 |
Влияние горных условий на работоспособность автомобильной техники
|
|
|
|
В горных условиях из-за сложного профиля дорог, изобилующего подъемами и спусками, а также от резкого изменения параметров атмосферы агрегаты машин и их системы работают с большой напряженностью. При этом мощность и экономичность двигателя снижаются.
Влияние горных условий на мощностные характеристики.
С повышение местности над уровнем моря атмосферное давление, температура и плотность воздуха понижается. Мощность двигателя при подъеме машин на каждые 1000 м до высоты 3000 м снижается на 11-13 % из-за ухудшения наполнения цилиндров воздухом и переобогащения рабочей смеси, а расход топлива увеличивается на 10-12 % летом и на 20 % зимой.
Это объясняется прежде всего снижением плотности воздуха и соответственно уменьшением массы заряда воздуха и горючей смеси, поступающих в цилиндры двигателя, а также некоторым уменьшением величины коэффициента наполнения цилиндров.
Уменьшению часового расхода воздуха способствует, кроме того, падение средней скорости и инерции воздушного потока вследствие снижения среднего разрежения во всасывающем коллекторе двигателя. Пониженное разрежение во всасывающей системе вызывает уменьшение истечения топлива из распылителей жиклеров карбюратора и соответственно часового расхода топлива. Однако уменьшение часового расхода топлива происходит менее интенсивно, чем воздуха. Вследствие этого имеет место переобогащение горючей смеси, которое составляет 5...6% на каждую 1 тыс. м высоты подъема. Указанные явления ведут к ухудшению смесеобразования, замедлению процесса горения рабочей смеси, увеличению в отработавших газах количества продуктов неполного сгорания топлива и, в частности, жидких фракций топлива.
|
|
|
По этим причинам мощность двигателей автомобилей ЗИЛ-131 на высоте 4 тыс. м снижается почти в два раза.
Рабочий процесс дизелей происходит при больших значениях коэффициента избытка воздуха. Поэтому изменение высоты подъема оказывает меньшее влияние на изменение мощности по сравнению с карбюраторными двигателями. Исследования и опыт показывают, что мощность дизелей снижается на 7... 8% на каждый километр подъема. Падение мощности дизеля связано с тем, что по мере увеличения высоты и соответственно уменьшения плотности воздуха, поступающего в цилиндры, уменьшается энергия потоков воздуха в камере сгорания и величина его давления в конце такта сжатия, вследствие чего дальнобойность струй топлива увеличивается, а их распыл ухудшается. Это приводит к ухудшению смесеобразования, увеличению продолжительности горения и снижению индикаторного давления.
Топливная экономичность работы автомобилей в горных условиях снижается как вследствие переобогащения горючей смеси (карбюраторные двигатели) и ухудшения протекания рабочего процесса двигателей, так и по причине сложности профиля автомобильных дорог. Работа, затрачиваемая двигателем на 1 км пути на горных дорогах, в 1,7... 1,8 раза больше, чем на равнинных. Это соответственно требует больших затрат топлива. На горных дорогах от 12 до 25% пути двигатель работает в тормозном режиме, на котором топливо расходуется нерационально. Средние технические скорости в горных условиях в среднем в 1,5 раза ниже, чем на равнинной местности. Вследствие этого расход топлива увеличивается в 1,6... 2 раза. Например, если в равнинных условиях расход топлива автомобиля ЗИЛ-131 составляет 30...35 л на 100 км, то в высокогорных условиях он увеличивается до 55...60 л.
Влияние горных условий на агрегаты трансмиссии.
Температурный и нагрузочный режимы работы двигателя и агрегатов трансмиссии на горных дорогах характеризуются очень широким диапазоном.
|
|
|
На затяжных подъемах двигатель и агрегаты трансмиссии продолжительное время работают при постоянной, почти полной нагрузке и неблагоприятном режиме охлаждения. Вследствие уменьшения плотности воздуха понижается производительность вентилятора, масса воздуха, проходящего через радиатор, снижается.
Уменьшается эффективность охлаждения поверхностей двигателя и агрегатов трансмиссии встречным потоком воздуха из-за малых скоростей движения на подъеме и снижения плотности воздуха. В результате двигатель перегревается, температура масла в системе смазки может достигать 110... 114° С. Температура масла в коробке передач повышается до 115... 120°, а в главной передаче до 100... 108° С.
Вследствие уменьшения мощности и крутящего момента двигателя с увеличением высоты движение на подъемы осуществляется преимущественно с использованием понижающих передач. Движение да перевалах груженого автомобиля часто возможно на первой передаче при скорости 3..... 6 км/ч с минимальным запасом мощности по силе тяги. На высокогорных дорогах на 1, 2 и 3-ю передачи приходится до 35...40% пути. Использование прямой передачи составляет только 15%.
Число операций по выключению сцепления и переключению передач на горных дорогах по сравнению с равнинной местностью увеличивается в четыре - десять раз и более. Это вызывает повышенный износ деталей механизма сцепления и коробки передач, особенно выжимного подшипника и фрикционных накладок сцепления и шестерен промежуточных передач.
Влияние горных условий на работу системы охлаждения.
Эффективность работы системы охлаждения резко снижается при нарушении ее герметичности или нарушении работы выпускного клапана пробки радиатора. При указанных неисправностях происходит интенсивное выкипание воды. Это связано с уменьшением температуры кипения воды по мере увеличения высоты. В открытой системе охлаждения температура кипения понижается на 5° С на каждые 1500 м подъема.
Выпускные клапаны поддерживают избыточное давление до 1 кгс/см2— автомобиль ЗИЛ-131. При таких давлениях температура кипения воды повышается у двигателя ЗИЛ-131 до 119° С.
На затяжных спусках наблюдается обратное явление. Нагрузки на двигатель и трансмиссию уменьшаются, скорости движения возрастают, интенсивность встречного потока воздуха увеличивается. В результате режим работы двигателя и агрегатов трансмиссии изменяется в сторону снижения температуры. Работа двигателя в режиме тормоза на спусках сопровождается переохлаждением. Даже при закрытых жалюзях и работающем термостате температура двигателя может снижаться до 40... 50° С.
|
|
|
Частая доливка воды в систему охлаждения приводит к быстрому образованию накипи в радиаторе и рубашке охлаждения блока цилиндров, что в свою очередь ухудшает охлаждение двигателя.
Резкие колебания температуры, быстрое изменение погодных условий в течение суток и с повышением рельефа местности могут привести к размораживанию радиатора и блока цилиндров двигателя на стоянке даже в летний период из-за заморозков в ночное время.
Влияние горных условий на систему смазки.
Перегрев двигателя и переобогащение рабочей смеси, а также неполное сгорание топлива, что свойственно эксплуатации машин в высокогорных условиях вызывают разжижение масла в картере двигателя, снижению его вязкости, ухудшение его эксплуатационных свойств и повышения износа деталей двигателя.
Износ механизмов двигателя увеличивается и по той причине, что на горных дорогах по сравнению с равнинной местностью частота вращения коленчатого вала и соответственно путь поршня на 1 км пути в среднем увеличивается в 1,8... 2 раза при среднем увеличении удельной работы двигателя в 1,7... 1,8 раза.
3.2.5. Влияние на систему зажигания.
Переобогащение горючей смеси по мере увеличения высоты над уровнем моря и перегрев двигателя увеличивают нагарообразование, приводят к обгоранию электродов запальных свечей.
С понижением атмосферного давления нарушается настройка вакуум-корректора в сторону запаздывания момента зажигания, увеличивается испарение воды из электролита аккумуляторных батарей.
3.2.6. Влияние на тормозную систему.
В особо тяжелых условиях работают тормоза. Характерно частое и длительное торможение на затяжных спусках. В результате в среднем 12... 15% пути движения осуществляется с использованием тормозов.
|
|
|
На маршрутах с напряженным движением общий тормозной путь может достигать 35... 40% пробега при 28... 30 торможениях на 1 км пути.
На затяжных спусках температура тормозных накладок достигает 350... 400° С, тормозных барабанов — 280... 300° С, а ободьев колес - до 110 130° С, при этом тормозной путь из-за снижения коэффициента трения тормозных накладок увеличивается более чем в два раза по сравнению с допустимым.
Эффективность пневматических и пневмогидравлических приводов тормозов снижается из-за уменьшения производительности компрессора на больших высотах и увеличения расхода воздуха на торможения на затяжных спусках. Это можно видеть по изменению давления в воздушных баллонах пневмопривода тормозов автомобиля с увеличением высоты подъема. Среднее давление в тормозных камерах составляет 2,5... 3,5 кгс/см2.
На тормозную систему в горных условиях приходится в среднем до 11% отказов. Деталями, лимитирующими надежность автомобилей, являются: тормозные накладки колодок и барабаны, диафрагмы тормозных камер, ремни компрессора.
На больших высотах снижается эффективность тормозов с пневматическим и пневмогидравлическим приводами из-за уменьшения подачи воздуха компрессором и увеличения расхода воздуха на торможение на затяжных спусках.
На маршрутах с интенсивным движением на спусках до 35-40 % пробега осуществляется с использованием тормозов с периодичностью 28-30 торможений на один километр пути.
В этих условиях температура тормозных накладок достигает 350-400 ºС, что резко снижает коэффициент трения тормозных накладок и увеличивает в два раза и более тормозной путь по сравнению с допустимым.
3.2.7. Влияние на другие элементы автомобиля
При эксплуатации автомобилей в горных условиях наблюдается интенсивное изнашивание шин. Это обусловливается передачей больших моментов на ведущие колеса при движении на подъемы, частыми торможениями на спусках, большим количеством поворотов с малыми радиусами и повышенным температурным режимом работы шин. Срок службы шин на горных дорогах меньше по сравнению с равнинной местностью.
|
|
|
