Исследование влияния низких температур на надежность автотранспортных средств

В России значительное число автотранспортных средств эксплуатируется в Северных регионах, включая районы Крайнего Севера, которые характеризуются экстремальными климатическими условиями. Они характеризуются длительными периодами морозов, сильными ветрами и снегопадами. Всё это создаёт сложности в обеспечении надежности и безопасности эксплуатации автотранспорта в этих регионах.

Исследование влияния низких температур на надежность автотранспортных средств представляет собой важную задачу в области эксплуатации автомобилей. Экстремальные погодные условия с низкими температурами могут сказываться на работе двигателя, а также оказывать негативное влияние на состояние подвески и других элементов автомобиля [1, 2].

Низкие отрицательные температуры оказывают существенное влияние на надежность автомобиля. Возникают проблемы с запуском двигателя, функционированием систем торможения и управления, а также повышенным износом различных элементов автомобиля.

На графике (рисунок 1) представлена зависимость параметра потока отказов двигателя, подвески и рулевого управления по месяцам года [3, 4].

Рисунок 1 – Зависимость параметра потока по месяцам года: 1 – двигатель; 2 – подвеска;

3 – рулевой механизм

Анализируя данные о распределении количества отказов по месяцам года для двигателя, подвески и рулевого механизма, можно сделать следующие выводы:

– распределение отказов двигателя показывает, что зимние месяцы (февраль и декабрь) имеют наибольшее количество отказов, в то время как август имеет самое низкое количество отказов;

– распределение отказов подвески также показывает, что зимние месяцы (январь и декабрь) имеют наибольшее количество отказов, а весной и летом (апрель-июль) отказы подвески снижаются, а затем снова возрастают в осенние месяцы (сентябрь-декабрь);

– отказы рулевого механизма имеют наименьшую частоту по сравнению с двигателем и подвеской. Февраль и декабрь отличаются некоторым количеством отказов рулевого механизма, в то время как май, июнь и сентябрь имеют наименьшее количество отказов.

В целом, данные свидетельствуют о том, что различные агрегаты и системы автомобиля имеют различную частоту отказов в течение года. Зимние месяцы обычно связаны с более высокими значениями отказов для всех трех элементов (двигатель, подвеска и рулевой механизм).

Следующий график (рисунок 2) также подтверждает ранее сделанные выводы о том, что низкие температуры оказывают существенное влияние на количество отказов автомобилей [5, 6].

Анализ представленных данных о влиянии температуры окружающего воздуха на удельное количество отказов автомобилей поз- воляет сделать следующие выводы. График демонстрирует, что с изменением температуры происходят соответствующие изменения в количестве отказов. Наблюдается обратная зависимость между температурой и количеством отказов: при снижении температуры количество отказов увеличивается, а при повышении температуры количество отказов снижается.

Рисунок 2 – Зависимость удельного количества отказов автомобилей от температуры окружающего воздуха

Важно отметить, что холодные температуры сопровождаются значительным увеличением удельного количества отказов автомобилей. От -10ºC до -25ºC наблюдается рост количества отказов, что указывает на негативное влияние холода на надежность автомобильных компонентов.

Однако при умеренных температурах от +20ºC до -10ºC удельное количество отказов снижается. Это свидетельствует о меньшем влиянии умеренных температур на надежность автомобилей и более стабильной работе компонентов в этом диапазоне температур.

При температурах выше +20ºC наблюдается некоторое увеличение удельного количества отказов. Возможно, это связано с неблагоприятными условиями для работы некоторых компонентов автомобилей при высоких температурах.

Изучение зависимости количества отказов автомобилей от температуры окружающего воздуха является важным аспектом исследования. Однако, помимо количества отказов, также необходимо рассмотреть влияние температуры на износы двигателей, которые могут оказывать значительное влияние на надежность и долговечность автомобильных компонентов.

Из графика (рисунок 3) зависимости пусковых износов двигателя, выраженных в эквивалентном пробеге автомобиля, от температуры окружающего воздуха видно, что при понижении температуры ниже -10ºC пусковые износы двигателей резко возрастают [7]. При температурах от +25ºC до -25ºC пробег, эквивалентный одному пуску, увеличивается в 4,5 раза. Это указывает на то, что более низкие температуры значительно увеличивают износ двигателя при пуске.

Рисунок 3 – Зависимость пусковых износов двигателя, выраженных в эквивалентном пробеге автомобиля, от температуры окружающего воздуха

Таким образом, можно сделать вывод, что более низкие температуры окружающего воздуха способствуют увеличению пусковых износов двигателя, в то время как более теплые температуры снижают. Это может быть связано с различиями в смазочных свойствах масла, включая его вязкость, которая зависит от температуры окружающего воздуха. При более низких температурах вязкость масла увеличивается, что может привести к запаздыванию поступления масла к подшипникам двигателя.

Из графика (рисунок 4) зависимости времени запаздывания поступления масла к подшипникам коленчатого вала после начала его прокручивания от температуры окружающего воздухаи видно, что при понижении температуры ниже -10ºC время запаздывания поступления масла к подшипникам двигателя резко возрастает [8]. При температурах от +25ºC до -25ºC время запаздывания поступления масла к подшипникам возрастает 4с до 40с. Запаздывание поступления масла может снизить эффективность смазки двигателя и привести к повышенному трению и износу его компонентов.

Экстремальные климатические условия, особенно зимние месяцы, оказывают значительное влияние на количество отказов и износ автомобилей. Результаты анализа показали, что при снижении температуры окружающего воздуха количество отказов увеличивается, особенно для двигателя, подвески и рулевого механизма. Пусковые износы двигателя также значительно возрастают при низких температурах.

Для повышения надежности автомобилей в условиях низких температур рекоменду- ется применение специальных технических решений, таких как улучшенные системы смазки, обогрев двигателя, выбор соответствующих смазочных материалов и регулярное техническое обслуживание в зимний период.

Рисунок 4 – Зависимость времени запаздывания поступления масла к подшипникам коленчатого вала после начала его прокручивания от температуры окружающего воздуха