Изменение технического состояния машины в процессе эксплуатации

Техническое состояниепредставляет собой совокупность изменяющихся в процессе эксплуатации свойств объекта, характеризуемых в определенный момент признаками, установленными технической документацией.

Причины, вызывающие изменение технического состояния автомобиля, могут быть разделены на две группы: случайные и постоянного действия (рисунок 1.2).

Рис. 1.5. Классификация причин изменения технического состояния элементов автомобиля

Случайные (стохастические) изменениямогут возникать в ре­зультате непрогнозируемых поломок вследствие неправильной эксплуатации, некачественного хранения и обслуживания, нека­чественных комплектующих, а также в результате дорожно-транс­портного происшествия (ДТП).

Любое техническое устройство можно представить как некото­рую упорядоченную структуру связанных между собой и взаимо­действующих элементов, обеспечивающих выполнение его функ­ций. Связи и взаимодействие между элементами, а также элемента­ми и средой (например, дорогой и шиной, ковшом и грунтом) определяются их геометрическими размерами, механическими, электрическими, химическими и другими величинами, которые называют параметрами технического состояния или структурны­ми параметрами автомобиля. Это, например, размеры деталей, зазо­ры, расход топлива и др.

В процессе эксплуатации фактические параметры технического со­стояния машины Х_Т1, Х_Т2,..., X_Ti,..., Х_Тnизменяются от номиналь­ных значений Х_н1, Х_н2,..., X_нi,..., Х_нnдо предельных Х_п1, Х_п2,..., X_пi,..., Х_пn (рисунок 1.4). Разность определяющая откло­нение качества работы данного элемента отноминального, отра­жает уровень его исправности.

Рисунок 1.6 Изменение параметра технического состояния Х механизма в зависимости от времени его работы

Совокупность отклонений от номинальных значений различных параметров состояния механизма определяет его техническое со­стояние. В момент каким-либо техническим воздействием (на­пример, регулировкой) можно улучшить техническое состояние ме­ханизма, если же продолжать эксплуатацию после момента на­рушается его работоспособность. При этом может прекратиться рабочий процесс автомобиля.

В процессе эксплуатации автомобиля взаимодействует с окружаю­щей средой, а ее элементы - между собой. В процессе этих взаимо­действий происходят, как правило, сложные физико-химические явления, которые обуславливают деформацию, износ, поломку, коррозию и другие повреждения машины.

Основной причиной изменения технического состояния автомобиля является изнашивание деталей его механизмов в результате процесса трения.

Трение — это механическое сопротивление, возникающее при отно­сительном перемещении двух соприкасающихся деталей в плоскости их касания, при наличии силы, которая прижимает одну деталь к другой.

Виды трения

Рисунок 1.7 Виды трения

Трение качения возникает в результате качения при перемещении одного тела по поверхности другого.

Трение скольжения возникает в результате скольжение при перемещении одного тела отно­сительно другого.

Сухое трение возникает при от­сутствие смазки между трущимися поверхностями (трение в механизмах колесных тормоза, сцепление в автомобилях).

Жидкостное трение возникает когда между трущимися деталями имеется масляной слой (шейка коленчатого вала и подшипника скольжения).

Граничное трение возникает когда трущиеся поверхности разделяются тончайшим слоем масла (между шестернями газораспределителя, между шестернями коробки передач, цилиндр и поршень).

Изнашивание – это процесс разрушения поверхностного слоя металлов сопряженных деталей при относительном их перемещении в результате трения и химико-физиче­ского взаимодействия с окружающей средой.

Износ — это результат процесса изнашивания, выражающийся в изменении размеров, формы, объема и веса сопряженных деталей.

Рисунок 1.8 Виды изнашивания

Знание закономерностей изнашивания сопряженных деталей в за­висимости от действующих факторов дает возможность сознательно управлять этими процессами при эксплуатации автомобилей путем со­здания условий, снижающих интенсивность изнашивания.

Абразивное изнашивание возникает в результате режущего или царапающего действия твердых частиц, находящихся между поверхностями трения (наиболее распространенный вид ме­ханического изнашивания). Абразивные частицы могут быть внешнего (песок, пыль) и внут­реннего (продукты износа — стружка, сколы, механическая пыль) происхождения. Примером абразивного износа является изнашивание тормозных колодок автомобиля. Разновидностью абразивного износа является гидро- и газоаб­разивное изнашивание, которое возникает в результате действия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно изнашивающегося тела (попадание песка в цилиндры а затем в масло).

Эрозионное {гидро-, газоэрозионное) изнашиваниематериала, про­исходящее в результате воздействия потока жидкости и (или) газа на деталь.

Кавитационное изнашивание, происходящее при движении твер­дого тела относительно жидкости (разновидность гидроэрозион­ного изнашивания);

Изнашивание при фреттинге— вид механического изнашива­ния соприкасающихся тел в условиях малых относительных (ко­лебательных) перемещений (наклеп, выкрашивание) (зубья шестерен). Изнашивание при фреттинге происходит вследствие вибраций контактирующих поверхностей или периодических деформаций деталей.

Изнашивание вследствие пластических дефор­маций происходит под действием значительных нагрузок на детали и сопровождается изменением размеров деталей без потери их веса.

Адгезионное изнашивание (адгезия — взаимное сцепление кон­тактирующих тел под действием молекулярных сил), возникаю­щее в зонах контакта поверхностей интенсивного молекулярного (адгезионного) взаимодействия, связано с переносом материала и образованием прослоек. В результате могут произойти заедание и отказ сопряжения.

Изнашивание при заедании происходит в результате схватыва­ния, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неров­ностей на сопряженную поверхность.

При коррозионно-механическом изнашивании вследствие окис­ления металла кислородом в сопряженных элементах образуется тонкий слой оксида железа (ржавчины), который затем удаляется с поверхности трения трущимися частями.

Коррозияпредставляет собой агрессивное воздействие среды на детали, приводящее к окислению металла и уменьшению его проч­ности, изменению его характеристик и разрушению, а также ухуд­шению внешнего вида.

Газовая (сухая)

В жидкой фазе (неэлектролита)

Атмосферная (влажная)

В жидкой фазе (электролита)

Рисунок 1.9 Классификация видов коррозии

Химическая коррозия вызывается химическими реак­циями между металлом и окружающей средой без возникнове­ния электрического тока.

Газовая коррозия происходит в результате воздействия на металл сухих газов (например окисления рабо­чих поверхностей выпускного клапана, поверхности камеры сгорания и стенок цилиндров двигателя, внутренних поверхностей выпускных клапанов.

Коррозия в жид­кой фазе происходит в результате протекания под действием коррозионно-активного ве­щества (неэлектролита), она называется (например, коррозия металлов под действием неф­тепродуктов). Причиной, вызывающей коррозию в жидкой фазе, является присутствие в жидкостях химически активных ве­ществ: сернистых соединений, органических кислот смол.

Электрохимическая коррозия возникает вслед­ствие образования на поверхностях деталей микрогальваниче­ских элементов, которые в присутствии электролита при неодно­родности металлов создают разность потенциалов. Роль элек­тролита может играть вода с растворенными в ней солями или кислотами и атмосферная вода, загрязненная аммиаком, азот­ной, кислотой и другими примесями, делающими ее электропро­водной, т. е. электролитом.

Атмосферная коррозия протекает под действием атмосферной влаги, осаж­дающейся на поверхности металла и кислорода воздуха. Этому виду коррозии подвержены днище кузова, внутренние поверх­ности крыльев и все некрашеные металлические детали.

Элек­трохимическая коррозия в жидкой фазе проте­кает под поверхностью электролита без присутствия кислорода воздуха. Этому виду коррозии подвергаются внутренние стенки системы охлаждения.

Рисунок 1.10 Типы коррозионных разрушений:

а — равномерное; б — коррозия пятнами; в — коррозия язвами; г — коррозия точками;

Sпр,доп

д — коррозионное растрескивание; е — подповерхностная коррозия

Рисунок 1.11 График износа сопряженных деталей: А – зона приработки; Б – зона нормальной работы; В – зона прогрессирующего износа и аварийных поломок; S_н – нормальный (заводской) зазор; S_пр – зазор в конце приработки; S_пр.доп. – предельно допустимый зазор.