Влияние природно-климатических факторов на состояние автомобиля в эксплуатации в Беларуси

http://www..ru/

http://www..ru/

Влияние природно-климатических факторов на состояние автомобиля в эксплуатации в Беларуси

СОДЕРЖАНИЕ Введение Глава 1. Природно-климатические условия Беларуси Глава 2. Эксплуатация автомобилей в холодный период времени Глава 3. Эксплуатация автомобилей в жаркий период времени Выводы Список использованных информационных источников

ВВЕДЕНИЕ

Автомобильный транспорт используется в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, торговле, осуществляет массовые пассажирские перевозки в городах, крупных населенных пунктах. На долю автомобильного транспорта приходится существенная часть грузооборота и более половины пассажирских перевозок. Он тесно взаимодействует с железнодорожным, водным и воздушным транспортом системы страны.

В последние годы численность автомобилей заметно увеличилась, что в целом способствует повышению качества жизни населения и полноту удовлетворения экономики страны в перевозках. В то же время интенсивный рост парка автомобилей предполагает своевременное решение ряда проблем: поддержание в работоспособном состоянии, создание необходимых условий эксплуатации и хранения, обеспечение требуемого уровня безопасности, экономичности и экологичности перевозок.

Все эти проблемы полностью или частично решаются грамотной технической эксплуатацией автомобилей.

Отдельно стоит рассмотреть проблему влияния природно-климатических условий на автомобиль.

Данная работа содержит сведения об особенностях влияния природно-климатических условий Беларуси на техническое состояние автомобиля в эксплуатации.

Глава 1. ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БЕЛОРУСИ Природно-климатические условия эксплуатации автомобилей характеризуются температурным режимом окружающего воздуха, атмосферным давлением, скоростью ветра, количеством атмосферных осадков, продолжительностью зимнего периода и некоторыми другими факторами. К таким основным климатическим факторам относятся температура воздуха, относительная влажность воздуха и скорость ветра.

Ряд исследователей отмечают, что основной из характеристик природно-климатических условий эксплуатации, влияющих на эксплуатационные свойства автомобилей, является температура окружающего воздуха. Такие факторы, как ветер, влажность, осадки, лишь усугубляют негативное влияние температуры воздуха на автомобиль.

Природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации, количеством выпадающих осадков и т. п.

Природно-климатические условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и соответственно на их техническое состояние и надёжность.

Интенсивность изнашивания агрегатов автомобиля и, как следствие, общее количество отказов, отнесённых к пробегу (рис. 2.5), в зависимости от средней температуры окружающего воздуха изменяются по кривой, имеющей минимум, соответствующий оптимальной температуре окружающего воздуха. Соответственно и для каждого агрегата существует оптимальный тепловой режим. Например, минимальный износ двигателя соответствует температуре охлаждающей жидкости 70 — 90о С (рис. 2,6). При низких температурах окружающего воздуха тепловой режим нарушается, возрастают пусковые износы, являющиеся следствием неудовлетворительной смазки поверхностей трения.

Более быстрому охлаждению агрегатов автомобиля способствует ветер. По данным профессора .Л. Г. Резника, темп охлаждения масел и жидкостей основных агрегатов неподвижного автомобиля при увеличении скорости ветра до 10 — 12 м/с увеличивается по сравнению с безветрием в 2,5 — 3 раза.

Беларусь находится в зоне умеренного климата. Зона умеренного климата заключена между зонами холодного и жаркого климата. Ее северной границей является изотерма средних температур января -20°С, южной — изотерма средних температур самого жаркого месяца июля +26°С.

Сезонные условия — это одна из основных особенностей эксплуатации автомобилей в Беларуси.

Сезонные условия связаны с колебаниями температуры окружающего воздуха, изменением дорожных условий по времени года, с появлением ряда дополнительных факторов, влияющих на интенсивность изменения параметров технического состояния автомобилей, например, пыли летом, влаги и грязи осенью и весной (табл.2,6).

Таблица 2.6 — Среднее значение показателей надёжности городских автобусов большого класса по сезонам в умеренном климатическом районе, %.

*100% - условное значение.

Агрессивность окружающей среды связана с повышенной коррозийной активностью воздуха. Такие условия вызывают интенсивную коррозию деталей автомобиля, увеличивая трудоёмкость ТО и ТР и потребность в запасных частях около 10%. При этом ресурс автомобиля и периодичность ТО также сокращаются.

Особое внимание следует обратить на эксплуатацию автомобилей в условиях суровой зимы и жаркого лета.

Глава 2. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ Холодный период времени обусловливает целый ряд особенностей эксплуатации автомобилей.

К ним, во-первых, следует отнести затрудненный пуск двигателей, особенно дизельных, при низких температурах окружающего воздуха. При пуске холодного двигателя в таких условиях, с одной стороны, имеет место значительное увеличение сопротивления вращению коленчатого вала вследствие повышения вязкости масла в двигателе, с другой, уменьшение мощности, отдаваемой аккумуляторной батареей, вследствие падения напряжения на зажимах и уменьшения ее емкости из-за увеличения внутреннего сопротивления батареи и вязкости электролита. Это приводит к значительному уменьшению частоты вращения коленчатого вала при пуске, к ограничению возможности пуска двигателя стартером. При низких температурах и малой пусковой частоте вращения у карбюраторных двигателей из-за повышения вязкости бензина и уменьшения скорости движения воздушного потока во впускном трубопроводе значительно ухудшается распыливание и испарение топлива, что ведет к ухудшению смесеобразования. Низкие температуры окружающего воздуха и малая пусковая частота вращения приводят также к ухудшению искрообразования в свечах зажигания вследствие резкого снижения напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. У дизельного двигателя при низких температурах (в цилиндры поступает холодный воздух) и малой пусковой частоте вращения ухудшаются условия для достижения в конце такта сжатия необходимой для воспламенения топлива температуры воздуха. Кроме того, имеющее при этом место повышение вязкости топлива и уменьшение скорости его впрыска вызывают ухудшение распыливания топлива в цилиндрах дизеля. Все это затрудняет пуск холодного двигателя при низких температурах.

Пуск холодного двигателя сопровождается повышенным изнашиванием основных его рабочих деталей. Это имеет место по ряду причин: из-за поступления масла к трущимся поверхностям с некоторым запаздыванием после начала работы двигателя. По данным исследований, время задержки появления масла из коренного подшипника после начала работы насоса может составлять до 2 мин и более; из-за смывания масла со стенок цилиндра топливом, попадающим в цилиндр в жидком виде, что приводит к ухудшению смазки; из-за быстрого загрязнения масла, вызываемого неудовлетворительной его фильтрацией вследствие резкого снижения пропускной способности фильтров тонкой очистки в результате повышения вязкости смолистых веществ, отложившихся в них. При отрицательной температуре фильтр тонкой очистки пропускает масла в 20…30 раз меньше по сравнению с максимальной пропускной способностью при положительной температуре. Кроме того, возрастание при низких температурах вязкости масла приводит к повышению давления в системе и срабатыванию перепускного клапана фильтра грубой очистки, в результате чего, последний также выключается из работы. Прогревание же масла в поддоне картера двигателя при низких температурах окружающего воздуха происходит очень медленно.

При низких температурах значительно активизируется коррозия деталей цилиндропоршневой группы двигателя. Поэтому в условиях низких температур при пуске двигателя имеет место интенсивное (во много раз больше, чем при нормальном тепловом режиме) коррозионно-механическое изнашивание его деталей.

При эксплуатации автомобилей в условиях низких температур возникают серьезные затруднения с поддержанием нормального теплового режима двигателя, особенно при работе с частыми остановками для погрузки — разгрузки и по другим причинам. При низких температурах значительно возрастает изнашивание деталей двигателя. Переохлаждение агрегатов трансмиссии приводит к застыванию масла в них, ухудшению Условий смазывания рабочих поверхностей, увеличению изнашивания деталей.

Возможное при низких температурах замерзание жидкости в системах охлаждения двигателя, отопления кабины, кузова, электролита в аккумуляторной батарее может приводить к размораживанию блока двигателя, разрыву бачков и трубок радиатора, баков батареи. В условиях низких температур намного выше вероятность отказов топливной системы дизелей. Их причиной могут быть ледяные и воздушные пробки в трубопроводах, которые образуются вследствие скопления мелких кристалликов льда при замерзании воды, находящейся в дизельном топливе. Парафины, содержащиеся в топливе, при этом превращаются в студенистую массу, которая может забивать топливные фильтры, топливопроводы, что также является причиной отказов. В условиях низких температур снижается также надежность гидравлического тормозного привода из-за возможного застывания некоторых тормозных жидкостей.

При эксплуатации автомобилей в условиях холодного климата имеет место ухудшение их топливной экономичности. Основные причины возрастания расхода топлива: увеличение времени пуска и прогрева двигателя; работа двигателя при пониженной температуре жидкости в системе охлаждения; повышенная вязкость масла в агрегатах трансмиссии, что ведет к значительным потерям мощности на ее прокручивание; повышенное сопротивление движению по заснеженным дорогам.

При перевозке грузов значительно усложняется возможность обеспечения их сохранности вследствие того, что многие из грузов при остывании, замерзании теряют необходимые свойства, снижается их качество. Низкие температуры значительно ухудшают условия работы водителя, поездки пассажиров. Затрудняется работа водителя также вследствие снижения видимости дороги из-за запотевания и обмерзания стекол кабины Надежность пуска двигателей автомобилей, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, может обеспечиваться применением системы предпускового подогрева, использованием соответствующих топлив и масел, специальных устройств для обеспечения пуска холодного двигателя, системы теплоизоляции и подогрева аккумуляторных батарей.

Для предпускового индивидуального подогрева двигателей используются встроенные предпусковые подогреватели типа П или ПЖБ, работающие на бензине, или типа ПЖД — на дизельном топливе. Они обеспечивают одновременный разогрев охлаждающей жидкости в системе охлаждения и масла в картере. Применение индивидуальных подогревателей особенно эффективно при температурах наружного воздуха ниже -30°С. При -12°С…-30°С для облегчения пуска холодные двигателей эффективно использовать приспособления для впрыска легковоспламеняющейся пусковой жидкости.

Для снижения сопротивления провертыванию коленчатого вала двигателя при пуске необходимо применять специальные зимние масла с пологой вязкостно-температурной характеристикой, с температурой застывания до -(30…40) °С. Для сокращения времени прогрева двигателя при пуске должна быть предусмотрена возможность временного отключения вентилятора. Аккумуляторные батареи для сохранения необходимой емкости должны иметь теплоизоляцию и регулируемый обогрев от работающего двигателя или других источников тепловой энергии. Имея степень заряженности 75%, они должны обеспечивать надежный пуск двигателя без предварительного подогрева с применением средств облегчения его после 24-часовой стоянки автомобиля на открытом воздухе.

С целью снижения изнашивания деталей двигателя в период пуска желательно предусматривать в его конструкции возможность ввода масла под давлением в масляную магистраль за 1. .2 мин до пуска двигателя, а также в период его прогрева.

Система охлаждения двигателей должна иметь теплорегулирующий комплекс, обеспечивающий поддержание нормального теплового состояния двигателя на всех режимах работы температурах наружного воздуха с учетом того, что в зимнее время часть теплоты должна отводиться в систему отопления кабины, а также пассажирского салона у автобусов. Этот комплекс включает автоматически регулируемое утепление радиатора (жалюзи или сплошные шторки), термостат, устройство для автоматического отключения вентилятора при понижении температуры охлаждающей жидкости, утеплительные чехлы капота или передней стенки кабины (при бескапотной компоновке). Применение последних позволяет сохранять тепло при неработающем двигателе, что очень важно для сокращения времени его пуска и прогрева после непродолжительной стоянки.

Для обеспечения безотказной работы агрегатов, механизмов и систем автомобиля при эксплуатации в условиях низких температур необходимо применение зимних видов топлив, смазочных материалов, технических жидкостей, обладающих необходимыми вязкостно-температурными свойствами С целью повышения безотказности работы системы питания дизелей целесообразно использовать систему подогрева топлива, что может быть осуществлено за счет теплоты отработавших газов или в специальном теплообменнике за счет теплоты охлаждающей жидкости.

Так же стоит отметить повышение расхода топлива в условиях холодной зимы.

Проблеме оценки и снижения расхода топлива при эксплуатации автомобилей в суровых зимних условиях посвящено большое количество работ.

Так В. И. Ерохов в одной из своих работ отмечает, что зимой автомобили расходуют около 50% топлива при неоптимальных режимах двигателя, а для коробки передач, заднего моста и шин эти режимы вообще не достигают оптимальных значений. Эксплуатация автомобилей с пониженной температурой охлаждающей жидкости всегда связана с увеличением расхода топлива, что у непрогретого двигателя приводит к обогащению горючей смеси. Понижение температуры воздуха до — 40 °C вызывает увеличение эксплуатационного расхода топлива до 30% по сравнению с летней нормой. Изменение температуры окружающей среды на 10 °C приводит к тому, что суммарное сопротивление движению изменяется примерно на 8 — 10%, расход топлива на 6 — 7%. При снижении температуры окружающего воздуха на 30 °C расход топлива может возрасти до 25%.

Глава 3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ В ЖАРКИЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ Специфика эксплуатации автомобилей в жаркий период времени обусловливает ряд особенностей эксплуатации автомобилей. При эксплуатации автомобилей в жаркий период времени имеет место существенное ухудшение таких их эксплуатационных качеств, как топливная экономичность, надежность, безопасность, удобство использования.

Высокие температуры воздуха, особенно при движении автомобиля с большой нагрузкой и малой скоростью, вызывают частые перегревы двигателя. Этому способствует также то, что воздух в двигатель у стандартных автомобилей поступает из подкапотного пространства, где он нагревается в жаркое время до 8О…1ОО°С. В результате существенно ухудшаются показатели эффективности работы двигателя. При температуре наружного воздуха выше 30 °C мощность двигателя уменьшается почти на 12%, а расход топлива увеличивается на 17,5%. Кроме того, значительно повышается содержание токсичных компонентов в отработавших газах.

Перегрев приборов системы электрооборудования (катушки зажигания, реле-регулятора, аккумуляторной батареи), особенно интенсивный при размещении последних в подкапотном пространстве, приводит к нарушению режима их работы, более частым отказам.

Высокая температура окружающего воздуха, а также интенсивное солнечное облучение вызывают переход легких фракций бензина в топливопроводах из жидкого в парообразное состояние. Это приводит к тому, что к карбюратору подается смесь топлива в жидкой фазе и его паров. При этом рабочая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, оказывается обедненной настолько, что может вызвать перебои в работе двигателя или даже прекращение его работы. Парообразование в системе питания зависит от давления в ней, температуры ее деталей и склонности бензина к испарению. Чем ниже давление, тем благоприятнее условия для парообразования. Самое низкое давление в топливной системе имеет место во всасывающем тракте и особенно над диафрагмой бензонасоса во время впуска топлива. Именно для этого места парообразование топлива характерно в наибольшей степени. Давление же над диафрагмой зависит от взаимного расположения топливного бака и насоса, гидравлического сопротивления топливопроводов.

Высокие температуры приводят к плавлению консистентных смазочных материалов и вытеканию их из негерметизированных узлов, повышению давления нагретого воздуха в картерах агрегатов трансмиссии и вследствие этого течи масла через сальники, прокладки.

В некоторых узлах (спидометрах, стеклоочистителях) из-за высыхания смазочного материала происходит интенсивное изнашивание деталей, что влечет за собой снижение их надежности.

Высокие температуры вызывают снижение вязкости тормозной жидкости и подтекание ее, образование паровых пробок в гидравлическом приводе тормозов и отказ тормозов.

Высокие температуры и солнечное облучение отрицательно сказываются на работоспособности и сроке службы деталей из резины, пластмассы и других материалов. Вследствие высокого нагрева (до 7О…8О°С) при движении по раскаленным дорогам интенсивно изнашиваются шины. В 2…3 раза сокращается срок службы ремней вентилятора. Быстро выходят из строя резиновые втулки амортизаторов, уплотнения дверных проемов и стекол. Детали из пластмассы теряют свою форму, размягчаются, обивочные материалы, лакокрасочные покрытия выгорают.

Высокая запыленность воздуха приводит к интенсивному изнашиванию двигателей (особенно деталей цилиндропоршневой группы), деталей подвески, рулевого управления, карданной передачи и др. Вследствие высокой температуры окружающего воздуха, сильной запыленности ухудшаются условия работы водителей, снижается комфортабельность поездки пассажиров.

Особенности эксплуатации автомобилей в условиях жары определяют ряд требований к их конструкции.

Это касается в первую очередь приспособленности двигателя к работе в этих условиях. В целях предотвращения его перегрева, снижения показателей эффективности целесообразны такие меры конструктивного характера, как: применение герметичной системы охлаждения с расширительным бачком; организация забора воздуха в систему питания не из подкапотного пространства, а снаружи; использование масляного радиатора; применение топливных насосов повышенной производительности; установка насоса и топливопроводов, исключающая нагрев их от двигателей или прямыми солнечными лучами, а также сводящая к минимуму гидравлическое сопротивление всасывающей ветви топливопровода (лучшим решением является установка насоса в топливном баке, при этом всасывающая ветвь топливопровода вообще отсутствует); применение бензинов, имеющих высокую температуру 10%-ной точки, более высокую детонационную стойкость.

Для обеспечения необходимого уровня надежности автомобиля в целом, его агрегатов, узлов необходимо: применение более эффективной системы очистки воздуха, подаваемого в двигатель, в частности двухступенчатой фильтрации (фильтр типа «циклон» на первой ступени и масляно-инерционный на второй); использование более надежной пылезащиты всех смазываемых узлов; применение тугоплавких (с температурой плавления не ниже 1О5…11О°С) смазочных материалов для трудногерметизируемых узлов, невысыхающих для смазывания приборов (стеклоочистителей, спидометров и др.); повышение герметичности картеров агрегатов; применение теплостойкой резины при изготовлении шин, различных резиновых изделий; использование термостойких пластмасс при изготовлении различных деталей, теплостойких клеевых композиций, лакокрасочных покрытий, стойких против выгорания обивочных материалов и др.

Для эксплуатации автомобилей в жаркий период времени необходимо применение тормозных жидкостей с необходимыми вязкостными свойствами при высоких (до +50°С) температурах, не склонных к образованию при повышении температуры паровых пробок.

Для обеспечения надлежащих условий работы водителя и комфортабельности поездки пассажиров необходимы: защита кабины водителя и пассажирского салона от проникновения пыли, горячего воздуха из подкапотного пространства, отработавших газов, паров топлива; оборудование кабины и салона системой кондиционирования воздуха; термоизоляция крыши кузова пассажирского автомобиля и кабины грузового от действия солнечных лучей, а также кабины и пассажирского салона от двигателя.

ВЫВОДЫ

1.Основной из характеристик природно-климатических условий эксплуатации, влияющих на эксплуатационные свойства автомобилей, является температура окружающего воздуха.

2.Природно-климатические условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и соответственно на их техническое состояние и надёжность.

3.При эксплуатации автомобилей в условиях холодного климата имеет место ухудшение их топливной экономичности.

4.Из-за низких температур системы автомобиля вынуждены работать в экстремальных режимах, прежде всего это касается двигателя и устройств, обеспечивающих его работу.

5. При низких температурах значительно активизируется коррозия деталей цилиндропоршневой группы двигателя.

6. Высокие температуры воздуха, особенно при движении автомобиля с большой нагрузкой и малой скоростью, вызывают частые перегревы двигателя.

7. Высокие температуры приводят к плавлению консистентных смазочных материалов и вытеканию их из негерметизированных узлов, повышению давления нагретого воздуха в картерах агрегатов трансмиссии и вследствие этого течи масла через сальники, прокладки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ автомобиль техническое состояние

1.Техническая эксплуатация автомобилей под редакцией доктора техн. наук, профессора Е. С. Кузнецова. — Москва «Транспорт», 1991.

2. Резник Л. Г., Ромалис Г. М., Чарков С. Т. Эффективность использования автомобилей в различных условиях эксплуатации. — М.: Транспорт, 1989. — 128 с.

3. Л. Г. Резник, Г. М. Ромалис, С. Т. Чарков. Приспособленность автомобилей к низким температурам воздуха. — М.: Тюмень ТГУ, 1985. 104с.

4.Электронный ресурс www.explavto.narod.ru