Эксплуатация ведущего моста в холодное время года

Предметом исследования являлись ведущие мосты грузовых автомобилей «КамАЗ», эксплуатируемых круглогодично в условиях умеренной климатической зоны [5]. Установлено, что при подготовке автомобиля к началу эксплуатации в холодное время года основное внимание обоснованно уделяется силовому агрегату, в некоторых случаях другим узлам, например, аккумуляторной батарее, гидравлическому усилителю рулевого управления, коробке передач. Ведущий мост начинает работать при температуре деталей и трансмиссионного масла, соответствующей внешней температуре помещения хранения или открытой стоянки. Так называемый холодный старт приводит к сокращению срока службы моста, которым обычно пренебрегают в силу достаточно высокой надежности. Однако проведенные исследования показали, что нагрев моста за счет работы и выделения тепла при трении не всегда является достаточным и не обеспечивает оптимального диапазона температур. При остановках в пути следования ведущий мост в отличие от силового агрегата достаточно быстро охлаждается до нежелательных значений рабочих температур, и происходит повторение холодного старта при продолжении движения.

Наиболее сложным режимом эксплуатации можно считать движение по зимней дороге, сопровождаемое действием отрицательной температуры и подвижности атмосферного воздуха [2]. На рис. 1 показан ведущий мост в период проведения дорожных испытаний.

 

Рис. 1. Задний мост автомобиля-самосвала «КамАЗ»

Действие механических нагрузок на основные механизмы
ведущего моста

На основные механизмы ведущего моста – главную передачу и дифференциал – действуют механические нагрузки, определяемые двумя факторами.

Во-первых, это крутящий момент, передаваемый от двигателя и распределяемый по ведущим колесам.

Для среднего моста трехосного автомобиля необходимо учитывать распределение крутящего момента межосевым дифференциалом. Величина крутящего момента  действующего на конкретные детали, зависит от режима работы двигателя и коробки передач. Кроме того, крутящий момент на входе главной передачи соответствует определенной частоте вращения, которая определяет интенсивность перемешивания трансмиссионного масла и угловые скорости деталей моста. Температура масла  функционально зависит от данных параметров и времени их воздействия  Данные зависимости могут быть представлены выражениями

где  – максимальный крутящий момент двигателя;  – передаточное число коробки передач;  – передаточное число от ведущего вала главной передачи до исследуемой детали;  – частота вращения ведущего вала главной передачи.

Во-вторых, динамические нагрузки от дороги, величина которых определяется режимом движения, прежде всего скоростью движения, и наличием опорных препятствий.

При необходимости можно принять во внимание вибрационные нагрузки, уровень воздействия которых также зависит от скорости движения и макронеровностей дороги. В данном случае под макронеровностями понимаются такие перепады высот опорной поверхностей, действие которых не может быть погашено упругостью шин.

Таким образом, данные функциональные зависимости могут быть представлены в следующем виде:

где  – динамическая нагрузка, действующая на i -ю деталь моста;  – скорость автомобиля;  – средняя высота опорных препятствий;  – средняя высота макронеровностей профиля дороги.

Влияние динамических нагрузок существенно ослабляется за счет восприятия большей их части базовыми деталями, в данном случае – балкой моста, однако не устраняется полностью. В работе [3] отмечено, что разгруженная полуось, применяемая на грузовых автомобилях, теоретически передает только крутящий момент, однако в действительности испытывает напряжения изгиба, вызванные погрешностями изготовления и упругими деформациями балки моста.

Как уже отмечено выше, действие перечисленных факторов сопровождается влиянием окружающей среды. Температура воздуха определяет условия начала работы ведущего моста, так как в большинстве случаев предварительная тепловая подготовка не проводится даже в морозную погоду. На протяжении маршрута движения температура окружающей среды также влияет на тепловое состояние механизмов моста, особенно при остановках в пути следования. Подвижность атмосферного воздуха является фактором, усиливающим действие тепловой нагрузки. В работе [4] приведены данные дорожных испытаний, указывающие на различия тепловой нагруженности среднего и заднего мостов трехосного полноприводного автомобиля, вызванные интенсивностью обдува холодным воздухом.

Дополнительным фактором в данном случае может являться наличие слоя снега или льда на поверхности балки моста (рис. 1). Дополнительные затраты энергии на фазовое превращение приводят в итоге к снижению температур трансмиссионного масла и деталей моста. Загрязнение масла за счет попадания посторонних частиц и абразивной пыли в картер моста при эксплуатации на дорогах низших категорий и внекатегорийных дорогах также является дополнительным нагружающим фактором.

Поэтому влияние окружающей среды может быть представлено в виде зависимости

где  – температура и скорость атмосферного воздуха соответственно;  – масса осадков на поверхности балки моста;  – суммарная масса загрязняющих частиц в трансмиссионном масле.

С учетом установленных связей влияние различных факторов на состояние деталей и трансмиссионного масла должно рассматриваться с позиций системного подхода. Одновременное воздействие нескольких факторов может привести к ускоренному износу или поломке деталей моста. Изучение опыта эксплуатации грузовых автомобилей в зимних условиях подтверждает правомерность такого вывода.

Результаты исследования

Авторами статьи на протяжении ряда лет проводились исследования автомобильных узлов, которые показали необходимость уточнения существующих расчетных методик и применения бортовых средств контроля и поддержания рациональных температурных режимов работы трансмиссии. Анализ тепловой нагруженности узлов трансмиссии показывает, что в зимнее время эксплуатации недостаточно производить только стартовую тепловую подготовку.

При анализе структуры отказов применительно к автомобилю в целом обычно рассматривается процентное соотношение количества отказов различных механизмов и систем автомобиля. Исходя из такой оценки можно сказать, что ведущий мост автомобиля является одним из наиболее надежным механизмов. Однако следует принимать во внимание, что другие сопоставляемые узлы и системы отличаются значительно большей сложностью и чувствительностью к перегрузке. Для достоверной оценки следует сравнивать данные по типичным отказам деталей ведущих мостов однотипных автомобилей [1]. Заметное превышение уровня отказов по сравнению с эталонным значением может указывать на чрезмерную нагруженность моста. В этом случае необходимо рассматривать условия эксплуатации автомобиля и предпринимать меры по снижению нагруженности.

На рис. 2 показаны детали ведущего моста, подлежащие замене вследствие интенсивных нагрузок.

Исследования нагруженности ведущих мостов, проводимые в условиях эксплуатационного диапазона температур, показали, что при работе моста возникают существенные градиенты температур как в продольной, так и в поперечной плоскостях. В частности, для ведущих валов главных передач (см. рис. 2) установлены критические зоны, определяющие надежность работы главной передачи. Наиболее ответственными для главной передачи автомобиля «КамАЗ» [5] являются следующие участки:

– в продольном направлении – зона ведущего вала от переднего конического роликового подшипника до венца конической шестерни;

–в поперечном направлении – от венца цилиндрической шестерни до конического роликового подшипника, контактирующего с опорной шайбой гайки подшипников.

В данном случае, как установлено по данным исследований, при снижении температуры деталей до экстремально низких значений изменение их размеров влияет на величины предварительного натяга подшипников и создаваемое осевое усилие. Такое влияние может привести к уменьшению жесткости главной передачи и ускоренному износу зубчатых колес.

 

а

б

Рис. 2. Детали ведущих мостов трехосного автомобиля:
а – ведущий вал промежуточного моста; б – ведущий вал заднего моста

Следующими по важности воздействиями являются ухудшение условий смазки и гидравлические потери из-за повышения вязкости трансмиссионного масла. Они приводят к ускоренному износу деталей, снижению коэффициента полезного действия трансмиссии и увеличению расхода топлива.

Выводы и рекомендации

По результатам проведенных исследований можно утверждать, что ведущие мосты грузовых автомобилей при эксплуатации в зимних условиях испытывают значительные механические и температурные нагрузки, которые в некоторых случаях приводят к поломке или к ускоренному износу деталей.

Существует необходимость обеспечения рационального температурного диапазона для трансмиссионного масла и деталей ведущего моста. Такой диапазон может быть обеспечен на протяжении эксплуатации автомобиля за счет применения автоматизированных устройств бортового контроля теплового состояния ведущего моста.

Рациональное тепловое состояние ведущего моста существенно уменьшит вероятность отказов и преждевременного износа деталей даже в тяжелых условиях работы, связанных с высокими механическими нагрузками и воздействием окружающей среды.

 

Список литературы

1. Восстановление деталей автомобилей «КамАЗ» / Р. А. Азаматов, В. Г. Дажин, А. Т. Кулаков [и др.]. Вологда: Полиграфист, 1994. 215 с.

2. География России. URL: https://geographyofrussia.com/minimalnaya-temperatura-vozduxa/ (дата обращения: 21.12.2019).

3. Конструкция автомобиля. Шасси / Н. В. Гусаков, И. Н. Зверев, А. Л. Карунин [и др.]; под общ. ред. А. Л. Карунина. М.: МАМИ, 2000. 528 с.

4. Платонов, В. Ф. Полноприводные автомобили. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. 312 с.

5. KAMAZ 5360, 5460, 6460, 6520. Руководство по эксплуатации / сост. Т. Н. Нешумова; под общ. ред. В. В. Васина. Набережные Челны, КамАЗ, 2003.

 

УДК 629.4

 

А. В. Бауэр

Донецкий институт железнодорожного транспорта

[email protected]

 

Перспективы развития сервисного обслуживания пассажиров
в пассажирском комплексе железнодорожного транспорта

 

Рассмотрены перспективные направления в сфере развития пассажирских железнодорожных комплексов. Одним из приоритетных в области улучшения сервисного обслуживания пассажиров является развитие информационных технологий. Это позволит предоставлять клиенту максимально исчерпывающую информацию о поездке и нахождении его в системе пассажирского комплекса.

Ключевые слова: железнодорожный транспорт, пассажирский комплекс, сервис, информационные технологии, вокзал, пассажир.

 

Введение

Пассажирский комплекс железнодорожного транспорта представляет собой сложную систему, в которую кроме собственно железнодорожного входят несколько видов транспорта, а именно городской и автомобильный. В собственно пассажирский комплекс входят пассажирская станция с путевым развитием, вокзальный комплекс и привокзальная площадь. В условиях развития новых технологий и услуг, продиктованных требованиями современной экономики, транспортные системы не могут не реагировать на требование социума расширить сферу услуг и обеспечить максимально комфортабельные поездки при минимуме затрат. Железнодорожный пассажирский транспорт, выдерживая жесткую конкурентную борьбу с автомобильным транспортом по мобильности, с авиационным – по скорости, обязан гибко реагировать на требования пассажиров. Поездка по железной дороге должна стать максимально комфортной на этапе, когда пассажир еще находится дома. Зачастую человек выбирает поездку по железной дороге именно из-за возможности провести более длительный отрезок времени в состоянии отдыха в комфортных условиях. Поэтому вопросы повышения качества сервисного обслуживания пассажиров железнодорожного транспорта при нахождении их на станциях, вокзалах, в поездах становятся приоритетной задачей для железнодорожной отрасли.