Под работоспособностью автобуса понимают его способность выполнять заданные функции, сохраняя значения определенных параметров в пределах, установленных нормативно - технической документацией. Эта документация определяет уровень внешних воздействий, систему технического обслуживания и ремонта автобусов, допустимые отклонения выходных параметров от установленных переделов.
Работоспособность автобуса в процессе эксплуатации изменяется: она снижается и период работы автобуса с различными нагрузками и скоростями, остается неизменной в период хранения и консервации автобусов, восстанавливается при технических обслуживаниях и ремонтах.
Взаимодействие любой машины с внешней средой носит сложный характер. Действуют две противоположные тенденции: первая – изменение изделий в сторону наиболее вероятного для них состояния (износ, разрушение, утрата первоначальной упорядоченности) и вторая – противодействие людей разрушающим силам, стремление возвратить неисправные машины в работоспособное состояние.
Транспортные машины в отличии от обычных стационарных машин особенно подвержены воздействию внешней среды. При работе в широких пределах изменяются нагрузки, скорости движения, температура (от - 50°С до + 50°С), атмосферное давление воздуха (от 530 – 600 гПа в высокогорных районах до 960 – 1200 гПа в низменной местности), влажность, запыленность воздуха, коррозионная агрессивность газов, солнечная радиация и т. д. Человек старается управлять работоспособностью машин, выбирая оптимальные режимы их работы и эффективные методы восстановления изношенных элементов. Уровень работоспособности во многом зависит от квалификации, исполнительности, профессиональной ответственности и других качеств человека. Вследствие изменения условий эксплуатации, профессиональных качеств водителей и ремонтно-обслуживающего персонала, начальных показателей качества автобусов работоспособность и время достижения предельных состояний могут изменяться в широких пределах.
Работоспособность автобуса нарушается в случае возникновения того или иного отказа (поломка деталей, увеличение расхода топлива и т. д.). Время работы автобуса до отказа, или время, в течение которого достигается предельное значение любым выходным параметром, называется наработкой до отказа. Отказ, как и другие показатели, применяемые для оценки надежности машин, принадлежит к случайным событиям. Срок службы, или наработка до регламентированного предельного состояния, называется ресурсом, или допустимым сроком службы.
Свойство любого изделия (машины, агрегата, узла, детали) сохранять во времени свою работоспособность называется надежностью. Надежность автобуса включает в себя такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Под безотказностью подразумевается свойство автобуса сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени (наработки). Под долговечностью подразумевается свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Основной показатель долговечности любого изделия – его срок службы (наработка) до предельного состояния (отказа).
Ремонтопригодность – свойство автобуса, заключающееся в его приспособленности к ремонту и техническому обслуживанию. Внешняя среда воздействует на автомобиль и в зависимости от его конструкции, назначения и состояния отдельных элементов изменяются выходные параметры. Под выходными параметрами понимают величины, характеризующие качество данной машины, разнообразные свойства в зависимости от ее назначения и предъявляемых требований. К ним относятся механические и прочностные характеристики, динамические параметры, экономические показатели. Выходные параметры данного изделия зависят от выходных параметров отдельных узлов и механизмов.
Дорожные и транспортные условия. Эти условия предопределяют режим работы агрегатов автобуса (диапазон нагрузок и скоростей, передаваемый крутящий момент, частота вращения коленчатого вала, передаточные числа главной передачи и коробки передач, динамические нагрузки от неровностей дорог), от которых зависит износ и работоспособность отдельных элементов автобуса.
При движении автомобилей по неровным дорогам возникают непрерывные колебания подрессоренных и неподрессоренных масс, амплитуды и ускорение которых иногда достигают значительных размеров. В случаях переезда отдельных неровностей на большой скорости вертикальные ускорения достигают 20 – 30 м/c². На дорогах со значительным количеством неровностей примерно на 50% увеличиваются затраты на топливо, почти в два раза на шины, на техническое обслуживание и текущий ремонт.
При эксплуатации автомобилей в горных районах нарушается нормальная работа системы питания двигателя, что приводит к снижению динамики и экономичности автобуса и увеличению износа двигателя. Скорость движения автомобилей на горных и холмистых дорогах уменьшается в среднем на 20 – 23%. Расход топлива на этих дорогах возрастает в среднем на 15 – 25%.
Если суточная интенсивность движения автомобилей повышается до 2000 ед., скорость снижается примерно в два раза.
Атмосферно – климатические условия. Техническое состояние агрегатов автомобилей изменяется также под влиянием атмосферно – климатических условий. При низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя, происходит его переохлаждение и замерзание воды в системе охлаждения, повышается вязкость топлива, загустевает смазка, снижается емкость аккумуляторных батарей, увеличивается износ двигателя и других агрегатов.
В условиях низкой температуры вязкость бензина увеличивается более чем на 30 %, а пропускная способность жиклеров уменьшается на 4 – 5 г (за 1 мин при напоре воды 1м). При понижении температуры от +20 до -30°С увеличивается плотность воздуха примерно на 20% и изменяется соотношение массового содержания воздуха, поступающего в карбюратор. По этой причине с понижением температуры на 8 – 10% уменьшается поступление воздуха в двигатель. Зимой затрудняется пуск дизельных двигателей, так как температура конца сжатия пропорциональна температуре воздуха в конце впуска.
При низкой температуре переохлаждается двигатель, вследствие загустевания масел в 2 – 3,5 раза увеличивается момент сопротивлению проворачиванию коленчатого вала и трансмиссии автобуса, снижается мощность, увеличивается расход топлива. В результате повышения вязкости и увеличения внутреннего сопротивления электролита емкость аккумуляторных батарей снижается в 1,5 – 2 раза. В среднем емкость батареи начинает уменьшаться при +18 до -20 °С примерно на 1% с понижением температуры на 1°С. Падение емкости аккумуляторных батарей уменьшает работоспособность и не обеспечивает запуск двигателя при температурах – 15 … 20°С. Значительная разрядка батарей приводит к замерзанию электролита и разрушению бака батареи.
Повышенный износ двигателя в момент пуска и прогревания при низкой температуре окружающего воздуха происходит вследствие ухудшения смазки, смывания масла со стенок цилиндра неиспарившимся жидким топливом и электрохимической коррозии. В результате охлаждения стенок цилиндров от 80 до 40°С износ увеличивается примерно в три раза.
В условиях высокой температуры окружающего воздуха перегревается двигатель, закипает вода, снижается мощность и увеличивается расход топлива, ухудшаются условия труда водителей. Повышенная солнечная радиация и высокая температура приводят к быстрому старению резинотехнических изделий. От обильных осадков в осенний и весенний периоды снижается проезжаемость грунтовых дорог, увеличиваются сопротивления движению, расход топлива и износ агрегатов автобуса. В ветреную погоду возрастает мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивление воздушной среды.
При пониженной влажности образуется пыль, ухудшаются видимость дороги и условия труда водителя. Пыль вредно воздействует на работу механизмов, способствуя повышенному их износу.
Культура эксплуатации и материально – техническая база. Работоспособность автомобилей также зависит от общей культуры (качества) их эксплуатации. Качество управления автомобилем – один из существенных факторов, влияющих на износ, топливную экономичность и токсичность отработавших газов. Распространены три метода движения автобуса: импульсное (разгон – накат), с постоянной скоростью и комбинированное. В первом случае скорость автобуса все время изменяется. Этот метод не получил широкого практического применения. При работе двигателя на неустановившихся режимах изменяются коэффициент избытка воздуха, коэффициент наполнения цилиндров и установившийся процесс смесеобразования. В следствие нарушения смесеобразования и неполноты сгорания топлива повышается содержание окиси углерода в отработавших газах. Износ двигателя при работе на резкопеременных нагрузках в два три раза больше, чем на постоянном режиме. Более совершенен и экономичен метод движения с постоянной скоростью. В этом случае повышается производительность автобуса, топливная экономичность и уменьшается износ двигателя в результате более равномерной его работы и стабильности теплового состояния. Движение с постоянной скоростью наименее утомительно для водителя.