КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З дисципліни ОСНОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

Міністерство освіти і науки України

 

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

(ХНАДУ)

 

Факультет транспортних систем

 

Кафедра технічної експлуатації та сервісу автомобілів

 

 

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З дисципліни

ОСНОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

Для студентів факультету транспортних систем

ІІІ семестр

Версія 2012.06

Укладач доц. Рабінович Е.Х.

Харків – 2012 ЛЕКЦІЯ № 1 (ВСТУПНА). РОЛЬ І ПРИЗНАЧЕННЯ ТРАНСПОРТУ. КЛАСИФІКАЦІЯ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

 

Транспорт – це галузь економіки, яка здійснює перевезення людей і вантажів. Транспорт не створює жодних матеріальних цінностей, а лише переміщає з місця на місце, збільшуючи їхню собівартість. І все-таки він необхідний: для створення якогось товару потрібно добути сировину (розробити руди, вугілля, нафту, камінь, або виростити й зібрати продукти живої природи), переробити його, довівши до технологічно зручного стану (виплавити чавун і сталь, одержати з нафти бензин, змолоти зерно, переробити продукцію тваринництва), виготовити вироби або продукти. На всіх стадіях потрібна людська праця. Украй складно сполучити всі етапи видобутку й переробки – від природної сировини до кінцевого продукту – в одній географічній точці. Але коли таке трапляється, дуже гостро встають екологічні й медичні проблеми: сучасний рівень розвитку технології вкрай низький, технологічні процеси супроводжуються викидами великої кількості тепла, пари, диму, шкідливих речовин, вібраціями, шумом. Доводиться видаляти райони мешкання людей від виробничих зон. Якщо до того ж урахувати історично сформований характер розселення людей і розміщення промисловості, то стане очевидною необхідність численних транспортних операцій: сировинні матеріали потрібно доставляти до місць переробки, конструкційні матеріали – до машинобудівних заводів, продукцію одних заводів на інші заводи, де вона використовується як комплектуючі вироби, нарешті, готовий продукт або товар потрібно доставити до споживача. Є види діяльності людей, пов'язані із сезонними роботами (наприклад, у сільському господарстві) або тимчасовими роботами (наприклад, у промисловому, цивільному й, особливо, дорожньому будівництві). У цих випадках потрібні перевезення обладнання й людей на нове місце робіт. Нарешті, регулярно доводиться доставляти людей від місць мешкання до місць роботи та назад, а також перевозити їх з місця на місце по особистих справах. У світлі сказаного можна так сформулювати основну мету транспорту: задоволення потреб суспільства й окремих людей у перевезеннях вантажів і пасажирів.

Види транспорту. Історично першими видами транспорту були водний і гужовий. Майже всі види транспорту з'являлися в першу чергу, як засіб перевезення людей, а потім уже – вантажів. На наші часи склалися наступні основні види транспорту: 1) водний (морський і річковий); 2) повітряний; 3) трубопровідний; 4) наземний (рейковий і безрейковий – колісний і гусеничний).

Безрейковий транспорт, що використовує колісні транспортні засоби, називається автомобільним транспортом. З'явився він досить пізно, близько 100 років тому, але до теперішнього часу встиг за обсягом перевезень вийти на перше місце. Головні тому причини –можливість доставки "від дверей до дверей" без перевантажень, швидкість доставки, велика гнучкість, незалежність. Ці достоїнства такі важливі, що перекривають великий недолік автотранспорту – високу собівартість перевезень. Вона викликана порівняно невеликою вантажопідйомністю (пасажиромісткістю) транспортних засобів і, внаслідок цього, високою необхідною потужністю машини на один перевезений об'єкт (табл. 1). Через це – високі витрата палива і викид шкідливих речовин.

Одне з достоїнств автотранспорту – можливість швидкої подачі ДТС до замовника – обертається серйозними економічними недоліками: низьким коефіцієнтом використання вантажопідйомності (у середньому 0,7...0,8) і низьким коефіцієнтом використання пробігу (у середньому 0,5...0,6). Нарешті, залишає бажати кращого безпека руху та екологічна безпека.

Таблиця 1

Орієнтовне зіставлення транспортних засобів (ТЗ)

Різних видів транспорту за основними показниками

Основні складові наземних видів транспорту – це рухомий склад і шляхи, по яких він пересувається (рейкові шляхи для залізничного транспорту, дороги… Основні терміни. Використання транспортних засобів за призначенням називається… Слово ефект (тобто результат) можна розуміти по-різному. Для людства в цілому – це переміщення без утрат необхідної…

ЛЕКЦІЯ № 2 ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗАЄМОДІЇ ТРАНСПОРТНИХ

ЗАСОБІВ З РІЗНИМИ ПОВЕРХНЯМИ Й ПРОФІЛЯМИ ДОРІГ

Тяговий баланс. Можливості автомобіля по виконанню транспортної роботи визначаються, з одного боку, його потужністю, з іншого боку – опорами руху,… Автомобіль змушує рухатися поздовжня реакція дороги, що діє на ведучі колеса.… Звичайно цю поздовжню реакцію називають "тягова сила". Вона виникає під дією ефективного крутного моменту Me…

.

На якісній дорозі коефіцієнт f_дод близький до нуля, на дорогах з нерівностями може перевищувати основний коефіцієнт f_о в 2...3 рази.

Експериментальні значення коефіцієнта сумарного дорожнього опору для різних дорожніх покриттів:

 

Асфальтобетонне покриття:	Кам'яна бруківка	0,023...0,030
у гарному стані	0,014...0,018	Ґрунтова дорога:
у задовільному	0,018...0,020	суха, укочена	0,025...0,035
Гравійне покриття	0,020...0,025	після дощу	0,050...0,150

 

Сучасні шини помітно знижують опір коченню f_о – у легкових шин він в середньому 0,009, у вантажних 0,006...0,007.

На ґрунтових дорогах у твердому стані картина кочення коліс майже така ж. На деформівних дорогах (зволожений ґрунт) енергія руху затрачується, в основному, на утворення колії й на подолання сил тертя коліс об стінки колії, опору зрізу ґрунту й сил прилипання ґрунту. Швидкості руху на таких дорогах невеликі, тому інші складові виявляються нехтовно малими.

 

ЛЕКЦІЯ № 3 ВПЛИВ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

НА ЕФЕКТИВНІСТЬ РОБОТИ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

Взаємодія системи "машина-людина" з елементами умов експлуатації. АТЗ працюють під постійним управлінням людини. Тому не можна відривати… Будь-яка машина розрахована на роботу в якихось умовах. Кожний з факторів… Зупинимося трохи докладніше на окремих групах факторів, що визначають умови експлуатації автомобіля (рис. 4).

ЛЕКЦІЯ № 4 ЕКСПЛУАТАЦІЙНА КЛАСИФІКАЦІЯ

УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Завдання керівництва АТП – забезпечити високу ефективність перевезень і технічну готовність парку при низької собівартості. Одна з необхідних для… На автотранспорті застосовуються різні класифікації: своя класифікація при… Таблиця 4

Класифікація умов роботи, запропонована в ХАДІ

Орієнтовна таблиця груп умов експлуатації (ГУЕ) ГУЕ Швид-кість Продук-тивність Собівар-тість Пробіг до КР,…  

ЛЕКЦІЯ № 5 НОРМУВАННЯ ВИТРАТИ ПАЛИВА.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИТРАТИ ПАЛИВА

Необхідність економії палива відчувається усе гостріше в усьому світі. При збереженні нинішніх темпів витрати нафти її запасів вистачить на 30-50… Автотранспорт споживає близько 30% світлих нафтопродуктів. Постійно зростає… Нормування витрати палива. Нормування – це розрахунок нормативної, тобто технічно обґрунтованої кількості палива, яку…

Значення коефіцієнтів А, В, С для деяких моделей

Наведена формула враховує всі основні фактори: конструкцію двигуна й автомобіля, якість палива, режими руху, власну вагу й завантаження автомобіля,…

ЛЕКЦІЯ № 6 ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ І

ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ФАКТОРІВ НА ВИТРАТУ ПАЛИВА

Розглянемо, як впливають на витрату палива різні групи факторів: конструкція автомобіля й двигуна, якість палива, режими руху й умови роботи… Індикаторний ККД hi – це відношення теплоти, перетвореної в механічну роботу…

ЛЕКЦІЯ № 7 ШКІДЛИВІ ВИКИДИ АВТОМОБІЛІВ

Шкідливі компоненти, що забруднюють довкілля. Ми спалюємо паливо, щоб зробити корисну роботу. Що при цьому відбувається з погляду хімії й фізики?… Для окиснення одного моля палива ми витратили 1,5n+0,5 моля кисню, а він потрібний для дихання людям, тваринам і…

Зд

Отже, виявляється, в автомобільному вихлопі більш за все саме азоту [3,7 (3n+1)], потім водяної пари [2 (n+1)], потім вуглекислого газу [2n]. Всі інші речовини присутні у вигляді домішок – їх мало, але вони дуже шкідливі.

Повернемося до азоту. Щоб він почав з'єднуватися з киснем, потрібні високі температури й тиски, або ж дія електричних розрядів і інших іонізуючих факторів. Саме такі умови мають місце у камері згоряння, і чим краще згоряння, тим вище температура й тиск і тим більше оксидів азоту утвориться (рис. 17). Найнебезпечніші: геміоксид N₂O (закис азоту, "сміховий газ" – наркотична речовина), оксид NO і діоксид NO₂ – ангідриди азотистої й азотної кислот; потрапляючи в організм людини, вони з’єднуються з парами води й перетворюються в кислоти, які руйнівно діють на дихальні шляхи та легені. Небезпечні захворювання виникають при концентрації оксидів азоту 0,01%. Гранично допустима середньодобова концентрація (ГДКсд) для оксидів азоту – 0,1 мг/м³.

Отже, ті заходи, які знижують зміст у ВГ порівняно безпечних CO і СН, підвищують викид NOх. Щоб знизити їхнє утворення, застосовують рециркуляцію – повертають частину ВГ з випускного колектора у впускний. ВГ підігрівають паливоповітряну суміш і полегшують пароутворення, але виявляються значно холодніше робочих газів після спалаху, відбирають частину тепла й зрізують пік температури й тиску. Це різко знижує вміст NOх – на 35-40%, але трохи зменшує потужність двигуна. Дослідники ХНАДУ відзначили, однак, цікаве явище. Коли рециркульовані ВГ почали подавати через гомогенізатор (щоб він працював не тільки на холостому ході, але й на всіх режимах), потужність не тільки не знизилася, але навіть трохи підвищилася (приблизно на 0,5%).

Ступінь токсичності різних складових ВГ різна (див. табл. 9).

Таблиця 9

Ступінь токсичності складових ВГ

Найменування шкідливої речовини	Показник відносної агресивності	Коефіцієнт небезпеки (1/ГДКсд)
Окис вуглецю CO		0,33
Оксиди азоту в перерахуванні на NO2	41,1
Пари насичених СnНm		0,67
Бенз[а]пірен	5×105 (500.000)	106 (1.000.000)
З'єднання свинцю	3×103 (3.000)
Сажа

У таблиці згадані високотоксичні з'єднання свинцю. Вони не є результатом неповного згоряння. Тетраетилсвинець додають у бензин для підвищення протидетонаційної стійкості. Раніше етилування широко застосовували в усьому світі. Це вкрай небезпечно. Коли в США використовували етилований бензин, там провели обстеження ґрунту, рослинності та тварин у смузі 50 м від шосе. Виявилося: у дощових хробаках стільки свинцю, що птах, який склював такого черв'яка, швидко вмирає. Зараз етилований бензин заборонений в Україні, але чи знаєте ви, що вам заливають на АЗС?Без приладу не відрізнити.

Для зменшення токсичності ВГ використовують каталітичні нейтралізатори. Зараз поширені нейтралізатори трикомпонентні окисно-відновні. У відновному контурі у присутності родію йде розкладання оксидів азоту на N₂ і O₂, в окисному – допалювання незгорілих СН і CO (до СO₂) з використанням виділеного раніше кисню. У близькому майбутньому чекати широкого їхнього використання в Україні не доводиться: вони дуже дорогі (»350…400 $, 2500…3000 грн), тому що використовують як каталізатори платину, паладій, родій (ціни в серпні 2012, $ за тройську унцію, тобто 31,1 г: золото – 1673, платина – 1550, паладій – 657, родій – 1125. Вміст у руді – 10...20 г/т. Срібло – 31 $; проблемі платини для нейтралізаторів присвячений відмінний роман-бойовик Фредерика Форсайта "Пси війни"). Крім того, нейтралізатор – пристрій пасивний, він не зменшує утворення шкідливих речовин, а тільки їх ліквідує – і при тому трохи знижує потужність двигуна. Більш привабливі пристрої, що активно управляють витратою палива й утворенням токсичних речовин. Деякі вже широко використовуються на серійних автомобілях (системи рециркуляції ВГ; економайзери примусового холостого ходу з електромагнітним клапаном для перекриття подачі палива; системи упорскування палива з електронним керуванням; закриті системи вентиляції картера з відводом газів з картера у впускний тракт). На машинах старих моделей вигідно застосовувати ультразвуковий гомогенізатор у сполученні з рециркуляцією ВГ: утворення CO і СН зводиться до нуля, вміст оксидів азоту знижується на 25-40% (при ціні комплекту 10-15 $). Одночасно економиться 5-8% палива.

Вибір режимів руху. При русі автомобіля часто міняються швидкісні й навантажувальні режими роботи двигуна. Питома токсичність ВГ зі збільшенням навантаження на двигун знижується, досягаючи мінімуму при 80%-ному навантаженні для бензинових двигунів, 60-70%-ному – для дизелів (це області оптимальних значень a). Найбільш сприятливий рух з постійною швидкістю. Але у великому місті двигун легкового автомобіля працює на холостому ході 20-22% часу, із прискоренням – 20-25%, із уповільненням – 22-25%, а на постійній швидкості – лише 27-37%. При гальмуванні двигуном (без відключення подачі палива), а це буває 16-18% часу, суміш різко збагачується, росте вміст CO і СН. Шкідливіше всього робота на максимальній швидкості з повним навантаженням – при цьому в атмосферу потрапляє в 8-10 разів більше продуктів згоряння, тобто різко зростає абсолютна кількість шкідливих викидів.

Виходить, стабільні режими руху сприяють економії палива й зменшенню викидів. Тут величезну роль можуть зіграти заходи щодо організації дорожнього руху ("зелена хвиля", розв'язки в різних рівнях, підземні пішохідні переходи, вулиці з однобічним рухом і окружні дороги). Треба краще навчати водіїв, прищеплювати їм навички плавної їзди, без різких розгонів і гальмувань, роблячи упор при поясненнях на економії пального, яке водій купує за свої гроші.

Отже, головний висновок: для зменшення загальної загазованості й викиду шкідливих речовин (ШР) необхідно, перш за все, знижувати витрату палива. Підтримувати справний технічний стан рухомого складу, зокрема, двигунів.

Розрахунок викиду ШР (у г/км) за методикою Говорущенка М.Я.:

де M_ШР – молекулярна маса шкідливої речовини; для CO M_ШР = 12+16 = 28, NO – 30, NO₂ – 46, сажа C – 14, вуглеводні для бензинових двигунів (розрахунок по гексану C₆H₁₄) – 86, для дизельних двигунів (розрахунок по нонану C₉H₂₀) – 128; X_ШР – вміст шкідливої речовини, об'ємних %; r_Т – густина палива, кг/л; Q – витрата палива, л/100 км; a – коефіцієнт надлишку повітря.

Вміст шкідливої речовини X_ШР можна оцінити залежно від відсотка використання потужності N₁ по загальній формулі

A₂, B₂ і C₂ для основних ШР – див. таблицю 10.

Значення коефіцієнта надлишку повітря a також можна оцінити в залежності від N₁ по наступних формулах:

- для карбюраторного двигуна

- для дизельного двигуна

 

За методикою ЦНДЛТД (Москва)годинний викид забруднювачів

де n – кількість забруднювачів; A_і – показник відносної агресивності (див. вище); m_і – масовий годинний викид, кг/год.

де g_і – питомий викид токсичного компонента, г/кВт год; N_ДВ – потужність, яку знімають з двигуна на даному режимі:

де N₁ – відсоток використання потужності.

Як і в методиці Говорущенка, викид ШР обчислюється для конкретних умов роботи, які оцінюються відсотком використання потужності, і для усередненого двигуна без урахування його фактичного технічного стану.

 

Таблиця 10

Значення коефіцієнтів A₂, B₂ і C₂ для основних ШР

	XCO	XCH
карбюраторн. двигун	дизельний двигун	карбюраторн. двигун	дизельний двигун
A2	2,692	0,05	0,057	0,017
B2	-0,081	-1,5·10-3	-1,21·10-3	-0,31·10-3
C2	0,6·10-3	14·10-6	0,88·10-5	2,47·10-6
	XNO	XC
карбюраторн. двигун	дизельний двигун	карбюраторн. двигун	дизельний двигун
A2	0,258	0,02	–	0,053
B2	4,3·10-3	2,3·10-3	–	1,6·10-3
C2	-4,4·10-5	-4·10-6	–	-5·10-6

Таблиця 11

Питомі викиди шкідливих речовин

Найменування шкідливої речовини	Питомий викид, г/кВт год, двигуна
Бензинового	Дизельного
Окис вуглецю		7,6
Оксиди азоту		10,6
Вуглеводні		4,3
Бенз[а]пірен	2×10–6	2×10–6
З'єднання свинцю	6,4×10–3	–
Сажа	300×10–3	1500×10–3

ЛЕКЦІЯ № 8 СОБІВАРТІСТЬ ТРАНСПОРТНОЇ РОБОТИ

   

ЛЕКЦІЯ № 9 МЕТОДИКА НОРМУВАННЯ Й ПРОГНОЗУВАННЯ

ДОВГОВІЧНОСТІ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

Рухомий склад автомобільного транспорту розрахований на визначений ресурс,тобто обсяг роботи (пробіг у км) або термін експлуатації у роках,… В "Положенні-84" наведені норми пробігу рухомого складу до КР (табл.… Довговічність автомобіля і його агрегатів, їхній ресурс добре співвідносяться із сумарною витратою палива автомобілем.…

Зіставлення розрахункових даних

  Скажімо, для радіальних шин з металокордом 260-508Р, застосовуваних на…

Розрахунковий пробіг шин

У різних дорожніх і транспортних умовах

Це досить добре погоджується з діючими нормами пробігу шин, установленими на підставі емпіричних даних: у них вказане зниження пробігу до 30% при… Таким же шляхом можна погодити із сумарною витратою палива періодичності…

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Основна

1. Говорущенко Н.Я., Туренко А. Н. Системотехника транспорта. Ч. 1 и 2. Харьков. РИО ХГАДТУ, 1998. – 255+219 с.

2. Говорущенко Н.Я., Туренко А.Н. Системотехника проектирования транспортных машин. Учебное пособие. – Изд. 3-е, испр. и доп. – Харьков: ХНАДУ, 2004. – 208 с., ил.

3. Краткий автомобильный справочник НИИАТ. 1994, 2004

4. Нормы расхода горючего и смазочных материалов на автомобильном транспорте. Утверждены приказом Министерства транспорта Украины от 10.02.98 № 43 (с изменениями и дополнениями, последние из которых внесены приказом Министерства инфраструктуры Украины от 24.01.2012 г. № 36) / Электронный ресурс / Режим доступа к ресурсу: http://www.nibu.factor.ua/info/Zak_basa/NormiGSM/

 

Додаткова

5. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М., Транспорт. 1990

6. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. - М.: Транспорт, 1986.

7. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. Методические рекомендации – Харьков. РИО ХГАДТУ, 1998. – 40 с.