А.Н. Чебоксаров

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Экстремальными природными условиями эксплуатации считаются сверхнизкие и высокие температуры, в том числе при большой влажности воздуха, наличие горного рельефа и перевалов.

Исполнение технических изделий в зависимости от макроклиматического района

ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для

различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды» является основным нормативно-техническим документом, устанавливающим исполнение, категорию,

условия эксплуатации, хранения и транспортирования технических изделий в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды. По этому стандарту критерием районирования территории страны является температура окружающего воздуха. При этом выделено два основных макроклиматических района [2]:

–макроклиматический район с умеренным климатом – У, где средняя из ежегодных

абсолютных минимумов температура воздуха может составить до минус 45 °С;

–макроклиматический район с холодным климатом – ХЛ, где средняя из ежегодных

абсолютных минимумов температура воздуха может составить ниже минус 45 °С. Соответственно макроклиматическим районам на территории РФ для технических изделий,

втом числе транспортно-технологических машин, установлены следующие климатические

исполнения:

–для макроклиматического района с умеренным климатом – исполнение У;

–для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом – УХЛ и

–для макроклиматических районов с холодным климатом – исполнение ХЛ.

–энергоэффективность силового агрегата и минимальные динамические нагрузки на агрегаты трансмиссии, а также агрегаты и узлы привода рабочего оборудования;

–малая стоимость и достаточно высокие показатели надежности (показатели безотказности

идолговечности машины).

Важно отметить то обстоятельство, что в Российской Федерации, где больше половины территории страны – это территории «Севера», до настоящего времени предприятия-

изготовители не обеспечивают рынок машин в их «северном исполнении». Под термином «северное исполнение» следует подразумевать соответствие машины требованиям стандарта или ее эксплуатационную пригодность к использованию по назначению при низких отрицательных температурах окружающего воздуха до минус 60 ºС.

Машины, которые в настоящее время выпускают отечественные предприятия, следует относить к категории У (исполнение для умеренного климата), в лучшем случае УХЛ (исполнение для умеренно - холодного климатического района) с предельным значением отрицательных температур окружающего воздуха по условиям эксплуатации минус 40 ºС.

Неблагоприятные климатические факторы оказывают существенное влияние на работоспособность и показатели надежности не только машин отечественных предприятий –

изготовителей, но также и зарубежных фирм. Опыт эксплуатации экскаваторов и других машин фирмы Caterpillar в условиях Крайнего Севера свидетельствует о массовом выходе из строя

гидроагрегатов в зимних условиях эксплуатации машин при низких отрицательных температурах окружающего воздуха. Так, например, из содержания технических отчетов ООО

«Восточная Техника» при эксплуатации экскаваторов в 2006 г. при экстремально низких температурах минус 45 ºС возникла серия однотипных поломок (разрушение крышки бортового редуктора) по причине деформации и потери свойств уплотнительного сальника гидравлического мотора хода и перетекания рабочей жидкости в полость бортового редуктора

[3].

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Климатические районы России

Территория суши Российской Федерации разделена на два макроклиматических и 8 основных климатических районов. Холодный макроклиматический район включает в себя два климатических района с очень холодным (I1) и холодным климатом (I2). Умеренный

макроклиматический район включает основные климатические районы: умеренный холодный (II4), умеренный (II5), умеренный влажный (II6), умеренный теплый (II7), умеренный теплый влажный (II8), умеренный теплый с мягкой зимой (II9).

Перечень и основные критерии климатических районов территории Российской Федерации представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, основным критерием климатического района по условиям эксплуатации машины является средняя в течение самого холодного в зимнем периоде и средняя в течение самого жаркого в летнем периоде месяцев температура окружающего воздуха. Для зимнего периода эксплуатации машины это средняя температура в январе. Для летнего периода эксплуатации машины это средняя температура в июле с учетом средней относительной влажности воздуха. Для условий эксплуатации машины в зимнем периоде учитывается также число дней в году с минимальными температурами воздуха ниже минус

45 °С.

Зимний период эксплуатации в различных климатических районах может составлять 6 – 8

месяцев от общей продолжительности эксплуатации машины в течение календарного года. При этом в зимних условиях вследствие значительных простоев машины, повышенного расхода топлива себестоимость строительных работ увеличивается в отдельных случаях в 1,5 – 2 раза, а сменные нормы могут выполняться только на 25 – 50%. Расход топлива может увеличиваться до двух раз к установленной норме [4].

Особенности эксплуатации машин в условиях низких отрицательных температур

Можно выделить следующие основные факторы, усложняющие эксплуатацию машин в зимнем периоде их эксплуатации [5]:

–низкая температура окружающего воздуха и ее резкие колебания;

–наличие снежного покрова;

–сильные ветры и метели.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Факторы, указанные выше, приводят к снижению производительности, увеличению расхода энергоносителей и общей стоимости эксплуатации машин в результате действия следующих особенностей в зимнем периоде эксплуатации:

–повышения сопротивлений разрушению и копанию мерзлых грунтов и смерзшихся сыпучих материалов, отрыва примерзших к грунту грузов, строительных изделий и конструкций;

–снижения прочности металлоконструкций, канатов, а также пневматических шин и других деталей из неметаллических материалов;

–ухудшения дорожно-грунтовых условий передвижения и перебазировок машин;

–затруднения пуска двигателей и поддержания их эксплуатационного теплового режима работы;

–увеличения внутренних сопротивлений в гидроприводах и механических трансмиссиях, снижения в связи с этим тяговых усилий и рабочих скоростей машин;

–накопления и замерзания конденсата воды в гидравлических и пневматических системах, снижающие надежность систем управления машинами;

–ухудшения физического состояния и работоспособности персонала, обслуживающего машины;

–увеличения выбросов вредных (загрязняющих) веществ.

Условия эксплуатации и средства обеспечения эффективного использования машин в зимнее время представлены на рисунке 1 [6].

360

Рисунок 1 – Условия эксплуатации и средства обеспечения эффективного использования

машин в зимнее время

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Особенности эксплуатации машин при низких температурах окружающего воздуха в основном проявляются в следующем:

–затрудняется пуск двигателей силовых установок машин;

–усложняется техническое обслуживание и ремонт машин по причинам уменьшения светлого времени суток, а также увеличения трудоемкости выполнения работ;

–ухудшаются условия смазки трущихся деталей узлов и агрегатов машин;

–может существенно уменьшаться эффективная мощность двигателя, а следовательно и производительность машин, повышается расход топлива и моторных масел;

–затрудняется использование рабочего оборудования машины, начало ее движения с места межсменного хранения из-за застывания смазки в агрегатах трансмиссии и узлах ходовой части, примерзания узлов ходовой части к грунту, ухудшения тягово-сцепных свойств

гусеничного (колесного) движителя машины;

–значительно возрастают усилия на органах управления рабочим оборудованием и агрегатами, усложняются перебазировки машин из-за сопротивления движению и буксования

при движении по сильно пересеченной местности;

–изменяются физико-химические свойства топлива, масел, смазок и рабочих жидкостей, а

также деталей машин, изготовленных из резины, пластмасс, хрупких сплавов.

Основные отказы и неисправности, возникающие при нарушении правил зимней эксплуатации

При нарушении правил зимней эксплуатации, а также по причинам влияния неблагоприятных климатических факторов могут возникать следующие неисправности и отказы:

–частичное или полное размораживание двигателя, чаще радиатора системы охлаждения силовой установки машины;

–появление трещин в головке блока цилиндров, в стенках рубашек охлаждения двигателя вследствие резкого изменения температуры и проявления температурных напряжений (при сливе очень горячей охлаждающей жидкости, а также при пусках двигателя при ее недостатке

–преждевременный износ или поломка пускового двигателя, электрического стартера из-за

их перегрузки или увеличения продолжительности пусков;

–увеличенный износ, поломка шестерен и других деталей передаточных механизмов пусковых устройств;

–осмоление деталей двигателя при его продолжительной работе на пониженном тепловом режиме;

–увеличение количества накипи и отложений при частой смене охлаждающей жидкости в системе охлаждения;

–прекращение подачи топлива по причинам образования ледяных отложений и отложений парафинов в трубопроводах и фильтрах топливной системы;

–разрушение деталей, изготовленных из резины, пластмасс и хрупких сплавов;

–снижение плотности электролита, уменьшение емкости аккумуляторных батарей,

появление трещин на крышке и корпусе батареи, разрушение положительных и отрицательных электродов в случае замерзания электролита;

–поломки деталей агрегатов трансмиссии из-за застывания смазки и увеличенных

нагрузках;

–поломки узлов и деталей ходовой части в результате забивания ее снегом и льдом.

Как видно, отрицательная температура окружающего воздуха является основным параметром, который ухудшает условия эксплуатации машин в зимнее время.

Заключение

С целью повышения эффективности работы машин в экстремальных условиях Крайнего Севера ее комплектующие изделия, например электрическое оборудование машины, имеют специальное исполнение [7]. Для таких условий эксплуатации характерны не только низкие

отрицательные температуры окружающего воздуха, но также бездорожье с резким увеличением механических воздействий (удары и вибрации) на аккумуляторные батареи, электрические стартеры, генераторные установки, приборы и устройства.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.