Подвеска соединяет раму или кузов с колесами автомобиля и состоит из упругих элементов, направляющих устройств и амортизаторов. Наибольшее распространение среди упругих элементов получили листовые рессоры. Они просты в изготовлении и удобны в ремонте, однако металлоемки и имеют ограниченный срок службы. Рессорные листы эксплуатируются в паре с кронштейнами или накладками (вкладышами) рессор в условиях отсутствия смазки и обильного абразива в зоне контакта между совершающими возвратно-поступательное скольжение трущимися поверхностями. В зависимости от неровностей дороги, характера движения автомобиля и его нагруженности скорость относительного перемещения листов достигает 0,05 м/с. Максимальное давление в зоне контакта составляет 400 МПа при частоте колебаний деталей около 1,5 Гд.
Ведущие мосты автомобилей мерседес предназначены для изменения крутящего момента двигателя и передачи его к колесам. Наиболее характерными отказами заднего (ведущего) моста грузового автомобиля являются: преждевременный выход из строя сальников, разрушение рабочих поверхностей ведущих и ведомых шестерен, оси и сателлита колесной передачи, чашки и крестовины дифференциала и некоторых других деталей.
Сальники—это уплотнительные устройства, предназначенные для герметизации соединений. Процесс выхода уплотнения из строя заключается в постепенном изменении первоначальных свойств резины, ее износе и растрескивании вследствие накопления усталостных разрушений. В результате этого нарушается упругий контакт с валом и возникает утечка масла из агрегата. Кроме того, эксплуатация потерявшего эластичность («затвердевшего») сальника в контакте с закаленной токами высокой частоты поверхностью фланца (вала) в присутствии шаржирующих твердых абразивных частиц и продуктов износа приводит к преждевременному изнашиванию последнего. Обычно сальники подвергаются замене при утечке смазки более 5,0 г/ч, а фланцы — при износе трущейся поверхности 0,15—0,20 мм. Работоспособность пары зависит от частоты вращения вала, его биения, твердости и шероховатости опорной поверхности, температуры окружающей и уплотняемой среды, ее давления, фи- зико-механических свойств, а также материала уплотнения. Недостаточным ресурсом обладают также неподвижные соединения чашки дифференциала с крестовиной, чашки водила колесной передачи с осями сателлитов и аналогичные детали ведущих мостов.
Карданная передача автомобиля мерседес должна обеспечивать необходимую равномерность вращения валов соединяемых агрегатов, отсутствие резонансов в диапазоне эксплуатационных скоростей, минимальные динамические нагрузки, высокий коэффициент полезного действия, обладать приемлемой долговечностью и надежностью.
Преобладающими видами отказов этого узла в эксплуатации являются разрушение поверхностей шипов, износ торцов и поломка шипов крестовины, задиры и заедание компенсатора линейных перемещений карданной передачи, а также нарушение сбалансированности вала, приводящее к вибрациям с последующим разрушением подшипников коробки передач, мостов и промежуточных опор.
Основным элементом передачи является карданный шарнир, состоящий из крестовины с подшипниками, уплотнительных элементов и деталей крепления. На его долю приходится от 67 до 91 % всех отказов карданной передачи для автомобилей семейства мерседес.
Анализируя причины выхода системы из строя, ее отказы можно разделить на внезапные и постепенно развивающиеся.
Износостойкость определяется режимом эксплуатации, макро- и микрогеометрическими параметрами поверхности, химическим составом и структурой, физико-механическими и фрикционно-усталостными характеристиками поверхностного слоя детали, неразрывно связанными друг с другом. Режим работы автомобиля Мерседес (узла) влияет на геометрические параметры детали, химический состав, структуру и физико-механические характеристики поверхности. Неустановившийся режим работы, реверс, вибрации приводят к смятию поверхностных неровностей, трансформации исходного рельефа, фактической поверхности касания, выражающихся в ее приработке. Внешние воздействия вызывают изменение фазового состава, повреждение поверхности абразивными частицами, деструкцию смазки, образование вторичных структур, перестройку дислокационной структуры кристаллов и т. д. Кроме того, наблюдается изменение физико-механических характеристик, происходит наклеп, деформационная анизатропия, возможно проявление эффекта Ребиндера. В свою очередь, геометрические параметры детали, химический состав, структура поверхности и т. д. способны вызвать схватывание, задиры трущихся поверхностей и другие изменения, влияющие на режим работы узла трения. Физико-механические свойства материала тоже влияют на геометрические параметры поверхности.
Макро- и микрогеометрические параметры поверхности детали, влияющие на износостойкость, включают в себя характеристики формы, макроотклонения от задаваемой конструктором геометрии детали, параметры шероховатости и волнистости, определяемые в соответствии с существующими нормативными актами. Химический состав и структура поверхности характеризуются в данном случае фазовым составом, типом, характером и дефектами кристаллической решетки, размерами зерен и другими показателями. Под физико-механическими и фрикционно-усталостными свойствами поверхности подразумеваются: микро- и макротвердость, предел прочности, текучести, модуль упругости, коэффициент Пуассона, трения, а также адгезионные и фрикционно-усталостные характеристики, определяемые для каждого конкретного материала в результате лабораторных испытаний.
В зависимости от внешних воздействий, окружающей среды и свойств трущихся поверхностей быстроизнашивающихся деталейгрузовых автомобилей мерседес выделяют различные виды изнашивания. Они достаточно подробно рассмотрены в существующей литературе. Эксплуатация узлов трения автомобиля имеет ряд особенностей, без учета которых трудно выбрать оптимальное конструкторско-технологическое решение, направленное на повышение их износостойкости. Этими особенностями являются: неустановившийся режим работы узла, реверсивность перемещения, вибрации, воздействия окружающей среды.
Неустановившийся режим работы составляет от 95 до 98% при движении автомобиля в городе, от 50 до 81% — при движении по проселочной дороге и от 14 до 37% — на автомагистралях. Динамические нагрузки, сопутствующие неустановившимся режимам, вызывают в поверхностных слоях дополнительные упругие деформации. Они приводят к постоянной переориентации структуры металла, дополнительному генерированию дефектов и другим изменениям. Знакопеременный характер сдвиговых деформаций с интенсивным образованием дефектов в поверхностных слоях, усталостные процессы, развивающиеся в трущихся материалах при неустановившихся режимах, более чем в 2 раза увеличивают износ деталей грузовых автомобилей мерседес.
Автомобиль в большинстве случаев теряет работоспособность вследствие отказа одной или нескольких деталей. Около трети всех отказов за период эксплуатации автомобилей до капитального ремонта приходится на силовой агрегат и его системы (питания, сцепления, коробки передач). Из-за отказа этих систем происходит более половины остановок автомобилей на линии. По данным статистики, отказы, приходящиеся на силовой агрегат, практически не приводят к авариям, в то время как немногочисленные отказы рулевого управления являются причиной 14 % аварий, вызванных технической неисправностью автомобилей.
Причиной выхода из строя автотранспортного средства является отказ механических изделий, составляющих лишь незначительную часть общего количества деталей. В общей стоимости заменяемых деталей более 90 % приходится на долю этих изделий. Исследование характера отказов деталей грузовых автомобилей указывает на износ рабочих поверхностей как основную причину выхода из строя отдельных узлов и всего автомобиля в целом.
Виды отказов деталей автомобилей представлены в табл. 1.
Подвеска соединяет раму или кузов с колесами автомобиля и состоит из упругих элементов, направляющих устройств и амортизаторов. Наибольшее распространение среди упругих элементов получили листовые рессоры. Они просты в изготовлении и удобны в ремонте, однако металлоемки и имеют ограниченный срок службы. Рессорные листы эксплуатируются в паре с кронштейнами или накладками (вкладышами) рессор в условиях отсутствия смазки и обильного абразива в зоне контакта между совершающими возвратно-поступательное скольжение трущимися поверхностями. В зависимости от неровностей дороги, характера движения автомобиля и его нагруженности скорость относительного перемещения листов достигает 0,05 м/с. Максимальное давление в зоне контакта составляет 400 МПа при частоте колебаний деталей около 1,5 Гд.
Ведущие мосты автомобилей мерседес предназначены для изменения крутящего момента двигателя и передачи его к колесам. Наиболее характерными отказами заднего (ведущего) моста грузового автомобиля являются: преждевременный выход из строя сальников, разрушение рабочих поверхностей ведущих и ведомых шестерен, оси и сателлита колесной передачи, чашки и крестовины дифференциала и некоторых других деталей.
Карданная передача автомобиля мерседес должна обеспечивать необходимую равномерность вращения валов соединяемых агрегатов, отсутствие резонансов в диапазоне эксплуатационных скоростей, минимальные динамические нагрузки, высокий коэффициент полезного действия, обладать приемлемой долговечностью и надежностью.
В зависимости от внешних воздействий, окружающей среды и свойств трущихся поверхностей быстроизнашивающихся деталейгрузовых автомобилей мерседес выделяют различные виды изнашивания. Они достаточно подробно рассмотрены в существующей литературе. Эксплуатация узлов трения автомобиля имеет ряд особенностей, без учета которых трудно выбрать оптимальное конструкторско-технологическое решение, направленное на повышение их износостойкости. Этими особенностями являются: неустановившийся режим работы узла, реверсивность перемещения, вибрации, воздействия окружающей среды.