авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

государственное унитарное предприятие центральный ордена трудового красного знамени научно-исследовательский автомобильный и Российской федерации федеральное государственное унитарное предприятие центральный ордена трудового красного знамени научно-исследовательский автомобильный и - [ Страница 1 ] - ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ Центральный

-- [ Страница 1 ] --

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Центральный ордена Трудового Красного Знамени

научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт

(ФГУП «НАМИ»)

Коноплев Владимир Николаевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ НА ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВАХ

Специальность: 05.05.03 – «Колесные и гусеничные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2008

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Центральный ордена Трудового Красного Знамени

научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт

(ФГУП «НАМИ»)

Коноплев Владимир Николаевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ НА ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВАХ

Специальность: 05.05.03 – «Колесные и гусеничные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Московском государственном индустриальном университете и в Федеральном государственном учреждении, Российском научном центре «Курчатовский институт»

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор, Лауреат

Государственных премий, Заслуженный

работник транспорта РФ

Грифф М.И.

Доктор технических наук, профессор

Ерохов В.И..

Доктор технических наук, профессор

Московкин В.В.

Ведущее предприятие: АМО ЗИЛ

Защита диссертации состоится «______» ____________ 2008 года в __________ на заседании диссертационного совета Д 217.014.01 при Государственном научном центре Российской Федерации, Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ) по адресу: 125438, г. Москва, ул. Автомоторная, 2, ФГУП «НАМИ», в конференц-зале корпус А, 3-й этаж. Электронная почта: admin@nаmi/ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НАМИ».

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью организации, просим направлять по указанному выше адресу.

Автореферат разослан «___»__________2008 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат технических наук,

старший научный сотрудник А.Г.Зубакин

  1. Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Автотранспортные средства являются с одной стороны ключевой составляющей экономики любой экономически развитой страны, а с другой – крупным потребителем энергоресурсов (мировой автомобильный парк насчитывает около 800 млн. единиц общей мощностью более 51,5 млрд. кВт). В нашей стране насчитывается около 36 млн. АТС, из них более 14% - грузовых, с их годовым производством к 2007 году 293 тыс. ед. Поэтому, в нашей стране в условиях жестко централизованной экономической системы 1980-1990 г.г., выполняя соответствующие Постановления правительства страны, автозаводами ЗИЛ, ГАЗ, Камаз и МАЗ были разработаны газовые и газодизельные модификации автомобильной техники, организовано их производство и была создана инфраструктура обеспечения крупномасштабного использования природного газа в качестве топлива для автотранспорта:

  • на территории СССР вошли в строй 350 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС);
  • на автозаводах ЗИЛ, ГАЗ, КАМАЗ, ЛАЗ было налажено производство 13 моделей автотранспортных средств, работающих на сжатом природном газе и 14 моделей для работы на сжиженном нефтяном газе;

В итоге к 1991 году парк газобаллонных автомобилей насчитывал свыше 315 тыс. шт. и потреблял более 510 млн. м3 газа, что обеспечивало сокращение потребления нефтяных топлив.

В связи с вышесказанным, а также современное состояние экономических условий в РФ, связанное с ее вступлением в ВТО, подписанием Киотского протокола, внедрением норм ЕВРО 3, 4 и 5, реструктуризацией нефтегазового комплекса страны с целью наращивания энергетического ресурса и необходимости улучшения экологической обстановки в крупных городах, мировые тенденции, связанные с конечностью нефтяных запасов, показывают то, что переход на использование альтернативных энергоносителей – это не просто научный поиск, а необходимая практическая деятельность, развитие которой определит конкурентное преимущество страны, имеющей свой достаточно богатый опыт в этой области.

Связь работы с крупными научными программами, темами.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, нашедшие отражение в данной диссертации, проводились совместно с НАМИ, НИЦИАМТ, МГИУ (МАСИ), ФТИНТ АН УССР, Таджикским политехническим институтом, ФГУ РНЦ «Курчатовский институт», Институтом Машиноведения АН, МГУ, АвтоВАЗом.

Цель работы. Формирование в условиях современной экономики России, характеризующейся наращиванием энергетического ресурса, предпосылок развертывания конкурирующей автотранспортной системы в евроазиатском регионе на основе:

  1. Создания научных основ проектирования грузовых автотранспортных средств (ГАТС), использующих газомоторные топлива (ГМТ), по критериям энергетической эффективности, производительности и безопасности с учетом степени их реализации на стадии серийного производства.
  2. Выбора рациональной конструкции ГАТС категории N2 и N3, работающих на ГМТ, по энергопотреблению и безопасности.

Задачи исследования.

  1. Провести изучение энергопотребления и скоростных свойств (ЭСС) ГАТС категории N2, N3 в системе «автомобиль-водитель-окружающая среда-производство» (А-В-Д-ОС-Пр).
  2. Провести формализацию системы А-В-Д-ОС-Пр на стадии проектирования и

разработать методику формирования заданного уровня энергопотребления и производительности ГАТС категории N2, N3 с учетом фактора неоднородности продукции серийного производства.

  1. Разработать методологию экспериментальных и теоретических исследований функциональных, надежностных свойств ГАТС, работающих на ГМТ и организовать их проведение.
  2. Провести исследование безопасности ГАТС, работающих на ГМТ, и разработать основы формирования стратегии их безопасности при использовании существующих видов ГМТ и в последующем к возможности использования водорода в топливных смесях ДВС ГАТС.
  3. Разработать методики проведения измерений расхода газового топлива при стендовых и лабораторно-дорожных испытаниях, в эксплуатации и методики диагностики системы хранения и подачи газового топлива.
  4. Разработать компоновочно-конструкторскую схему (ККС) и провести исследования первого образца ГАТС ЗИЛ, оснащенного металлогидридным аккумулятором водорода для обеспечения работы двигателя на бензоводородных смесях.
  5. На основе разработанных теорий, методик синтеза компонентов ГАТС, использующих газомоторные топлива (природный газ, пропан-бутан, водород и др.) предложить ККС ГАТС, работающих на ГМТ, и обеспечить их внедрение в промышленное производство.
  6. Разработка методологических основ проектирования ГАТС по критериям энергетической эффективности, производительности и безопасности на основе передовых технологий и перспективных материалов.

Методы исследования.

Выполненные в работе исследования базировались на основных положениях теории математической статистики, математического моделирования процессов движения, математического анализа с использованием экспериментальных факторных моделей, теории планирования эксперимента, теории корреляционного, регрессионного и факторного анализов, методов оптимизации, теории принятия решений, математических методов исследования операций и анализа систем.

Экспериментальные исследования проводились лабораторными и лабораторно-дорожными методами на натурных образцах ГАТС, работающих на ГМТ, их узлах, агрегатах, элементах системы хранения газового топлива и его подачи к двигателю с разработкой «программ – методик» стендовых испытаний по результатам дорожных испытаний на дорогах НИЦИАМТ и в стендовых условиях УКЭР АМО ЗИЛ, МГИУ.

Научную новизну работы представляют:

1. Разработка основ теории проектирования ГАТС на основе понятия «потенциальные свойства технических систем», теории проектной эффективности, теоретического обоснования комплекса критериев эффективности энергопотребления конструкции ГАТС, использующих альтернативные виды топлив и достижений высоких технологий.

  1. Разработка методологии подготовки данных для принятия решения главным конструктором по конструкции ГАТС на ГМТ и его систем на основе комплекса экспериментально исследовательских и теоретических работ.
  2. Методика прогнозирования технического уровня разрабатываемых образцов ГАТС или их систем с учетом фактора неоднородности продукции серийного производства.
  3. Результаты теоретического исследования, стендовых дорожных испытаний, подтвердивших возможность применения водорода в качестве моторного топлива для грузовых автотранспортных средств.
  4. Разработка методологии испытаний ГАТС, работающих на ГМТ, на пожаровзрывобезопасность, получение экспериментальной информации и использование математических методов прочностных расчетов и анализа.
  5. Обоснование и практическую реализацию ККС ГАТС при работе на ГМТ с учетом потенциальных свойств системы хранения газового топлива (метана) в производстве и эксплуатации.
  6. Разработка методологии испытаний по оценке энергопотребления и производительности в эксплуатации ГАТС, работающих на природном газе и водороде.

Практическая ценность заключается в следующем:

  1. Созданные методы проектной эффективности, блоков регрессионных и феноменологических математических моделей позволяют использовать их при подготовке информации для принятия решений по выбору рациональных компоновочно-конструкторских схем систем хранения газового топлива, как при создании перспективных образцов ГАТС, так и при доводке серийно-выпускаемых ГАТС, а также позволяют сократить объем натурных испытаний.
  2. Созданная система испытаний (лабораторных, дорожно-лабораторных, эксплутационных, расчетных экспериментов с применением методов математической статистики) позволяет эффективно решать задачи доводки и проектирования автотранспортных средств серийного производства на газомоторных топливах и закладывает основы автоматизированной системы обработки экспериментальных данных (АСОЭД).

Реализация результатов работы.

Полученные автором результаты исследований, теоретических разработок были использованы и внедрены:

1. В серийное производство ГАТС, работающих на ГМТ:

1.1. работающих на сжиженном нефтяном газе (пропан + бутан):

(ЗИЛ-138) ЗИЛ-431810

ЗИЛ-441610 (ЗИЛ-138В1)

ЗИЛ-446210 (ЗИЛ-138Д2)

ЗИЛ-433630 новый модельный ряд

1.2. работающих на сжатом природном газе:

ЗИЛ-138А

ЗИЛ-138И (с двиг. Е=8,0)

ЗИЛ-138АГ

ЗИЛ 431610 с 8-ю и 12-ю баллонами

ЗИЛ-433530 (новый модельный ряд)

ЗИЛ-ММЗ-45054

ЗИЛ-8Э130Г с ДВС работающим по газодизельному процессу

ЗИЛ-433500 с ДВС работающим по газодизельному процессу

2. В изготовление и испытания (заводские и эксплутационные) опытной партии в количестве 50 автомобилей ЗИЛ-138П, работающих на сжиженном природном газе в автохозяйствах г. Москвы.

3. В изготовление опытного образца и его испытании с опытной системой питания и хранения водорода в металлогидридных модулях (и под давлением 19,6 МПа).

4. В конструкцию крепления баллонов высокого давления седельных тягачей ЗИЛ-441610, обеспечивающих выполнение требований по пассивной безопасности и снижения металлоемкости.

5. В проектирование и доводку конструкции самосвала ЗИЛ-45054 с улучшенными показателями боковой устойчивости при разгрузке на площадке с поперечным уклоном под задними колесами;

6. В проектирование и создание опытных образцов газобаллонных автомобилей нового модельного ряда ЗИЛ-433630, ЗИЛ-433530;

7. В изготовление бортового автомобиля ЗИЛ-431610 с увеличенным объемом системы хранения (на 50%) природного газа под давлением 19,6 МПа с 12-ю баллонами.

Личный вклад соискателя заключается:

- в разработке основ теории проектной эффективности применительно к обоснованию рациональных параметров ККС ГАТС, работающих на ГМТ;

- в создании методик испытаний опытных образцов ГАТС, работающих на ГМТ и систем хранения газового топлива с использованием методов планирования эксперимента;

- в разработке методик эксплутационных испытаний ГАТС, работающих на ГМТ;

- в создании методик измерения энергопотребления ГАТС в лабораторно-дорожных и эксплутационных испытаниях при работе ДВС на газомоторных топливах;

- непосредственное участие в освоении производства ГАТС на ГМТ АМО ЗИЛ и создания производственных мощностей по производству 30 тыс. газобаллонных автомобилей в год;

- в проведении заводских (в НИЦИАМТ) и эксплуатационных испытаний в опорном автохозяйстве в г. Львове 1981 г. в качестве руководителя группы испытателей;

- в руководстве бюро "По исследованию и доводке грузовых транспортных автомобилей, работающих на газообразном топливе" АМО ЗИЛ с 1988 по 1992 г.

- участие в совместных работах ЗИЛа, НАМИ, КАМАЗа, МАЗА, НИЦИАМТ по использованию природного газа в качестве моторного топлива для дизельных автомобилей;

- в организации исследований, разработке системы и методики измерения расхода водорода при испытании 1-го образца ГАТС ЗИЛ-431410, работающего на бензоводородной смеси;

- участие в учебном процессе МГИУ по подготовке специалистов специальности 1902.01 (1501) «Автомобили и тракторостроение», а также разработка учебно-методической литературы.

Апробация работы.

Основные материалы диссертации доложены и обсуждены в докладах, семинарах, симпозиумах:

  1. ТаджикНИИНТИ (г. Душанбе) семинар «Обмен опытом по применению альтернативных видов топлива на автомобильном транспорте общего пользования» 1991 г. 26.04 доклад: «Опыт работы ПО ЗИЛ по эксплуатации газобаллонных автомобилей».
  2. Всесоюзная научно-техническая конференция «Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания» Кировский сельскохозяйственный институт, Киров, 1987 г. Доклад «Оценка эффективности конструкций газобаллонных автомобилей ЗИЛ-433530 и ЗИЛ-433610».
  3. 1-ый Всероссийский семинар профессионалов автобизнеса «Топ-мастер-ХХ1 век», 22-25.06.1998 г. (ДК. АМО ЗИЛ). Доклад о роли МГИУ в подготовке кадров по техническому обслуживанию автотранспортных средств.
  4. ХХУII Научно-техническая конференция ААИ «Автотракторостроение, промышленность и высшая школа, Москва МГТУ «МАМИ» 29, 30 сентября 1999 г.
  5. ХХХ Международная научно-техническая конференция ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», Москва МГТУ «МАМИ», 25,26 сентября 2002 г.
  6. Х Международная научно-техническая конференция «Герметичность, вибронадежность и экологическая безопасность насосного и компрессорного оборудования» - Гервикон г. Сумы Украина, Сумской государственный университет, 10-13 сентября 2002 г.
  7. IХ Международные научные чтения Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ) семинар. 5-7 октября 2005 г.
  8. II Международная конференция «Альтернативные источники энергии для больших городов», Москва, 2006 г.
  9. V Международный автомобильный научный форум (МАНФ) в ТНЦ РФ «НАМИ», октябрь 2006 г.
  10. Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых 13-14 июня 2007 г. «Российский автопром: теоретические и прикладные проблемы механики и машиностроения». Институт машиноведения им. А.А.Благонравова, РАН, Москва, 2007 г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 34 печатных трудах, в том числе в 3-х монографиях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5-и глав, общих выводов, списка литературы (142 наименований).

Диссертация содержит 343 стр. машинописного текста, 147 рис., 91 таблиц, 3 приложения.

Содержание работы.

Первая глава посвящена обоснованию актуальности проблемы «Проектирования ГАТС, работающих на ГМТ», исходя из различных аспектов развивающейся экономики РФ (исторического, международной системы товародвижения, мирового производства ГАТС, финансового состояния мирового автопрома, топливно-энергетического комплекса РФ, водородной энергетики, экологии), формулированию целей работы, определению основных задач.

Трудами таких ученых как Чудаков Е.А., Фалькевич Б.С., Ротенберг Р.В., Полунгян А.А., Петрушов В.А., Певзнер Я.М., Липгарт А.А., Зимелёв Г.В., Есеновский Ю.К., Высоцкий М.С., Бухарин Н.А. и др. были заложены основы разработки ГАТС в нашей стране.

В рассмотренный период разработкой и испытаниями ГАТС и ДВС на ГМТ, а также исследованиями проблем применения ГМТ на автотранспорте работали: Самоль Г.И., Гольдблат И.И., Генкин Г.А., Кригер А.М., Островцев А.Н., Мазепа В.Г., Брагин А.В., Трофимов О.Ф., Морев А.И., Загладин П.Г., Васильев Ю.Н., Гриценко А.И., Гайнуллин Ф.Г., Мкртычан Я.С., Ерохов В.И., Карп И.Н., Пятничко А.И., Гусаров А.П., Лукшо В.А., Кабалкин В.Н., Гусаров В.В. и др.

По изучению энергопотребления ГАТС большой вклад внесли такие ученые, как Токарев А.А., Петрушов В.А., Евграфов А.Н., Московкин В.В. и др.

Вторая глава посвящена изучению энергопотребления ГАТС на различных видах топлива на стадии проектирования и производства.

В п. 2.1. получены точечные оценки ЭСС ГАТС и показателей внешней скоростной характеристики ДВС, позволяющие осуществить:

- проведение нормирования этих показателей и разработку карт контроля качества для управления производством;

- формирование основ методологии проектной эффективности при разработке ГАТС, работающих как на жидких нефтяных топливах, так и на газомоторных топливах (см. табл. 2.1, 2.2).

В п. 2.2. проведена оценка уровня соответствия ГАТС серийного производства нормативам по энергопотреблению и рассчитана удельная оценка фактора неоднородности ГАТС серийного производства:

  • по критерию энергопотребления - 4,02 МДж/100 кмт;
  • по критерию скоростных свойств - 0,59 с/т.

В п. 2.3. на основе использования факторного и регрессионного анализов результатов лабораторно-дорожных испытаний по оценке топливно-скоростных свойств ГАТС в соответствии с методиками ГОСТов 20306-90 и 22576-90 осуществлена формализация сложной системы «автомобиль-водитель-дорога-окружающая среда-производство» (А-В-Д-ОС-Пр) в систему А-Пр с обоснованием критериев энергопотребления, скоростных свойств и общезначимых параметров конструкции (рис. 2.1).

В п. 2.4. проведены результаты идентификации сложной технической системы А- Пр в виде двадцати регрессионных моделей (табл. 2.3).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.