Взаимное влияние технического состояния элементов автомобиля посредством функциональных связей.

 

Взаимное влияние технического состояния элементов автомобиля посредством функциональных связей проявляется через режимы работы. То есть, в конкретных условиях эксплуатации автомобиля режимы работы его элементов характеризуются определенными значениями показателей (нагрузочных, скоростных, тепловых и их переменностью). При одинаковой квалификации водителей показатели режимов зависят от технического состояния элементов. Причем, техническое состояние одних элементов влияет на режим работы других.

Так, при изношенном двигателе разгон автомобиля осуществляется при большем времени использования понижающих передач и при более частом их использовании, что повышает частоту и амплитуду скоростных и нагрузочных режимов работы агрегатов трансмиссии; изношенность двигателя обуславливает более редкое использование его в качестве тормоза (из-за снижения эффективности торможения) и более частое использование тормозной системы; изношенность элементов рулевого управления и переднего моста приводит к повышению средней скорости вращения рулевого колеса, что вызывает повышение интенсивности изменения технического состояния остальных элементов этой системы курсовой устойчивости; изношенность шин также приводит к повышению показателей переменности режимов работы элементов (двигателя, трансмиссии, тормозной системы), а, следовательно, и интенсивности изменения их технического состояния в процессе эксплуатации.

Взаимовлияние посредством функциональных связей элементов носит вероятностный характер и степень влияния технического состояния элементов на режимы их работы менее существенна, чем влияние основных эксплуатационных факторов. Аналитически это влияние можно видеть из уравнения тягового баланса автомобиля:

(1.98)

где P_k - сила тяги; G_a - вес автомобиля; y - коэффициент сопротивления дороги; k - коэффициент обтекаемости; F - лобовая площадь; V - скорость; d - коэффициент учета вращающихся масс; g - ускорение силы тяжести; V¢ - ускорение автомобиля; M_д - крутящий момент двигателя; i_m, i₀ - передаточное число соответственно коробки передач и главной передачи; r_k - радиус колеса.

По мере изнашивания двигателя снижается М_д и для поддержания заданного условиями эксплуатации уровня Р_к необходимо пропорционально увеличивать i_m. Поэтому, с учетом стохастичности изменения режимов по мере ухудшения технического состояния можно допустить прямолинейную зависимость показателей режимов у от износа DS деталей агрегата (технического состояния), то есть

(1.99)

где у₀ - показатель режима работы агрегатов в конце приработки, приведенный к началу эксплуатации; b¢ - коэффициент, характеризующий изменение показателей режимов на единицу износа элементов.

Зависимость износа DS деталей после приработки от пробега автомобиля для динамически нагруженных сопряжений, которых в автомобиле большинство, экспоненциальная

(1.100)

где S₀ - износ в конце приработки, приведенный к началу эксплуатации; b - изменение интенсивности изнашивания на единицу износа.

С учетом зависимостей (1.99) и (1.100) получим зависимость показателей режима работы элемента от наработки автомобиля

(1.101)

так как b¢S₀ = y₀.

При незначительном изменении показателей режимов работы можно принять прямолинейную зависимость от них интенсивности изнашивания, а, следовательно, и прямолинейную зависимость интенсивности изнашивания элементов, связанных функционально, от их технического состояния (износа основных деталей), аналогичную зависимости для динамически нагруженных сопряжений и кинематически взаимосвязанных сопряжений (1.95). Поэтому зависимость интенсивности изнашивания функционально взаимосвязанных элементов от наработки также экспоненциальная, как и для кинематически связанных элементов (1.6). Это также приводит к экспоненциальному снижению ресурса элементов в процессе эксплуатации (1.90).

Собранные экспериментальные статистические данные по режимам работы и надежности элементов автомобилей подтверждают справедливость приведенных зависимостей. На Рис. 2.66 приведены зависимости показателей режимов работы агрегатов и систем от наработки автопоездов КамАЗ.

 

Рис. 2.66. Зависимость показателей режимов работы агрегатов и систем от наработки автомобилей КамАЗ: im - среднее передаточное число КП, nk - число переключений КП, nс -число выключений сцепления, nт -число торможений.

 

Судя по относительному изменению показателей, наибольшее влияние наработки автомобиля наблюдается по показателям переменности режимов.

На Рис. 2.67 приведены зависимости показателей режимов работы элементов автопоездов КамАЗ от износа поршневых колец двигателя. Наибольшее влияние износ деталей агрегатов оказывает на показатели переменности режимов (n_c, n_т).

Показанное функциональное взаимное влияние технического состояния элементов автомобиля приводит к снижению ресурса в процессе эксплуатации (1.90), что подтверждается экспериментальными данным по ресурсу тормозных накладок, которые не относятся к деталям ни динамически нагруженных, ни кинематически связанных сопряжений (Рис. 2.68). Зависимость эта имеет вид l _н - 125,6е^{-0,00212 l} с коэффициентом корреляции - 0,984. Относительное изменение ресурса накладок составляет 48%, что свидетельствует о его значимости с доверительной вероятностью 0,925.

Рис. 2.67. Зависимость показателей режимов работы агрегатов и систем от износа поршневых колец двигателей автомобилей КамАЗ.

Рис. 2.68. Зависимость средней наработки до замены тормозных накладок по износу от наработки автомобилей КамАЗ.

 

Таким образом, в процессе эксплуатации взаимное влияние технического состояния элементов проявляется не только посредством кинематических связей, но и функциональных (управленческих), что проявляется в увеличении напряженности режимов их работы, особенно по показателям переменности режимов с износом элементов по линейной зависимости (1.99) и по экспоненциальной с наработкой (1.101). Вследствие этого экспоненциально возрастает средняя интенсивность изнашивания деталей элементов и сокращается их ресурс, так же, как и при наличии кинематической связи, соответственно (1.6) и (1.100).