книги из ГПНТБ / Паньков, Н. П. Надежность автомобильной техники ЧЗХР

Таким образом, система исправна, пока R(t)<P, и систем;» неисправна, если R(t) > Р.

Случайность процесса R(t) накопления остаточных изменений

•вызывает случайные колебания времени т, потребного для дости­ жения уровня остаточных изімѳнений Р, и, следовательно, случай­ ные /вариации времени безотказной работы системы.

Если свойства процесса R(t) и величины п(і) заданы, а вели­ чина Р известна, то этим полностью задано распределение време­ ни безотказной работы.

Таким образом, для решения практических задач, связанных с надежностью автомобилей, необходимо установить либо законы изменения физико-механических свойств деталей, геометрической формы их, зазоров в сопряжениях, которые могут быть использо­ ваны в качестве прогнозирующего параметра отказов, либо стати­ стический закон распределения времени (безотказной их работы-

ФОРМЫ ПРОЯВЛЕНИЯ ОТКАЗОВ У МАШИН,

ПОЛУЧИВШИХ БОЕВЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Среди видных английских и американских военных специали­ стов есть немало таких, которые считают, что в современных усло­ виях войну можно выиграть путам внезапного и массированного применения оружия массового поражения, которому присущи сле­ дующие характерные боевые свойства:

дуальных средств защиты в любых укрытиях, не оборудованных специальными фильтровентиляционными установка мм;

значительное моральное воздействие на войска и населе­ ние страны.

С этой целью в армиях империалист,ичеокого лагеря ведутся большие работы по накоплению оружия массового поражения. Одновременно совершенствуются обычные средства вооруженияВнедряется во все рода войск ракетное и автоматическое оружие, оснащенное современными средствами наведения и прицеливания; широко применяется быстроходная техника, новые образцы сна­ рядов, мин, авиабомб и т. д. Разрабатываются новые способы поражения цепей.

Современные средства нападения требуют и современных средств защиты объектов автомобильного транспорта и важней­ ших заводов автомобильной промышленности. Новые средства нападения также требуют заблаговременной разработки наиболее эффективных приемов использования автомобильного парка, средств его защиты и методов восстановления поврежденных

.машин.

57

Следует отметить, что ,в капиталистических странах уделяется большое внимание вопросам подготовки автомобильного транс­ порта к работе в условиях современной войны. В США, например, с 1953 г. ведутся специальные испытания .автомобилей, в .которых проверяется характер повреждения их при атомном взрыве. >В 1962 г. при командовании матер.иалыніо-техіни;чесіким снабжени­ ем армии США создано транспортное управление, которое объе дикило все учреждения и службы, занимающиеся вопросами транспорта, и руководит работами по подготовке транспорта в во­ енных целях. Аналогичные управления созданы в армиях ФРГ

иВеликобритании*.

В1962 г. в США іболее 50% личного состава івоюруженных сил было занято в сфере материально-технического обеспечения, на

которую отпускалось 25% ассигнуемых на военные нужды средств. Более того, при Стэнфордском научно-исследовательском институте создан .научный центр по июследювіаінию проблем подго­ товки транспорта к работе в условиях военного времени.

В 1963 г. руководитель работ ло 'Исследованию транспортных проблем этого центра X. Диксон опубликовал работу «Транспорт после ядер наго взрыва», в которой указывал, что:

—65—75% грузовых автомобилей в стране Окажется непов­ режденным после первого ядерного удара, тогда как уцелеет не более 30% сортировочных станций на железных дорогах;

—срочные перевозки, при (которых доза радиоактивного облу­ чения занятых рабочих не превысит 200 р„в большинстве районов страны могут быть возобновлены іапустя 1—2 недели после ядер-

•напо удара;

—перевозка продовольствия на дальние расстояния взамен разрушенных железных дорог потребует около 10% уцелевших

грузовых машин, обычно используемых для линейных (перевозок;

а многие из запланированных транспортных операций будут сор­ ваны или (прекращены;

— качество составленных планов но 'преодолению возможных затруднений, изобретательность при управлении транспортом после .нанесения ядерных ударов могут оказать большое влияние на .степень «соответствия» или «несоответствия» транспортной системы требуемому объему перевозок;

—расчистка завалов, образовавшихся в результате разруше­ ний, будет связана с серьезными трудностями;

—запасы важнейших предметов снабжения (автопокрышек, запасных частей) будут, по-видимому, достаточными для обеспече­

ния транспортных операций в течение нескольких месяцев, что

* Военный зарубежник. № 12, 1964, стр. 80

6 8

же .касается горючего, то все зависит от того, 'будут ли разруше­ ны нефтеперерабатывающие предприятия.

В условиях применения противником атомного оружия взрыв­ ного действия масштабы и характер повреждения технических средств автомобильного транспорта будут определяться следую­ щими основными факторами:

— количеством взорванных ядерньгх боеприпасов, калибром іи характером взрыва их;

— характером местности и метеорологическими условиями;

—степенью защиты автомобилей, прицепов, средств техничеокоіш обслуживания и ремонта;

—насыщенностью района автомобилями, а также расстоя­ нием и положением их относительно места взрыва;

■— прочностью отдельных агрегатов автомобилей и машины в целом.

Рассмотрим воздействие поражающих факторов атомного оружия на автомобили и определим характер возможных их по­ вреждений.

Ударная волна является одним из наиболее мощных разруши­ тельных факторов атомной бомбы. Примерно половина всей энер­ гии, выделяющейся три взрыве, переходит в ударную волну. В зависимости от характера среды, где произошел взрыв, разли­ чают воздушную ударную волну и ударную волну в грунте иля воде. Максимальным радиусом .поражения автомобилей обладает воздушный взрыв атомной бомбы.

'Основными параметрами, определяющими степень воздействия ударной волны на автомобиль, являются избыточное давление во фронте волны и аэродинамическое давление воздушных масс, на­ зываемое скоростным напором.

Избыточное давление во фронте ударной волны вызывает различмого рода деформации и коробления цельнометаллических кабин, радиаторов, топливных баков, .кузовов легковых и специ­ альных автомобилей ,в результате их сдавливания.

Аэродинамическое давление .воздушных мисс приводит зача­ стую к опрокидыванию автомобилей, что, в свою очередь, являет­ ся причиной их повреждения. При опрокидывании автомобилей особенно сильно повреждаются деревянная ікабина, кузов, крылья, системы электрооборудования, питания, охлаждения и смазки. Наиболее опасным является повреждение системы пита­ ния, так как детали, облитые бензином или дизельным топливом, могут (воспламениться от действия светового излучения на (Очень больших расстояниях. Опытами установлено, что многие автомо­ били сгардют в результате соприкосновения разлившегося бензи­ на или дизельного топлива с тлеющими материалами отдельных деталей. Автомобили, размещенные в населенных пунктах, могут повреждаться падающими осколками разрушенных зданий и со­ оружений.

59

Таким образом, ударная волна атомного взрыва вызывает ме­ ханические повреждения автомобилей.

При воздушном взрыве атомной бомбы различают ближнюю и дальнюю зоны. Такое деление .вызвано различным характером

объекты. В ближней зоне, радиус которой приблизительно равен высоте взрыва, происходит образование отраженной волны. Из­ быточное давление в отраженной .волне зависит от угла падения фронта падающей волны, а также от избыточного давления в ней. Разрушение автотракторной техники и всех прочих объектов, рас­ положенных в ближней зоне, будет определиться избыточным

Расчеты показывают, что в ближней зоне автотракторная тех­ ника подвергается воздействию динамических нагрузок, создавае­ мых отраженной волной, в пределах от 20 до 80 т/ім2. Таких нагру­ зок автомобили не выдерживают и полностью разрушаются. Дере­ вянные кабины и кузов превращаются в щепу, рама деформиру­ ется, двигатель и агрегаты силовой передачи срываются со своих мест .и отбрасываются в сторону, картера некоторых агрегатов ломаются, радиатор, приборы электр ообрудования и питания пол­ ностью разрушаются.

В дальней зоне в результате взаимодействия падающей и от­ раженной волны образуется так называемая головная ударная волна, которая имеет почти вертикальный фронт. Воздействие из­ быточного давления головной ударной волны, а также давления скоростного напора и определяет собой степень повреждения ав­ томобилей в дальней зоне. Характерными повреждениями авто­ мобилей этой зоны будут: разрушение или повреждение кабины и кузова, поломка рессор при смещении или опрокидывании авто­ мобиля, повреждение крыльев, радиаторов, капота, дуг, тента, бензобака, стекол и т. д.

Опытами установлено, что в пределах зоны сильных повреж­ дений определенному значению избыточного давления во фронте ударной волны соответствуют вполне определенные разрушения.

Правда, в реальных условиях отмечается различный характер изменения давления ударной волны по различным радиальным направлениям от эпицентра взрыва. Пересеченный рельеф мест­ ности, наличие лесных покровов и ветра, а также неоднородность атмосферы могут в значительной мере повлиять на изменение радиусов повреждения автомобилей. Наличие порывистого ветра и различного рода воздушных «ям» в атмосфере может резко из­ менить параметры ударной волны на отдельных радиальных на­ правлениях, а следовательно, и характер повреждения автотрак-

60

билей, находящихся на одинаковых расстояниях от эпицентра взрыва.

Б горной и холмистой .местности размеры зоны поражения автомобилей при прочих равных условиих будут минимальными. Однако при этом следует учитывать, что крутые скаты, начиная с крутизны в 45° и более, обращенные в сторону взрыва, усили­ вают эффект поражаемое™ за счет повышения давления во фрон­ те ударной волны. Лесные массивы, узкие и глубокие овраги, глубокие выемки, карьеры и подземные выработки резко умень­ шают радиус действия ударной волны. В лесу отмечается ослаб­ ление действия взрыва в среднем на 15—20%. Объясняется это особенностью распространения ударной волны в лесу, которая заключается в резком уменьшении скорости напора воздушных масс, движущихся в волне.

Однако при расположении автотракторной техники в лесу не­ обходимо учитывать возможность образования лесных завалов и пожаров.

Световое излучение. На долю светового излучения приходится в среднем до 35% общей энергии іатамноіш взрыва. Эффективное действие его почти полностью прекращается черев 2—3 с, хотя продолжительность свечения огненного шара доходит до 5—7 с. Объясняется это тем, что за это время (2—3 с) происходит выде­ ление 85% энергии излучения. Поражающее действие светового излучения оказывается в обугливании, воспламенении, нагреве или расплавлении некоторых деталей, узлов и агрегатов автомо­ билей и тракторов.

Таким образом, действие светового излучения вызывает физи­ ко-химические изменения в отдельных деталях и агрегатах ма­ шины, включая сгорание отдельных деталей или их оплавление.

Характер воздействия — воспламенение, обугливание или оп­ лавление определяется количеством световой энергии, которое поглощается освещаемым телом, так как падающая на тело энер­ гия частично отражается от его поверхности, частично поглоща­ ется телом, а если тело прозрачно, то частично и проходит через

него.

Количество энергии, которое поглощается телом, в основном зависит от светового импульса и коэффициента поглощения, кото­ рый определяется не только физико-химическими свойствами ма­ териала, но и состоянием поверхности освещаемого тела. Величина световых импульсов во многом зависит от интенсивности световых потоков, которые различаются калибрами атомных бомб. Объяс­ няется это различным временем выделения основной доли энергии при взрыве бомб различного калибра. Для бомб міалого калибра основная доля энергии (85%) выделяется за 0,5 с, а для бомб крупного калибра — за 2—5 с. В результате этого, при прочих равных условиях, іс уменьшением калибра атомной бомбы умень­ шается и величина светового импульса, необходимого для воспла­ менения, обугливания или плавления тел. Так, например, воспла­

61

менение строганых сосновых досок при влажности 18% проис­ ходит при следующих значениях световых импульсов: при взрыве бомбы .малаго .калибра — 22 кал/см2, среднего калибра — 30 кал/см2, крупного калибра — 39 кал/см2.

Степень нагрева освещенных тел зависит от теплопроводности и объемной теплоемкости их. Стальные детали автомобилей бла­ годаря хорошей теплопроводности нагреваются незначительно. Этим, очевидно, и объясняется тот факт, что во время испытаний почти не наблюдается взрыва топливных баков, хотя и происхо­ дит обугливание резины на колесах, деревянных (бортов кузова, обгорание ікраски, обшивки сидений и крыши кабины.

Опыты показали, что почти все случаи возникновения пожаров на автомобилях начинались с воспламенения дерматиновой об­ шивки сидений и кабин, особенно дерматина темного цвета. Укрытия котлованного типа, расположенные на открытой, не за­ тененной .местности, почти не защищают находившиеся в них автомобили от воздействия светового излучения. Возвышенности и лесной покров с плотными кронами деревьев ослабляют свето­ вой импульс в 1,5—9 раз.

Для защиты автомобильной техники от действия светового излу­ чения крайне желательно применять краски светлых тонов и бревенты. Например, расчеты показывают, что окраска сосновых досок в белый цвет (особенно зимой) увеличивает сопротивляе­ мость их обугливанию и устойчивому горению ,в 8 раз, а примене­ ние ©брезентов — до 20 раз.

Кроме белой краски и брезентов эффективность световых им­ пульсов атомного взрыва может быть снижена путем применения специальных огнезащитных красок, эмалей, глин и растворов, а также различных инженерных укрытий и дымов. В зимнее вре­ мя хорошо применять снежные экраны.

Проникающая радиация. Проникающая радиация возникает в момент взрыва и представляет собой поток гамма-лучей и нейтро­ нов. Медленные нейтроны могут захватываться ядрами некоторых устойчивых изотопов. В результате этого устойчивые изотопы превращаются в неустойчивые, радиоактивные. Таким путем появ­ ляется искусственная радиоактивность, которой могут подвергать­ ся многие (детали машин. Количественная сторона искусствен,ной радиоактивности деталей машин еще полностью не .выяснена, однако опытами установлено, что она играет второстепенную роль по сравнению с .разрушениями, причиняемыми автомобилям удар­ ной волной и световым излучением.

Пренебрегать действием проникающей радиации нельзя, так как в некоторых деталях тягачей и танков (.например, гусениц) искусственная радиоактивность может представлять опасность для обслуживающего персонала. Более того, под воздействием проникающей радиации мопут прийти в негодность оптические приборы для ночного вождения автомобилей и тягачей.

62

Радиоактивное заражение. При взрыве атомной бомбы распо­ ложенная на местности автотракторная техника может быть за­ ражена альфа,-бета,-гамма-активными веществами.

Источниками радиоактивного заражения являются:

— непрореапировавшая часть вещества заряда, являющаяся

вбольшинстве случаев источником альфа-частиц;

—искусственная радиоактивность, появляющаяся в результа­ те захвата медленных нейтронов ядрами атомов некоторых изотопов;

—продукты делания ядер вещества заряда (осколки). Основным источником радиоактивного заражения автотрак­

торной техники при взрыве атомной бомбы следует считать про­ дукты деления ядер вещества заряда. Степень заражения авто­ тракторной техники зависит от метеорологических условий, ха­ рактера взрыва, калибра и количества взорванных бомб, рассто­ яния и положения машин относительно места взрыва и направле­ ния перемещения радиоактивного облака, а также от степени защиты ее.

Массированное применение яідерного оружия может привести к тому, что радиоактивное заражение превратится в один из наи­ более мощных поражающих факторов.

Анализ воздействия поражающих факторов атомного взрыва на автоімобили показывает, что поражения машин могут быть как комплексными (в результате одновременного воздействия всех перечисленных поражающих факторов), так и раздельными, от действия одного из указанных факторов.

В результате этого отдельные детали автомобилей и гусенич­ ных тягачей не только получают механические повреждения, но и подвергаются значительным химическим и структурным изме­ нениям.

Таким образом, при ядерном взрыве повреждения автомоби­ лей являются результатом одновременного воздействия механи­ ческих и физико-химических процессов. Поврежденные машины могут быть заражены продуктами радиоактивного распада.

При определении объема и характера повреждения машин, а также при определении рациональных мероприятий по повыше­ нию надежности их особое внимание должно обращаться на учет воздействия ударной волны и светового излучения.

При применении радиоактивных веществ, химического и бак­ териологического оружия рабочие характеристики машин не на­ рушаются. Характерной особенностью воздействия их на авто­ тракторную технику является превращение последней в источник, -поражающий обслуживающий персонал. Поэтому защита автомо­ билей в данном случае сводится к укрытию их брезентом или покрытиями из подручного материала, предохраняющими от за­ ражения не только автомобиль, но и перевозимый груз. Особое внимание обращается на защиту от радиоактивных и отравляю­ щих веществ, болезнетворныхмикробов и токсинов, продуктов питания ,и воды.

63

При .применении обычных видов оружия автомобили и тягачи получают повреждения преимущественно в виде отдельных пробонь, разрывов, трещин или деформаций деталей, т. е. разруше­ ния носят типичный механический характер в результате дробя­ щего действия расширяющихся .газов ів месте взрыва, давления ударной волны и большого количества летящих с большой ско­ ростью осколкоз бомб, снарядов и мин.

Наибольшим разрушениям .подвергаются:

— корпусные детали, изготовленные из серого чугуна, которые могут быть либо разрушены, либо иметь обломы в местах крепле­ ния, трещины или пробоины;

— система .охлаждения (особенно радиатор, который получает неустранимые перекосы, разрывы трубок и пластин, сильные де­ формации бачков);

— системы питания и электрооборудования, .повреждения ко­ торых сопровождаются обрывом проводов и погнутостью тяг.

При взрыве осколочных .снарядов и мин образуется большое количество мелких осколков .весом до 15 г, которые обладают не­ большим запасом кинетической энергии и способны пробить ка­ пот, кабину, облицовку и другие детали, изготовленные из листо­ вой стали толщиной 0,5—0,8 мм.

Картеры ведущих .мостов, изготовленные из стали и ковкого чугуна и имеющие 'цилиндрическую и конусные .формы, не проби­ ваются осколками, так как при .попадании осколков отражают их рикошетом.

Прямое попадание снаряда ів моторное отделение разбивает двигатель, кабину, .соседние узлы и агрегаты. Такая машина под­ лежит описанию, однако 85—90% деталей ее могут быть исполь­

ботам второй очереди, так как они не относятся к отказам и не влияют серьезно на техническое состояние машины.

При применении напалма или других опнеметніо-зажигатель- ных .веществ автомобили и тягачи выходят и:з строя в .результате обгорания и изменения физико-химических свойств отдельных деталей, агрегатов и узлов, т. е. разрушения носят типичный фи­ зико-химический характер. Механические разрушения в этом слу­ чае играют, как правило, второстепенную роль и являются резуль­

20 мин. В этот период наиболее эффективно тушение пожара с по-

64

мощью углекислотных, пенных огнетушителей, обсыпания горя­ щих деталей паском и глиной. Неплохие результаты может дать струя йоды или пара.

Во втором периоде деревянная платформа догорает и начина­ ется интенсивное горение шин, особенно их внутренних слоев. На­ ходиться в это время около машины опасно, гак как частичное прогорание резины и повышение внутреннего давления может привести к взрывам шин. Горящие и кипящие куоки резины раз­ брасываются в стороны до 20 м. Однако и в этот период даже частичное тушение пожара позволяет спасти до 75% деталей с го­

и агрегаты нагреваются по-разному. Так, например, через 20 мин после начала горения грузового автомобиля температура деталей

Температура нагрева деталей переднего моста, блока цилинд­ ров двигателя, рулевых тяг, передних рессор, радиатора не пре­ вышает 260—280° С.

Различная температура нагрева разных узлов и агрегатов ав­ томобиля позволяет попользовать около 50% деталей сгоревших автомобилей, в том числе двигатель без электрооборудования, передний мост, сцепление без первичного вала, рулевой механизм, передние рессоры, радиатор без резиновых патрубков, облицовку радиатора, капот, боковины капота и крылья.

Опыт последних войн показывает, что кроме средств уничто­ жения и Заражения машины могут применяться іи такие воздей­ ствия, которые выводят из строя не всю машину, а отдельные ее части или агрегаты .Так, в Корее и Вьетнаме с целью затруднения движения автомобильного транспорта на труднообъезжаемых участках дорог американские интервенты абрасывали с самолетов большое количество противоавтомобильных ежиков размером в 6—8 см, которые прокалывали шины и временно выводили из строя исправные машины.

Из изложенного следует, что в военное время следует ожидать резкого возрастания потока отказов автомобилей вследствие усложнения условий эксплуатации, нерегулярности технического обслуживания и ремонта их, а также вследствие воздействия со­ временных средств борьбы на объекты автомобильного транс­ порта. В этих условиях особую роль будет играть приспособлен­ ность конструкции .машины к быстрому восстановлению работо­ способности, т. е. то, что определяется критериями ремонтопри­ годности.

5 Заказ № 984.

Г л а в а 4

ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ПОТОК ОТКАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ

Обобщение фактического материала показало, что параметр по­ тока отказов колеблется в очень широких пределах и определяется:

—условиями эксплуатации и хранения автомобилей;

—долговечностью деталей и узлов автомобиля;

—квалификацией водителя и обслуживающего персонала, за ­ нятого техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей;

—- регулярностью и качеством проведения технического обслу­ живания л ремонта автомобилей;

—'качеством применяемых горюче-смазочных материалов. Рассмотрим более 'подробно перечисленные факторы.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ХРАНЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ НА ПОТОК ОТКАЗОВ

Условия эксплуатации автомобилей характеризуются совокуп­ ностью дорожных и .климатических условий, режимами использо­ вания автомобилей, условиями погрузки и выгрузки грузов и пр.

Изменение дорожных условий вызывает, с одной стороны, из­

зок, амплитуду и частоту их. Вследствие вибрации рамы, вызван­ ной неровностями дороги, ослабляются заклепочные соединения, нарушается соосное расположение двигателя и коробки передач, возникают дополнительные нагрузки <в корпусных деталях. Осо­ бенно неблагоприятно сказывается вибрация на сроках службы карданной передачи, подвески, радиатора, деталей электрообору­ дования, несущих кузовов автобусов и легковых автомобилей.

Таким образом, при эксплуатации автомобилей в тяжелых до­ рожных условиях резко возрастает поток отказов и увеличивавтел количество заявок на ремонт по сравнению с эксплуатацией на дорогах с усовершенствованным твердым покрытием. Так, напри­ мер, средняя периодичность между текущими ремонтами заднегомоста автомобиля ГАЗ-51 при работе на грунтовых дорогах со­

По данным завода ЗИЛ рессора подвески одной и той же мо­ дели имеет долговечность свыше 150 тыс. км на асфальто-бетон­ ном шоссе и менее 10 тыс. км на проселочных дорогах.

Кроме вибраций и роста динамических нагрузок на грунтовых дорогах наблюдается увеличение количества абразивной пыли,

66