Причины изменения технического состояния
В процессе эксплуатации автомобиль взаимодействует с окружающей средой, а его элементы взаимодействуют между собой. Это взаимодействие вызывает нагружение деталей, их взаимные перемещения, вызывающие трение, нагрев, химические и другие преобразования и, как следствие, изменение в процессе работы физико-химических свойств и конструктивных параметров: состояния поверхностей, размеров деталей и их взаимного расположения, зазоров, электрических и других свойств.
Рассмотрим подробнее причины изменения технического состояния автомобиля.
Виды воздействий на автомобиль в течении рабочего цикла.
Случайные и постоянные причины изменения технического состояния.
Молекулярно-механическое изнашивание.
Коррозионно-механическое изнашивание.
Виды разрушений при физическом воздействии.
Работоспособность автомобиля (и его элементов) зависит от всех видов воздействий, оказывающих влияние на его техническое состояние в каждый момент «жизненного» цикла:
механических (статические, динамические нагрузки от взаимодействия с внешней средой);
тепловых (температура окружающего воздуха, теплообразование при рабочих процессах);
электромагнитных;
химических (коррозия от продуктов сгорания топлива и других эксплуатационных материалов);
атмосферных (атмосферная коррозия).
Причины, вызывающие изменение технического состояния автомобиля, могут быть разделены на две группы: случайные и постоянного действия.
Случайные (стохастические) изменения могут возникать в результате непрогнозируемых поломок вследствие неправильной эксплуатации, некачественного хранения и обслуживания, некачественных комплектующих, а также в результате дорожно-транспортного происшествия (ДТП).
Причинами постоянного (монотонного) изменения технического состояния могут являться: износ, коррозия, старение и накопление отложений.
Износ — степень изменения размеров и веса деталей.Он зависит от материала детали(ее физико-химических свойств),характера взаимодействия деталей (рода и вида трения, геометрии контакта, макро- и микрогеометрии поверхностей трения, посадки сопряженных деталей), нагрузки (статической, динамической), химического воздействия, продолжительности воздействия.
Структурным проявлением износа является изнашивание.
Изнашиванием называются процессы постепенного изменения веса и размеров элементов автомобиля, возникающие вследствие трения сопряженных деталей.
Внешнее трение (или просто трение) есть явление сопротивления относительному перемещению, возникающему между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним.
Изнашивание делится на
механическое,
молекулярно-механическое
коррозионно-механическое.
Механическое изнашивание возникает в результате механических воздействий и подразделяется на абразивное, эрозионное, кавитационное и изнашивание при фреттинге.
Абразивное изнашивание — наиболее распространенный вид механического изнашивания. Причиной абразивного изнашивания является попадание абразивных частиц на трущиеся поверхности.
Абразивные частицы могут быть внешнего (песок, пыль) и внутреннего (продукты износа — стружка, сколы, механическая пыль) происхождения. Чаще обе группы частиц участвуют в процессе износа одновременно. При попадании абразивных частиц на трущиеся поверхности происходит резание, царапанье и разрушение поверхности с отделением продуктов износа, которые, в свою очередь, увеличивают интенсивность износа. 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.
Эрозионное {гидро-, газоэрозионное) изнашивание материала, 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). Изнашивание при фреттинге происходит вследствие вибраций контактирующих поверхностей или периодических деформаций деталей. При этом виде коррозионно-механического изнашивания имеет место интенсивное абразивное разрушение.
Различают следующие типы коррозионных разрушений металла: равномерное (а), коррозия пятнами (б), коррозия язвами (в), коррозия точками (г), коррозионное растрескивание (д), подповерхностная коррозия (е). Для прочности деталей особо опасны коррозия точками и коррозионное растрескивание.
Молекулярно-механическое изнашивание делится на адгезионное и изнашивание при заедании.
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. Так как устойчивость окисленной поверхности (ржавчины) к износу значительно ниже, чем у неокисленной поверхности, то интенсивность изнашивания в результате постоянного контакта с окислителем (например, с водой) повышается. При трении качения и значительных деформациях в поверхностных слоях легче проникает кислород и окисляет металл.
Коррозия представляет собой агрессивное воздействие среды на детали, приводящее к окислению металла и уменьшению его прочности, изменению его характеристик и разрушению, а также ухудшению внешнего вида. Коррозия металлов (сплавов) может возникать вследствие электрохимического или химического воздействия внешней среды.
Электрохимическая коррозия возникает в водных растворах кислот, щелочей, солей и во влажной атмосфере.
Химическая коррозия возникает в результате взаимодействия металла со средой (кислородом, водородом, азотом), т. е. атомы металла (сплава) непосредственно соединяются химической связью с атомами окислителей.
К другим постоянно действующим причинам изменения технического состояния элементов автомобиля относятся старение материала и накопление отложений.
Старение материала определяется изменением его свойств от времени и потерей технических и эксплуатационных качеств в независимости от возникающих причин изменения технического состояния элемента. В большей степени это свойство относится к неметаллическим частям автомобиля.
Накопление отложений существенно влияет на ресурс работы элемента автомобиля. Отложение может проявляться в виде накипи (система охлаждения), нагара (свечи системы зажигания), наноса (система смазки), изменяя геометрию элемента и, таким образом, изменяя его технические характеристики. В некоторых случаях накопление отложений может служить причиной отказного состояния элемента.
В результате перечисленных воздействий ухудшается функционирование элементов автомобиля, утрачивается их работоспособность (поломка, износ, деформация, обрыв и т.п.). Наиболее часто нарушение работоспособности обусловлено разрушением агрегатов (узлов) и их элементов, приводящим к потере эксплуатационных качеств и работоспособности машин. Обычно повреждения возникают в том случае, когда внешние воздействия превышают допустимый уровень. Разрушения и повреждения металлических деталей и их сопряжений возникают вследствие физических и химических воздействий.
При физическом воздействии возникают следующие виды разрушений и повреждений:
• деформация — изменение форм и размеров детали под нагрузкой.
При этом, если деталь после прекращения действия нагрузки вновь приобретает прежние размеры и форму, то говорят об упругой деформации, в противном случае — о пластической. Пластическая деформация происходит под действием силовых нагрузок, превышающих предел текучести (при изгибе, кручении, растяжении и смятии поверхностей);
• хрупкое разрушение происходит без предварительной деформации и вызывается нормальными напряжениями;
• вязкое разрушение происходит при значительной деформации касательными нагрузками;
• усталостное разрушение (рам, валов, пружин, рессор, шатунов и других деталей) имеет место при циклических нагрузках, связано с пластической деформацией и приводит к полной потере работоспособности элемента;
• тепловое разрушение (головки блока цилиндров, поршней, выпускных коллекторов) происходит в результате значительных нагреваний, приводя к разрушению созданной структуры материалов, т.е. к утрате первоначальных эксплуатационных свойств;
• оплавление некоторых деталей (электроды свечей, контакты прерывателей и т.д.) появляется при электромагнитных воздействиях, когда вследствие искровых разрядов частицы переносятся с анода на катод.
Презентация на тему "Причины изменения технического состояния автомобиля"
