2594

условиях эксплуатации с использованием углеводородных топлив, отличных от природного газа. Это будет расширение области применения уникального процесса добавки водорода к основному топливу.

Надеемся на поддержку Министерства промышленной политики, транспорта и связи Омской области.

Заключение и предложения:

1.Проведенные исследования показали, что воздушная конверсия природного газа является наиболее простым и дешевым способом получения водородсодержащего синтез-газа на борту транспортного средства.

2.Упомянутые в пункте 1 исследования показали, что добавки 6~10% синтезгаза к основному топливу имеют такой же эффект, что и добавки чистого водорода, который дороже синтез-газа в 3-5 раз.

3.Необходимо провести стендовые и эксплуатационные испытания работы ДВС при использовании пропан – бутанового газа совместно с генератором синтезгаза.

4.Для развития и внедрения технологии ДВС+ГСГ в повседневную эксплуатацию необходимы совместные усилия разработчиков ГСГ и предприятий занятых эксплуатацией газобаллонных автомобилей.

5.Для безопасной эксплуатации автомобилей с ГСГ необходимо организовать обучение обслуживающего персонала. Такое обучение может проводить факультет “Автомобильный транспорт” СибАДИ.

Библиографический список

1.Бризицкий О.Ф. Разработка компактных устройств для получения синтезгаза из углеводородного топлива на борту автомобиля в целях повышения топливной экономичности и экологических характеристик автомобилей. / О.Ф. Бризицкий, В.Я. Терентьев, А.П. Христолюбов, И.А. Золотарский, В.А. Кириллов, В.А. Собянин, В.А. Садыков, Г.К. Мирзоев, А.И. Сорокин// Альтернативная техника и экология. – 2004. - №11.

2.Бурцев Н.В., Бризицкий О.Ф., Кириллов В.А., Комаров В.Н., Собянин А.А. Применение методов адаптивного управления при разработке микропроцессорной системы управления многотопливным ДВС с использованием синтез-газа. Вестник НГУ, сер. Информационные технологии. 2009. т. 7. в. 2, с. 62-73.

3.Бризицкий О.Ф. Использование генератора синтез-газа в ДВС автомобиля/ О.Ф. Бризицкий, В.Я. Терентьев, В.А. Кириллов, А.И. Савицкий, В.А. Бурцев// Транспорт на альтернативном топливе. – 2008. - №6.

4.Певнев, Н.Г. Концепция совершенствования процесса эксплуатации газобаллонных автомобилей /Н. Г. Певнев, И.В. Хамов // Международный научно-технический журнал «АГЗК + АТ». -2005. - №3. - С. 22-27.

240

УДК 621.9

АСПЕКТЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ДЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ПО СНЕГУ

С. Е. Петров, аспирант МГТУ «МАМИ»

Теория движения транспортно-технологических машин по грунтам разработана относительно полно как отечественными, так и зарубежными учеными. Вопросы передвижения машин, в особенности на эластичных движителях, по снегу освещены недостаточно и тем более вопросы, связанные с движением по неводным снегам и минерально-снежным дисперсным композитам. Задача построения математической модели автомобиля при движении по снегу осложняется многообразием вариантов самого снежного покрова.

При всем многообразии исследований снежного покрова Земли на сегодняшний день не существует единой теории, описывающей поведение снега под нагрузкой от движителей транспортно-технологических машин, пригодной для разработки общей теории взаимодействия колесо – снег. В условиях, когда полотно пути покрыто снегом, движение транспортнотехнологических машин бывает не только затруднено, но и совсем исключено. Поэтому задача остается актуальной.

Снежный покров как полотно пути для движения транспортных средств является одной из самых сложных пространственных структур, математическое описание которой намного сложнее аналогичного описания большинства грунтовых образований.

Снег поразительно изменчив. Такие привычные физические свойства, как плотность, теплопроводность, теплоемкость, пористость, влажность, диэлектрическая постоянная, скорость распространения звука и так далее для снега принципиально не могут длительно сохраняться, быть неизменными. Меняется, трансформируется решительно все, вплоть до структуры, формы и размеров снежинок, их связности. Плотность снега по данным Б. П. Вейнберга способна меняться от 0,01 до 0,7 г/см3, причем верхний предел соответствует тому состоянию, когда мы еще вправе назвать его снегом. При дальнейшем увеличении плотности снег превращается в лед, в корне отличающийся по свойствам от своего предшественника [3].

В некоторых научных работах [1], [2] говорится, что под плотностью понимается вес единицы объема снега, включая объем, занимаемый минеральными частицами (лед-минерал) и промежутками (порами) между ними. Плотность является одной из важнейших характеристик снежного

241

покрова, так как непосредственно связана с жесткостью, твердостью, влажностью и т. д. Плотность снега зависит от места залегания, например,

влесу, при отсутствии уплотняющего действия ветра, плотность всегда меньше, чем на открытых участках местности. Плотность изменяется и по глубине снежного покрова. Это происходит за счет микросублимационных процессов, происходящих под влиянием температуры в снежном покрове.

Втаблице 1 приведена зависимость плотности снега от температуры, при которой он выпадает. Плотность снега зависит также от времени и глубины залегания, изменяясь во времени в сторону увеличения, особенно

вего нижних слоях (таблица 2), а также от местности, на которую выпадает снег. Во всех случаях с увеличением влажности плотность снега также увеличивается (таблица 3).

Таблица 1

Зависимость плотности снега от температуры

			Температура, °С					Плотность снега, г/см3
			Ниже – 10				0,075
			От – 10 до – 5,1				0,087
			От – 5 до 2,1				0,104
			От – 2 до 0,1				0,128
			От 0 до + 2				0,183
			Выше + 2				0,196
										Таблица 2
			Зависимость плотности снега от глубины и времени залегания
			Высота			Плотность слоя снега, г/см3
	Месяц		покрова,
					Верхнего			Среднего		Нижнего
			см
	Ноябрь		21		0,07			0,12		0,17
	Декабрь		19		0,12			0,17		0,20
	Январь		30		0,13			0,16		0,20
	Февраль		34		0,15			0,19		0,20
	Март		30		0,19			0,20		0,22
	Апрель		28		0,15			0,21		0,25
										Таблица 3
		Изменение плотности и жесткости снега в зависимости от влажности
	Влажность, W, %				Плотность, ρ, г/см3			Температура снега,		Коэффициент
								t, °C		жесткости, Кж, Н/м3
		1,0			0,220			– 0,5		7,5×105
		2,0			0,275		0			1,16×106
		5,0			0,320		0			1,38×106

242

Непостоянство снега объясняется существованием воды в уникальных условиях, совсем близко от так называемой тройной точки фазовых переходов, различнойдля разныхвеществ, вкоторойвеществонаходится вовсехтрехфазах.

Под фазовыми переходами подразумевают переходы вещества из газообразного состояния (фазы) в жидкость, а затем превращение его в твердое тело.

Сложность снега состоит не только в том, что он близок к тройной точке фазовых переходов, но и в том, что снег – неоднородная среда, состоящая изо льда, пор, наполненных воздухом и водяным паром, примесей различного происхождения и талой влаги.

В настоящее время для изучения снега и льда используются такие разделы современной физики, как механика сплошных многокомпонентных сред, статистическая физика, аэрогидромеханика, теплофизика, электродинамика.

Существует несколько работ по классификации снежного покрова. Например, Г. Д. Рихтер выделяет три типа снега: свежевыпавший, уплотненный и старый, которые в свою очередь подразделяются на виды и разновидности (таблица 4). Рассматривая снег, как полотно пути, С. В. Рукавишников предлагает классифицировать все его многообразие, положив в основу способность снега к различным видам деформации движителем транспортных средств. При этом выделены три типа снега: фрикционно-связной, фрикционный, связной, каждый из которых имеет свои виды и разновидности (таблица 5).

			Классификация снега (Г. Д. Рихтер)		Таблица 4
		Снег	Вид	Разновидность	Плотность, г/см3
					0,01 – 0,2
				а) пушистый снег	0,03 – 0,6
				(пороша)
	I.	Свежевыпавший		б) игольчатый снег	0,1	– 0,3
			1. Свежевыпавший	(дикий)
		снег (новый,	сухой снег	в) порошковидный		–
		молодой)		(песчаный снег)
				г) мучнистый снег	0,05	– 0,07
				(снег крупа)
				д) снег изморозь
			2. Свежевыпавший		0,1	– 0,3
			мокрый снег
					0,2	– 0,6
			1. Осевший сухой		0,2	– 0,3
	II.	Уплотненный снег	снег
		(лежалый)	2. Осевший		0,3	– 0,4
			влажный снег
			3. Метелевый снег		0,4	– 0,6
			(ветровой)
			243

						Продолжение таблицы 4
	III. Старый снег
	(перекристаллизов		1. Молодой					0,3 – 0,6
	анный)
			2. Старый					0,4 – 0,7
			3. Снег-плывун					0,3 – 0,4
			(глубинный иней)
		Классификация снега (С. В. Рукавишников)						Таблица 5
	Тип	Вид		Разновидность		Состояние		Плотность
				Пушистый		Сухой		до 0,1
		Свежевыпавши		Игольчатый				до 0,1
				Порошковидны				до	0,15
		й		й
				Мучнистый					–
				Снег-изморозь				0,1 – 0,15
	Фрикционно-	Уплотненный		Осевший		Сухой		0,10	– 0,21
				Метелевый				0,23	– 0,30
	связной
		Перекристалли		Мелкозернисты		Сухой рыхлый		0,16	– 0,26
				й
		зованный		Среднезернист				0,19	– 0,28
				ый
		Перекристалли		Крупнозернист		Сухой рыхлый		0,20	– 0,32
		зованный		ый
		(зернистый)				Смерзшийся		0,26	– 0,35
				Сухопластинат
		Фирновый		ый (снег-		Сухой сыпучий		0,24	– 0,35
	Фрикционный			плывун)
				Трубчатый					–
				Повторно
				фирнизованны		Сухой сыпучий		0,35	– 0,40
				й
						влажный		0,22 (при очень
	Связной	Уплотненный		Метелевый				низкой t) – 0,7
						слипшийся
								(при t 0°C)

Приведенная выше классификация снега подтверждает многообразие его видов, достаточную сложность его идентификации при проведении экспериментальных исследований различных транспортнотехнологических машин и определенные сложности при математическом описании, как самой опорной поверхности, так и взаимодействия колесного движителя объекта испытаний с полотном пути.

При математическом описании движения машины по снегу приходится брать частный случай вида снежного покрова, так как попытка

244

представления в универсальном виде повлечет значительную погрешность вычислений.

Все указанные выше аспекты подтверждают актуальность дальнейших исследований и работ по этому вопросу.

Библиографический список

1.Агейкин Я. С. Проходимость автомобилей. – М.: Машиностроение, 1981. – 230 с.

2.Беляков В. В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных машин. Диссертация доктора технических наук, 05.05.03. Нижний Новгород, 1999. – 485 с.

3.Донато И. О. Теоретическое и экспериментальное обоснование повышения проходимости колесных машин по снегу. Диссертация доктора технических наук,

05.05.03.Нижний Новгород, 2007. – 306 с.

УДК 531.767

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ТАХОГРАФОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ

А.В. Трофимов, канд. техн. наук, доц., А.В. Проценко, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Тахограф - контрольное устройство для непрерывной регистрации пройденного пути и скорости движения автомобиля, времени работы и отдыха водителя. Тахограф устанавливается на транспортное средство в целях повышения безопасности дорожного движения путем соблюдения водителями режимов труда и отдыха.

На сегодняшний день на территории Российской Федерации широкое применение на транспортных средствах получили следующие типы тахографов: Kienzle 1318, МТСО 1324, VEEDER ROOT VRC8400, EGK 100. Процентное соотношение тахографов, установленных на транспортных средствах, эксплуатируемых в городе Омске и области, по типам представлено на рис. 1.

Рис. 1. Процентное соотношение тахографов, установленных на транспортные средства, эксплуатируемые в городе Омске и области по типам

245

Таким образом, тахографы Kienzle 1318 и MTCO 1324 получили наибольшее распространение среди прочих. Это обусловлено тем, что автомобили российского производства оснащаются через сервисную сеть «Kienzle» тахографами модели Kienzle 1318. Основная доля импортируемых грузовых автомобилей и автобусов оснащены тахографами типа MTCO 1324 и реже EGK 100.

Практика эксплуатации автомобилей, оборудованных тахографами Kienzle 1318 показала, что наряду с плановыми видами технических воздействий, такими как периодическая настройка и периодическая поверка, возникает необходимость проведения ремонта. На рисунке 2 приведена статистика установок, ремонтов, настроек тахографов на базе 98

– го сервисного центра «Kienzle» ООО «Тахограф-сервис».

Рис. 2. Показатели работы 98-го сервисного центра «Kienzle»

ООО «Тахограф-сервис» по годам

Таким образом видно, что в последние годы наблюдается рост числа ремонтов. Это связано прежде всего с тем, что оборудование транспортных средств тахографами практически завершено, а ранее установленные тахографы из-за суровых условий эксплуатации (резкие перепады температур, запыленность, повышенные вибрации) начинают выходить из строя.

Для определения некоторых показателей надежности элементов тахографа, был проведен анализ ремонтов 50 единиц тахографов. Выполнены следующие условия:

-Наработка каждого тахографа составила не менее 500 тыс. км.

-Информация по ремонтам тахографов собиралась с момента их установки на транспортное средство.

-Ремонт производился только 98-м сервисным центром «Kienzle» ООО

«Тахограф-сервис».

246

- Все тахографы эксплуатируются в одинаковых условиях на автобусах ПАЗ – 3205, принадлежащих ГП «Омскоблавтотранс».

Были определены следующие показатели надежности [1,2,4]: 1) Вероятность безотказной работы:

P(L)			N(L)				,	(1)
					N0
где N(L)- количество изделий, работавших без отказа на пробеге								L; N0 -
количество изделий.
2) Средний ресурс детали:						N0
		1
Lср						Li ,		(2)
		N		0
						i 1

где Li - пробег до отказа i-й детали.

По обработанным данным статистики из строя выходят следующие элементы [2,3]:

-Корпус тахографа. В основном это механические дефекты, связанные с желанием водителей добраться до механической платы или одометра для несанкционированной корректировки показаний пробега. Из строя выходят: крышка кодирующего устройства (4%), лицевая панель (5%), ручки переключения режимов труда и отдыха водителей (91%). Этот элемент не был проанализирован с точки зрения надежности, ввиду того что определяющим фактором является человеческий, а не механический износ.

-Электронная часть. Поломки выражаются в остановке часов, отсутствии показания скорости, либо полной остановке тахографа. Основные отказы это выход из строя электронной платы (93%), повреждение токопроводящего жгута (7%)

Выход из строя электронной платы связан с перенапряжение в бортовой сети автомобиля (96%), также брак завода изготовителя (4%).

Lср электронной части по формуле (2) составляет 275 тыс. км.

Вероятностьбезотказной работыэлектроннойчастипредставлена на рис. 3.

Рис. 3. Вероятность безотказной работы электронной части

247

Таким образом, функция имеет характер убывающей экспоненты. Точкой начала снижения вероятности безотказной работы можно считать пробег в 75 тыс. км.

Механическая плата. Поломки выражаются в полной остановке одометра, в отсутствии отклонений стрелки спидометра, либо в ее «зависании» в крайнем положении, также отсутствие записей на диаграммных дисках. Основными причинами неисправностей являются механический износ элементов механической платы (77%), поломки перьев (10%), остановка двигателя КПЛ (10%) и «механизм» измерения скорости (13%). Механическому износу в наибольшей степени подлежат зацепления муфты обгона, колеса привода муфты обгона. Повышенный износ возникает из-за вибраций и запыленности. Неисправности перьев выражаются в нечеткости начертания, отклонения от шаблона при начертании линий записей на диаграммном диске. Основными причинами неисправностей являются несанкционированный доступ к перьям самописцев и применение неоригинальных диаграммных дисков.

Lср механической платы по формуле (2) составляет 311 тыс. км.

Вероятность безотказной работы механической платы представлена на рис. 4.

Рис. 4. Вероятность безотказной работы механической платы

Таким образом, функция имеет характер равномерно убывающей экспоненты. Точкой начала снижения вероятности безотказной работы можно считать пробег в 75 тыс. км.

- Одометр. Неисправности выражаются в нарушении работы цифровых колес одометра (отсутствие проворачивания колес, заедание при проворачивании). Основными причинами неисправностей являются: механический износ колес одометра (52%), механический износ червяка одометра (41%), несанкционированное вмешательство в работу одометра (7%).

Механическому износу в наибольшей степени подлежат зубчатое зацепление метрового (красного) колеса с приводным червяком одометра.

248

Повышенный износ возникает из-за вибраций и запыленности. Кроме того отмечается усиленный износ зубьев красного колеса на моделях тахографов выпуска позднее 2005 года. Несанкционированное вмешательство водителей в работу одометра производится с целью его «подмотки», и приводит к механическим поломкам корпуса одометра, пружин оси колес червяка.

Lср одометра по формуле (2) составляет 311 тыс. км.

Вероятность безотказной работы одометра представлена на рис. 5.

Рис. 5. Вероятность безотказной работы одометра

Точкой начала снижения вероятности безотказной работы можно считать пробег в 25 тыс. км. Начиная со 125 тыс. км происходит резкое снижение надежности, это связано с тем, что на этом пробеге обнаруживается максимальный механический износ зацепления червяка с зубьями «красного» колеса. Очевидно этот пробег нужно считать пороговым для планового периодического ремонта одометра.

- Часовой механизм. Неисправности выражаются в отставании, либо полной остановке стрелок часов, в отсутствии хода диаграммного диска тахографа. Основными причинами неисправностями являются заводской брак часового механизма (15%) и механический износ элементов часового механизма (85%).

Из-за заводского брака нарушается работа в электропроводке часового механизма, что ведет к отставанию либо полной остановке часов. При полной остановке часового механизма диаграммный диск перестает вращаться, и поэтому данные о скорости, пройденном пути и режиме труда и отдыха на нем не регистрируются. Механическому износу подлежат цапфа якоря часового механизма и колеса привода часового механизма, что ведет к отставанию часов.

Lср часового механизма по формуле (2) составляет 293 тыс. км.

249