Научная статья на тему 'Работоспособность автомобиля КамАЗ в условиях криолитозоны'

Работоспособность автомобиля КамАЗ в условиях криолитозоны Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
562
89
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
iPolytech Journal
ВАК
Ключевые слова
ГРУЗОВОЙ АВТОМОБИЛЬ / ОТКАЗ / РАБОТОСПОСОБНОСТЬ / КРИОЛИТОЗОНА / НИЗКИЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ / TRUCK / FAILURE / PERFORMANCE / PERMAFROST REGION / LOW CLIMATIC TEMPERATURES

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Зудов Геннадий Юрьевич, Буслаева Ирина Ивановна, Лебедев Михаил Петрович, Левин Алексей Иванович

ЦЕЛЬ. Исследование работоспособности систем автомобиля КамАЗ в суровых природно-климатических условиях криолитозоны. МЕТОДЫ. Для обработки информации базы данных по работоспособности автомобилей КамАЗ в температурно-нагрузочных условиях Севера использованы методы математической статистики. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведенное исследование отказов основных групп деталей и сборочных единиц автомобилей КамАЗ, эксплуатируемых в условиях Севера, позволило разделить эти системы на типы по признаку чувствительности к низким климатическим температурам. Выделены группы деталей и сборочных единиц, для которых низкие температуры окружающей среды являются доминирующим фактором влияния на их работоспособность; группы, на работоспособность которых низкие температуры влияют наряду с другими эксплуатационными факторами; группы, работоспособность которых слабо зависит от низких температур воздуха. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Выявлены системы и детали, лимитирующие надежность автомобилей КамАЗ в условиях криолитозоны. Исследованы распределения отказов групп деталей и сборочных единиц автомобилей КамАЗ по месяцам года. Для этих групп предложена классификация по степени чувствительности к низким климатическим температурам.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Зудов Геннадий Юрьевич, Буслаева Ирина Ивановна, Лебедев Михаил Петрович, Левин Алексей Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

KAMAZ PERFORMANCE IN CONDITIONS OF PERMAFROST REGION

The PURPOSE of this article is to study the operability of KAMAZ truck systems in severe natural and climatic conditions of the permafrost region. The METHODS of mathematical statistics are used to process database information on KAMAZ operability in the temperature-load conditions of the North. RESULTS. The conducted study of failures of the main groups of assembly components and parts of KAMAZ trucks operated in the North allowed to classify these systems into the types by sensitivity to low climatic temperatures. We have distinguished the groups of parts and assembly components of KAMAZ truck for which low ambient temperature is the dominant factor influencing their operability; the groups whose operability is affected by low temperatures along with other operational factors; and the groups whose operability is slightly affected by low ambient temperatures. CONCLUSION. The systems and parts limiting the performance of KAMAZ trucks in permafrost region have been identified. The study is given to the monthly distributions of failures of KAMAZ part groups and assembly units by months. These groups are classified according to the degree of sensitivity to low climatic temperatures.

Текст научной работы на тему «Работоспособность автомобиля КамАЗ в условиях криолитозоны»

Оригинальная статья / Original article УДК 622:621.879.1

DOI: http://dx.d0i.0rg/l0.21285/1814-3520-2018-10-166-177

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

© Г.Ю. Зудов1, И.И. Буслаева2, М.П. Лебедев3, А.И. Левин4

Якутский научный центр СО РАН,

677980, Российская Федерация, г. Якутск, ул. Петровского, 2.

РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Исследование работоспособности систем автомобиля КамАЗ в суровых природно-климатических условиях криолитозоны. МЕТОДЫ. Для обработки информации базы данных по работоспособности автомобилей КамАЗ в температурно-нагрузочных условиях Севера использованы методы математической статистики. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведенное исследование отказов основных групп деталей и сборочных единиц автомобилей КамАЗ, эксплуатируемых в условиях Севера, позволило разделить эти системы на типы по признаку чувствительности к низким климатическим температурам. Выделены группы деталей и сборочных единиц, для которых низкие температуры окружающей среды являются доминирующим фактором влияния на их работоспособность; группы, на работоспособность которых низкие температуры влияют наряду с другими эксплуатационными факторами; группы, работоспособность которых слабо зависит от низких температур воздуха. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Выявлены системы и детали, лимитирующие надежность автомобилей КамАЗ в условиях криолитозоны. Исследованы распределения отказов групп деталей и сборочных единиц автомобилей КамАЗ по месяцам года. Для этих групп предложена классификация по степени чувствительности к низким климатическим температурам.

Ключевые слова: грузовой автомобиль, отказ, работоспособность, криолитозона, низкие климатические температуры.

Информация о статье. Дата поступления 14 июля 2018 г.; дата принятия к печати 19 сентября 2018 г.; дата он-лайн-размещения 31 октября 2018 г.

Формат цитирования. Зудов Г.Ю., Буслаева И.И., Лебедев М.П., Левин А.И. Работоспособность автомобиля КамАЗ в условиях криолитозоны // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 10. С. 166-177. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-10-166-177

KAMAZ PERFORMANCE IN CONDITIONS OF PERMAFROST REGION

G.Yu. Zudov, I.I. Buslaeva, M.P. Lebedev, A.I. Levin

Yakut Scientific Center SB RAS,

2, Petrovsky St., Yakutsk, Sakha Republic (Yakutia), 677980, Russian Federation

1Зудов Геннадий Юрьевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела ритмологии и эргономики северной техники, e-mail: zudov@prez.ysn.ru

Gennady Yu. Zudov, Candidate of technical sciences, Senior Researcher of the Department of North Machinery Rhyth-mology and Ergonomics, e-mail: zudov@prez.ysn.ru

2Буслаева Ирина Ивановна, кандидат технических наук, доцент, заведующая отделом ритмологии и эргономики северной техники, e-mail: buslajeva@mail.ru

Irina I. Buslaeva, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Department of North Machinery Rhythmology and Ergonomics, e-mail: buslajeva@mail.ru

3Лебедев Михаил Петрович, доктор технических наук, член-корреспондент РАН, председатель ЯНЦ СО РАН, e-mail: m.p.lebedev@prez.ysn.ru

Mikhail P. Lebedev, Doctor of technical sciences, Corresponding member of RAS, Chairman of the Yakut Scientific Center of SB RAS, e-mail: m.p.lebedev@prez.ysn.ru

4Левин Алексей Иванович, доктор технических наук, заведующий сектором отдела ритмологии и эргономики северной техники, e-mail: levin@prez.ysn.ru

Aleksei I. Levin, Doctor of technical sciences, Head of the Sector of the North Machinery Rhythmology and Ergonomics Department, e-mail: a.i.levin@prez.ysn.ru

ABSTRACT. The PURPOSE of this article is to study the operability of KAMAZ truck systems in severe natural and climatic conditions of the permafrost region. The METHODS of mathematical statistics are used to process database information on KAMAZ operability in the temperature-load conditions of the North. RESULTS. The conducted study of failures of the main groups of assembly components and parts of KAMAZ trucks operated in the North allowed to classify these systems into the types by sensitivity to low climatic temperatures. We have distinguished the groups of parts and assembly components of KAMAZ truck for which low ambient temperature is the dominant factor influencing their operability; the groups whose operability is affected by low temperatures along with other operational factors; and the groups whose operability is slightly affected by low ambient temperatures. CONCLUSION. The systems and parts limiting the performance of KAMAZ trucks in permafrost region have been identified. The study is given to the monthly distributions of failures of KAMAZ part groups and assembly units by months. These groups are classified according to the degree of sensitivity to low climatic temperatures.

Keywords: truck, failure, performance, permafrost region, low climatic temperatures

Information about the article. Received July 14, 2018; accepted for publication September 19, 2018; available online October 31, 2018.

For citation. Zudov G.Yu., Buslaeva I.I., Lebedev M.P., Levin A.I. KAMAZ performance in conditions of permafrost region. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 10, pp. 166-177. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-10-166-177. (In Russian).

Введение

Обеспечение работоспособности и надежности технических систем в суровых природно-климатических условиях приобретает особую актуальность в свете интенсивного освоения арктических и северных районов России, что является одной из стратегических задач развития страны. Исправное техническое состояние транспортных средств влияет не только на безопасность транспортировки пассажиров и грузов в экстремальных условияхкриолитозоны,но и на вероятность их попадания в аварийную ситуацию [1]. Климат Якутии является одним из самых суровых на планете: его отличительной особенностью являются экстремально низкие температуры воздуха в зимнее время и резкие изменения суточных температур в весенне-осенний период. Ра-

ботоспособность техники, особенно на Севере, представляет собой комплексную проблему, так как технические объекты являются сложными системами, состоящими из большого числа деталей и сборочных единиц, изготовленных из разных материалов, на которые оказывают различное влияние природно-климатические и эксплуатационные факторы. Экстремальные условия эксплуатации техники в криолитозоне характеризуются большим количеством переменных факторов и их сочетаний [2]. Существующие методы оценки работоспособности технических систем не в полной мере учитывают особенности их функционирования на Севере. Целью работы является исследование работоспособности систем автомобилей КамАЗ, эксплуатируемых в природно-климатических условиях криолитозоны.

Объект и схема исследований

Для исследования нами проводился сбор информации об отказах грузовых автомобилей КамАЗ, эксплуатируемых автотранспортными предприятиями Якутии. Собранная информация после проверки на достоверность, полноту и однородность заносилась в базу данных банка «Техника Севера» ОРЭСТ ЯНЦ СО РАН.

Автомобили КамАЗ являются самыми распространенными в России отечественными грузовыми автомобилями грузоподъемностью от 10 до 40 тонн и эксплуатируются в арктических и северных районах более 40 лет. Эти машины отличает возможность работы при низких климатических температурах и хорошая проходимость, актуальная для грунтовых дорог Якутии. В

базе данных «КамАЗ» банка «Техника Севера» имеется информация о работоспособности 250 автомобилей этой марки, из которых для анализа нами выбрано 50 машин. Основным критерием выбора являлась продолжительность наблюдения не менее 5 лет с начала эксплуатации нового автомо-

Исследование работоспособности ав

Природно-климатические условия Севера как фактор негативного воздействия на работоспособность автотранспорта. Для оценки воздействия природно-климатических факторов криолитозоны на работоспособность автомобилей КамАЗ проведен анализ распределения общего количества отказов за выбранный пятилетний период наблюдения по календарным месяцам (рис. 1). Для автомобиля в целом наблюдается возрастание числа отказов в зимнее время по сравнению с летним периодом в два и более раза. Наибольшее количество отказов приходится на холодные месяцы с ноября по февраль, а наименьшее - на теплое время - с мая по июль. Возрастание числа отказов в августе связано с нетемпературными факторами.

биля. Отобранная статистическая информация отсортирована по системам, узлам, группам деталей и сборочных единиц. Эта информация распределена по временным интервалам для оценки влияния климатических температур и продолжительности эксплуатации.

иля КамАЗ в условиях криолитозоны

При низких температурах внешней среды криолитозоны основная причина отказов автомобилей - хрупкие разрушения металлических деталей и элементов, а также резинотехнических изделий (РТИ). Так, например, степень негативного воздействия фактора низких температур на отказы деталей подвески зависит от сопротивления материала хрупкому разрушению [3, 4]. Кроме того, на работоспособность упругих деталей подвески и неподрессоренных элементов автомобиля существенное влияние оказывает уровень переменных динамических нагрузок, определяемых микропрофилем дороги и жесткостью подвески, и обусловливающих появление усталостных повреждений [5]. Также при низких температурах происходит увеличение вязкости масел,

3000

123456789 10 11 12

Месяцы/Months

Рис. 1. Распределение количества отказов автомобилей КамАЗ по месяцам Fig. 1. Monthly distribution of KAMAZ number of failures

смазок и топлива, обледенение элементов машин, повышение жесткости РТИ [6-8]. Это усложняет условия работы узлов трения, элементов подвески, двигателя и трансмиссии, вызывая увеличение пусковых и рабочих нагрузок на детали автомобиля.

Низкие температуры среды значительно влияют на служебные свойства РТИ - происходит стеклование полимерных материалов, при этом увеличивается модуль упругости материала и резко снижаются его эластичность и пластичность, а в конечном итоге уменьшается срок службы деталей и узлов. Неблагоприятно воздействует на РТИ и влажность воздуха: конденсат, попавший внутрь этих материалов и на их поверхности, при понижении температуры ниже 0°С замерзает, при этом происходит образование частиц льда, что вызывает микроразрушения материала РТИ и обледенение поверхностей. Такие процессы наблюдаются при резком изменении температуры среды, характерном в зимнее время для гаражного хранения автомобилей: влага конденсиру-

ется на элементах машины при заезде в гараж, а затем при выезде из гаража остатки невысохшей влаги замерзают.

Системы, лимитирующие работоспособность автомобиля КамАЗ в условиях холодного климата. За пятилетний период наблюдений зафиксировано 24348 отказов выбранных автомобилей. Распределение числа отказов по группам, согласно Каталогу деталей и сборочных единиц автомобилей КамАЗ [9], приведено на рис. 2. Наибольшее количество отказов приходится на тормоза - 3792, электрооборудование - 2721, двигатель - 2535 и подвеску -2108. Кроме того, более 1000 отказов зафиксировано по системе охлаждения (1361), системе питания (1308) и рулевому управлению (1062). На эти семь систем приходится более 61,1 % всех отказов.

Анализ базы данных показал, что наибольшее число отказов приходится на 11 сборочных единиц и деталей, хотя в общей сложности эти элементы составляют менее 2 % от общего количества сборочных единиц и деталей автомобиля КамАЗ (таблица).

4000

3000

2000

1000

1 1

III... ■ ■ ■ ll 1. 1 .1 1.

1 1 ш ■ ■ ■

T (1) >s >s (1) го

ro s s о

4 X X X го

Ф Ч Ч с Q_

Ci m (I) ф

(l> Ci СО Ci а

с H о о

rn го о H о

^ о о

ю — ■> о _0

о о с; с;

о m ч s о о ш

1

п: (1)

м s

_L X

ф (1)

ч с;

^ с

о о

н

о

s

п:

s

и:

ц

s

н

X

(D

ш

л с; ф

m d

m к о s

ГО ф

о

ф н о s О

о s О

I

ф

с;

с

ф

J

О

о ф

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

m Ч

о IZ

Ф го

и О со

_L ш О

ч ф >

ф Ц О

Ci о

(1) го о Ci 1—

с Ф

л :ф s

о X

и О ф

V Ц

ш

го

Ci

с

>

го m о

Ч Ci

о ю о о

Ci Ё ф с; О

л го i

^ I

S. *

IZ

ф

о m о

Ci

н ф m

О

к го m

о ^

о ю м Ci

ф m d

ю го

ф

Ci ф

с

О

Ci

о

I—

го с; IZ

ф о х

S :ф

Ч О С

о ш

о

Ci

о >

о

Ci

о >

0

Рис. 2. Распределение числа отказов автомобилей КамАЗ по группам деталей и сборочных единиц Fig. 2. Distribution of KAMAZ number of failures by groups of assembly components and parts

Отказы сборочных единиц и деталей автомобилей КамАЗ

ГаИ Ures of KAMAZ assembly components and parts

Система автомобиля Наименование сборочной единицы,детали Количество отказов сборочной единицы,детали

Тормозная система Тормозной шланг 682

Энергоаккумулятор 518

Воздушные трубки 366

Компрессор 217

Сумма отказов указанных деталей / Всего отказов по системе 1783 / 3792

Электрооборудование Проводка 1882

Сумма отказов указанных деталей / Всего отказов по системе 1882/2721

Подвеска Рессоры 581

Реактивная штанга 570

Сумма отказов указанных деталей / Всего отказов по системе 1051 /2108

Рулевое управление Продольная тяга 309

Поперечная тяга 234

Гидроусилитель 126

Насос гидроусилителя 68

Сумма отказов указанных деталей / Всего отказов по системе 737 / 1062

Из таблицы видно, что отказы каждой сборочной единицы или детали из перечисленных составляют 47 и более процентов всех отказов системы, к которой они относятся. Такое большое количество отказов позволяет отнести их к элементам, лимитирующим работоспособность автомобиля КамАЗ в криолитозоне. Эти сборочные единицы и детали относятся к следующим системам: тормозная система, электрооборудование, подвеска и рулевое управление. Для таких групп сборочных единиц и деталей, как двигатель и его системы охлаждения и питания, следует учитывать повышенную сложность ремонта, нередкое отсутствие необходимых запасных частей в условиях затрудненности поставок в районы Крайнего Севера. Эти факторы увеличивают время простоев автомобилей в ремонте и его трудоемкость. Таким образом, к системам, лимитирующим работоспособность автомобиля КамАЗ в условиях холод-

ного климата, можно отнести тормозную систему, электрооборудование, подвеску, рулевое управление, а также двигатель и его системы охлаждения и питания.

Распределения по месяцам отказов систем, лимитирующих работоспособность автомобиля КамАЗ. Для систем, лимитирующих работоспособность автомобиля КамАЗ, построены гистограммы распределения отказов по календарным месяцам.

1. Тормозная система. На тормозную систему приходится наибольшее количество отказов (18,6 % всех отказов), гистограмма их распределения по месяцам приведена на рис. 3. Число отказов существенно возрастает в наиболее холодные месяцы года в Якутии - декабрь и январь. Это, возможно, связано с тем, что понижение температуры наружного воздуха ниже температуры, критической для работоспособности тормозной системы, наблюдается именно в эти месяцы.

01 .Q £

m и

О ш

m i-

ro з

* :=

fc .то

О ч-

0 ш

I-

u

01 т s е; о ас

500

400

300

200

100

2 3 4 5 6 7 8 Месяцы/Months

9 10 11 12

Рис. 3. Распределение количества отказов тормозной системы автомобиля КамАЗ по месяцам Fig. 3. Monthly distribution of KamAZ brake system failures

2. Электрооборудование. Распределение по месяцам отказов электрооборудования (13,3 % всех отказов автомобилей КамАЗ) приведено на рис. 4. Количество отказов зимой более чем в три раза превосходит их количество в летнее время, наибольшее число отказов наблюдается в ноябре-феврале, а наименьшее - в мае-июле. Низкие климатические температуры снижают эластичность и пластичность изоляционных ма-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

териалов электрооборудования, способствуя их разрушению и увеличивая вероятность электрического пробоя. Также в холодное время при эксплуатации автомобиля происходит увеличение нагрузки на элементы электрооборудования вследствие более интенсивного использования осветительных приборов из-за снижения продолжительности светового дня и электрического подогрева некоторых систем при низких температурах окружающей среды.

400

s

01 ^

75

Ъ 300

01 -Q

£

и 200 о

m

го *

О m

I-

с е

т s

е; о

SC

100

5678 Месяцы/Months

10

11

12

Рис. 4. Распределение количества отказов электрооборудования автомобиля КамАЗ по месяцам Fig. 4. Monthly distribution of KamAZ electrical equipment failures

0

1

0

1

2

3

4

9

3. Двигатель. Наиболее дорогим и трудоемким для ремонта агрегатом автомобиля КамАЗ является двигатель (12,4 % всех отказов). На рис. 5 приведена гистограмма распределения отказов двигателя по календарным месяцам. Неуклонный рост числа отказов отмечается с августа по декабрь, а их среднемесячное число в период с марта по июль практически не меняется. Прослеживается увеличение числа отказов в холодное время более чем в три раза по сравнению с летними месяцами. Отрицательное влияние низких температур воздуха (до -60° С) на двигатель связано с изменением теплового режима его работы, увеличением вязкости масла, повышенным сопротивлением трансмиссии и шин, поступлением холодного воздуха и топлива [10]. Повышенная вязкость моторного масла затрудняет пуск двигателя и приводит к его высоким пусковым износам. Увеличивает нагрузку на двигатель повышенное сопротивление трансмиссии автомобиля, происходящее из-за загустения масла в мостах, в коробке передач и повышения жесткости шин [11, 12]. Кроме того, работа двигателя осложняется при поступлении в камеру сго-

рания холодных воздуха и топлива, что вызывает снижение распыления и смесеобразования. Также его работа затрудняется из-за неполного сгорания топлива при длительной работе двигателя на низких оборотах, что характерно для эксплуатации автомобилей на Севере. Конденсация воды при неполном сгорании топлива вызывает корро-зионно-механическое изнашивание двигателя, что значительно снижает его ресурс. Не воспламенившееся топливо смывает со стенок цилиндра оставшуюся масляную пленку, что ухудшает триботехнические свойства цилиндро-поршневой группы двигателя, при этом значительно увеличивается скорость изнашивания деталей трения [13].

4. Системы охлаждения и питания двигателя. Распределение отказов систем охлаждения и питания аналогично распределению отказов двигателя. Для системы охлаждения (6,6 % всех отказов) их существенный рост наблюдается в период с октября по декабрь, а затем происходит снижение с января-февраля по май. Количество отказов в мае в 3,5 раза меньше, чем в декабре. Для системы питания двигателя

400

123456789 10 11 12

Месяцы/Months

Рис. 5. Распределение количества отказов двигателя автомобиля КамАЗ по месяцам Fig. 5. Monthly distribution of KamAZ engine failures

автомобиля КамАЗ (6,4 % всех отказов) количество отказов относительно стабильно с марта по октябрь, а резкий рост отмечается с ноября по декабрь. Низкие температуры топлива ухудшают функционирование фильтров тонкой и грубой очистки, вызывая повышенный износ топливных насосов низкого и высокого давления [14].

5. Детали подвески. На рис. 6 приведено распределение отказов деталей подвески (10,3 % всех отказов автомобилей КамАЗ). Их наибольшее количество отмечено с июля по октябрь, т.е. приходится на вторую половину лета и начало осени. В остальное время года отказы подвески распределены практически равномерно. Анализ эксплуатационных повреждений структуры и разрушения рессоры автомобиля КамАЗ выявил роль дорожных условий как значимого деструктивного фактора при работе автотранспорта в криолито-зоне [3-5].

6. Рулевое управление. Для рулевого управления (5,2% всех отказов) снижение числа отказов происходит с февраля по июль более чем в четыре раза (рис. 7). Наблюдающееся некоторое повышение количества отказов рулевого управления в ав-

густе, сентябре и октябре может быть связано с влиянием дорожных факторов. Более 50% отказов рулевого управления приходится на две детали (таблица) - продольную и поперечную тяги, на которые воздействуют динамические нагрузки, возникающие при движении автомобиля по неровностям дороги. Качество дорог в криолитозоне резко ухудшается именно в августе, сентябре и октябре, когда наблюдается максимальное оттаивание многолетнемерзлых грунтов в основаниях дорог.

Ранжирование систем автомобиля КамАЗ по чувствительности к низким климатическим температурам. Поскольку в условиях криолитозоны определяющим фактором климата являются экстремально низкие температуры наружного воздуха, то распределение отказов по календарным месяцам позволяет оценить влияние климатической температуры на работоспособность систем автомобиля. Анализ гистограмм отказов показал, что из всех систем автомобиля КамАЗ, лимитирующих его работоспособность, двигатель, его системы охлаждения и питания, электрооборудование относятся к группам, на которые климатические условия оказывают

300

Месяцы/Months

Рис. 6. Распределение количества отказов подвески автомобиля КамАЗ по месяцам Fig. 6. Monthly distribution of KamAZ suspension failures

150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Месяцы/Months

Рис. 7. Распределение количества отказов рулевого управления автомобиля КамАЗ по месяцам Fig. 7. Monthly distribution of KamAZ steering gear failures

Результаты исследования и их обсуждение

значимое влияние. Распределение отказов тормозной системы также свидетельствует о ее чувствительности к низким температурам воздуха, но имеет некоторое отличие: чаще наблюдаются отказы в два особо холодных месяца года. Рулевое управление следует отнести к системам, чувствительным не только к низким температурам среды, но и к другим факторам. Так как для этой системы наблюдается значительная разница в количестве отказов в зимнее и летнее время, а их повышение в августе, сентябре и октябре может быть объяснено влиянием дорожных условий на работоспособность рулевого управления. Совершенно другое распределение отказов имеет подвеска - наибольшее количество отказов происходит в теплое время, поскольку факторами, определяющими работоспособность подвески, являются в большей степени дорожные условия.

В результате анализа работоспособности других систем автомобиля КамАЗ сделаны следующие выводы:

1. Сцепление, коробка передач, приборы, система вентиляции и отопления, устройство подъемное и опрокидывающее

платформы имеют выраженную зависимость от низкой климатической температуры, так как количество отказов этих групп в летнее время существенно ниже, чем зимой. Так, например, для сцепления наблюдается небольшое месячное количество отказов (4-6 % от годового количества отказов этой системы) в период с апреля по август и относительно высокое (8-12 %) в остальное время года, для коробки передач количество отказов снижается с 15 % в декабре до 3 % в мае.

2. Для отдельных систем, таких как карданные валы, задний и средний мосты, наблюдается максимум числа отказов не только в зимнее время, но и в другие периоды. Это указывает на то, что наряду с низкими климатическими температурами, значительное влияние на работоспособность этих систем оказывают и другие факторы эксплуатации.

3. Для системы выпуска газов, рамы, колес и шин, элементов кабины и некоторых других групп деталей и сборочных единиц количество отказов мало зависит от времени года, что указывает на отсутствие явной температурной зависимости.

Заключение

На основе статистической информации постоянно пополняемого банка данных «Техника Севера» проведено исследование эксплуатационной работоспособности наиболее массовых отечественных грузовых автомобилей КамАЗ в природно-климатических условиях криолитозоны. Проведен анализ отказов, их распределений во времени, выявлены детали и системы, лимитирующие работоспособность этих автомобилей на Севере. Анализ распределений отказов групп деталей и сборочных единиц автомобиля КамАЗ по календарным месяцам позволил разделить эти системы на три типа по признаку их чувствительности к низким температурам наружного воздуха:

Первый тип - группы деталей и сборочных единиц, для которых низкие темпе-

ратуры окружающей среды являются доминирующим фактором влияния на их работоспособность (двигатель, системы питания и охлаждения двигателя, электрооборудование, тормозная система, сцепление, коробка передач, приборы, система вентиляции и отопления, устройство подъемное и опрокидывающее платформы).

Второй тип - группы, на работоспособность которых низкие температуры влияют наряду с другими эксплуатационными воздействиями (рулевое управление, карданные валы, задний и средний мосты).

Третий тип - группы, не проявляющие явную зависимость от низких температур наружного воздуха (подвеска, система выпуска газов, рама, колеса и шины, элементы кабины и некоторые др.).

Библиографический список

1. D. Blower, P.E. Green, A. Matteson Condition of trucks and truck crash involvement: evidence from the large truck crash causation study // Transportation Research Record. 2010. No. 2194. P. 21-28. DOI: 10.3141/2194-03.

2. Григорьев Р.С., Ларионов В.П., Уржумцев Ю.С. Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении. Новосибирск: Наука, 1987. 252 с.

3. Яковлева С.П., Буслаева И.И., Махарова С.Н., Левин А.И. Структурная поврежденность пружинно-рессорной стали после эксплуатации в зоне холодного климата // Фундаментальные исследования. 2017. № 10. Ч. 3. С. 530-535. DOI: 10.17513/fr.41870 [Электронный ресурс]. URL:http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41870 (дата обращения: 5.04.2018).

4. Яковлева С.П., Буслаева И.И., Махарова С.Н., Левин А.И. Оценка поврежденности и ударной вязкости металла упругих элементов автотранспорта при работе в криолитозоне // Материалы и технологии для Арктики: доклады Междунар. конф. (Санкт-Петербург, 13-14 декабря 2017 г.). Санкт-Петербург, 2017. С. 285-295.

5. Yakovleva S.P., Buslaeva I.I., Makharova S.N., Levin A.I. Operational Damage to the Structure and Failure of the KAMAZ Truck Spring in the Temperature-Load Conditions of the North // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2017. Vol. 46. No. 5. P. 488-493. © Allerton Press, Inc., 2017. ISSN: 1052-6188 DOI: 10.3103/S1052618817050144. (Scopus).

6. Егоров В.А., Слепенко Е.А., Мунхтур М. Особенности эксплуатации автомобилей при низких температурах // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2013. Т. 1. С. 128-133.

7. Куринный Н.А., Семыкина А.С. Неисправности автомобилей, возникающие при воздействии низких температур в условиях Крайнего Севера // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ-2016): сб. статей VIII Междунар. науч.-техн. конф. (Курск, 24-25 ноября 2016 г.). Курск, 2016. С. 227-230.

8. Неговора А.В., Разяпов М.М., Курдин П.Г., Филиппов Ю.К., Токарев В.А. Современные проблемы эксплуатации автомобилей в условиях низких температур независимо от климатической зоны // Журнал автомобильных инженеров. 2017. № 4 (105). С. 36-41.

9. Каталог деталей и сборочных единиц автомобилей КамАЗ-5320, КамАЗ-53212, КамАЗ-5410, КамАЗ-54121 и КамАЗ-5511 / Камское объединение по производству большегрузных автомобилей. М.: Машиностроение, 1983. 415 с.

10. Охотников Б.Л., Бердышев И.В. Проблемы, связанные с эксплуатацией ДВС при низкой температуре окружающего воздуха, и пути их преодоления // Автотранспортное предприятие. 2011. № 4. С.46-48.

11. Долгушин А.А., Курносов А.Ф., Вакуленко М.В., Домнышев Д.А. Исследование теплового режима работы агрегатов трансмиссии и подвески автомобиля в зимних условиях // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 7. С. 82-84.

12. Неговора А.В., Разяпов М.М., Закиев М.Г., Шерст-нев Н.А. Изучение влияния низких температур на коробку передач автомобиля КамАЗ ZF 16S 1820ТО // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера: конструкция, эксплуатация, экономика: материалы 90 Междунар. науч.-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров в ИРНИТУ (г. Иркутск, 09-10 апреля 2015 г.). Иркутск, 2015. С. 273-278.

13. Q. Li, X.C. Wang, X. He, Z.H. Cai, Y.L. Di. Influence of Loads on Tribological Property of Heavy Vechicle Engine Piston Ring-Cylinder Liner // Cailiao Gongcheng,

2014, N0. 6, рр. 56-61. йСН: 10.11868/].1збп.1001-4381.2014.06.011.

14. Мамаев Д.С., Николаенко Н.Н. Проблемы повышения надежности систем (питания, смазки) дизельного двигателя автомобилей КамАЗ при эксплуатации в условиях низких температур // Научный вестник Вольского военного института материального обеспечения: военно-научный журнал. 2018. № 1 (45). С. 184-186.

References

1. D. Blower, P.E. Green, A. Matteson Condition of trucks and truck crash involvement: evidence from the large truck crash causation study // Transportation Research Record, 2010, No. 2194, pp. 21-28. DOI: 10.3141/2194-03.

2. Grigor'ev R.S., Larionov V.P., Urzhumcev YU.S. Metody povysheniya rabotosposobnosti tekhniki v severnom ispolnenii [Methods to improve the performance of northern version machinery]. Novosibirsk: Nauka, 1987. 252 p. (In Russian)

3. Yakovleva S.P., Buslaeva I.I., Makharova S.N., Levin A.I. Strukturnaya povrezdennocti pruzinno-ressornoi stali posle ekspluatasii v zone xolodnogo klimata [The structural damage of spring steel after operation in the cold climate zone]. Fundamentalnie isledovaniya. 2017, no. 10. (Part 3), pp. 530-535. DOI: 10.17513/fr.41870 [Fundamental Research]. Available at: http://www.funda-mental-research.ru/ru/article/view?id= 41870 (accesed 10 November 2017).

4. Yakovleva S.P., Buslaeva I.I., Maharova S.N., Levin A.I. Ocenka povrezhdennosti i udarnoj vyazkosti metalla uprugih ehlementov avtotransporta pri rabote v kriolito-zone [Assessment of damage and impact toughness of motor transport elastic element metal under operation in the cryolithozone]. Doklady Mezhdunarodnoj konferencii "Materialy i tekhnologii dlya Arktiki" [Reports of the International Conference "Arctic Materials and Technologies", Saint-Petersburg, 13-14 December 2017]. Saint-Petersburg, 2017, pp. 285-295. (In Russian)

5. Yakovleva S.P., Buslaeva I. I., Makharova S.N., Levin A.I. Operational Damage to the Structure and Failure of the KAMAZ Truck Spring in the Temperature-Load Conditions of the North. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2017, vol. 46, no. 5, pp. 488-493. DOI: 10.3103/S1052618817050144

6. Egorov V.A., Slepenko E.A., Munhtur M. Features of motor car operation at low temperatures. Trudyi Bratskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennyie i inzhenernyie nauki [Proceedings of Bratsk State University. Series: Natural and Engineering Sciences], 2013, T. 1. pp. 128-133. (In Russian)

7. Kurinniy N.A. Semikina A.S. Neispravnosti avtomo-biley, voznikayuschie pri vozdeystvii nizkih temperatur v usloviyah Kraynego Severa [Vehicle faults occurring when exposed to low temperatures in the far North].

Sbornik statey VIII Mezhdunarodnoy nauchno-tehnich-eskoy konferentsii. Otvetstvennyiy redaktor E. V. Ageev "Sovremennyie avtomobilnyie materialyi i tehnologii" (SAMIT-2016) [Collection of articles of VIII International scientific and technical conference: Modern automobile materials and technologies (SAMIT-2016). Kursk 24-25 November 2016]. Kursk, 2016, pp. 227-230. (In Russian)

8. Negovora A.V., Razyapov M.M., Kurdin P.G., Filippov Yu.K., Tokarev V.A. Modern problems of motor car operation in low temperatures regardless of the climate zone. Zhurnal avtomobilnyih inzhenerov [Zurnal AAI], 2017, no. 4 (105), pp. 36-41. (In Russian)

9. Katalog detalej i sborochnyh edinic avtomobilej KamAZ-5320, KamAZ-53212, KamAZ-5410, KamAZ-54121 i KamAZ-5511 [Catalog of parts and assembly units of KAMAZ-5320, KAMAZ-53212, KAMAZ-5410, KAMAZ-54121 and KAMAZ-5511 vehicles] / Kamskoe ob"edinenie po proizvodstvu bol'shegruznyh avtomo-bilej. [Kama Association on heavy vehicle production]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1983. 415 p. (In Russian)

10. Ohotnikov B.L., Berdyishev I.V. Problems associated with internal combustion engine operation at low ambient temperatures and ways to overcome them. Avtotran-sportnoe predpriyatie [ATP "Motor Transport Company"], 2011. no. 4, pp. 46-48. (In Russian)

11. Dolgushin A.A., Kurnosov A.F., Vakulenko M.V., Domnyishev D.A. Study of thermal regime of transmission units and car suspension under winter conditions. Dostizheniya nauki i tehniki APK [Achievements of Science and Technology of AIC], 2015, vol. 29, no. 7, pp. 82-84. (In Russian)

12. Negovora A.V., Razyapov M.M., Zakiev M.G., Sherstnev N.A. Izuchenie vliyaniya nizkih temperatur na korobku peredach avtomobilya KAMAZ ZF 16S 1820TO [Studying the effect of low temperatures on KAMAZ ZF 16S1820TO transmission]. Materialy 90 Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii Associacii avto-mobil'nyh inzhenerov v IRNITU "Avtomobii dlya Sibiri i Krajnego Severa: konstrukciya, ekspluataciya, ekonomika" [Proceedings of 90 International scientific and practical conference of the Association of Automotive Engineers in INRTU: Automobile for Siberia and the Far North: design, operation, economy, Irkutsk, 09-10 April 2015]. Irkutsk, 2015, pp. 273-278. (In Russian)

13. Li Q., Wang X.C., He X., Cai Z.H., Di Y.L. Influence of Loads on Tribological Property of Heavy Vechicle Engine Piston Ring-Cylinder Liner. Cailiao Gongcheng, 2014, no. 6, pp. 56-61. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.06.011.

14. Mamaev D.S., Nikolaenko N.N. To enhance the reliability of the systems (power, lubricants) diesel engine

kamaz when operating in low temperature conditions. Nauchnyiy vestnik Volskogo voennogo instituta material-nogo obespecheniya: voenno-nauchnyiy zhurnal [Scientific Bulletin of the Volsk military Institute of material support: military scientific magazine], 2018, no. 1 (45), pp. 184-186. (In Russian)

Критерии авторства

Зудов Г.Ю., Буслаева И.И., Лебедев М.П., Левин А.И. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.

Authorship criteria

Zudov G.Yu., Buslaeva I.I., Lebedev M.P., Levin A.I. have equal authors' rights and bear equal responsibility for plagiarism.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии интересов.

Conflict of interests

конфликта The authors declare that there is no conflict of interests

regarding the publication of this article.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.