Работоспособность тракторов и ее изменение в эксплуатации

Работоспособность тракторов и ее изменение в эксплуатации

 

Техническая эксплуатация как основа управления работоспособностью тракторов

Работоспособность (ГОСТ 27.002—83 и ГОСТ 16507—80)—состояние .объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации. Причем, параметры выполнения функций обусловливают эксплуатационные показатели изделия.

Техническая документация предусматривает уровень внешних воздействий, методы технического обслуживания и ремонта (систему ремонта, затраты на ремонт и др.), нормы и допустимые отклонения от установленных параметров.

Работоспособность изделия характеризуется не только способностью работать (выполнять необходимые функции), но и допустимыми пределами выходных параметров изделия.

Отказ объекта — событие, заключающееся в нарушении работоспособности.

Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность характеризуется безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Выполнение требований по обеспечению надежности— доминирующее условие сохранения высокой работоспособности изделий (тракторов).

Обеспечение надежности — совокупность организационно-технических и научно-методических мероприятий, направленных на достижение или поддержание заданных показателей надежности на всех стадиях существования трактора (проектирование, испытания,эксплуатация).

Организационно-технические мероприятия, обеспечивающие надежность тракторов в период эксплуатации: организация и качество выполнения технического обслуживания и ремонта тракторов; организация хранения и качество очистки топлива и масел; повышение квалификации трактористов; организация хранения и консервации тракторов, т. е. мероприятия, относящиеся к технической эксплуатации тракторов.

К технической эксплуатации (точнее, к техническому обеспечению эксплуатации) относится поддержание исправности и работоспособности изделия и обеспечение этого процесса.

Обеспечение работоспособности — задача технико-экономическая (затраты на создание высокоработоспособных машин должны окупаться). Вследствие этого актуальность проблемы сохранения работоспособности для сельскохозяйственных машин, и в частности для тракторов возрастает.

При эксплуатации в результате влияния факторов различного происхождения возможно нарушение работоспособности тракторов, выражающееся в падении мощности двигателя, снижении тягового усилия на отдельных передачах, увеличении длины тормозного пути, повышении расхода картерного масла и удельного расхода топлива, уменьшении грузоподъемности навесной системы, снижении давления в гидравлической системе и др.

Предупредить изменение этих показателей можно высокой технической эксплуатацией тракторов, в том числе своевременным и высококачественным техническим обслуживанием.

Использование поступающей в хозяйства современной техники по результатам выборочного контроля дневной выработки тракторов ниже нормативного примерно на 22%- При этом значительную часть затрат на содержание техники составляют затраты на устранение последствий отказов. Существенное влияние на показатели надежности тракторов оказывает техническое обслуживание и в первую очередь его своевременность и полнота выполнения. При проведении технического обслуживания (ТО) в объеме 25…50 % от установленного нормативного уровня наработка на отказ тракторов (например К-700) в 6,3…6,7 раза ниже наработки, получаемой при проведении ТО по нормативам и в полном объеме.

Практически уровень выполнения ТО в хозяйствах находится в пределах 25…60% от нормативного. Повышение этого уровня на основе применения современных методов и средств позволит существенно улучшить техническую эксплуатацию тракторов и тем самым будет способствовать повышению их работоспособности.

Факторы, определяющие работоспособность тракторов

Работоспособность как отдельных сборочных единиц, так и трактора в целом, определяется в эксплуатации достаточно большим числом факторов, имеющих самое различное происхождение. Их влияние проявляется в самых разнообразных формах.

Известен целый ряд исследований, посвященных изучению влияния отдельных факторов эксплуатации на работоспособность составных частей (СЧ) и сборочных единиц (СЕ) трактора.

Эксплуатация тракторов в условиях повышенной запыленности воздуха приводит к снижению эффективности работы радиатора за счет засорения сердцевины, уменьшения коэффициента теплоотдачи от поверхности охлаждения в воздух; уменьшению «живого» сечения и увеличению аэродинамического сопротивления радиатора. Кроме того, увеличивается износ гильзы цилиндра по верхнему поясу и одновременно усиленно изнашивается верхнее поршневое кольцо, что уменьшает компрессию двигателя и, естественно, его мощность.

Степень запыленности, а следовательно, и износ деталей во многом зависят от вида выполняемой работы, фона почвы, типа дороги, природы пыли, влажности почвы и воздуха, силы ветра и т. д.

По данным научно-производственного объединения «НАТИ», гарантированная 80%-ная износостойкость комплекта поршневых колец до замены двигателя (до первого капитального ремонта) в нормальных условиях эксплуатации приблизительно в 3 раза выше, чем в условиях реальной эксплуатации.

Чрезмерному износу также способствует и применение загрязненного картерного масла. В масло попадают пыль, продукты износа деталей, вода и не-сгоревшее топливо. Работа на маслах не тех марок, которые рекомендованы инструкцией, увеличивает скорость изнашивания почти в 3 раза.

Масло в дизеле с течением времени подвергается качественным и количественным изменениям. Качественные изменения выражаются в снижении концентрации присадки, увеличении содержания органических кислот и асфальто-смолистых веществ.

Значительно влияет на работу сборочных единиц и агрегатов тракторов качество применяемых масел и смазок. Так, например, для обеспечения четкой и безотказной работы коробки передач (КП) трактора Т-150К важно применять такой сорт масла, который соответствовал бы условиям работы всех входящих в нее механизмов.

Для снижения износа стальных цементованных закаленных зубчатых колес и подшипников валов масло должно обладать хорошими противоизносными свойствами в условиях высоких контактных давлений. Оно также должно обеспечивать достаточную износостойкость фрикционных дисков гидроподжимных муфт, изготовленных из металла и металлокерамики. Допускать работу на других маслах нельзя, так как это может привести к ускоренному выходу из строя агрегатов трансмиссии и, следовательно, нарушению работоспособности тракторов.

Существенное влияние на скорость изнашивания оказывает тепловой режим двигателя, определяющий температурный уровень и термические деформации деталей цилиндропоршневой группы. Так, скорость изнашивания верхнего поршневого кольца, при снижении температуры (t°) поршня на 7…10% в условиях нагрузочной характеристики и нормального теплового режима двигателя Д-20 уменьшается на 20…30%.

На уменьшение скорости изнашивания в этом случае влияет некоторое снижение динамических показателей цикла и коррозионного износа. Повышение t° головки поршня над верхней канавкой под поршневое кольцо часто приводит к быстрому пригоранию колец. При этом увеличивается t° поршня и возможен разрыв масляной пленки. К повышению t° поршня может привести, например, закоксовывание верхнего поршневого кольца.

При охлаждении двигателя на поверхности деталей конденсируется влага. Поскольку защитные свойства применяемых масел невелики и сконденсировавшаяся влага проникает через смазочный слой к металлическим поверхностям, обогащаясь при этом продуктами окисления масла и превращаясь в электролит, то в двигателе протекают интенсивные электрохимические коррозионные процессы, а особенно на поверхности деталей цилиндропоршневой группы.

После пуска двигателя продукты коррозии смываются циркулирующим маслом с нерабочих поверхностей и удаляются с контактирующих поверхностей в результате истирания и также оказываются в масле. Исследования * показали, что остановка двигателя на период до трех суток практически не сказывается на характере износа деталей. Однако через шесть суток простоя двигателя содержание железа в масле возрастает настолько, что его прирост намного превышает обычный разброс его значений, замеряемых за 2 ч работы.

В зависимости от характера воздействия на работоспособность факторы можно разделить на три основные группы: 
конструктивные — К; 
технологические — Т; 
эксплуатационные — Э.

Во время работы трактор, который можно рассматривать как систему с определенным числом ходов и выходов, испытывает воздействия большого числа отмеченных факторов.

Конструктивные факторы —это неучтенные случайные перегрузки, значения которых значительно превышают расчетные эксплуатационные нагрузки; неправильно назначенный материал деталей; несоответствие посадки сопряжений условиям их работы и т. д. Наличие этих факторов свидетельствует о несовершенстве конструкции изделия, системы или ее элементов.

Технологический фактор — неправильно назначенный технологический процесс механической, термической или других видов обработки, изготовления и восстановления деталей. Иначе говоря, это нарушение принятой технологической последовательности изготовления и испытания сборочных единиц, агрегатов и машин в целом.

Эксплуатационные факторы: организация проведения технического обслуживания и ремонта тракторов, хранения и заправки топливом и маслами, хранения тракторов, квалификация тракториста и т. д.

Рассматриваемые факторы можно условно разделить следующим образом.

1. Факторы, на уровень  влияния которых в эксплуатации  нельзя воздействовать.

2. Факторы, на уровень  влияния которых в эксплуатации  можно воздействовать.

Другими словами, можно сказать, что на трактор действуют внутренние и внешние факторы. К внутренним следует отнести техническое состояние деталей и сборочных единиц, определяемое конструктивным совершенством трактора и выполнением технологических требований при сборке и ремонте. Также сюда нужно отнести почвенно-климатические условия эксплуатации тракторов (влажность, плотность, структурный и механический состав почвы, неровности поверхности поля и т. п.). К внешним относятся, в основном, организационно-технические факторы, включающие в себя организацию технического обслуживания, ремонта, хранения и заправки трактора топливом и маслами, квалификацию тракториста и др.

В реальных условиях эксплуатации обеспечение заданного уровня надежности тракторов и тем самым сохранение их работоспособности происходит за счет снижения влияния эксплуатационных факторов, т. е. факторов, изменение влияния которых не требует вмешательетва в конструкцию трактора. В этой связи важно знать степень влияния того или иного фактора, а также те последствия, к которым это влияние приводит. Следует отметить также, что перечисленные эксплуатационные факторы — это как бы первое звено в цепочке взаимосвязанных факторов, которые приводят к непосредственному изменению состояния объекта.

Так, например, запоздалая замена масла вызывает появление в нем повышенного содержания механических примесей, нарушение его положительных свойств, что в свою очередь приводит к изнашиванию деталей двигателя и нарушению его работоспособности.

Признаки нарушения работоспособности тракторов

При длительных наблюдениях за работой тракторов (в частности Т-150К) в условиях реальной эксплуатации установлено, что нарушение работоспособности может выражаться двумя состояниями:;  
а) трактор нельзя использовать при выполнении той или иной сельскохозяйственной операции; б) использование трактора возможно, но имеется существенное нарушение качества сельскохозяйственных работ или угроза безопасности работы механизаторов. Кроме того, второе состояние после истечения определенного периода времени может перейти в первое или даже аварийное.

В реальных условиях эксплуатации второе состояние нарушения работоспособности тракторов — наиболее частое. Поэтому своевременное обнаружение признака нарушения работоспособности трактора и правильная его классификация позволяет выявить и устранить отказ и предупредить возможность аварийного состояния трактора. Оперативно определить причины нарушения работоспособности трактора позволяет применение системного подхода к обнаружению отказов. В основе лежит принцип логического поиска составной части или сборочной единицы, в которых наиболее вероятна возможность появления отказа, определяющего характеризуемый признак. Такой подход позволяет избежать необоснованных разборок трактора, тем самым снизить трудоемкость устранения последствий отказов в эксплуатации и выявить направления работ по совершенствованию эксплуатационной технологичности тракторов.

На основе анализа признаков, характеризующих нарушение работоспособности, предложено классифицировать их по пяти группам.

Первая группа объединяет признаки нарушения работоспособности тракторов, обнаруживаемые визуально при осмотре или проведении технических об-служиваний. К таковым относятся: подтекание охлаждающей жидкости, масла, топлива; перегорание электроламп; появление из выпускной трубы дыма различного цвета; наличие видимых трещин (в рессорах, кабине, оперении и др.).

Вторая группа включает в себя признаки, обнаруживаемые при выполнении какого-либо действия, вызванного необходимостью изменения режима работы трактора, или при проведении его обслуживания. Она обычно характеризует сборочную единицу или агрегат, на который воздействуют. К таким признакам относятся: затрудненное переключение передач, срыв резьбы; ослабление; зазор и др.

Третья группа характеризуется признаками, влияющими на изменение показаний приборов (манометра, амперметра, указателя давления масла, указателя температуры и др.).