Влияние среды (коррозия) 0,1 — — — -

Передний Рулевое Тормозные Электро- Кабина,

мост, управление системы оборуд. платфор.

(7,9) (3,4) (8,4) (7,5) (3,7)

Разрушеные тела, детали 40,5 14,2 46,4 61,3 48,2

в том числе поломки 34,5 2,6 9,0 13.1 48,2

Разрушение поверхности детали 58,2 79,3 49,8 18,5 46,8

в том числе износ 58.2 79,3 49,8 6,2 -

Нарушение положения детали 1,3 6,5 1,7 — 1,5 Функциональные отказы - — — 17,4 —

Влияние среды (коррозия) - — 2,1 2,8 3,5

Удельный вес поломок по автомобилю в целом составляет менее 8 %. Наибольшее их число приходится на долю подвески (поломки листов рессор), кабины и платформы (преобладают поломки, вызванные небрежной погрузкой груза). для наиболее распространенного вида отказа — износа выделяются детали карданной передачи (97,6%), сцепления (83%), рулевого управления (79,3 %), заднего моста (72,9 %).

Как и следовало ожидать, в большинстве случаев превалируют постепенные отказы, распределение отказов по агрегатам и сис темам остается неравномерным. Приведенные данные можно, видимо, считать характерными для автомобилей с устоявшейся, доведенной конструкцией, находящихся не первый год в производстве.

Для опытных образцов, головных и установочных серий или недавно поставленных на производство доля поломок оказывается более высокой. Анализ отказов элементов автомобильных трансмиссий по материалам полигонных испытаний 190 моделей грузовых автомобилей дал следующее распределение отказов

Сравнение этих данных с приведенными выше позволяет определить основные направления повышения надежности элементов автомобильных транемиссий в процессе их доводки: уменьшение числа отказов внезапных или постепенных по развитию и внезапных по проявлению, выражающихся в поломках; улучшение защиты автомобиля от воздействий среды.

К рассмотренным признакам отказов можно добавить их деление на явные и скрытые. Скрытыми могут быть не только внезапные, но также и постепенные отказы. Сочетание признаков — скрытость отказа и постепенность его развития — может иметь большое значение. Одной из причин скрытых отказов является несоблюдение различных технических условий и требований, предъявляемых к изделию в процессе изготовления и сборки его элементов. Если при принятой системе технического контроля отказы остаются незамеченными, а сказываются на показателях долговечности, т. е. после значительной наработки, то значение их может оказаться большим, поскольку своевременное обнаруже- ние отказа невозможно, а первопричина скрыта.

Например, при обработке блока V-образного двигателя необходимо выдержать около 300 различных размеров и условий (твердость поверхностей, их шероховатость, взаимное расположение и др.). Одно из требований—определенный допуск на взаимное положение осей цилиндров. Если этому не уделялось должного внимания и двигатель выпускался с завода-изготовителя или с АРЗ с несоблюдением одного из многих технических условий, никаких видимых последствий это не вызывало, ускорился лишь износ гильз цилиндров и мест их посадки в блоке, т. е. возникал отказ, скрытый по проявлению и постепенный по развитию. Конечным результатом было сокращение ресурса двигателя до КР.

Ресурс двигателя имеет те особенности, что его предельное состояние наступает сравнительно не скоро, а сам момент сдачи его в КР не жестко детерминированным, поскольку зависит от многих условий. Если, например, нормативный ресурс двигателя до КР составляет 200 тыс. км, то это некоторая сред- няя величина для средних условий эксплуатации. Конкретные дорожные условия, принятые на данном АТП система эксплуатации, квалификация и надежность водителя, принятые условия сдачи автомобиля в КР и многие другие факторы приводят к рассеянию пробегов автомобиля до КР.

Пусть среднее квадратижгеское отклонение ресурса невелико по сравнению с существующими и составляет 60 тыс, км. Тогда ре сурс двигателя до КР, равный 150 тыс, км, можно рассматривать как естественный. В действительности такой пробег может быть, как показывают исследования, являться результатом скрытого отказа — выпуска из КР двигателя с нарушенным допуском на непараллельность осей цилиндров в блоке. От момента появления отказа (изготовление блока) до фактических последствий (преждевременный КР) проходят годы (в рассматриваемом случае (3—5 лет) при годовых пробегах 50-—80 тыс. км. К этому следует добавить многие годы на обнаружение первопричины этого серьезного отказа (сокращение долговечности двигателя на 25 %); сбор, анализ статистических данных, необходимые изменения технологии изготовления и контроля блоков цилиндров. Трудность защиты изделия от скрытого отказа может оказаться важнейшей его особенностью.

В зависимости от последствий отказы делятся на полные, когда становится невозможным использовать автомобиль по назначению, или частичные. Особенность частичных отказов состоит в том, что потеря работоспособности происходит не скачкообразно, а постепенно, так что момент наступления отказа может считаться условным.

По степени устойчивости отказы разделяют на устойчивые (наступив, сами собой не исчезают) и неустойчивые (перемежающиеся), которые то наступают, то исчезают. Известно, например, что трение в тормозном механизме подвержено в эксплуатации значительным изменениям. Поэтому при определенных условиях (попадание влаги, грязи, перегрев) тормоза могут на время отказывать, а затем их работоспособность восстанавливается.

По степени опасности различают отказы опасные (для здоровья людей и сохранности автомобиля) и безопасные. Опасные отказы в большинстве случаев связаны с нарушениями безопасности движения, они непосредственно способствуют возникновению ДТП.

Иногда опасные отказы по видам вызванных ими ДТП делят на катастрофы, аварии, крупные и мелкие ДТП. Хотя окончательно сложившихся определений нет, чаще всего к катастрофам относят ДТП, заканчивающиеся гибелью людей и уничтожением автомобиля; к авариям — ДТП с тяжелым травмированием людей и серьезными повреждениями автомобиля; крупные и мелкие ДТП различаются тем, что в первом случае люди получают средние и легкие травмы, требующие амбулаторной помощи, а во втором — травмы людей отсутствуют или ограничиваются мелкими царапинами или ушибами, а у автомобиля оказывакл помятыми части кузова или появляются мелкие повреждения, устраняемые путем текущего ремонта.

Отказы могут не сопровождаться авариями, но тём не менее быть в кокечном счете недопустимыми (по стоимости последствий).

Дата добавления: 2014-01-07