Техническое состояние транспортных средств и его влияние безопасность дорожного движения

Усовершенствование автомобильных дорог и постепенное приспособление человеческого организма к движению с все большими скоростями позволяют достигнуть огромных скоростей. Развитие конструкции автомобилей, казалось бы, подтверждает это мнение. На протяжении двадцатого века максимальная скорость легкового автомобиля возросла с 30-40 до 120 –200 км-ч; гоночного со 100 до 300 км-ч, а на рекордных автомобилях достигнуты скорости, превышающие 1000 км-ч. Наибольшая скорость отечественных автомобилей возросла вдвое с 40-50 до 85-100 км-ч, скорость междугородних автобусов неуклонно приближается к скорости легкового автомобиля.

Увеличилась втрое и скорость, разрешаемая в городах с учетом требований безопасности. Рост скоростей со всей остротой постоянно ставил перед автомобилистами одну проблему за другой – необходимость эффективного торможения автомобиля, стабилизации колес, управляемости, послеаварийной и экологической безопасности, каждый раз требовался радикальный пересмотр конструкции автомобиля, иные методы управления им и параллельно существенное изменение условий движения, качества дорог и управления дорожными движениями, введение новых правил, организация технического обслуживания.

Автомобиль достиг такого уровня совершенства, когда он редко отказывает в исполнении команд водителя. Человек, хоть и развился физически и духовно, сохранил почти на прежнем уровне быстроту реакции. Пока человек молод, его реакция быстрее, но он подвержен азарту соревнования, увлечен скоростью. Когда он в летах его реакция замедляется. Но в любом возрасте он испытывает влияние: условий освещения, климата, пережитых незадолго до управления автомобилем радостей или огорчений, поглощенных пищи и лекарств, не говоря уже об алкоголе; важно отметить, что более половины дорожно-транспортных происшествий происходит по вине водителей.

Безопасность дорожного движения стала проблемой номер один в России. Автомобили создавались на пользу и радость людям, но их развитие было таким стремительным и пошло по такому направлению, что вошло в резкое противоречие с развитием городов и дорог, с психофизиологическими возможностями людей, с необходимыми топливными и иными ресурсами. Безопасность движения зависит от множества факторов. Водитель может повлиять лишь на ходовые качества автомобиля – что, однако, весьма существенно, тогда как на его движение прямо или косвенно оказывают влияние все остальные факторы.

Техническая эксплуатация автомобилей определяет следующие факторы транспортного процесса:

1. Материальные затраты на поддержание а/м в работоспособном состоянии. Всего в России в год расходуется около 1 млрд $ на поддержание автомобилей в работоспособном состоянии, в США - около 25 млрд $, в мире - около 80 млрд $. По данным Американской автомобильной ассоциации (ААА) среднегодовые затраты в целом на эксплуатацию автомобиля в США составляют 1700 $.

2. Трудовые затраты. Структура трудовых затрат за всю жизнь автомобиля определяется соотношением: изготовление - 2%, ТЭА - 91%, капитальный ремонт (КР) - 7%. Трудоемкость изготовления автомобиля в России составляет около 150 нормо-часов, в то время, как в силу старения автопарков, трудоемкость ТО, текущего ремонта (ТР) и капитального ремонта (КР) превышает 1000 нормо-часов. В настоящее время в России в области ТЭА занято более 1,5 млн человек.

3. Вредное влияние на человека и среду. Экологичность автомобиля определяется количеством и составом отработавших газов (ОГ) (самые вредные - СО, СnНm, NОх и бензапирен, а также свинец для этилированных бензинов), шумами, вибрациями, отработавшими техническими жидкостями.

4. Безопасность дорожного движения. Ежегодно по вине автомобильного транспорта в России гибнет около 27-30 тыс. человек, в США - около 50 тыс. В среднем на каждые 200 тыс. км движения водитель попадает в ДТП с тяжелыми последствиями.

Технически неисправные автомобили являются причиной около 10% ДТП, в том числе по неисправностям:

- тормозных систем - 41,5%;

- рулевого управления - 16,4%;

- шин - 12,6%;

- приборов освещения - 7,9%;

- ходовой части - 6,6%;

- зеркал и очистителей - 7,8%,

- прочего - 8,2%.

5. Потребление топливно-энергетических ресурсов. Основной источник их для АТ - нефть, где расходуется около 70% топлив нефтяного происхождения от общих расходов на транспортном комплексе. Неграмотная техническая эксплуатация автомобилей вызывает по прогнозам полуторный перерасход топливно-энергетических ресурсов.

Также важно отметить, что одной из важнейших проблем стоящих перед автомобильным транспортом, является повышение эксплуатационной надежности автомобилей, и снижение затрат на их содержание.

Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается автомобильной промышленностью, за счет:

- выпуска автомобилей с большой надежностью и технологичностью (ремонтопригодностью).

С другой стороны за счет:

- совершенствования методов технической эксплуатации автомобилей;

- повышения производительности труда;

- снижения трудоемкости работ по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту автомобилей;

- увеличения их межремонтных пробегов.

Это требует создания необходимой производственной базы для поддержания подвижного состава в исправном состоянии, широкого применения средств механизации и автоматизации производственных процессов, расширения строительства и улучшения качества дорог.

Требования к надежности транспортных средств повышаются из-за:

- роста скоростей и интенсивности движения,

- мощности, грузоподъемности и вместимости автомобилей,

- технологической и организационной связи автомобильного транспорта с обслуживающими предприятиями и другими видами транспорта.

Содержание автомобильного парка страны требует больших затрат, связанных с его ТО и ремонтом. Автомобильный транспорт расходует значительное количество запасных частей, материалов, использует при ТО и ремонте разнообразное технологическое оборудование и оснастку.

Автомобиль представляет собой сложную систему, совокупность совместно действующих элементов - систем и механизмов, обеспечивающих выполнение ее функций.

По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты и механизмы, а по отношению к агрегатам и механизмам - детали. Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединяться общим понятием - объект или изделие. Современный автомобиль среднего класса состоит из 15 - 18 тыс. деталей, из которых 7 - 9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем 3 - 4 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем автомобиль, и являются объектом особого внимания при эксплуатации. Из них 150 - 300 деталей «критических» по надежности, чаще других требуют замены, вызывают наибольший простой автомобилей, трудовые и материальные затраты в эксплуатации и как следствие могут повлиять на безопасность дорожного движения.

В процессе эксплуатации автомобиль взаимодействует с окружающей средой, а его элементы взаимодействуют между собой.

Это взаимодействие вызывает:

- нагружение деталей,

- их взаимные перемещения,

- трение, нагрев,

- химические преобразования и изменение в процессе работы физических величин и конструктивных параметров:

- размеров,

- взаимного расположения деталей, зазоров,

- электрических и других данных – что несет в себе опасность возникновения ДТП или вредного воздействия на экологию.

В процессе работы автомобиля параметры технического состояния изменяются от начальных или номинальных значений до предельных, что обуславливает соответствующее изменение диагностических параметров. Например, при работе тормозов в результате изнашивания тормозных накладок и барабанов происходит увеличение зазора между накладками и тормозными барабанами, что вызывает рост тормозного пути и возникновению «шума».

Различают пять видов технического состояния автомобиля:

1. Исправное состояние (исправность) – состояние автомобиля, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации (НТКД).

2. Неисправное состояние (неисправность) – состояние автомобиля, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований НТКД (например, царапина на кузове).

3. Работоспособное состояние (работоспособность) – состояние автомобиля, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям НТКД.

4. Неработоспособное состояние (неработоспособность) – состояние автомобиля, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям НТКД. Неработоспособный автомобиль всегда неисправен, а работоспособный может быть и неисправным.

5. Предельное состояние – состояние автомобиля или его конструктивного элемента (КЭ), при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, наступает при превышении допустимых пределов эксплуатационных параметров. При достижении предельного состояния требуется ремонт КЭ или автомобиля в целом. Например, недопустимость и нецелесообразность эксплуатации автомобильного двигателя, достигшего предельного состояния, обусловлена возрастанием токсичности отработавших газов (ОГ), шумов, вибраций, расходов топлив, масел и т.д.

События смены технических состояний автомобиля – это повреждения, отказы, дефекты.

Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния КЭ автомобиля при сохранении работоспособного состояния.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния автомобиля.

Дефект – обобщённое событие, включающее в себя и повреждение, и отказ.

Понятие отказа является одним из важнейших в ТЭА.

Следует различать следующие виды отказов:

Конструктивный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования или конструирования автомобиля.

Производственный (технологический) отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта автомобиля.

Эксплуатационный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации автомобилей (например, при перегрузке автомобиля вышел из строя элемент подвески).

Независимый отказ – отказ, обусловленный отказами других КЭ автомобиля (например, при пробое поддона картера вытекает моторное масло – происходят задиры на трущихся поверхностях деталей двигателя, заклинивание деталей).

Внезапный отказ – отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров автомобиля (например, обрыв шатуна поршня).

Постепенный отказ – отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров автомобиля (например, отказ генератора вследствие износа щёток ротора).

Сбой – самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством (например, попадание воды на тормозные колодки – тормозная эффективность до высыхания воды нарушена).

Перемежающийся отказ – многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера (например, пропадание-возникновение контакта лампы светового прибора).

Явный отказ – отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования.

Скрытый отказ – отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении ТО или специальными методами диагностирования.

Деградационный отказ – отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Ресурсный отказ – отказ, в результате которого автомобиль или его КЭ достигают предельного состояния.

Наработка - продолжительность работы изделия, измеряемая в часах или километрах пробега, называется.

Наработка до предельного состояния, оговоренного технической документацией, называется ресурсом.

Состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, значения которых установлены технической документацией, называют работоспособностью.

Отсюда следует, что надежность является одним из важнейших свойств автомобиля, определяющих эффективность использования автомобиля по назначению и влияния его на послеаварийную безопасность.

Надежность автомобиля - это свойство автомобиля выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого отрезка времени или наработки. А это значит, что надежность - это способность автомобиля работать без поломок и преждевременного износа деталей, нарушения регулировок механизмов и систем, то есть работать без остановок по техническим причинам в течение определенного времени (пробега).

Надежность в основном зависит:

- от запасов прочности деталей и рациональности конструкции узлов, определяющих работоспособность автомобиля;

- от стабильности регулировки механизма;

- от безотказности действия систем питания и зажигания двигателя;

- от совершенства технологии и качества изготовления как самого автомобиля, так и всех используемых на нем изделий и конструкционных материалов смежных изготовителей;

- от качества и своевременности технического обслуживания и ремонта автомобиля.

В свою очередь, надежность, как комплексный показатель, обусловливается:

- безотказностью,

- ремонтопригодностью,

- долговечностью.

Безотказность автомобиля - свойство сохранять работоспособность в течение определенного времени или пробега без вынужденных перерывов для устранения отказов. Показателями безотказности автомобиля могут служить, например, вероятность безотказной работы в течение смены, между очередными видами технического обслуживания и т.д.

Долговечность автомобиля - это свойство сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние автомобиля определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации из-за снижения эффективности его использования или из-за требований безопасности движения. Показателями долговечности являются ресурс (в километрах) и срок службы (в годах) если говорить о «российском менталитете», то автомобиль у нас используется пока он едет, не взирая на его послеаварийную и экологическую безопасность.

Ремонтопригодность - это свойство автомобиля (агрегата, механизма), заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей. Показателями ремонтопригодности (технологичности) автомобиля являются время простоя при техническом обслуживании и ремонте и трудоемкость этих работ в человеко-часах. Ремонтопригодность конструкции автомобиля определяется удобством доступа и легкосъемностью агрегатов, узлов и деталей, а также степень унификации систем, узлов, агрегатов и крепежных деталей. Основные причины изменения технического состояния автомобилей

Изменение технического состояния автомобилей, агрегатов и механизмов происходит под влиянием постоянно действующих причин, обусловленных работой самих механизмов, случайных причин, а также внешних условий, при которых работает или хранится автомобиль. К случайным причинам относятся скрытые дефекты и перегрузки конструкции, превосходящие допустимые пределы и др.

Основными постоянно действующими причинами изменения технического состояния деталей и автомобиля в целом являются:

- изнашивание,

- пластические деформации,

- усталостные разрушения,

- коррозия,

- физико-химические изменения материала деталей (старение).

Знание основных причин изменения технического состояния важно как для совершенствования конструкции автомобилей, так и для выбора наиболее эффективных мероприятий по предупреждению неисправностей в эксплуатации.

Изнашивание. Процесс изнашивания возникает под действием трения, зависящего от материала и качества обработки поверхности, смазки, нагрузки, скорости относительного перемещения поверхностей, теплового режима работы сопряжения. Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности детали или накопления ее остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и формы деталей. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (мкм/км), называется износом.

В практике обычно выделяют изнашивание:

- абразивное (следствие режущего и царапающего действия твердых частиц);

- эррозионное (в результате воздействия потока жидкости или газа);

- усталостное (когда поверхностный слой материала в результате трения и циклической нагрузки становится хрупким и разрушается);

- окислительное (сочетание механического изнашивания и агрессивного действия среды);

- изнашивание при дретинге (при малых колебательных движениях);

- электроэррозионное изнашивание (под воздействием разряда при прохождении электрического тока).

Пластические деформации и разрушения. Такие повреждения связаны с достижением или превышением пределов текучести или прочности соответственно у вязких (сталь) или хрупких (чугун) материалов.

Усталостные разрушения. Этот вид разрушений возникает при циклическом приложении нагрузок, превышающих предел выносливости металла из стали. При этом происходят постепенное накопление и рост усталостных трещин, приводящие при определенном числе циклов нагружения к усталостному разрушению деталей.

Коррозия. Это явление происходит вследствие агрессивного воздействия среды на детали, приводящие к окислению (ржавлению) металла и, как следствие, к уменьшению прочности и ухудшению внешнего вида.

Старение. Показатели технического состояния деталей и эксплуатационных материалов изменяются под действием внешней среды. Так, резинотехнические изделия теряют прочность и эластичность в результате окисления, термического воздействия, химического воздействия масла, топлива и жидкостей, а также солнечной радиации и влажности.

В процессе эксплуатации свойства смазочных материалов и эксплуатационных жидкостей ухудшаются в результате накопления в них продуктов износа, изменения вязкости и потери свойств присадок. Детали и материалы изменяются не только при их использовании, но и при хранении: снижаются прочность и эластичность резинотехнических изделий, у топлива, смазочных материалов и жидкостей наблюдаются процессы окисления, сопровождаемые выпадением осадков.