Эксплуатационная надежность агрегатов и систем автомобилей. Учебное пособие

5.  Что можно отнести к независимым подвескам автомобиля? 6.  Какие самые распространенные типы передней подвески? 7.  Какие элементы в подвеске автомобиля предназначены для

гашения колебаний?

8.  Что понимается под термином «схождение колес»? 9.  Что понимается под термином «угол развала колес»?

10.  Что понимается под термином «угол наклона поворотной оси (кастер)»?

11.  Какие существуют типы колесных дисков? 12.  Назовите причины коррозии автомобиля. 13.  Что такое питтинговая коррозия?

14.  Что такое кавитационная коррозия?

15.  Назовите главную причину выхода из строя элементов подвески?

16.  На какие показатели автомобиля влияют неисправные детали ходовой части?

17.  Какие существуют основные причины отклонения автомобиля от прямолинейного движения?

18.  Назовите основные причины раскачивания автомобиля. 19.  Какие существуют основные причины «кидания» автомо-

биля в разные стороны при движении в колее?

20.  Какие существуют основные причины невозможности регулировки углов установки колес?

21

2. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ХОДОВОЙ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ

2.1. Способы повышения надежности ходовой части легкового автомобиля

Для примера будет представлен легковой автомобиль Renault Logan.

Renault Logan широко распространен на дорогах России. Он часто используется для работы в такси, имеет огромные пробеги, с чем и связаны некоторые неисправности, возникающие

входовой части автомобиля. Конструкция ходовой части не имеет каких-то сложных элементов, которые трудно было бы обслуживать.

Рассмотрим один из самых нагруженных элементов ходовой части – это ступичный подшипник. При эксплуатации автомобиля он испытывает знакопеременные и температурные нагрузки,

врезультате при ненадлежащем обслуживании быстро выходит из строя.

Далее разберем способы повышения надежности данного узла.

Надежность – это свойство любого изделия, в том числе и автомобиля,сохранятьвовременивустановленныхпределахзначения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования

(ГОСТ 27.002-89) [19].

По мере эксплуатации автомобиля все параметры ступичного подшипника стремятся к предельным. И по мере его износа ему присущи такие состояния, как: исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное, предельное.

Исправное состояние ступичного подшипника говорит от том, что все его параметры соответствуют нормативно-техниче- скойдокументации.Ступичныйподшипникбольшуючастьсвоей жизни находится именно в исправном состоянии. В неисправное

22

состояние он переходит с характерными признаками в виде гула и вибраций [19].

Работоспособное состояние обусловлено некритическим износом обоймы, сепаратора и тел качения. В этот период никаких посторонних звуков и вибраций от него исходить не будет.

Предельным называется состояние ступичного подшипника, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима в связи с повышенным износом элементов и критическим увеличением зазоров.

Центральным понятием надежности является отказ. Чтобы предупредить отказы ступичного подшипника, следует знать их причины. Но для начала классифицируем отказы по причинам и источнику.

Конструктивные отказы появляются при несовершенстве или нарушении правил во время проектирования изделия. К примеру, на данном автомобиле имеется заводской дефект отливки поворотного кулака, вследствие чего появляется зазор между ступицей и кулаком, в который попадают грязь и влага.

Производственный отказ вследствие неправильной установки или ремонта на ремонтных предприятиях. При неправильной соосности обоймы подшипника и посадочной плоскости кулака происходит незаметный глазу перекос, который сокращает срок его службы. Также ненормативный момент затяжки ступичной гайки способен поджать обоймы подшипником и увеличить сопротивление качению.

Эксплуатационный отказ связан с нарушением условий и правил эксплуатации. При увеличенных нагрузках на автомобиль повышается нагрузка и на ступичные подшипники [19].

Постепенныйотказвозникаетвпроцессестарения,ухудшения характеристик элемента ходовой части. Чем выше время эксплуатации автомобиля, тем выше вероятность появления отказа [20].

Это обусловлено тем, что во время использования автомобиля в ступичном подшипнике происходят необратимые изменения, связанные с износом его элементов [20].

Внезапные отказы появляются после сочетания случайных внешних воздействий и негативных факторов, превосходящих возможности элемента ходовой части автомобиля [20]. После

23

попадания колеса автомобиля в неровности дорожного покрытия происходит удар, который напрямую передается в ступичный подшипник, снижая его надежность, или приводит к полному отказу узла. График изменения технического состояния от времени представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Изменения параметров технического состояния Yн, Yпр – начальное и предельное значения параметров

С увеличением пробега транспортного средства шанс его безотказной работы снижается и увеличивается вероятность отказа [20].

График функций P(t), позволяющий понять вероятность отказов на том или ином километраже автомобиля, представлен на рис. 2.2.

P(t)

1,0

0,9 F(t)

0,5

P(t) f (t)dt,

t

Рис. 2.2. График возможности возникновения отказов от пробега

24

Таким образом, причинами отказа ступичного подшипника могут быть: неправильный монтаж, плохая смазка или ее отсутствие, плохое качество изделия, дефекты сепаратора и уплотнителя, неточная внутренняя геометрия.

Большинство современных методов диагностики ступичного подшипника заключается в проверке люфта ступицы в нем. При отсутствии люфта подшипник получает «зеленый свет» и называется исправным. Но на самом деле это не говорит о том, что он не откажет через пару сотен километров. Поэтому должны быть предложены дополнительные методы обслуживания и диагностики, которые способны повысить надежность узла и предотвратить преждевременный отказ [25].

Типы деградации материала

Абразивный износ – между трущимися поверхностями со временем появляется абразив, что приводит к повышенному трению и изменению геометрии изделия. По большей части это относится к системе вал-отверстие.

Усталостный износ – возникает при сильной и длительной нагрузке на металл и впоследствии вызывает разрушение изделия.

Коррозия – разрушение металла, протекающее самопроизвольно вследствие химического или электрического взаимодействия с окружающей средой.

Подробней проанализируем главные причины критического состояния или отказа ступичного подшипника [25].

Расслоение подшипника – естественная причина отказа. Каждый подшипник имеет свой срок службы, и со временем в металле появляется усталость, которая способствует его расслоению. Сам процесс расслоения довольно длительный, который способен ускоряться после возникновения трещин. Преждевременное выкашивание обусловлено плохим монтажом, перегрузом автомобиля, нарушением геометрии посадочных плоскостей кулака [25].

Шелушение поверхности подшипника достаточно распространено и чаще всего связано с плохим качеством или неподходящей плотностью смазочных материалов. При этом возникают частичные контакты поверхности тел качения с обоймами подшипника.Способыповышениянадежностивданномнаправлении

25

связаны с уменьшением шероховатости поверхности и в выборе подходящих смазочных материалов [25].

Заклинивание подшипника происходит из-за возникновения частичек в процессе эксплуатации, вырванных с одного места подшипника и осевших в другом месте. Зачастую такой эффект наблюдается после перегрева, в этот момент поверхность металла коричневеет и ослабляется, впоследствии происходит деформация материала с отрывом частичек. Нужно помнить, что при отсутствии смазочного материала подшипник неизбежно заклинит. Главные причины возникновения клина– это недостаточное количество смазки или недолжное качество смазки, которая не способна обеспечить стойкую пленку, не разрушаемую давлением, также чрезмерные скорости вращения, вызывающие перегрев [25].

Оттиски от деформации подшипника возникают при неправильной установке, чрезмерной нагрузке. Такая неисправность приводит к образованию трещин и последующему разрушению.

Внедрение инородных частиц – итог отсутствия должной чистоты при монтаже, выражается в виде канавок на трущихся поверхностях. Вызывают люфт, перекос и вибрации [25].

Коррозия подшипника – возникновение красных и коричневых пятен на поверхности подшипника, возникает при дефекте уплотнений и проникновении влаги или агрессивных продуктов. В большинстве случаев возникает при неправильной посадке подшипника на вал или отверстия. При монтаже нужно строго соблюдать нормативные зазоры и допуски [25].

Абразивный износ – возникает при работе в абразивной среде при использовании неподходящих смазочных материалов [25].

Ступичный подшипник, изображенный на рис. 2.3, как ничто иное подвержен абразивному износу и коррозии.

Впериод эксплуатации автомобиля мелкий абразив вместе

свлагой попадает во внутренние части подшипника. Песок, попадая в места соприкосновения тел качения с обоймами подшипника, вызывает увеличенный износ поверхности, а влага вызывает коррозию металла элементов подшипника. Зная все возможные факторы возникновения неисправностей ступичного подшипника, можно составить технологическую карту с дополнительными пунктами технического обслуживания и диагностики. Технологическая карта представлена в табл. 2.1 [25].

26

Рис. 2.3. Устройство ступицы и ступичного подшипника

Таким образом, поворотный кулак, ступичный подшипник

исама ступица снимаются с ходовой части автомобиля, и мы можем их продиагностировать для выявления неисправностей

ипроизвести техническое обслуживание данного узла [21].

Чтобы повысить надежность данного узла и не производить чрезмерно частую замену элементов, в пункты диагностики следует добавить дополнительные действия.

Благодаря дополнительной диагностике поворотного кулака, приведенной в табл. 2.2, можно понять, что сопряжение вала и отверстия происходит правильно, при посадке не возникают перекосы осей и посадка имеет правильный натяг. Следовательно, это повышает время до следующего отказа ступичного подшипника.

Таким образом, получив данные после измерения ступицы автомобиля, мы можем понять, находится она в исправном состоянии или нет. Ведь при монтаже ступичного подшипника на ось, имеющую значительные отклонения, он не прослужит долго. Введя дополнительные элементы диагностики ступицы, приведенные в табл. 2.3, можно существенно повысить срок службы подшипника автомобиля.

Для повышения надежности данного узла следует правильно диагностировать и обслуживать сам ступичный подшипник. Введем дополненные пункты диагностики и обслуживания подшипника в табл. 2.4.

27

Таблица 2.1

Технологическая карта снятия ступицы и ступичного подшипника

28

Продолжение табл. 2.1

29

Окончание табл. 2.1

Таблица 2.2

Технологическая карта диагностики поворотного кулака

30