Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМИНАЛЬНОГО ЧАСОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ПРИ ТРОГАНИИ МАШИНЫ С МЕСТА ПОД НАГРУЗКОЙ

Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу контроля часового расхода топлива в процессе тяговых испытаний машин при трогании с места в режиме частичной нагрузки.

В практике технического диагностирования и использования машинно-тракторного парка возникает необходимость определения тягово-экономических показателей. Известен способ определения часового расхода топлива транспортного средства, например трактора, основанный на тяговых испытаниях. Он заключается в следующем. После подготовки к испытанию машины устанавливают на нее расходомер топлива. Загружают трактор специальной динамометрической тележкой, оборудованной тормозным устройством. С помощью этого устройства создают переменное сопротивление движению, загружают трактор в широком диапазоне тяговых усилий и одновременно измеряют часовой расход топлива. В качестве загрузочного устройства используют также тракторы, сопротивление движению которых регулируют изменением подачи топлива и переключением передач. Испытания проводят в рабочем режиме. При этом максимальное тяговое усилие ограничивают началом неустойчивой работы двигателя или буксованием [1].

Способ имеет следующие основные недостатки: испытания трактора проводятся в полевых условиях квалифицированным персоналом и с использованием сложного, дорогостоящего оборудования.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения максимального значения часового расхода топлива при тяговых испытаниях транспортного средства, при котором подготавливают к испытанию машину, устанавливают на нее расходомер топлива, присоединяют машину к тяговому устройству, трогаются с места под нагрузкой и при этом измеряют часовой расход топлива [2].

Основным недостатком данного способа является то, что испытания машины проводят при максимальной силе тяги.

Задачей изобретения является создание способа определения часового расхода топлива при трогании машины с места в режиме частичной нагрузки.

Сущность изобретения заключается в следующем. Часовой расход топлива испытываемой машины измеряют в режиме частичной нагрузки, при наперед заданной силе тяги. Затем вычисляют номинальное значение часового расхода топлива по формуле, учитывающей следующие параметры: G_ти - часовой расход топлива испытываемой машины, измеренный в режиме частичной нагрузки; Р_тн - номинальную силу тяги исправной машины; Р_ти - заданную силу тяги испытываемой машины при измерении расхода топлива в режиме частичной нагрузки; tgβ - тангенс угла наклона регуляторной ветви к горизонту, принятой за условную прямую часового расхода топлива в функции от силы тяги исправной машины, проходящую через точки, одна из которых лежит на оси ординат тяговой характеристики, а другая в точке перехода регуляторной ветви в корректорную. В совокупности это позволяет создать способ определения часового расхода топлива при трогании машины с места в режиме частичной нагрузки.

На фиг. изображен способ определения номинального часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой, в частности, показаны графики тяговой характеристики трактора: ОАВ и OA₁B₁ - тяговой мощности исправного и неисправного трактора; CDE и C₁D₁E₁ - часового расхода топлива исправного и неисправного трактора; C₁D₂E₂ - условная линия часового расхода топлива, концентричная линии CDE и проходящая через точку С₁ (показана штрихами). Буквами A, D₁ D₂ и А₁ D₁ обозначены точки перегиба, являющиеся точками перехода регуляторных ветвей в корректорные (названные точки не показаны). Буквами В, Е, Е₂ и В₁ Е₁ - точки, соответствующие неустойчивой работе исправного и неисправного дизеля. При этом другими символами на фиг. обозначены: N_т - тяговая мощность трактора - обозначение оси ординат для графика тяговой мощности; N_тн, N_ти(И) - тяговая мощность номинальная исправного и неисправного трактора; G_т - часовой расход топлива - обозначение оси ординат для графика расхода топлива; G_тн(У), G_тн, G_тн(И) - номинальный часовой расход топлива на линиях C₁D₂E₂, CDE и C₁D₁E₁; G_ти - измеренное значение часового расхода топлива; Р_т - сила тяги трактора - обозначение оси абсцисс; Р_хн, Р_тн(и) - сила тяги исправного и неисправного трактора; Р_ти - сила тяги, при которой измеряют часовой расход топлива G_ти; P_тmax(H), Р_тmax(И) - максимальное значение силы тяги исправного и неисправного трактора Кроме того, на фиг. также обозначены: α - угол наклона регуляторной ветви к горизонту, принятой за условную прямую тяговой мощности в функции от силы тяги исправной машины, проходящую через точки, одна из которых лежит на нулевой отметке координат тяговой характеристики, а другая на графике тяговой мощности - в точке перехода регуляторной ветви в корректорную; β - угол наклона регуляторной ветви к горизонту, принятой за условную прямую часового расхода топлива в функции от силы тяги исправной машины, проходящую через точки, одна из которых лежит на оси ординат тяговой характеристики, а другая на графике этой функции - в точке перехода регуляторной ветви в корректорную.

Способ определения номинального часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой заключается в следующем. На машину устанавливают расходомер топлива и присоединяют ее к тяговому устройству через динамометр. После присоединения машины к тяговому устройству обеспечивают силу сопротивления тягового устройства, значительно превышающую максимально возможное значение силы тяги на крюке машины, а также достаточную силу сцепления ходового аппарата машины с основанием. Нажимают на педаль главной муфты сцепления и полностью выключают ее. Устанавливают рычаг переключения передач в положение, соответствующее нужной включенной передаче. Рычаг управления подачей топлива плавно перемещают в нижнее положение, плавно отпускают педаль муфты сцепления и трогаются с места, создавая частичную нагрузку - заданную силу тяги (обозначена на фиг. символом Р_ти и она значительно меньше Р_тн), которую контролируют по динамометру. При этом посредством расходомера одновременно измеряют часовой расход топлива испытываемой машины: G_тн, соответствующее заданной силе Р_ти. Результат измерения G_ти неисправного трактора на фиг. обозначен точкой К₁. Вычисляют номинальное значение часового расхода топлива по формуле

При необходимости испытание повторяют, после чего отсоединяют машину от тягового устройства с динамометром и снимают с нее расходомер топлива.

Теперь докажем формулу (1) следующим образом и при этом сделаем необходимые пояснения.

Суммарно часовой расход топлива G машины включает в себя две части: А и В, что можно записать в виде алгебраической суммы

А - первая часть формулы (2). Она представляет собой часовой расход топлива исправного трактора в режиме тяговых испытаний от холостого хода трактора до неустойчивой работы двигателя. На фиг. эта часть (А) описывается площадью сложной геометрической фигуры OCDEP_тmax(H), образованной сверху линией часового расхода топлива CDE, снизу осью абсцисс Р_т, а справа вертикальной линией, проходящей через последнюю точку Е корректорной ветви регуляторной характеристики. Физически первая часть А формулы (2) учитывает расход топлива на создание силы тяги исправного трактора. Поэтому для исправного трактора формула (2) примет вид:

ΔА - вторая дополнительная часть формулы (2). Она представляет собой дополнительную часть часового расхода топлива и обусловлена неисправностями трактора, относящимися к двигателю и влияющими на повышение расхода топлива при тяговых испытаниях в режиме от холостого хода трактора до неустойчивой работы двигателя. На фиг. эта часть (ΔА) описывается площадью сложной геометрической фигуры CC₁D₂E₂EDC, образованной сверху линией часового расхода топлива C₁D₂E₂, снизу линией часового расхода CDE исправного трактора, а справа вертикальной линией, проходящей через последнюю, точку Е корректорной ветви регуляторной характеристики. При этом следует заметить, что точки линии C₁D₂E₂ всегда удалены по вертикали от соответствующих точек линии CDE на одно и то же расстояние. Физически вторая часть ΔА формулы (2) учитывает дополнительный расход топлива в процессе создания силы тяги неисправного трактора. Поэтому для неисправного трактора часовой расход топлива может быть определен по формуле (2), то есть с учетом ΔА.

С учетом изложенных доводов найдем для примера номинальный часовой расход топлива исправного (в точке D) и неисправного (в точке D₂) трактора, если при измерении часового расхода топлива в режиме частичной нагрузки (при Р_ти) был получен расход топлива соответственно в точках К и К₁. Из фиг. имеем:

а) часовой расход топлива в точке D - для исправного трактора -

б) часовой расход топлива в точке D₂ - для неисправного трактора -

При этом длина отрезка КА может быть найдена по формуле

Подставим правую часть уравнения (6) в выражения (4) и (5). При этом обозначения G(D) и G(D₂) заменим на G_тн, а Р_тиК и P_тиК₁ - на G_ти. В результате получим формулу (1) для определения номинального часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой, что и требовалось доказать.

Таким образом, найден способ определения номинального часового расхода топлива при трогании машины с места в режиме частичной нагрузки. Предлагаемый способ может быть реализован на стационаре как при испытании гусеничных, так и колесных машин. Процесс испытаний скоротечен: 10…20 с без учета подготовительно-заключительных работ, выполнение которых также не требует значительных затрат времени. Режим испытаний - мягкий: при нагрузке, равной примерно половине от номинального значения силы тяги.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ:

1. Основы теории и расчета трактора и автомобиля / В.А. Скотников, А.А. Машенский, А.С. Солонский. Под ред. В.А. Скотникова. - М.: Агропромиздат, 1986, с. 146-147.

2. Патент РФ №2219512, 7 G01M 17/00, 30.07.2001 - прототип.