автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Разработка методики проектирования режимов технического обслуживания газобалонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе

Введение

Глава I. Состояние вопроса, цель и задачи исследования . . Ю

1.1. Перспективы использования газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе (ГБА

СПГ) в СССР и за рубежом. Ю

1.2. Анализ конструкционных и эксплуатационных особенностей газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе

1.3. Анализ методов, математических моделей и подходов к проектированию режимов ТО

1.4. Выводы по первой главе, цель и задачи исследований.

Глава 2. Теоретические основы проектирования режимов ТО

2.1. Теоретические предпосылки разработки общего подхода к проектированию режимов ТО

2.2. Критерии выбора оптимального перечня обслуживащ ния для включения его в вид ТО.

2.3. Способы анализа сложных систем по их структуре

2.3.1. Существующие способы представления совокупности элементов сложной системы

2.3.2. Формализация структуры газовой системы питания

2.4. Методика моделирования случайной величины по оценке плотности ее распределения

2.5. Алгоритм моделирования-эксплуатационной надежности системы без профилактики

2.6. Алгоритм моделирования формирования структуры системы ТО и ремонта. III

2.7. Выводы по второй главе.

Глава 3. Программное обеспечение методики проектирования режимов ТО.

3.1. Пакет прикладных программ как форма реализации методики проектирования режимов ТО

3.2. Особенности построения пакета прикладных программ.

Ь 3.3. Основные разделы пакета

• 3.3.1. Анализ (моделирование эксплуатационной надежности системы без профилактики)

3.3.2. Проектирование режимов ТО.*

3.4. Адекватность имитационной модели эксплуатационной надежности газовой системы питания

3.5. Выводы по третьей главе.

Глава 4. Эксплуатационные экспериментальные исследования

ГБА ОПТ.ВЗ

4.1. Объекте экспериментальных исследований и их характеристики.

4.2. Методика проведения эксплуатационного эксперимента и сбора данных по надежности ГСП и затратам.

4.2.1. Методика учета и корректирования наработок автомобилей на различных видах топлива.

4.3. Анализ проведенных эксплуатационных испытаний . . I®

4.4. Моделирование формирования структуры системы ТО и ремонта газовой системы питания и анализ полученных результатов.

4.5. Выводы по четвертой главе.

Глава 5. Внедрение результатов исследований и их экономическая эффективность.

5.1. Общая методика внедрения результатов исследования и направления совершенствования технической эксплуатации газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе.

5.2. Рекомендаций по совершенствованию режимов ТО автомобилей, работающих на сжатом природном газе

5.3. Методические рекомендаций по проектированию режимов ТО новых и модернизируемых газовых систем питания.

5.4. Рекомендации по совершенствованию учебного процесса по дисциплине - техническая эксплуатация автомобилей.

5.5. Оценка эффективности полученных результатов исследований .2X

5.6. Выводы по пятой главе.

Актуальность темы. В политическом докладе ХХУП съезду говорится: "Идея коренной реконструкции топливно-энергетического комплекса пронизывает Энергетическую программу. В ней упор сделан на применение энергосберегающих технологий, замену жидкого топлива газом и углем .и [i] . Автомобильный транспорт является основным потребителем жидкого моторного топлива, расходуя более 62 % общего их количества [89] , поэтому была поставлена задача перевода значительной части автомобильного парка страны на альтернативные виды топлива.

Первоочередными среди возможных альтернативных топлив стали сжиженный нефтяной и сжатый природный газ, а особое внимание было обращено на последний. Планами предусмотрено к началу 90-х годов ввести в эксплуатацию миллион автомобилей, работающих на газовом топливе.

Важную роль во внедрении этих автомобилей в народное хозяйство призвана сыграть техническая эксплуатация автомобилей, которая должна обеспечить поддержание и восстановление работоспособности газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе (ГБА €ПГ).

Насыщение автомобильного парка страны ГБА СПГ происходило постепенно, как выпуском новых автомобилей, так и переоборудованием уже эксплуатирующихся карбюраторных автомобилей. В настоящее время численность ГБА СПГ в СССР достигает белее 140 тыс., начат выпуск газодизельных автомобилей и автомобилей, работающих на сжиженном природном газе. Одновременно с ростом парка ГБА СПГ решались научные и техническиез задачи эксплуата ции этих автомобилей. Тем не менее ряд задач оказались решенны ми в первом приближении, без должного анализа и проработки тре буемого объема информации.

К таким задачам следует отнести разработку нормативов технической эксплуатации автомобилей, в частности режимов технического обслуживания газовой системы питания (ГСП). Отсутствие или использование необоснованных режимов ТО ГСП приводит к значительным издержкам на поддержание автомобилей в исправном состоянии, к снижению их эксплуатационной надежности f38, 39] , а в итоге - к необоснованной работе на бензине этих автомобилей.

Согласно "Руководству .f14в] режимы ТО газовой системы питания ГБА СНГ были назначены на основе режимов ТО базовой модели автомобиля методом аналогий и уточнений. Специальных исследований по оценке уровня эксплуатационной надежности ГСП, затратам на ТО и ремонт из-за быстрых сроков внедрения ГБА проведено не было. С другой стороны, задача разработки режимов ТО является очень трудоемкой, требует длительных эксплуатационных испытаний, а проведенные теоретические исследования по формированию структуры системы ТО и ремонта не позволяют быстро решить эту задачу [8, 9, 19, 38, 39] .

Процесс внедрения ГБА СПГ сопровождался рядом объективных и субъективных трудностей, которые в совокупном влиянии существенно повлияли на эффективность их использования. Это недостаточное количество автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) и их нерациональное размещение, распыленность ГБА СПГ в АТП, несовершенство конструкций газовой системы питания и др.

Темпы переоборудования оказались ниже запланированных, допускался демонтаж газовой системы питания. Все это приводило к эксплуатации ГБА на бензине и с использованием бензина, что значительно повлияло на эффективность их использования. Эксплуатационная надежность ГСП находится в пределах аналогичных отечественных конструкций, однако значительно ниже зарубежных аналогов. Средняя наработка на отказ для ГСП составила 7,2 тыс. км, а с учетом работы ГБА на бензине 10 тыс. км.

Анализ НИР и ОКР, выполненных в области методов разработки режимов ТО и формирования структуры системы ТО и ремонта НИИАТом, МАЛИ, КАЛИ, ТШ, ГосавтотрансНИИпроектом, ГОСНИТИ, КазНШШАТом, БелНЙТИАТом и другими организациями [34, 38, 39, 48 , 76 , 86 , 93, 157, 158, |162, .163 и др.] , позволил установить, что разработанные методы требуют дальнейшего совершенствования, применительно к условиям ускоренного внедрения автомобилей, работающих на альтернативных топливах.

Недостаточно отработаны следующие основные вопросы:

- отсутствие показателей для оценки эффективности использования газобаллонных автомобилей;

- отсутствие данных по затратам на ТО и ремонт ГБА СПГ;

- отсутствие данных по оценке эксплуатационной надежности газовой системы питания ГБА;

- отсутствие обоснованных рекомендаций по оперативной разработке режимов ТО модернизируемых и вновь создаваемых моделей автомобилей;

- отсутствие методики проектирования режимов ТО и ее программного обеспечения для решения задачи формирования структуры системы ТО и ремонта.

В качестве объекта исследований выбрана газовая система питания газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе, а именно ЗИЛ-138А, являющейся наиболее массовой моделью при очень высокой унификации газовых систем питания устанавливаемых на других моделях ГБА СПГ.

Целью исследования является повышение эффективности использования газобаллонных автомобилей путем совершенствования режимов TO газовой системы питания.

Объем исследований и применяемые методы определялись из возможности и целесообразности разработки методики проектирования режимов ТО с использованием ЭВМ в условиях ускоренного внедрения автомобилей, работающих на альтернативных видах топлива в АТП.

Научная новизна состоит в разработке на основе системного подхода общей методологии формирования структуры системы ТО и ремонта,на основе которой предложена методика проектирования режимов ТО с поддерживающим программно-математическим обеспечением в виде пакета прикладных программ.

Предложен интегральный показатель оценки эффективности использования ГВА С11Г. Получены количественные характеристики безотказности элементов газовой системы питания с учетом корректирования по пробегу на бензине. Получена зависимость вероят ности безотказной работы ГСП от структурных характеристик систе мы ТО и ремонта при оптимальных перечнях обязательных работ.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований разработаны:

- нормативы режимов ТО газовой системы питания, включающие периодичность воздействий, номенклатуру работ и трудоемкость по каждому виду ТО;

- рекомендации по повышению надежности газовой системы питания;

- методика оценки работы ГБА на газе и бензине;

- имитационная модель эксплуатационной надежности газовой системы питания;

- программное обеспечение методики проектирования режимов ТО в виде пакета прикладных программ, который может быть исполь зован при разработке аналогичных нормативов для газовых систем питания автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, ежи женном природном газе, по газодизельному процессу.

Разработанные режимы технического обслуживания газовой системы питания включены в руководящий документ "Руководство по эксплуатации газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе: РД-200-РСФСР-12-0185-87. -М.,ЦБНТИ Минавтотран-са РСФСР, 1987, 128 с. [149] . Данный документ распространен на всей территории PCtCP и предназначен для АТП, эксплуатирующих ГБА СПГ.

Режимы технического обслуживания внедрены в а/к 1127 г. Подольска Государственного производственного объединения "Мособлавтотранс".

В результате проведенных исследований определены рекомендации к заводам-изготовителям по повышению эксплуатационной надежности ГБА СПГ, которые переданы НИИАТу.

Основные результаты работы использованы для совершенствования курса "Техническая эксплуатация автомобилей". Подготовлено к публикации на ФПК МАДЙ учебное пособие "Особенности технической эксплуатации газобаллонных автомобилей" (33 п.л.). Разработано программно-математическое обеспечение деловой игры.

На защиту выносятся:

1. Методические принципы:

- обоснование возможности проектирования режимов технического обслуживания как непрерывного процесса совершенствования системы управления эксплуатационной надежности автомобилей,

- расчета граничных условий при выборе перечней технического обслуживания, которые могут включаться в вид ТО.

2. Методика проектирования режимов технического обслуживания газовой системы питания ГБА, включающая:

- формализацию этапов проектирования режимов ТО;

- алгоритмы моделирования эксплуатационной надежности при различных стратегиях обеспечения работоспособности автомобилей в эксплуатации;

-программно-математическое обеспечение методики проектиро вания в виде текстов прикладных программ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, спи ска использованной литературы, приложений и содержит 139 страниц машинописного текста, 14 таблиц и 67 рисунков. Список литературы 216 наименований.