Отказы, возникающие в
узлах автотранспортных средств вследствие неисправности пружин.doc.zip
Отказы, возникающие в узлах автотранспортных средств
вследствие неисправности пружин
Шиляев С.А., Аллаяров С.Р. ,Меджитов Т.Р.
Ижевский государственный технический университет
Аннотация. Автомобили включают в свою конструкцию десятки, а иногда и сотни пружин, выполняющих различные функции.
Для обеспечения качества ответственных пружин необходимо следовать научно-обоснованным комплексным технологическим мероприятиям, которые позволяют более рационально построить технологический процесс в соответствии с назначением и конструкцией пружин.
Качество поверхности пружин является комплексным параметром, формируемым под воздействием всех производственных факторов.
Решение проблемы по повышению долговечности и эксплуатационной надежности ответственных пружин возможно путем совершенствования технологии как термомеханической, так и механической обработки поверхности исходных заготовок.
Пружины в автомобилях. Автомобили включают в свою конструкцию десятки, а иногда и сотни пружин различной конфигурации, выполняющих различные функции. Пружины играют роль аккумуляторов энергии и амортизаторов, регуляторов и выключателей силовых приборов и приборов управления, обеспечивают надежность и безопасность, точность и долговечность машин и механизмов. Пружины применяются для создания заданных постоянных сил (тормоза, предохранителей), силового замыкания кинематических пар, виброизоляции. В настоящее время при проектировании изделий устанавливаются жесткие ограничения на их вес и габаритные размеры. Немаловажным является также требование максимального увеличения быстродействия и срока службы.
Пружины клапанов работают в условиях резко меняющихся динамических нагрузок. Анализ работы дизельных и карбюраторных двигателей показал, что большое количество отказов при эксплуатации происходит из-за поломок пружин толкателя топливного насоса высокого давления и клапанных пружин. На нижние клапаны устанавливают одну пружину, а на верхние часто две, а иногда даже три, что уменьшает размеры пружин и обеспечивает большую надежность.
Подвеска автомобиля и демпфирование в ней должны обеспечить комфортабельность движения (плавность хода), безопасность движения и устойчивость на поворотах. Свойства самой подвески зависят от различных параметров и взаимодействия отдельных деталей. Мягкие пружины и большие хода подвески являются предпосылкой высокой плавности хода автомобиля, достаточной свободы продольных угловых колебаний кузова и хорошего держания дороги шинами. Последнее условие необходимо также и для обеспечения безопасности движения.
Используемые пружины можно классифицировать по характеру приложения нагрузок:
1. Работающие при динамической нагрузке, для которых характерно большое число циклов нагружения – клапанные пружины газораспределительного механизма, пружина бензонасоса;
2. Работающие при динамической нагрузке – пружины форсунок дизельных двигателей, пружины стартера, пружины подвески, пружины ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала, пружины центробежного или вакуумного регуляторов опережения зажигания, пружины перепускного клапана амортизатора;
3. Работающие при статическом приложении нагрузки – пружины устройства натяжения ремня или цепи привода распределительного вала двигателя; пружины муфты выключения, нажимные периферийные пружины нажимного диска сцепления; пружины вилки выключения сцепления; пружины дисков и барабанов тормозной системы.
Ниже в таблице 1 представлены некоторые основные неисправности автомобилей, связанные с потерей упругих свойств или поломкой пружин, и методы их устранения.
Проанализировав основные неисправности автомобилей можно сделать
следующие выводы:
1) Основная неисправность – потеря упругости или поломка цилиндрических
витых пружин, которая характерна для упругих элементов, испытывающих
переменные нагрузки.
2) Ремонт неисправностей, связанных с пружинами, сводится к
подкладыванию шайб (при осадке пружин сжатия) и заменой новой пружиной,
соответствующей техническим условиям. Термическая фиксация пружин
клапанов газораспределительного механизма используется крайне редко.
Последовательное рассмотрение причин возникновения отказов показывает,
что эксплуатационные характеристики пружин зависят не только от
механических свойств пружинных сталей, но и от состояния поверхности,
которая при кручении и изгибе воспринимает максимальные напряжения. При
эксплуатации в условиях высоких нагрузок, скоростей, влияния агрессивных
сред качество поверхности является определяющим фактором в обеспечении
эксплуатационной надежности пружин, даже при условии повышенных
прочностных свойств пружинных сталей. Для изделий, работающих в условиях
больших упругих деформаций, повышение прочности, уменьшение высоты
неровностей шероховатости и устранение дефектов поверхностного слоя
способствует резкому повышению их выносливости.
Для обеспечения качества ответственных пружин необходимо следовать
научно-обоснованным комплексным технологическим мероприятиям, которые
позволяют более рационально построить технологический процесс в
соответствии с назначением и конструкцией пружин.
Комплексное воздействие на формирование структуры металла и качества
поверхности пружин является одним из резервов использования
потенциальных возможностей пружинных сталей при принятии конструкторских решений.
Таким
образом, необходимо дальнейшее решение проблемы по повышению
долговечности и эксплуатационной надежности ответственных пружин путем
совершенствования технологии как термомеханической, так и механической
обработки поверхности исходных заготовок. Дефектация автомобильных пружин. Таблица 1.
Литература
1. Шиляев С.А., Аллаяров С.Р., Меджитов Т.Р. Разработка прогрессивного
технологического оборудования для обработки длинномерной пружинной
проволоки // Сб. ст.3-й Всеросс. научно-технич. конф. с междун. участием
«Современные тенденции развития автомобилестроения в России». –
Тольятти: ТГУ, 2004. – С.48-51.
2. Шаврин О.И., Редькин Л.М., Конышев В.Н. Технология повышения
надежности пружин дизелей. // Двигателестроение - 1987.- №3. - С.38-41.
3. Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт
легковых автомобилей. – М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 544с.
4. Епифанов Л.И., Епифанова Е.А. Техническое обслуживание и ремонт
автомобилей: Учеб. пособие для студентов СПО. – М.: ФОРУМ, ИНФРА·М,
2001. – 280 с.: ил.
№
п/п
Механизм
Неисправность
Причина
Метод
определения неисправности
Устранение неисправности
1
2
3
4
5
6
1
Газораспреде-лительный механизм
Снижение мощности двигателя.
Негерметичность клапанов – влияет
не только на снижение компрессии, но и на весь процесс
образования и сгорания рабочей смеси.
Происходит также при ослаблении или поломке пружин клапанов.
Пружины подлежат выбраковке при
наличии трещин, неравномерности шага витков, непрямолинейности
образующей пружины в свободном состоянии, неперпендикулярности
опорных торцов и образующей пружины в свободном состоянии.
Упругость пружины при сжатии до рабочей высоты должна
соответствовать техническим требованиям.
Пружины, упругость которых меньше
допустимой, могут быть заменены новыми или восстановлены
термической фиксацией. Также возможно подкладывание под нижнюю
опорную тарелку дополнительных шайб.
2
Стартер
Стартер выключается, но шестерни
не входят в зацепление – при этом прослушивается скрежет
шестерен.
Ослабление буферной пружины.
Визуально.
Замена буферной пружины стартера.
3
Топливная система
карбюраторных двигателей
Снижение давления подаваемого к
карбюратору топлива, что приводит к снижению уровня топлива в
поплавковой камере.
Уменьшение упругости рабочей
пружины бензонасоса.
Замер упругости пружин бензонасоса
производят на приборе НИИАТ – 357 по разнице длины в свободном
состоянии (по шкале на штоке) и в сжатом под действием
соответствующей массы грузиков, устанавливаемых на пяту втулки с
окном и контрольной риской над испытуемой пружиной.
Если осадка пружины превышает
норму, её упругость считается неудовлетворительной и она
выбраковывается.
Неправильная работа ограничителя
максимальной частоты вращения коленчатого вала.
Потеря упругости пружины.
По углу отклонения дроссельной
заслонки под определенной нагрузкой.
При потере упругости заменяют
новой.
4
Система зажигания
Неисправность прерывателя –
распределителя:
неправильная работа зажигания.
Ослабление жесткости пружины
центробежного или вакуумного регуляторов опережения зажигания.
Натяжение пружины проверяют с
помощью динамометра. Момент разрыва контактов определяют по
контрольной лампе.
Неисправные пружины заменяют
новыми.
5
Топливная система дизелей
Неудовлетворительная работа
форсунок – имеется в виду как качество впрыска (давление
впрыска), так и соответствия момента впрыска оптимальному
варианту. При этом впрыск топлива будет происходить чуть раньше.
Снижения упругости рабочей
пружины форсунки.
1) Форсунки проверяют на
специальных приборах КИ-ЗЗЗЗА, КИ-15706 и других так же, как при
их диагностировании.
2) Неисправную форсунку можно определить и на работающем
двигателе методом поочерёдного выключения цилиндров из работы.
Параметры регулируют изменением
упругости пружины с помощью регулировочного винта (СМД-62,
Д-240) или изменением количества шайб (КамАЗ-740). Пружины не
соответствующие техническим требованиям заменяют.
6
Ходовая часть
Уводы автомобиля от
прямолинейного движения, крен кузова.
Неодинаковая упругость пружин
подвески. Неравномерная осадка пружин подвески.
Определяют по крену кузова
автомобиля на ровной горизонтальной площадке при полной его
нагрузке.
Заменяют одновременно обе пружины
передней или задней подвески.
Неудовлетворительная работа
амортизаторов.
Чрезмерная осадка пружины
перепускного клапана амортизатора.
По подтёкам.
Под ослабленную пружину
подкладывают шайбы или заменяют пружину новой.
