Эксплуатационная надежность агрегатов и систем автомобилей. Учебное пособие

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Проектирование и эксплуатация автомобилей»

Д. Г. Неволин

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ АГРЕГАТОВ И СИСТЕМ АВТОМОБИЛЕЙ

Учебное пособие для обучающихся по направлению подготовки

23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

(профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство) всех форм обучения

Екатеринбург

УрГУПС

2023

УДК 629.113 Н40

Неволин, Д. Г.

Н40 Эксплуатационная надежность агрегатов и систем автомобилей : учебное пособие / Д. Г. Неволин. – Екатерин-

бург : УрГУПС, 2023. – 82, [2] с. ISBN 978-5-94614-519-0

Учебное пособие подготовлено в соответствии с программой дисциплины «Основы теории надежности». Содержит анализ конструкции и неисправностей ходовой части автомобилей, информацию о способах повышения надежности и увеличения долговечности подвески грузового автомобиля при помощи борьбы с коррозией. Разработаны улучшенные технологические карты технического обслуживания и ремонта, что позволяет более подробно диагностировать ходовую часть автомобиля.

Учебное пособие предназначено для обучающихся по направлению подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-техноло- гических машин и комплексов» (профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство») всех форм обучения.

УДК 629.113

Издано по решению редакционно-издательского совета университета

Автор: Д. Г. Неволин, профессор кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей», д-р техн. наук, УрГУПС

Рецензенты: А. П. Буйносов, профессор кафедры «Электрическая тяга», д-р техн. наук, УрГУПС Н. А. Тушин, президент Уральской логистической ассоциации, д-р техн. наук

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ И НЕИСПРАВНОСТЕЙ ХОДОВОЙ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ . . . . . . . . . . 7

1.1.Анализ конструкции ходовой части автомобиля . . . . 7

1.2.Анализ неисправностей ходовой части автомобиля . . 14

1.3.Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.4. Вопросы для самоконтроля . . . . . . . . . . . . 20

2. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ХОДОВОЙ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ . . . . . . . . . . 22

2.1.Способы повышения надежности ходовой части легкового автомобиля . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2.Способы повышения надежности ходовой части грузового коммерческого транспорта . . . . . . . . 32

2.3.Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.1.Ошибки при конструировании подвески грузового автомобиля . . . . . . . . . . . . . . 44

3.2.Показатели надежности подвески грузового автомобиля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.3.Методы оценки показателей надежности . . . . . . 49

3.4.Пути повышения надежности ходовой части грузовых автомобилей . . . . . . . . . . . . . . 51

3.5.Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3.6. Вопросы для самоконтроля . . . . . . . . . . . . 59

4. СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ХОДОВОЙ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ . . . . . . . . . . 60

4.1.Технические условия . . . . . . . . . . . . . . 63

4.2.Требования к покрытию . . . . . . . . . . . . . 66

3

4.3.Основные параметры операций технологического процесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.4.Расчет продолжительности основных операций . . . 73

4.5.Методы защиты ходовой части грузового автомобиля от коррозии . . . . . . . . . . . . . 74

4.6.Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

4.7.Вопросы для самоконтроля . . . . . . . . . . . . 76

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . 79

4

ВВЕДЕНИЕ

Впервые грузовая машина была создана в 1896 году автозаводом Готлиба Даймлера. Данный автомобиль работал на двигателе внутреннего сгорания (ДВС). А дизельные двигатели в грузовых автомобилях начали использоваться с 1923 года предприятием Карла Бенца.

Российские грузовики стали выпускаться только с 1924 года. Первым был АМО Ф-15, последний этап конструирования которого был завершен в ночь на 1 ноября. Этот же месяц известен первым автопробегом АМО Ф-15, который позволил конструкторам выявить вопрос – качественная ли была сборка автомобиля. Массовое производство автомобилей запустилось сразу после автопробега.

Конкретно вопрос о прочностных характеристиках системы подрессоривания (подвески или ходовой части) стал актуальным ближе к сегодняшнему дню, потому как ранее грузовики были мало распространены и не использовались в таких масштабах. Также их максимальная скорость была намного ниже той, которую развивают нынешние грузовые автомобили. Сегодня уже никак нельзя игнорировать надежность ходовой части, ведь вышедшая из строя система подрессоривания может стоить жизни водителя и других участников дорожного движения.

Именно поэтому грамотная и качественная разработка данной системы очень важна на этапе конструирования. Шанс на выход из строя каких-либо компонентов подвески должен быть сведен практическикнулю.Системапостояннонаходитсяподвысокими нагрузками от наезда на ямы, бугры и так далее. Подвеска делает использование грузовых машин гораздо надежнее и комфортнее.

Автомобиль является значимой частью транспортного комплекса России, он используется повсеместно – например, в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и торговле. Значительная часть грузоперевозок, а также больше пятидесяти процентов пассажирооборота принадлежат автотранспорту.

Эксплуатируя автомобиль на отечественных дорогах, часто внимание приходится уделять состоянию его ходовой части.

5

В России принята планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). Ее смысл в том, что обслуживание автомобиля проходит по плану, а ремонт по необходимости.

Вданном учебном пособии изложены необходимые сведения об изменении и улучшении системы ТО и Р легкового и коммерческого транспорта для повышения ресурса автомобиля.

Впервой и второй главах учебного пособия содержится анализ конструкции и неисправностей ходовой части автомобилей

испособах повышения их надежности.

Втретьей и четвертой главах говорится о надежности подвески грузового автомобиля и путях увеличения ее долговечности благодаря борьбе с коррозией.

6

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ И НЕИСПРАВНОСТЕЙ ХОДОВОЙ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ

1.1. Анализ конструкции ходовой части автомобиля

Конструкция ходовой части автомобиля на примере раз-

личных моделей.

Ходовая часть автомобиля состоит из множества элементов, из которых основными являются: несущий кузов, или лонжеронная рама, подвеска, движитель [1].

Несущим элементом грузового и большей части внедорожных автомобилей является лонжеронная рама. Лонжеронная рама представлена на рис. 1.1 и состоит из двух продольных балок (лонжероны), проходящих вдоль всего кузова автомобиля и соединенных друг с другом поперечинами. Сама рама изготавливается из высококачественной стали и усиливается применением разных типов сечения профиля: двутавр, короб, швеллер [1].

Рис. 1.1. Конструкция лонжеронной рамы

В легковом автомобиле в роли несущего элемента выступает кузов, скелет которого имеет вид жестко сваренной конструкции, усиленной внешними панелями. Значительная жесткость

7

достигается соединением множества стальных панелей и тонкостенных пластин. В месте установки двигателя приваривают к полу автомобиля небольшую лонжеронную раму. Пол автомобиля производится из более толстого материала, имеет множественные выштамповки и боковые усиления в виде порогов. Внешние кузовные панели производят из более тонкого материала. Почти все детали кузова соединяются сваркой [1].

На рис. 1.2 изображена конструкция цельнометаллического сварного кузова легкового автомобиля. Все стальные элементы соединены друг с другом контактной сваркой, а в местах с ограниченным пространством – полуавтоматической электродуговой сваркой. Стыки между всех панелей обработаны мастикой. Внутренние полости кузова обрабатывают консервирующим соста-

вом [2].

Рис. 1.2. Несущий кузов

Устройство подвески автомобиля. Подвеска автомобиля может быть зависимой – когда два колеса связаны между собой жесткой балкой, или независимой – колеса в данном случае движутся независимо друг от друга при наезде на неровности. Подвеска транспортного средства состоит из следующих элементов: направляющий элемент, стабилизатор поперечной устойчивости, упругий элемент, гасящий элемент, элементы крепления и опоры колес. Подвеска бывает зависимой и независимой, основное

8

отличие их в том, что в первом случае пара колес связана жестко между собой [5].

Рассмотрим основные типы подвесок автомобиля. Примером зависимых подвесок является классическая балка в передней или задней подвеске, а также неразрезной мост. Независимая подвеска может быть представлена в виде многорычажной, двухрычажной или типа MacPherson. Самыми распространенными типами передней подвески являются MacPherson и двухрычажная подвеска. Для задней подвески широко используются балка и независимая многорычажная подвеска. MacPherson зачастую устанавливается на переднеприводные легковые автомобили, а двухрычажная, представленная на рис. 1.3, – на коммерческий грузовой транспорт и автомобили повышенной проходимости. Далее рассмотрим каждый элемент подвески в отдельности [2].

Рис. 1.3. Устройство независимой передней подвески

Упругие элементы подвески воспринимают нагрузки, возникающие при движении транспортного средства по неровной дороге, концентрируют приобретенную энергию и отдают ее кузову автомобиля. Они бывают неметаллические и металлические.

9

К металлическим элементам подвески относятся пружины, рессоры, торсионы. Пружинные элементы представляют собой спираль круглого сечения, изготавливаемая из стального стержня. Пружины могут иметь переменную и постоянную жесткость. Тип жесткости зависит от формы пружины и расстояния между витками. Рессоры применяются чаще всего на коммерческом транспорте.

Вподвеске автомобиля упругость обеспечивают неметаллические элементы за счет резины, жидкости или воздуха. К таким элементам относят: пневмобаллоны, гидроцилиндры. Резиновые элементы обычно применяются в паре с металлическими упругими элементами [6].

Элементы, передающие тормозящие, толкающие и боковые усилия от автомобильных колес на кузов или раму автомобиля, называются направляющими. Они определяют поведение колес относительно кузова. Чащей всего такими элементами являются рычаги: поперечные, продольные, сдвоенные и др.

Вподвеске автомобиля элементы, предназначенные для гашения колебаний, которые появляются за счет упругого элемента после проезда кузова по неровности, называются гасящими. Обычно ими являются гидравлические или газогидравлические амортизаторы [7].

Поперечную устойчивость автомобилю придает стабилизатор. Он предотвращает увеличение кренов при поворотах автомобиля за счет распределения массы по колесам автомобиля. Стабилизатор имеет вид упругой штанги, соединяющей левое и правое колеса автомобиля [7].

Опорным элементом подвески является кулак, или поворотный кулак для передней подвески.

Вподвеске используются в основном болтовые соединения, шаровые шарниры и эластичные соединения.

Передняя и задняя подвески автомобиля – независимые, что дает максимальную устойчивость и комфорт при движении. Передняя подвеска – двухрычажная с амортизационной стойкой,

смножеством сайлентблоков, двумя шаровыми опорами и стабилизатором поперечной устойчивости. Это достаточно сложная конструкция подвески, так как в то время все конкуренты

10