Поддержание работоспособности газового оборудования обеспечивается решением комплекса задач: в эксплуатации — соблюдением правил использования, технического обслуживания и ремонта газового оборудования, изложенных в специально разрабатываемой нормативно-технической документации; в производстве — путем совершенствования конструкции узлов и технологии их изготовления.

Эксплуатационные методы обеспечения надежности газовой системы питания. Эти методы основаны на нормировании технических воздействий при ТО и ремонте системы питания. При разработке нормативов используются принципы управления надежностью газового оборудования в эксплуатации, позволяющие обеспечить высокий уровень надежности (безотказности) работы системы питания при минимальных материальных и трудовых затратах.

Одним из наиболее сложных газовых агрегатов газобаллонных автомобилей является редуктор газа, на который приходится значительная доля всех отказов и неисправностей системы питания.

Безотказность редуктора в процессе эксплуатации автомобиля рассматривается с позиции функциональной и элементной надежности схем. При этом к первой относятся отказы, которые устраняются с помощью регулировок редуктора, ко второй — отказы, влекущие за собой необходимость замены или восстановления элементов конструкции.

Повышение надежности газобаллонных автомобилей

Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей свидетельствует, что надежность функциональной схемы редуктора лимитируют регулировки 1-й и 2-й ступени. Данные по проверке и регулировке- редуктора приведены в табл. 15.

Они показывают, что разрегулирование редуктора ведет к. отказу двигателя в целом и нарушению герметичности системы питания, что может вызвать появление1 пожароопасной ситуации. Поэтому исходя из назначения редуктора за отказ функциональной надежности схемы принят выход регулируемого, параметра давления за допустимый предел, а также негерметичность газового агрегата.

Для обеспечения надежности функционирования редуктора, важное значение имеет определение периодичности его регулировки. Последствия отказов функциональной схемы обусловливают необходимость минимизировать периодичность регулировок редуктора для обеспечения высокого уровня, вероятности его безотказной работы. Однако, поскольку проведение технического- обслуживания газового агрегата всегда- связано с дополнительными затратами, обусловленными недоиспользованием ресурса его функциональной схемы, необходимо максимализировать периодичность проведения работы. Компромиссное решение позволяет найти оптимальную -периодичность регулирования редуктора.

Критерием выбора- оптимальной периодичности регулировки является минимум удельных затрат на поддержание- надежности редуктора при условии обеспечения вероятности его безотказной работы Р (Ьр) = 0,9, -необходимой для безопасной эксплуатации газобаллонных автомобилей. Графический способ определения периодичности регулировки редуктора показан на-.

рис. 49 (по данным Главмосав- тотранса).

Рис. 49. Определение оптимальной периодичности регулировки 6°™ редуктора:

1 — удельные затраты ЗуД на устранение отказов и неисправностей редуктора; ;2 — то же, на проведение регулировочных работ; 3 — суммарные затраты

Результаты расчета- удельных затрат на поддержание надежности и вероятности безотказной работы в зависимости от периодичности регулировки газового редуктора приведены в табл. 16.

Повышение надежности газобаллонных автомобилей

Из этих данных следует, что оптимальная периодичность регулировки редуктора 0ПТРег= =8,9 тыс. км при удельных затратах 30,46 коп./тыс. км. Учитывая организационные и производственные трудности проведения обслуживания редуктора через указанный пробег,  регулировочные работы следует проводить во время плановых ТО.

Периодичность регулирования рассматриваемого газового ;редуктора исходя из критерия минимализации затрат на поддержание надежности следует принять 8,0 тыс. км, совместив с каждым четвертым ТО-1 автомобиля. При этом удельные затраты будут составлять 31,62 коп/тыс. км, а вероятность безотказной работы функциональной схемы редуктора, —0,94. 1 Обеспечение надежности элементной схемы редуктора осуществляется посредством замены или восстановления отказавших деталей. При этом следует отметить, что для повышения эффективности эксплуатации газового оборудования и газо-баллонного автомобиля в целом важное значение имеет выбор рационального (с точки зрения минимальных затрат) варианта замены деталей редуктора.

Периодичность регулирования (редуктора, тыс. км

Вероятность

безотказной

работы

Удельные затраты на поддержание надежности функционирования редуктора, коп ./(т- км)

Периодичность регулирования редуктора, тыс. км

Вероятность

безотказной

работы

Удельные за траты на под держание на дежи ости  функционирования редуктора, коп./(т-нм)

7,5

0,95

32,35

10,5

0,83

31,25

8,2

0,93

31,33

10,9

0,81

31,42

8,9

0,91

30,46 -

11,2

0,79

31,85

- 9,3

0,89

30,69

11,5

0,77

 32,26

9,7

0,87

30,73 .

11,8

0,75

32,65

10,2

0,85

30,78

-

Оптимизация ремонтных воздействий на газовый редуктор предполагает поэтапное решение следующих задач: составление карты надежности агрегата и разработка, технологических схем его разборки и сборки; формирование характерных разновидностей ремонта рассматриваемой конструкции; выявление возможных систем замен конструктивных элементов и определение для каждой из них характеристик надежности; определение стоимости выполнения каждой разновидности ремонта при различных системах замен деталей.

Анализ информации о надежности редуктора:, полученной в ходе испытания газобаллонных автомобилей, разработанная технологическая схема разборки-сборки, рекомендации завода- изготовителя по восстановлению работоспособности системы питания позволили выявить три характерные разновидности .ремонта редуктора, охватывающие восемь деталей.

Основным назначением указанных ремонтов, является восстановление работоспособности ступеней редуктора, а также обеспечение герметичности 2-й ступени. При этом в процессе выполнения первой разновидности ремонта редуктора (РР-1) заменяются прокладка (дет. 11.4404098), диафрагма 1-й ступени (11.4404054) и уплотнитель клапана (11.4404082) 1-й ступени. При ремонте второй разновидности (РР-2) заменяются прокладка (11.4404044) и уплотнитель клапана 2-й ступени (11.4404150). При РР-3 восстанавливается работоспособность 2-й ступени редуктора: путем замены прокладки (11.4404188), диафрагмы 2-й ступени (11.440112) и диафрагмы (11.4404182) разгрузочного устройства.

Для каждой из трех разновидностей текущего ремонта редуктора возможны различные системы замены деталей. Современные методы проведения ремонтов автомобильных конструкций предусматривают широкое использование следующих систем замен: индивидуальная по отказу; групповая по отказу одной детали из группы; комбинированная.

Индивидуальная система замены по отказу детали в отличие от групповой и комбинированной систем обеспечивает полное использование ресурса. Зато групповые замены деталей снижают число постановок автомобилей в ремонт, уменьшают число разборок агрегатов без потери ресурсов деталей и тем самым позволяют снизить затраты на техническое содержание и повысить техническую готовность автомобильного парка.

Для выбора оптимальной стратегии замен элементов редуктора используется соотношение, минимализирующее удельные затраты С пн На поддержка не НадеЖНОСТИ агрегата системы питания:

Повышение надежности газобаллонных автомобилей

Величина Сотк определяется стоимостями запасных частей Сзч, труда Стр, материалов См и компенсации простоев Спрст; Сотк — СЗЧ* + Стр + См Чг Сдрст.

Величина ведущей функции потока отказов зависит от стратегии замены и, следовательно, от стоимости запасных частей. Задача по определению оптимальной стратегии замены деталей редуктора за ресурс двигателя ЗИЛ-138 до первого капитального ремонта может быть решена в два этапа.

На первом этапе определяются ведущие функции отказов деталей и группы деталей одновременнной замены, на втором— стоимость выполнения каждой разновидности ремонта редуктора, при различных системах замены деталей. Результаты анализа стратегии замены деталей при ремонте газового редуктора приведены в табл. 17 (запись вида 1—3, 2 означает, | что детали 1 и 3 заменяются вместе, а деталь 2 — отдельно при выходе ее из строя).

Эти данные свидетельствуют о том, что для каждой разновидности  ремонта оптимальной является групповая стратегия  замен при отказе одной из деталей группы.

Таблица 17

Разновидности ремонта

Стратегия замены

Заменяемые детали

Общее число замен за ресурс

Общие затраты на запасное части, руб.

Трудовые

затраты,

руб.

Общие затраты на (поддержание надежности, руб.

РР-1

Индивидуальная

1, 2, 3

20,37

0,91

23,4

24,31

Групповая

1.—2—3

10.,60

1,15

12,19

13,34

Комбинированная

1—2, 3

16,12

1,06

18,54

19,60

»

1—3, 2

15,27

1,44

17,56

19,00

»

2—3, 1

15,87

1,70

1,25

19,95

РР-2

Индивидуальная

1, 2

15,5

0,37

7,13

7,44

Групповая

1—2

10,4

0,52

4,78

4,98

РР-3

Индивидуальная

1, 2, 3

17,58

2,58

20,2

22,78

Групповая

1—2—3

8,94

5,54

9,82

15,86

Комбинированная

1—2, 3

12,44

3,91

14,31

18,22

»

1—3, 2

-15,10

3,49

17,37

20,81

2—3,1

12,91

4,04

14,85

18,89

Цифрами 1—3 обозначены детали:

для РР-1: 1—прокладка 11.4404098; 2 — диафрагма 1-й ступени 11.4404054; 3—уплотнитель клапана 1-й ступени — 11.4404082; для РР-2: 1—прокладка 11.4404044; 2 — уплотнитель клапана 2-й ступени 11.4404150;

для РР-3: 1—прокладка 11.4404188;         2 —диафрагма 2-й ступени

11.4404Г12; 3 —диафрагма разгрузочного устройства 11.4404182.

Данное обстоятельство объясняется значительным снижением числа разборок-сборок агрегата и, следовательно, наименьшими трудовыми затратами, составляющими большую часть в общих затратах на поддержание надежности редуктора. Таким образом, надежность элементной схемы редуктора обеспечивается принудительной заменой деталей группы при отказе одной из них.

Учитывая высокую степень унификации редуктора газа и редуктора низкого давления газобаллонных автомобилей, работающих на сжиженном газе и сжатом газе, указанные выводы справедливы для этих агрегатов обоих типов газовых установок.

Одним из узлов, лимитирующих надежность газовой системы питания, являются шланги высокого давления. Исследованиями НИИГлавмосавтотранса установлено, что в течение гарантийного пробега автомобилей на шланги высокого давления приходится 18% отказов, а на их устранение — до 47% общей стоимости устранения всех отказов системы питания.

Характерными отказами этих шлангов являются вздутия, негерметичность в местах соединения с металлической трубкой, деформация хлорвиниловой трубки. Следствием возникновения таких отказов является прекращение подачи топлива в двигатель, нарушение герметичности трубопроводов, утечка газа из магистрали и возможность появления взрыво и пожароопасной ситуации.

Для рассматриваемых элементов конструкции газового оборудования эксплуатационные мероприятия, направленные на поддержание требуемого уровня надежности и безопасности эксплуатации газобаллонных автомобилей, заключаются в регламентации проверки, работоспособности шлангов и замене их на новые в случае несоответствия их техническим требованиям.

Определение периодичности контроля работоспособности шлангов высокого давления производится на основе расчета их надежности в эксплуатации. Анализ результатов испытаний показал, что распределение отказов рассматриваемых конструкций не противоречит теоретическому закону Вейбулла. Аппроксимация экспериментальных данных ресурсов шлангов высокого давления автомобилей ЗИЛ показала, что экспериментальные точки имеют незначительные отклонения от аппроксимирующей прямой, что свидетельствует о хорошей сходимости теоретического и экспериментального закона распределения.

По результатам обработки статистических данных средний ресурс шлангов системы питания автомобилей ЗИЛ составляет 27,6 тыс. км, а автомобилей ГАЗ-24,2 тыс. км при коэффициенте вариации V = 0,66ч-0,74. Для столь большой нестабильности ресурсов шлангов при обеспечении надежности газовой магистрали представляется целесообразным нормировать не периодичность их замены, а периодичность проверки их работоспособности.

Повышение надежности газобаллонных автомобилей
Повышение надежности газобаллонных автомобилей

Для установления периодичности проверки работоспособности работы шлангов используются кривые вероятности безотказной работы шлангов высокого давления (рис. 50).

где е — основание натурального логарифма; б— пробег автомобиля, тыс. км.

 Аналитические выражения вероятности безотказной работы Р(Ь) в соответствии с результатами испытаний шлангов автомобилей ЗИЛ и ГАЗ имеют вид:

Исходя из приведенных выражений определены периодичности проверни работоспособности шлангов автомобилей ЗИЛ и ГАЗ, которые соответственно составляют 7,4 и 5,4 тыс. км. Поскольку проведение этих работ через указанный пробег в условиях автотранспортных предприятий по производственным и организационным причинам затруднено, то периодичность проверки следует совмещать с плановым техническим обслуживанием автомобиля. С учетом этого проверка шлангов высокого давления может быть совмещена с ТО-1. Тогда для шлангов автомобилей ЗИЛ-138 периодичность проверки следует принять равной 6 тыс. км (каждое третье ТО-1), для шлангов автомобилей ГАЗ — 4,0 тыс. км (каждое второе ТО-1).

В соответствии с.правилами безопасности в газовом хозяйстве при проверке работоспособности шлангов высокого давления необходимо проводить с назначенной периодичностью гидравлические испытания водой на прочность под давлением 30 кгс/см2. На герметичность шланги испытываются воздухом под давлением 16 кгс/ем2 в ванне с водой. Шланги, не выдержавшие испытания, заменяются новыми. Таким образом, для обеспечения требуемого Уровня надежности в эксплуатации шлангов высокого давления, являющихся перемонтируемимы и дорогостоящими изделиями, необходимо принудительно через указанный пробег автомобиля производить контроль их работоспособности испытаниями на прочность и герметичность.

Важное значение в обеспечении безопасной эксплуатации газобаллонных автомобилей имеет осуществление мероприятий по обеспечению герметичности соединения газовой магистрали системы питания. При этом особое внимание уделяется надежности работы устройств, осуществляющих контроль за состоянием магистрали высокого давления. Такими . устройствами

системы питания являются скоростные клапаны (см. рис. 17), благодаря которым при аварийной разгерметизации магистрали прекращается подача газа из баллона к газовым узлам двигателя. Это повышает безопасность эксплуатации автомобилей.

В скоростных клапанах при эксплуатации газобаллонных автомобилей возникают различные неисправности. Чаще всего встречается заедание клапана в корпусе из-за смолистых отложений. При такой неисправности увеличивается вероятность возникновения пожароопасной ситуации, по-скольку скоростные клапаны при утечке газа из системы питания неспособны перекрыть магистрали. Этим обусловливается то повышенное внимание, которое необходимо уделять надежности работы скоростных клапанов при их эксплуатации.

На практике выявление неисправностей скоростных клапанов представляет определенную трудность и требует изыскания методов диагностирования и способов обеспечения заданного уровня безотказности. Решить данную задачу можно, учитывая особенности работы этих устройств. В работе скоростных клапанов можно выделить два эксплуатационных периода, период «ожидания» и период «выполнения задачи».

В период «ожидания» устройства не выполняют своих основных рабочих функций. Характерно, что режим ожидания довольно длителен, клапаны в это время не работают и их исправность не ясна. Момент же, когда необходимо будет перекрыть газовую магистраль при аварии, неизвестен.

Учитывая все эти особенности, а также и то, что время работы скоростных клапанов значительно меньше времени «ожидания», можно сделать вывод, что работоспособность клапанов будет целиком зависеть от их состояния в период «ожидания». Вот почему для повышения надежности клапанов, предусматривается контроль их исправного состояния и устранение обнаруженных неисправностей.

Для автомобильных конструкций наиболее простым, удобным и целесообразным является периодический профилактический контроль с проверкой работоспособности конструктивных элементов на функционирование, позволяющий получить достоверную информацию. Для скоростных клапанов такой контроль означает проверку поступления газа к редуктору при имитации нарушения герметичности газовой магистрали высокого давления.

Комплекс работ по контролю работоспособности скоростных клапанов предусматривает выполнение таких операций, как выработка газа из системы питания, разгерметизация газовой магистрали и открытие расходного вентиля, на котором устанавливается проверяемый клапан. Исправный клапан перекрывает при этом магистраль, предотвращая утечку газа 7—68

из мест разгерметизации. Бели же утечка газа есть, то клапан неисправен и его надо заменить.

Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей показал, что при проверке удобнее всего разгерметизировать магистраль, вывинчивая фильтрующий патрон из корпуса газового фильтра редуктора. Данный метод позволяет проверить время срабатывания клапана при нарушении герметичности на конечном участке магистрали высокого давления, сохранить надежность соединений магистрали и одновременно проверить степень загрязнения газового фильтра.

При проверке работоспособности скоростных клапанов, находящихся в режиме «ожидания», необходимо выбрать и периодичность контроля:          большая периодичность снижает

вероятность срабатывания клапана в аварийных ситуациях, частые же проверки снижают производительность автомобиля. Поэтому необходимо выявить оптимальную периодичность контроля.

В НИИГлавмосавтотраное были проведены эксплуатационные испытания скоростных клапанов. Анализ полученной информации позволил определить, что оптимальной периодичностью контроля работоспособности скоростных клапанов является проверка через каждые 10 тыс. км пробега газобаллонного автомобиля или яри каждом ТО-2 (для II категории эксплуатации). Проведенные исследования позволили выявить следующее: безопасность эксплуатации газобаллонных автомобилей во многом зависит от состояния скоростных клапанов, для которых характерен режим длительного пребывания в нерабочем состоянии.

Конструктивные методы обеспечения надежности газовой системы питания. Накопленный опыт работы автомобилей на газовом топливе позволяет на основе выявленных в эксплуатации показателей надежности определить возможные пути дальнейшего совершенствования конструкции газового оборудования. При этом особое внимание уделяется выбору рациональных схем системы подачи топлива, упрощающих конструкцию газового оборудования и уменьшающих число соединений трубопроводов высокого давления с целью предотвращения возможных утечек газа из магистрали.

В соответствии с этим проведенные заводом ЗИЛ совместно с Главмосавтотрансом эксплуатационные испытания газобаллонных автомобилей на автопредяриятиях выявили, что возможными путями повышения надежности газовой аппаратуры являются:

применение в системе питания стального трубопровода 5 (рис. 51) взамен резинового шланга высокого давления 3, устанавливаемого между рамой и кабиной газобаллонных автомобилей ЗИЛ-138, -138В1, -138В2. Трубка 5 монтируется
на правом лонжероне 1 между штуцерами, установленными в кронштейнах 2 и 4;

Повышение надежности газобаллонных автомобилей

установка на автомобилях усовершенствованной системы подачи газа, отличающейся наличием электромагнитного клапана, изменениями в конструкции редуктора и шлангов;

применение для уплотнительных колец расходных вентилей резины других марок, не дающих усадки в среде углеводородного нефтяного газа.

Рис. 51. Модернизация трубопровода высокого давления на автомобилях ЗИЛ:

а — существующая конструкция; б — установка стального трубопровода с компенсатором

Введение в конструкцию системы питания указанных изменений позволит повысить безотказность газового оборудования, эффективность очистки топлива, что существенно отразится на надежности и безопасности автомобиля.

Анализ причин отказов газовой аппаратуры в процессе эксплуатации позволил наметить два основных направления в решении задачи повышения надежности стойкости аппаратуры.

Первое обеспечивает повышение стойкости автомобильных изделий внешним воздействиям. Наиболее простым, не требующим больших затрат, представляется другой путь, который базируется на изоляции газовой аппаратуры от вредных внешних воздействий. Эффективность этого метода зависит от полноты исследования природы этих воздействий. Данное обстоятельство наглядно подтверждается на примере арматуры газового автомобильного баллона, которая выполняет запорнопредохранительные функции и работает под высоким давлением, поэтому герметичности соединений предъявляются повышенные требования. Однако техническое состояние газовой арматуры, как и любого конструктивного элемента автомобиля, не остается постоянным в течение всего срока службы. По мере изнашивания и корродирования деталей увеличивается вероятность появления неисправностей и, в частности, отказов.

На надежность арматуры баллона влияют условия внешней среды, в которых работает газовое оборудование. Газовый баллон находится в зоне, насыщенной дорожной пылью и атмосферной влагой. Твердые тела и частицы, содержащиеся в пыли и грязи, осаждаясь на штоках вентилей при их закрывании попадают в зону трения, вызывая повышенную интенсивность абразивного изнашивания рабочих поверхностей конструктивных элементов.

Повышение надежности газобаллонных автомобилей

Такому изнашиванию подвержены многие детали вентилей. Однако чаще всего от действия абразивов выходят из строя штоки вентилей, седла, клапаны, уплотнительные кольца и прокладки. Очень сильное влияние на арматуру баллона оказывает содержащаяся в атмосфере влага, вызывающая коррозионные разрушения деталей газового оборудования. Повышенный коррозионный и абразивный износ приводит к нарушению герметичности соединений, в результате чего увеличивается вероятность создания пожароопасной ситуации, повышается расход топлива на автомобиле и загрязнение окружающей среды.

Повышение надежности газобаллонных автомобилей

Проведенные исследования позволили найти способ защиты арматуры от неблагоприятных воздействий внешней среды. Надежность арматуры баллона можно повысить при помощи специального защитного экрана (брызговиков). Конструкция таких брызговиков для различных моделей автомобилей ЗИЛ представлена на рис. 52. Испытания, проведенные при эксплуатации автомобилей в Москве, свидетельствуют о том, что установка брызговика значительно снижает загрязнение газового баллона. Наилучший эффект дает одновременная установка брызговиков арматуры баллона и брызговиков передних колес. При этом брызговики арматуры крепятся к подножке кабины со стороны расположения баллона. Исследования доказывают, что установка брызговиков увеличивает ресурс запорно-предохранительной арматуры дочти в 3 раза.

На рис. 53 показано, как повышается надежность газового оборудования баллона при установке защитного устройства.

Установка защитного экрана позволяет снизить, следовательно, затраты на запасные части, трудоемкость ремонтных работ, общие годовые затраты на поддержание работоспособности арматуры баллонов. Эффект от их внедрения составляет 2,2 тыс. руб. на 100 автомобилей в год (при промышленном изготовлении экранов).

Ваш отзыв