Факторы, влияющие на работоспособность автомобилей в экстремальных погодных условиях

Климатическое районирование территории СССР, составляющей 22,4 млн. км², и статистические параметры климатических факторов, которые используются при установлении технических требований, выборе режимов испытаний, правил эксплуатации, хранения, транспор­тирования подвижного состава автомобильного транспорта, приборов и других технических изделий, предназначенных для эксплуатации в од­ном из климатических районов, установлены ГОСТ 16350-80 «Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических  целей».

Климатическое районирование, установленное стандартом, является детализацией макроклиматического районирования земного шара по ГОСТ 15150-69.

Территория СССР расположена в умеренном и холодном макроклиматических районах. Она разделяется на климатические районы, перечень и основные критерии которых при­ведены в указанных стандартах.

В качестве основных климатических факторов при районировании территории СССР для технических целей приняты температура и отно­сительная влажность воздуха.

Для каждого из климатических районов выделяются представитель­ный и экстремальный пункты. Дан­ные этих пунктов характеризуют климатический район соответственно по средним и предельным значениям большинства климатических факто­ров.

Все климатические районы, кроме умеренного, создают особые условия для работы, хранения, ТО и ремонта подвижного состава, которые долж­ны учитываться при планировании, нормировании и организации техни­ческой эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта (приложение 1).

Особые условия, как правило, характеризуются сочетанием небла­гоприятных факторов. Так, для холодного климатического района, рас­положенного в северных и восточных районах страны, характерны не только низкая температура окружающего воздуха, ветры, но и более тяжелые дорожные условия (снежные заносы зимой, работа преимущественно на дорогах низшего типа, без твердого покрытия). Для жаркого сухого и очень жаркого сухого климатических районов, кроме высокой температуры, действуют факторы солнечной радиации и большой запыленности воздуха.

Большинство из районов с особыми природно-климатическими усло­виями являются районами нового освоения и характеризуются недоста­точным обеспечением производственно-технической базой для обслу­живания, ремонта и хранения автомобилей.

Для, повышения эффективности транспортного процесса и техни­ческой эксплуатации автомобилей в особых условиях применяют, как правило, в сочетании следующие методы:

1) применение автомобилей в спе­циальном исполнении (северном, гор­ном и т. д.);

2) корректирование нормативов технической эксплуатации автомо­биля с учетом особых условий (см. гл. 6, приложение 1);

3) применение средств и способов безгаражного хранения и пуска автомобилей.

Автомобили в северном исполне­нии должны быть приспособлены для надежной работы при температурах воздуха до минус 60 °С, иметь теплоизоляцию и отопление кабины и кузова, внутренний обогрев перед­него стекла; гарантированный пуск двигателя при низких температурах воздуха; морозостойкие шины и резинотехнические изделия и детали, изготовленные из полимерных мате­риалов.

Следует использовать специальные топлива и смазочные масла, тормозную и другие жидкости, рассчитанные на применение при низких температурах. Автомобили в северном исполнении должны иметь также технические средства, облегчающие проходимость (лебедки и др.).

Автомобили, предназначаемые для перевозок в условиях жаркого кли­мата, должны иметь усиленные системы охлаждения двигателя замкнутого типа, устраняющие потери охлаждающей жидкости от испарения, а также масляные радиаторы для охлаждения масла двигателя. На автомобилях, работающих в пустынно-песчаной зоне, необходима усиленная фильтрация воздуха, топлива, масла. Шины, резинотехнические изделия и детали из полимерных материалов, топливо, масло, тормозная жидкость и другие материалы должны быть рассчитаны на обеспечение надежной работы при высо­ких температурах, характерных для жаркого климата.

Аккумуляторная батарея должна быть размещена в наименее нагре­ваемой зоне автомобиля. Помещение водителя и пассажиров должно быть отделено от двигателя надежной теплоизоляцией. Крыша должна иметь эффективную теплоизоляцию от нагрева солнечными лучами. Пассажирский кузов или кабина водителя должны быть оборудованы вентиляцией, пылезащитой или кондиционером. Для уменьшения нагре­ва поверхностей автомобиля, на которые попадают солнечные лучи, они окрашиваются в светлые тона, стойкие против солнечной радиации, а на сиденья надеваются легкие чехлы.

Для использования в высокогорной местности требуются специали­зированные конструкции двигателей автомобилей, в которых уменьшены потери мощности за счет соответствующей конструкции системы питания с высотной корректировкой, изменением степени сжатия и т.д.

На автомобиле при эксплуатации его на высокогорных дорогах целе­сообразны специальный подбор оптимальных передаточных отношений в трансмиссии, применение тормозных механизмов-замедлителей и др.

Исследованиями влияния низких температур на интенсивность изна­шивания автомобилей и их агрегатов, систем и, механизмов установлено, что интенсивность изнашивания большинства агрегатов автомобилей в условиях низких температур выше, чем в некотором диапазоне положительных температур (см. рисунки 2.5, 2.6). Схема воздействия низких температур на показатели надежности автомобилей приведена на рисунке 21.1.

 Рисунок 2.5 – Влияние температуры окружающего воздуха на изменение общего числа отказов автомобилей (по данным НИИАТа)

Рисунок 2.6 – Зависимость относительной скорости изнашивания цилиндров карбюраторного и дизельного двигателей от температуры охлаждающей жидкости (по данным НАМИ)

 Рисунок 21.1 - Схема воздействия низких температур на показатели надежности автомобилей

На снижение показателей надеж­ности существенное влияние оказы­вают запаздывание и нарушение подачи масла к узлам трения вслед­ствие увеличения его вязкости. В наиболее неблагоприятных усло­виях, с точки зрения износов, при низких температурах находятся агре­гаты трансмиссии - коробка передач и задние мосты. Исследования­ми подтверждено, что наибольший износ шестерен главной передачи и коробки передач относится к условиям низких температур масла.

Оптимальной температурой масла в этих агрегатах считается темпера­тура 50…80ºС. Установлено, что с изменением температуры масла от минус 80 до 0°С интенсивность из­нашивания шестерен коробки пере­дач и заднего моста увеличивается в 9…10 раз. Наибольшее число от­казов наблюдается в самые холод­ные месяцы года (рисунок 21.2). При низких температурах появляется хладноломкость деталей, шины и другие резинотехнические изделия теряют эластичность и на их поверх­ности появляются трещины, что сокращает срок их службы.

 1 - двигатель; 2 - подвеска; 3 - рулевой меха­низм

Рисунок 21.2 – Распределение количества отказов по месяцам года

Эксплуатация автомобилей в усло­виях низких температур сопряжена также с увеличением расхода топли­ва, которое объясняется: неполнотой сгорания, связанной с ухудшением испарения и распыливания топлива; более длительной работой двигателя на пониженных и неустановившихся режимах и дополнительными затра­тами топлива на прогревы двигателя; повышением сопротивления в агрегатах трансмиссии из-за загустевания масел; увеличением сопротивле­ния качению колес при движении по зимней дороге и потерь на воздушное сопротивление из-за по­вышения плотности воздуха.

Особенно значительные расходы топлива связаны с прогревом двигателя и шин после длительной стоянки автомобиля на открытой площадке при низкой температуре воздуха (рисунок 21.3). На рисунке 21.4 показано влияние времени прогрева агрегатов на тепловое состояние агрегатов и расход топлива. Затраты топлива, необходимого для прогрева двигателя в зависимости от его начального теплового состояния, показаны на рисунке 21.5. На прогрев шин также требуется дополнительный расход топлива (рисунок 21.6).

В связи с перечисленным эксплуа­тационные нормы расхода топлива в зимнее время увеличиваются на 5...20% (в зависимости от климати­ческого района).

Трудности при ТО и TP автомобилей связаны с недостаточной приспособленностью серийных моделей автомобилей к специфическим условиям работы в зимнее время и требуют дополнительной трудоем­кости работ, что учитывается действующей системой корректирования нормативов ТО и ремонта (приложение 1).

Температурные условия наиболее неблагоприятны зимой при хране­нии автомобилей на открытых стоянках. Способ тепловой подготовки должен обеспечить не только выпуск автомобилей на линию, но и соот­ветствующие условия работы произ­водственному персоналу.

Факторами, влияющими на работоспособность автомобилей и изме­нение показателей их надежности при работе в условиях жаркого кли­мата, являются: высокая температура воздуха; запыленность воздуха; низкая относительная влажность воздуха; солнечная радиация и др.

При повышении температуры (понижении давления окружающего воздуха) в случае бензинового двигателя происходит обогащение смеси вследствие уменьшения весового на­полнения воздухом, приводящее к увеличению расхода топлива. При работе двигателя на газовом топливе аналогичное изменение параметров окружающего воздуха приводит к уменьшению весового наполнения цилиндров, повышению коэффициента избытка воздуха, что приводит к обеднению смеси и снижению мощности двигателя.

Приложение 1

Коэффициент корректирования нормативов в зависимости от природно-климатических условий К₃ = К'₃· К''₃

Источник:

Техническая эксплуатация автомобилей : Учебник для вузов / Е.С. Кузнецов, В.П. Воронов, А.П. Болдин и др. ; Под ред. Е.С. Кузнецова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Транспорт, 1991. - 413 с. – ISBN 5-277-00967-1, Раздел 5, глава 21, стр. 331-335; рисунок 2.5 - стр. 29; рисунок 2.6 - стр. 30; приложение 1 – стр 396.