CC BY
1
^ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ
УДК 656.1
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА НАДЕЖНОСТЬ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
А.Н. Чебоксаров1
Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет,
Россия, 644080, г. Омск, пр. Мира, 5.
Статья посвящена исследованию влияния низких температур на надежность автотранспортных средств. В статье представлены результаты анализа количества отказов по месяцам года, который выявил, что зимние месяцы имеют наибольшее количество отказов. График зависимости удельного количества отказов от температуры окружающего воздуха подтверждает, что при снижении температуры количество отказов увеличивается. Кроме того, приводится зависимость пусковых износов двигателя и времени запаздывания поступления масла к подшипникам от температуры окружающего воздуха. Эти результаты имеют практическую значимость для оптимизации технического обслуживания автомобилей и повышения их надежности при экстремальных климатических условиях. Полученные выводы могут быть использованы в разработке новых технологий и конструкций, улучшающих работу автотранспортных средств при низких температурах.
Ключевые слова: автотранспортное средство, износ, надежность, низкие температуры.
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF LOW TEMPERATURES ON THE RELIABILITY OF MOTOR VEHICLES
A.N. Cheboksarov The Siberian State Automobile and Highway University, Russia, 644080, Omsk, Mira Ave 5.
The article is devoted to the study of the influence of low temperatures on the reliability of motor vehicles. The article presents the results of the analysis of the number of failures by month of the year, which revealed that the winter months have the largest number of failures. The graph of the dependence of the specific number of failures on the ambient temperature confirms that as the temperature decreases, the number of failures increases. In addition, the dependence of the starting engine wear and the delay time of oil supply to the bearings on the ambient air temperature is given. These results are of practical importance for optimizing car maintenance and improving their reliability under extreme climatic conditions. The findings can be used in the development of new technologies and designs that improve the operation of vehicles at low temperatures.
Keywords: motor vehicle, wear, reliability, low temperatures.
В России значительное число автотранспортных средств эксплуатируется в Северных регионах, включая районы Крайнего Севера, которые характеризуются экстремальными климатическими условиями. Они характеризуются длительными периодами морозов, сильными ветрами и снегопадами. Всё это создаёт сложности в обеспечении надежности и безопасности эксплуатации автотранспорта в этих регионах.
Исследование влияния низких температур на надежность автотранспортных средств представляет собой важную задачу в области эксплуатации автомобилей. Экстремальные погодные условия с низкими температурами могут
сказываться на работе двигателя, а также оказывать негативное влияние на состояние подвески и других элементов автомобиля [1, 2].
Низкие отрицательные температуры оказывают существенное влияние на надежность автомобиля. Возникают проблемы с запуском двигателя, функционированием систем торможения и управления, а также повышенным износом различных элементов автомобиля.
На графике (рисунок 1) представлена зависимость параметра потока отказов двигателя, подвески и рулевого управления по месяцам года [3, 4].
1Алексей Николаевич Чебоксаров - кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт», тел. +7 (904) 072-82-56, e-mail: [email protected]
А.Н. Чебоксаров
воляет сделать следующие выводы. График демонстрирует, что с изменением температуры происходят соответствующие изменения в количестве отказов. Наблюдается обратная зависимость между температурой и количеством отказов: при снижении температуры количество отказов увеличивается, а при повышении температуры количество отказов снижается.
Рисунок 1 - Зависимость параметра потока по месяцам года: 1 - двигатель; 2 - подвеска;
3 - рулевой механизм
Анализируя данные о распределении количества отказов по месяцам года для двигателя, подвески и рулевого механизма, можно сделать следующие выводы:
- распределение отказов двигателя показывает, что зимние месяцы (февраль и декабрь) имеют наибольшее количество отказов, в то время как август имеет самое низкое количество отказов;
- распределение отказов подвески также показывает, что зимние месяцы (январь и декабрь) имеют наибольшее количество отказов, а весной и летом (апрель-июль) отказы подвески снижаются, а затем снова возрастают в осенние месяцы (сентябрь-декабрь);
- отказы рулевого механизма имеют наименьшую частоту по сравнению с двигателем и подвеской. Февраль и декабрь отличаются некоторым количеством отказов рулевого механизма, в то время как май, июнь и сентябрь имеют наименьшее количество отказов.
В целом, данные свидетельствуют о том, что различные агрегаты и системы автомобиля имеют различную частоту отказов в течение года. Зимние месяцы обычно связаны с более высокими значениями отказов для всех трех элементов (двигатель, подвеска и рулевой механизм).
Следующий график (рисунок 2) также подтверждает ранее сделанные выводы о том, что низкие температуры оказывают существенное влияние на количество отказов автомобилей [5, 6].
Анализ представленных данных о влиянии температуры окружающего воздуха на удельное количество отказов автомобилей поз-
Рисунок 2 - Зависимость удельного количества отказов автомобилей от температуры окружающего воздуха
Важно отметить, что холодные температуры сопровождаются значительным увеличением удельного количества отказов автомобилей. От -10°С до -25°С наблюдается рост количества отказов, что указывает на негативное влияние холода на надежность автомобильных компонентов.
Однако при умеренных температурах от +20°С до -10°С удельное количество отказов снижается. Это свидетельствует о меньшем влиянии умеренных температур на надежность автомобилей и более стабильной работе компонентов в этом диапазоне температур.
При температурах выше +20°С наблюдается некоторое увеличение удельного количества отказов. Возможно, это связано с неблагоприятными условиями для работы некоторых компонентов автомобилей при высоких температурах.
Изучение зависимости количества отказов автомобилей от температуры окружающего воздуха является важным аспектом исследования. Однако, помимо количества отказов, также необходимо рассмотреть влияние температуры на износы двигателей, которые могут оказывать значительное влияние на надежность и долговечность автомобильных компонентов.
Из графика (рисунок 3) зависимости пусковых износов двигателя, выраженных в эквивалентном пробеге автомобиля, от температуры окружающего воздуха видно, что при понижении температуры ниже -10°С пусковые износы двигателей резко возрастают [7]. При температурах от +25°С до -25°С пробег, эквивалентный
4
СПбГЭУ
Исследование влияния низких температур на надежность автотранспортных средств
одному пуску, увеличивается в 4,5 раза. Это указывает на то, что более низкие температуры значительно увеличивают износ двигателя при пуске. /, км
32
2U
16
О
А
\
—>
ется применение специальных технических решений, таких как улучшенные системы смазки, обогрев двигателя, выбор соответствующих смазочных материалов и регулярное техническое обслуживание в зимний период.
Т, С
iO
АО -20 0 20 М №
Рисунок 3 - Зависимость пусковых износов двигателя, выраженных в эквивалентном пробеге автомобиля, от температуры окружающего воздуха
Таким образом, можно сделать вывод, что более низкие температуры окружающего воздуха способствуют увеличению пусковых износов двигателя, в то время как более теплые температуры снижают. Это может быть связано с различиями в смазочных свойствах масла, включая его вязкость, которая зависит от температуры окружающего воздуха. При более низких температурах вязкость масла увеличивается, что может привести к запаздыванию поступления масла к подшипникам двигателя.
Из графика (рисунок 4) зависимости времени запаздывания поступления масла к подшипникам коленчатого вала после начала его прокручивания от температуры окружающего воздухаи видно, что при понижении температуры ниже -10°С время запаздывания поступления масла к подшипникам двигателя резко возрастает [8]. При температурах от +25°С до -25°С время запаздывания поступления масла к подшипникам возрастает 4с до 40с. Запаздывание поступления масла может снизить эффективность смазки двигателя и привести к повышенному трению и износу его компонентов.
Экстремальные климатические условия, особенно зимние месяцы, оказывают значительное влияние на количество отказов и износ автомобилей. Результаты анализа показали, что при снижении температуры окружающего воздуха количество отказов увеличивается, особенно для двигателя, подвески и рулевого механизма. Пусковые износы двигателя также значительно возрастают при низких температурах.
Для повышения надежности автомобилей в условиях низких температур рекоменду-
30
20
10
А
\
—>
-W
-20 0 20 W
60
ГС
Рисунок 4 - Зависимость времени запаздывания поступления масла к подшипникам коленчатого вала после начала его прокручивания от температуры окружающего воздуха
Литература
1. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. Под ред. Е.С. Кузнецова. М.: Транспорт, 2012. - 413 с.
2. Семенов Н.В. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур / Н. В. Семенов. - Москва: Транспорт, 1993. - 190 с.
3. Агеев Е.В. Проблемы и перспективы развития технической эксплуатации автомобилей: монография / Е.В. Агеев, А.Л. Севостьянов, Ю.В. Родионов. -Пенза: ПГУАС, 2014. - 200 с.
4. Резник Л.Г., Ромалис Г.М., Чарков С.Т. Эффективность использования автомобилей в различных условиях эксплуатации. - М.: Транспорт, 1989. - 128 с.
5. Савин Л.О. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта двигателей внутреннего сгорания автомобильного транспорта при эксплуатации: дис... канд. техн. наук: 2.9.5 / Л.О. Савин. - Орел, 2022. - 155 с.
6. Эртман С.А. Приспособленность автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей : дис... канд. техн. наук: 05.22.10 / С.А. Эртман. - Тюмень, 2004. - 180 с.
7. Артамошкин М.В., Каледа В.Н. Особенности эксплуатации грузовых автомобилей с дизельными двигателями в условиях крайнего севера / М.В. Артамошкин, В.Н. Каледа // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте: Сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием. - Пенза: ПГАУ, 2019. - С. 22 - 29.
8. Денисов А.С. Потенциал функционального тюнинга автомобилей в условиях сурового климата / А.С. Денисов, И.А. Якубович, Д.Р. Шафеев // Грузовик. - 2015. - №7. - С. 39 - 42.
