Наше учебное пособие
.pdfна неисправность фильтров, присутствие воды – на неисправность системы охлаждения, а пониженная вязкость позволит судить о годности масла. Этот метод применяют при диагностике двигателей карьерных самосвалов и внедорожных автомобилей.
Для диагностирования двигателя по концентрации продуктов износа в картерном масле (каждого металла в отдельности) применяют спектральный анализ, обладающий весьма высокой чувствительностью.
Спектральный анализ заключается в следующем. Пробу картерного масла сжигают в высокотемпературном пламени вольтовой дуги и регистрируют спектр при помощи спектрографа или автоматизированной фотоэлектрической установки. Пары продуктов износа дают линейчатый спектр, который подвергают качественному и количественному анализу.
Качественный анализ состоит в обнаружении спектральных линий, свидетельствующих о присутствии в картерном масле металлов изнашивающихся деталей, а количественный – в определении интенсивности почернения спектральных линий. В современных спектральных установках все эти процессы автоматизированы. В ходе эксплуатации на каждый автомобиль ведут график изменения уровня концентрации продуктов изнашивания металлов наиболее ответственных деталей двигателя (например, цилиндров – Fe, поршней – А1, колец – Сr, подшипников коленчатого вала
– Рb), а также следят за концентрацией кремния, вязкостью и другими параметрами масла.
Таким образом, наблюдая за темпом изнашивания основных деталей, за появлением в масле кремния и пригодностью масла, заблаговременно выявляют отказы механизмов и систем и прогнозируют ресурс работы двигателя.
10.ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТТМ
10.1. Проблемы поддержания техничесого состояния ТТМ
Поддержание технического состояния ТТМ связано со следующими проблемами.
1.Большой уровень материальных и трудовых затрат.
2.Отрицательное влияние ТТМ на окружающую среду: загрязнение воздушного бассейна, шумность, снижение безопасности движения.
3.Непрерывно повышаются требования к надёжности ТТМ в связи с: а) ростом скоростей; б) ростом интенсивности движения;
171
в) увеличением грузоподъёмности, вместимости и производительности ТТМ;
г) тесной технологической связью с предприятиями нефтегазодобы-
чи.
4.Технологический транспорт является одним из крупнейших потребителей топливно-энергетических ресурсов.
5.В конструкции ТТМ, как правило, отсутствует структурное резервирование (наличие дублирующих агрегатов, систем), а связи между механизмами, агрегатами, системами носят преимущественно последовательный характер.
6.Наблюдается тенденция усложнения конструкции ТТМ за счёт установки дополнительных агрегатов, механизмов, устройств.
7.Большинство сервисных предприятий невелики по размеру, что затрудняет применение при ТО и ремонте более прогрессивных методов, передовой технологии и средств механизации.
10.2.Техническое состояние и работоспособность ТТМ
Любая единица технологического транспорта является сложной системой, состоящих из нескольких подсистем – агрегатов, механизмов, называемых элементами. По отношению к ТТМ элементами являются агрегаты, а по отношению к агрегатам и механизмам – детали. Современные ТТМ состоят из 15 … 20 тыс. деталей, из которых 8 … 10 тыс. меняют свои первоначальные свойства при работе. Причём около 2 … 3 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем ТТМ (и являются, таким образом, объектом внимания технической эксплуатации). Из них 200 … 300 деталей являются «критическими» по надёжности, чаще всего требуют замены, вызывают наибольшие простои ТТМ и затраты в эксплуатации.
При работе ТТМ взаимодействуют с окружающей средой, а их элементы взаимодействует между собой. Это взаимодействие характеризуется физическими величинами – конструктивными (структурными) параметрами: размерами, взаимным расположением деталей и их перемещением, зазорами между ними и т.д. Эти величины могут быть определены соответствующими единицами измерения (линейными, тепловыми, электрическими и т.п.).
В процессе эксплуатации ТТМ структурные параметры изменяются от номинальных значений до предельных, обусловленных техникоэкономической целесообразностью дальнейшей эксплуатации.
Совокупность отклонений от номинала конструктивных параметров ТТМ, определяющую уровень их работоспособности и исправности, называют техническим состоянием ТТМ.
172
Возможность непосредственного измерения текущих значений конструктивных параметров без частичной или полной разборки агрегатов и механизмов ограничена. Поэтому при определении ТС часто пользуются косвенными величинами (диагностическими параметрами), которые связаны с конструктивными и дают о них достаточную информацию.
Продолжительность работы ТТМ, измеряемая в часах, километрах пробега или других единицах, называется наработкой. Наработка изделия до предельного состояния, оговоренного технической документацией, называется ресурсом.
Состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, значения которых установлены технической документацией, называется работоспособностью.
Отказ ТТМ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности ТТМ, приводящее к прекращению транспортного или технологического процесса. Все другие отклонения технического состояния ТТМ и их агрегатов от установленных норм, являются неисправностями.
10.3. Классификация видов трения и изнашивания
Виды трения.
1. Сухое – трение, при котором трущиеся поверхности непосредственно взаимодействуют между собой, а смазка между ними отсутствует.
ТРЕНИЕ
Сухое |
Жидкосное |
|
|
Граничное
Полусухое |
Полужидкостное |
|
Рис.10.1. Виды трения
2.Жидкостное – трение, при котором толщина масляного слоя между трущимися поверхностями превышает их микронеровности и трение возникает только за счёт перемещения молекул в слое смазки.
3.Граничное – трение, при котором трущиеся детали разграничены лишь теми слоями молекул смазки, которые адсорбированы на поверхно-
173
стях этих деталей из-за полярной активности и сил молекулярного притяжения.
4.Полусухое трение – это смешанное трение, когда на номинальной поверхности касания тел смазка местами граничная, а на остальной части трение сухое.
5.Полужидкостное трение – это смешанное трение, когда одновременно имеет место жидкостное и граничное либо жидкостное, граничное и даже сухое трение.
Виды изнашивания
1.Молекулярно – механическое изнашивание происходит в результате молекулярного сцепления материалов трущихся поверхностей (наблюдается в период приработки механизмов или при аварийном изнашивании).
2.Абразивное изнашивание является следствием режущего действия твёрдых частиц, находящихся между поверхностями трения.
3.Пластическая деформация происходит под действием значительных нагрузок на детали и заключается в перемещении поверхностных слоёв материала. При этом происходит изменение размера деталей без потери веса.
4.Хрупкое разрушение состоит в том, что поверхностный слой материала одной из сопряжённых деталей в результате трения и наклёпа становится хрупким и разрушается, открывая лежащий под ним менее хрупкий материал.
5.Коррозионно-механическое изнашивание происходит в результате сочетания механического изнашивания и агрессивного воздействия среды.
10.4.Влияние качества эксплуатационных материалов на изменение технического состояния транспортно-технологических машин
Основными показателями качества бензинов являются:
–фракционный состав,
–детонационная стойкость,
–коррозионные свойства,
–отсутствие механических примесей и воды.
Фракционный состав, т.е. содержание в топливе компонентов, перегоняющихся при определенных температурах, характеризует испаряемость топлива. Характерными точками фракционного состава бензина являются температуры испарения 10, 50 и 90 % топлива.
Детонационная стойкость бензина определяется октановым числом. Октановое число равно такому процентному (по объёму) содержанию изооктана в смеси с нормальным гептаном, при котором детонацион-
174
ные стойкости этой смеси и оцениваемого топлива одинаковы (октановое число изооктана принимается за 100 единиц, а нормального гептана за нуль). Это число должно соответствовать конструктивным данным двигателя (его степени сжатия, характерным тепловому, скоростному и нагрузочному режимам, и другим параметрам) и обеспечивать бездетонационный режим работы.
При возникновении детонации, значительно повышаются износы деталей двигателя, а также снижается его мощность и топливная экономичность.
Коррозионные свойства бензина зависят главным образом от присутствия в нём серы. Наличие в бензине серы повышает коррозионномеханические износы деталей ЦПГ двигателя и его клапанов.
Механические примеси, присутствующие в топливе, повышают абразивные износы деталей ЦПГ, засоряют топливопроводы, нарушают смесеобразование, снижают мощность и топливную экономичность.
Основными показателями качества дизельного топлива являются:
–цетановое число,
–вязкость,
–фракционный состав,
–коррозионные свойства,
–наличие механических примесей.
Цетановым числом называется такое процентное содержание (по объёму) цетана в смеси с -метилнафталином при котором эта смесь имеет самовоспламеняемость, равноценную воспламеняемости оцениваемого дизельного топлива; самовоспламеняемость цетана принимается за 100 единиц, а -метилнафталина за нуль. При слишком малом цетановом числе понижается воспламеняемость топлива, возрастают жёсткость работы двигателя и интенсивность изнашивания. При излишне высоком цетановом числе повышается расход топлива, увеличивается дымление на выпуске и нагарообразование.
Вязкость топлива. Если вязкость недостаточна, то угол конуса распыла топлива велик, глубина его проникновения в камеру сгорания мала. Недостаточная вязкость дизельного топлива ухудшает процесс смесеобразования, смазку деталей топливной аппаратуры и вызывает утечки топлива через зазоры между прецизионными парами. Если вязкость топлива велика, то угол конуса уменьшается, распыл топлива ухудшается, а глубина проникновения факела в камеру сгорания увеличивается. При этом часть топлива осаждается на цилиндре и поршне и, не сгорая, превращается в нагар. Это увеличивает расход топлива и вызывает дымление на выпуске.
Наличие в дизельном топливе механических примесей повышает износ в первую очередь прецизионных пар топливоподающей аппаратуры.
Масла и смазки применяют для того, чтобы:
– обеспечить жидкостное трение и снизить износы,
175
–отвести тепло,
–удалить из зазоров абразив,
–уплотнить зазоры,
–защитить смазываемые поверхности от коррозии.
Моторное масло работает при высоких температурах и удельных давлениях. Основными показателями (качества) моторного масла являются:
–вязкость;
–моющие свойства;
–противокоррозионные свойства;
–отсутствие механических примесей и воды.
Для агрегатов трансмиссии характерны высокие удельные давления на поверхностях трения зубьев шестерён, достигающие сотен МПа. Это обусловливает возникновение граничного трения, задиров и повышенных износов.
Зимой трансмиссионные масла сильно охлаждаются и загустевают. При этом возрастает сопротивление трению в агрегатах, понижается КПД трансмиссии, затрудняется трогание с места и увеличивается расход топлива. Применяемые трансмиссионные масла должны соответствовать условиям напряжённости работы смазываемых агрегатов. Наиболее нагруженными являются спирально конические и особенно гипоидные передачи.
Консистентные смазки, кроме функций масел, выполняют также роль уплотнителя. Основные требования, предъявляемые к консистентным смазкам в эксплуатации:
–надёжно разделять трущиеся поверхности деталей;
–иметь температуру плавления, соответствующую условиям работы;
–быть водостойкими;
–обладать уплотнительными свойствами.
Основными охлаждающими жидкостями являются вода и антифриз. Эксплуатационные показатели этиленгликолевого антифриза:
–большой коэффициент объёмного расширения при нагреве;
–пенообразование при попадании в него нефтепродуктов;
–токсичность;
–большая проникающая способность;
–высокая испаряемость.
При использовании природной воды в системе охлаждения двигателя откладывается накипь, которая сильно ухудшает теплопроводность стенок цилиндров. При этом возможен перегрев двигателя, детонация, повышенные износы, снижение экономичности и мощности.
176
10.5. Влияние дорожных условий на изменение технического состояния специального и технологического транспорта
Дорожные условия характеризуются технической категорией дороги, которые различаются шириной дороги; типом покрытия; величиной подъёмов и спусков.
Основными показателями качества дорожных условий являются следующие.
1.Вид и качество дорожного покрытия.
2.Сопротивление движению.
3.Элементы дороги в плане.
4.Ровность дорожного покрытия.
5.Интенсивность движения.
При работе на грунтовой дороге по сравнению с работой на асфальтовом шоссе возрастает:
–число оборотов коленчатого вала – в 2 … 2,5 раза;
–нагрузка на колесо – в 1,5 … 2,5 раза;
–число торможений на единицу пути – в 40 … 50 раз;
–число переключений передач – в 8 … 10 раз;
–износ главной передачи – в 3 раза;
–износ рессор – в 10 раз.
Кроме того, при эксплуатации на грунтовых дорогах существенно влияние пыли на изменение технического состояния ТТМ.
Качество пыли характеризуется её химическим составом и дисперсностью. Большую часть пыли (60 … 85%) составляет окись кремния, вещество, превосходящее по твёрдости многие детали ТТМ. Дисперсность, т.е. размер пылинок, летающих в воздухе, колеблется от 10 до 80 мк.
Количество пыли, попадающей в цилиндры двигателя, зависит от:
–содержания её в воздухе;
–объёма воздуха, засасываемого двигателем;
–степени его фильтрации воздухоочистителем.
Содержание пыли в воздухе при движении ТТМ по асфальту или в городе составляет около 0,02 г/м3, на грунтовых дорогах оно возрастает до 0,2 г/м3, а при движении колонны по сухому грунту достигает 2 г/м3.
В среднем двигатель засасывает 500 м3/ч воздуха. 95 … 99 % (в зависимости от состояния фильтра) пыли задерживается воздухоочистителем, а 1 … 5 % проникает в двигатель.
Около 1/6 части пыли, попавшей в цилиндры, выбрасывается вместе с отработавшими газами, а 5/6, смешиваясь с маслом, вызывает абразивное изнашивание.
177
10.6. Влияние технического использования на изменение технического состояния ТТМ
Техническое использование ТТМ, т.е. реализация их технических возможностей, осуществляется обеспечением работы спецтехники на режимах, соответствующих условиям эксплуатации. Эти режимы характеризуются нагрузкой на двигатель при работе на привод навесного оборудования, скоростью движения и силой тяги на ведущих колёсах, т.е. используемой мощностью.
Режим использования мощности ТТМ может быть постоянным (установившимся) и переменным (неустановившимся).
При постоянном режиме сила тяги и скорость движения на участке пути неизменны, а при переменном они изменяются.
Постоянный режим имеет место при равномерном движении по свободному, горизонтальному и прямолинейному участку шоссе. При этом в двигателе устанавливаются стабильные тепловые процессы, а во всех агрегатах и механизмах – постоянные условия трения. Это снижает интенсивность изнашивания и расход топлива.
Переменный режим имеет место при многократных разгонах и замедлениях, при частых изменениях дорожного сопротивления и условий движения и т.п.
При этом в двигателе нарушается стабильность теплового состояния; а в механизмах – постоянство условий трения. Это повышает интенсивность изнашивания и расход топлива.
Оптимальным режимом является такой режим, при котором нагрузка и скорость для данных условий и заданной производительности спецтехники являются оптимальными. При оптимальном режиме работы износы механизмов находятся в пределах норм долговечности.
При форсированном режиме скорость, нагрузка, или одновременно и то и другое, больше, нежели при оптимальном, а при пониженном, наоборот, меньше. Форсированный режим использования мощности может наблюдаться при разгонах, обгонах, движении гружёного технологического транспорта с повышенной скоростью, по подъёму, работе навесного оборудования с полной нагрузкой, а пониженный – при движении по спуску, порожняком, на малых скоростях и т.п.
178
11.ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТТМ
11.1. Техническая эксплуатация ТММ как наука и как область практической деятельности
Техническая эксплуатация транспортно-технологических машин
(ТТМ) как наука определяет пути и методы наиболее эффективного управления техническим состоянием парка подвижного состава с целью обеспечения регулярности и безопасности перевозок при наиболее полной реализации технических возможностей конструкции и обеспечении заданных уровней эксплуатационной надежности автомобиля, оптимизации материальных и трудовых затрат, сведении к минимуму отрицательного влияния подвижного состава на персонал и окружающую среду.
Техническая эксплуатация ТТМ как область практической дея-
тельности – это комплекс технических, социальных и организационных мероприятий, обеспечивающих поддержание парка подвижного состава в исправном состоянии при рациональных затратах трудовых и материальных ресурсов и обеспечении нормальных условий труда персонала.
11.2. Система и стратегии обеспечения работоспособности ТТМ
Система технического обслуживания и ремонта автомобилей – со-
вокупность средств, нормативно-технической документации и исполнителей, необходимых для обеспечения работоспособного состояния подвижного состава.
Требования к системе технического обслуживания:
–обеспечение заданных уровней эксплуатационной надежности автомобильного парка при рациональных материальных и трудовых затратах;
–ресурсосберегающая и природоохранная направленность;
–планово-предупредительный характер, позволяющий планировать
иорганизовывать ТО и ремонт на всех уровнях – от рабочего места на предприятиях до директивных органов;
–обязательность для всех независимо от подчиненности;
–конкретность, доступность и пригодность для применения;
–стабильность основных принципов и гибкость конкретных норма-
тивов;
–учет разнообразия условий эксплуатации автомобилей.
179
|
|
Таблица 11.1 |
|
|
Стратегии обеспечения работоспособности |
||
|
|
|
|
Номер стра- |
Наименование стратегии |
Способ |
|
тегии |
реализации |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
I |
Поддержание заданного уровня работо- |
ТО |
|
|
способности (предупреждение отказов и |
|
|
|
неисправностей) |
|
|
|
|
|
|
II |
Восстановление утраченной работоспо- |
Ремонт |
|
|
собности |
|
|
|
|
|
|
III |
Сочетание стратегии I и стратегии II |
ТО и ремонт |
|
|
|
|
|
11.3. Задачи, типичные работы и особенности технического обслуживания
Техническое обслуживание – профилактическое мероприятие, направленное на предупреждение и отдаление момента достижения предельного состояния автомобилем (ТТМ) или его элементом.
Задачи ТО:
–предупреждение отказов и неисправностей путем возвращения параметров технического состояния к начальному или близкому ему значению;
–отдаление момента достижения предельного состояния путем снижения интенсивности изменения параметров технического состояния механизмов и агрегатов автомобиля;
–поддержание надлежащего внешнего вида и санитарногигиенического состояния автомобиля.
Типичные работы ТО:
–контрольно-диагностические;
–крепежные;
–регулировочные;
–заправочные;
–смазочные;
–моечные;
–уборочные и др.
Особенности работ ТО:
–регулярность и плановость;
–значительное влияние на надежность, безопасность, экономичность
иэкологичность;
–выполнение, как правило, без разборки или с минимальной разбор-
кой;
180