1. Влияние условий работы на работоспособность и надежность автомобилей.
1.1.Дорожные и транспортные условия
Эти условия предопределяют режим работы агрегатов автомобиля (диапазон нагрузок и скоростей, передаваемый крутящий момент, частота вращения коленчатого вал, передаточные числа главной передачи и коробки передач, динамические нагрузки от неровностей дорог) от которых зависит износ и работоспособность отдельных элементов автомобиля.
Согласно рис. 3.1 износ двигателя при постоянных оборотах коленчатого вала увеличивается пропорционального среднему эффективному давлению, в случае постоянной нагрузки – по степенной зависимости от оборотов двигателя.
Рис. 3.1. Износ двигателя ЗИЛ – 130 в зависимости от среднего эффективного давления P, и частоты вращения коленчатого вала n.
В значительной мере срок службы двигателя зависит от скорости движения, поэтому при эксплуатации автомобилей необходимо учитывать все факторы, влияющие на их скорость (рис.3.2): коэффициент сопротивления качению колеса ψ, степень неровности покрытия (S см/км), продольный уклон дороги (i %), высоту над уровнем моря (Нд м), интенсивность движения.
Рис. 3.2. Влияние условий эксплуатации на скорость ЗИЛ – 130
Наибольший износ наблюдается при движении автомобиля на первой передаче и наименьший - на прямой передаче. Каждой передаче соответствует определенная скорость, при которой износ двигателя будет минимальным (на первой передаче – 7 – 8 км/ч, на второй – 10 – 13 км/ч, на третьей – 20 – 25 км/ч, на четвертой – 30 – 35 км/ч, на пятой – 50 – 60 км/ч).
Если сопротивление качению увеличивается от 0,014 до 0,05 скорость автомобиля уменьшается почти в четыре раза.
В случаях проезда отдельных неровностей на большой скорости вертикальные ускорения достигают 20 – 30 м/с2. На дорогах со значительным количеством неровностей примерно на 50 % увеличиваются затраты на топливо, почти в два раза на шины, на техническое обслуживание и текущий ремонт.
Скорость движения автомобилей на горных и холмистых дорогах уменьшается в среднем на 20 – 30 %. Расход топлива на этих дорогах возрастает в среднем на 15 – 25 %.
Если суточная интенсивность движения автомобилей повышается до 2000 ед., скорость снижается примерно в два раза.
Чтобы определить срок службы двигателя до капитального ремонта (Lкр), необходимо суммарный допустимый износ двигателя (Fдв) разделить на износ двигателя (γ).
1.2.Атмосферно-климатические условия
Техническое состояние агрегатов автомобилей изменяется также под влиянием атмо-сферно-климатических условий. При низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя, происходит его переохлаждение и замерзание воды в системе охлаждения, повышается вязкость топлива, загустевает смазка, снижается емкость аккумуляторных батарей, увеличивается износ двигателя и других агрегатов.
В условиях низкой температуры вязкость бензина увеличивается более чем на 30 %, а пропускная способность жиклеров уменьшается на 4 — 5 г (за 1 мин при напоре воды 1 м). При понижении температуры от + 20 до — 30 °С увеличивается плотность воздуха примерно на 20 % и изменяется соотношение массового содержания воздуха, поступающего в карбюратор По этой причине с понижением температуры на 8 — 10 % уменьшается поступление воздуха в двигатель. Зимой затрудняется пуск дизельных двигателей, так как температура конца сжатия пропорциональна температуре воздуха в конце впуска.
При низкой температуре переохлаждается двигатель, вследствие загустевания масел в 2 — 3,5 раза увеличивается момент сопротивления проворачиванию коленчатого вала и трансмиссии автомобиля, снижается мощность, увеличивается расход топлива. В результате повышения вязкости и увеличения внутреннего сопротивления электролита емкость аккумуляторных батарей снижается в 1,5 — 2 раза. В среднем емкость батареи начинает уменьшаться при +18 до - 20 °С примерно на 1 % с понижением температуры на 1 °С. Падение емкости аккумуляторных батарей уменьшает работоспособность и не обеспечивает запуск двигателя при температурах — 15...— 20 °С. Значительная разрядка батарей приводит к замерзанию электролита и разрушению бака батареи.
Повышенный износ двигателя в момент пуска прогревания при низкой температуре окружающего воздуха происходит вследствие ухудшения смазки, смывания масла со стенок цилиндра неиспарившимися жидким топливом и электрохимической коррозии. В результате охлаждения стенок цилиндров от 80 до 40 °С износ увеличивается примерно в три раза.
В условиях высокой температуры окружающего воздуха перегревается двигатель, закипает вода, снижается мощность и увеличивается расход топлива, ухудшаются условия труда водителей. Температура в кабине грузовых автомобилей достигает 50 — 60 °С, в силу чего быстро возрастает утомляемость водителя. Повышенная солнечная радиация и высокая температура приводят к быстрому старению резинотехнических изделий. От обильных осадков в весенний и осенний периоды снижается проезжаемость грунтовых дорог, увеличиваются сопротивление движению, расход топлива и износ агрегатов автомобиля. В ветреную погоду возрастает мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды. При пониженной влажности образуется пыль, ухудшаются видимость дороги и условия труда водителя. Пыль вредно действует на работу механизмов, способствуя повышенному их износу.
Для холодной и жаркой климатических зон выпускаются специальные конструкции автомобилей. В северных вариантах автомобилей предусмотрены устройства для облегчения пуска двигателей, обогрева кабины. Применяются морозостойкие эксплуатационные материалы и шины, предназначенные для работы в районах с температурой ниже — 45 °С. В южных вариантах предусмотрена усиленная система охлаждения двигателя и эффективная система фильтрации воздуха от пыли.
По действующим нормам на 40 % снижается пробег автомобилей, прицепов и полуприцепов в условиях эксплуатации Крайнего Севера. В зимнее время на 5 — 20 % повышаются в разных климатических зонах нормы расхода топлива.