Geum.ru

Научные основы проектирования автотранспортных средств, работающих на газомоторных топливах

Вид материалаАвтореферат диссертации

Содержание


Таблица 3.1. Результаты оценки информационной способности и адекватности
Четвертая глава
Эксплуатационная безопасность грузового автотранспортного процесса при использовании ГМТ
САБ - система активной безопасности; СПБ
Внутренние источники зажигания
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8

Рис. 3.1. Общий алгоритм исследования



Обкатка автомобиля в объеме

5 тыс.км

Оценка технического состояния автомобиля и его систем (стендовые условия)

Лабораторно-дорожные испытания

Контроль производства


Оценка технического состояния автомобиля и его систем(стендовые условия)


Сбор-накопление информации


Эксплуатационные испытания

Подготовка автомобиля к испытаниям (приборы, техническое обслуживание)

Анализ-синтез

Критерии свойств, математические зависимости

Периодическая оценка технического состояния по циклам ТО1; ТО2; ТР; КР

Задача

Рис.3.2. . Этапы испытаний ГАТС на ГМТ и получения информации

поток информации


ПО ЗИЛ

УКЭР

(Бюро ГБА)

Научные центры

НАМИ

НИЦИАМТ

ВНИИГАЗ

НИИАТ

Таджикский политехнический институт (ОНИЛ)

Институт Газа АН УССР

Институт сварки им.Патона

ЦПКТБ «Росавтоспецоборудование»

Эксплуатирующие организации (опорные автохозяйства)


Производство

АТП г.Львов

АТП г.Бердичев

АТП г.Душанбе

АТП г.Москва

АСК ПО ЗИЛ

Метровагонмаш

РЗАА

МКЗ

Ленкарз






Рис. 3.3. Структура научно-производственного комплекса

Таблица 3.1.

Результаты оценки информационной способности и адекватности

регрессионных моделей.



№№ пп

функций из табл. 2.3
Информативность
Критерии

расч., табл.
Адекватность



И, %




1
3,4
83
0,76
2,3
+

2
7,2
168
0,16
3,2
+

3
7,2
167
0,33
3,3
+

4
20,8
356
0,16
2,3
+

5
10,7
227
0,26
2,3
+

6
1,8
34
0,71
4,1
+

7
5,5
125
0,36
3,3
+

8
3,9
97
0,87
2,3
+

9
12,2
302
0,1
2,9
+

10
2,4
55
0,76
2,8
+

11
11,8
243
0,48
2,2
+

12
11,8
243
0,55
2,2
+

13
9,4
207
0,21
2,2
+

14
55
638
0,06
2,2
+

15
6,9
163
0,52
2,3
+

16
20,4
352
0,47
2,2
+

17
12,4
252
0,06
3,2
+

18
174,0
1200
0,05
2,2
+

19
12,2
250
0,58
2,8
+

20
12,5
253
0,39
2,8
+





Рис. 3.4.Сопоставление оценок показателей «Расход топлива при движении

с V-const =60 км/ч» и полученных по регрессионным моделям:

1 – общая, получена по априори (табл. 2.3);

2 – получена по экспериментальным данным планов 23 полнофакторных экспериментов с автомобилем ЗИЛ-431610, топливо - газ;

 - погрешность относительно оценок показателя по модели 1








Рис.3.5. Сопоставление оценок показателей «Разгон на пути 400 м», полученных по регрессионным моделям:

1 – общая, получена по априори (табл. 2.3);

2 – получена по экспериментальным данным планов 24 полнофакторных экспериментов с автомобилем ЗИЛ-431610, топливо - газ (табл. 2.5);

 - погрешность относительно оценок показателя по модели 1.




Четвертая глава посвящена исследованию и формированию безопасности ГАТС, работающих на ГМТ, на стадии проектирования.

Особенностям проектирования кабин и платформ ГАТС посвятили свои работы Высоцкий М.С., О.И.Гируцкий, Ю.А.Долматовский, Б.В.Гольц, А.М.Кац, Е.В.Михайловский, В.В.Осепчугов, А.Н.Островцев, А.А.Полунгян, В.Ф.Родионов, Б.М.Фиттерман, и другие. Вопросы исследования прочности кузовных и тонкостенных пространственных конструкций рассмотрели в своих работах Е.В.Александров, Р.А.Акопян, Г.М.Багров, С.Ф.Безверхий, Трофимов О.Ф., В.Н.Белокуров, Ю.Ф.Благородный, Б.Ф.Банков, М.В.Винокуров, В.З.Власов, Н.И.Воронцова, А.А.Захаров, А.А.Иванов, Е.А.Коган, Г.К.Мирзоев, Л.Н.Никольский, В.В.Осепчугов, В.И.Песков, И.Н.Порватов, Н.Б.Софонов, Л.Н.Орлов и другие. Исследованию пассивной безопасности, расчетам конструкций за пределами упругости при статистическом и ударном нагружениях посвящены работы В.П.Агапова, В.Н.Андронова, В.В.Берминова, Н.А.Бухарина, А.А.Гвоздева, К.И.Гвинерия, А.М.Иванова, В.Н.Коршакова, А.И.Рябчинского, В.И.Сальникова, М.В.Лыюрова, О.В.Мельникова, Э.Н.Никульникова и других.

Исследованию пассивной безопасности конструкций автомобилей и дорог в нашей стране посвятили свои работы В.В.Амбарцумян, М.А.Андронов, А.В.Арутюнян, В.А.Астров, В.Л.Будник, В.Н.Иванов, В.А.Иларионов, И.К.Коршаков, Г.В.Максапетян, Л.Н.Орлов и др. Проведенный анализ работ по безопасности показал, что проблема снижения тяжести последствий ДТП с участием ГАТС, работающих на ГМТ, является многоплановой и до настоящего времени комплексно не прорабатывалась.
              1. В п. 4.1. на основе анализа литературных источников в области безопасности ГАТС, автотранспортного процесса и существующих нормативных документов разработаны схемы структуры безопасности автотранспортного процесса при использовании ГМТ и схема системы обеспечения пассивной безопасности (рис. 4.1, 4.2).
          1. В п. 4.2. приведено обобщение исследовательского материала по результатам испытаний ГАТС моделей ЗИЛ, работающих на ГМТ, на пассивную безопасность методами опрокидывания и фронтального столкновения, характеризующееся соответственно ускорениями 5-6 g и замедлением до 130 g.
      1. В п. 4.3. на основе разработанного алгоритма процесса доводки ниппельного соединения и проведения комплекса соответствующих испытаний элементов системы подачи и хранения ГМТ было обеспечено:
  • гарантированная герметичность ниппельного соединения в условиях серийного производства;
  • повышение надежности соединительных трубопроводов высокого давления между баллонами за счет повышения сопротивляемости усталостным разрушениям путем оптимизации конфигурации и длины соединительных трубопроводов.
  • оптимизация компоновочно-конструкторской схемы (ККС) систем хранения ГМТ на лонжеронах рам ГАТС ЗИЛ-4331, ЗИЛ-133 ГЯ и ЗИЛ-130 Г из условия вероятности безотказной работы 0,999 ресурса лонжерона рамы не ниже 300 тыс. км пробега по дорогам 1 категории;
  • разработка математических моделей нагруженности лонжерона рамы для различных вариантов компоновки обоймы баллонов.

Перечисленный выше комплекс теоретических, исследовательских работ создал предпосылки для проведения модернизации ГАТС ЗИЛ, работающих на ГМТ, с целью повышения их надежности и пассивной безопасности.

В п. 4.4. были сформированы задачи, решение которых обеспечивало послеаварийную безопасность ГАТС, работающих на ГМТ, в том числе и на сжиженном природном газе.

Разработана блок-схема пожарной опасности ГАТС на ГМТ (рис. 4.3.) в основе которого лежит величина пожарной нагрузки (для ГАТС ЗИЛ-433610, работающего на сжатом природном газе, больше, чем для бензинового варианта на 5,6 %).

Результаты лабораторно-дорожных и эксплуатационных испытаний ГАТС, оборудованных криогенными системами хранения природного газа с вакуумной изоляцией (50-ть образцов СХ1.00.00.00) массой 80 кг и порошково-вакуумной (производство НПО «Криогенмаш» массой 216 кг) подтвердили возможность эксплуатации таких ГАТС и возможности выполнения при этом требований по пожаробезопасности, испаряемости, по динамике роста давления в криогенной системе при хранении:

- суточные потери 2,3 % - 5,8%,

- испаряемость 0,1360,196 кг/час.

- ухудшение параметров за 2 года эксплуатации составили от 11 до 15,9%.

Установлена степень влияния на приращение выдачи газа (У) из криогенного сосуда дорожных условий (Х3 - грунт, асфальтобетонные покрытия):

У = 0,268+0,081Х2+0,048Х3

Х2 – фиксированные проходные сечения газовой магистрали.






Эксплуатационная безопасность грузового автотранспортного процесса при использовании ГМТ











САБ

СПБ

СПАБ

Экологическая безопасность (ГАТС на ГМТ)






СПЖБ

СВ3Б

Рис. 4.1 Схема структуры безопасности автотранспортного процесса при использовании газомоторных топлив,

где: САБ - система активной безопасности;

СПБ - система пассивной безопасности;

СПАБ – система послеаварийной безопасности;

СПЖБ – система пожаробезопасности;

СВ3Б - система взрывобезопасности




СПБ

ПБД

ПБА

ПБЧ

А-Ч-УСч








А-ОУ

А-Г-УСг-Ч

А-П

БСХПГМТ



А-А

НП-А




Внешняя ПБ Внутренняя ПБ


Рис. 4.2 Структурная схема системы обеспечения пассивной безопасности:

СПБ - система пассивной безопасности;

ПБА - пассивная безопасность автомобиля;

ПБД - пассивная безопасность дороги (дорожные

ограждения, травмобезопасные стойки и т.п.);

ПБЧ - пассивная безопасность человека (шлемы, УС, ДУС);

А-П - автомобиль-пешеход;

А-ОУ - автомобиль-объект удара;

А-Ч-УСч - автомобиль-человек-удерживающее средство человека;

А-Г-УСг-Ч - автомобиль-груз-удерживающее средство груза-человек;

А-А - автомобиль-автомобиль;

НП-А - неподвижное препятствие-автомобиль;

БСХПГМТ - безопасность системы хранения и подачи газомоторного
          1. топлива


Теоретическое исследование огнестойкости и пожарной опасности элементов ГАТС, особенно деревянных конструкции (грузовая платформа, продольные брусья, на которых устанавливаются баллоны высокого давления автомобиля ЗИЛ-431610) показало целесообразность использования высокоэффективных огнезащитных средств нового поколения, содержащих ортофосфорную кислоту, продукты гидролиза крахмала, дициандиамид, сульфаты аммония и др., которые кроме огнезащитных свойств характеризуются технологической доступностью обработки древесных материалов (непосредственно в АТП при техническом обслуживании или переоборудовании ГАТС).

Испытания по тушению криогенного бака ЗИЛ-Э138П, заправленного природным газом, огнетушителем ОП-2 осуществлялось за 3 секунды и тем самым подтвердили достаточность штатных средств активной пожарной безопасности.

Внутренние источники зажигания

Воспламенение топлива

Воспламенение горючих конструкционных материалов





Перегрев топлива

Перегрев проводов при коротком замыкании



Перегрев легковоспламеняющихся жидкостей

Искрение поврежденных элементов электрооборудования АТС



Фрикционная искра


Разряд статического электричества

Прогар выпускаемой системы

Перегрев отопителей

Разгерметизация трубопроводов подачи ГМТ





Искра от удара



Искра из выхлопной системы


Неисправность дренажной системы или предохранительного клапана – утечки газа


Воздействие открытого пламени


Разрушение сосуда для хранения ГМТ

Усталостное разрушение трубопровод высокого давления

Превышение грузоподъемности пола платформы, прогиб платформы и контакт с баллонами ВД