Способ определения эффективной мощности двигателя транспортной машины при её испытании в тяговом режиме трогания с места

Способ определения эффективной мощности двигателя транспортной машины при её испытании в тяговом режиме трогания с места

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной тяговой мощности транспортной машины (преимущественно трактора). Кроме того, оно может быть использовано в машиностроении при выпуске из производства автотранспортных средств и их двигателей.

Известен способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания на основе измерения углового ускорения коленчатого вала в режиме свободного разгона [1].

Недостатком указанного способа является то, что для его практической реализации требуется сложный электронный прибор ИМД-Ц. Кроме того, двигатель должен иметь специальное отверстие в картере маховика для установки первичного преобразователя частоты вращения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения максимальной силы тяги на крюке транспортной машины в тяговом режиме трогания с места [2].

Недостатком известного способа является то, что он позволяет определить только максимальную силу тяги на крюке транспортной машины.

Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего возможность определения номинальной эффективной мощности двигателя машины при тяговых испытаниях в режиме трогания с места.

Сущность изобретения заключается в следующем. По результатам измерения максимальной силы тяги определяют номинальную эффективную мощность двигателя транспортной машины. При этом учитывают коэффициент соответствия максимальной силы тяги ее значению в точке перегиба на графике тяговой мощности в функции от силы тяги, коэффициент полезного действия трансмиссии транспортной машины, коэффициент полезного действия тормозной установки, а также угол наклона прямой регуляторной ветви тяговой характеристики к оси абсцисс. В результате представляется возможным определить просто (без применения сложного оборудования) и быстро (в течение 3-5 мин) номинальную эффективную мощность двигателя транспортной машины.

На чертеже изображен способ определения эффективной мощности двигателя транспортной машины при ее испытании в тяговом режиме трогания с места.

Покажем практическую возможность реализации данного способа.

На первом этапе найдем математическое описание тяговой мощности трактора по тяговой характеристике.

Пусть при испытании исправного трактора в режиме трогания с места получена эталонная зависимость тяговой мощности от силы тяги (см. чертеж) - N_т=f(P_т). При этом график мощности представлен кривой линией ОАВ, одна часть которой ОА - регуляторная ветвь, другая АВ - корректорная ветвь. Впишем в график мощности треугольник ОАВ таким образом, чтобы точка О совпала с началом координат, точка А соответствовала номинальному значению силы тяги Р_тн и номинальной тяговой мощности N_тн, а точка В - максимальной силе тяги Р_{т max (Н)}, как показано на чертеже. Из точек А и В опустим перпендикуляры на ось абсцисс: АР_тн и ВР_{т max (H)}. Пусть также, спустя некоторое время, трактор оказался неисправным - его тяговая мощность не соответствует установленному допуску на ее снижение. При испытании неисправного трактора в том же режиме и с использованием того же тягового устройства (в идентичных условиях) получена реальная зависимость N_т=f(P_т), которая описывается кривой линией OA₁B₁. Впишем в этот график аналогичным образом треугольник OA₁B₁ и из точек A₁ и B₁ также опустим перпендикуляры на ось абсцисс: А₁P_{тн (И)} и В₁Р_{т max (И)}, где Р_{тн (И)} и Р_{т max (И)} - номинальное и максимальное значение силы тяги, полученное при испытании.

Из чертежа нетрудно видеть, что все треугольники, относящиеся к линии ОАВ, подобны соответствующим треугольникам линии ОА₁В₁. Известно, что если треугольники (плоские фигуры) подобны, то их соответствующие стороны пропорциональны. Исходя из этого, имеем (см. чертеж)

где γ_Т - коэффициент соответствия (пропорциональности) максимальной силы тяги ее значению в точке перегиба на графике функции N_т=f(P_т). Следует заметить, что коэффициент γ_т по своему физическому смыслу наиболее близок известному коэффициенту приспособляемости двигателя

где М_emax, М_eн - максимальный и номинальный крутящий момент двигателя.

Также из чертежа в общем виде имеем следующее описание функции номинальной тяговой мощности трактора:

где α - угол наклона условной прямой регуляторной ветви тяговой характеристики (прямой ОА) к оси абсцисс.

Для промежуточного значения тяговой мощности N_T (в интервале от 0 до N_ТН) уравнение (2) можно переписать в следующем виде:

где Р_Т - промежуточное значение силы тяги, соответствующее N_T.

Выразим P_T из (1) -

где P_Tmax соответствует P_Tmax(И).

Подставим Р_Т (4) в (3) и учтем при этом коэффициент полезного действия тормозной установки η_TY. В результате получим искомое математическое описание номинальной тяговой мощности при испытании машины в режиме трогания с места

Теперь найдем математическое описание эффективной мощности двигателя из выражения (Фере Н.Э. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка / Н.Э.Фере. - М.: Колос, 1978. - С.25) - для тягового агрегата (без привода через ВОМ):

где N_е - эффективная мощность двигателя; N_ПОТ - потери мощности при передаче энергии от двигателя на тягу. При этом

где N_М - механические потери мощности в трансмиссии, включая потери на трение в звеньях гусениц; N_f, N_α, N_δ - потери мощности на передвижение (качение) трактора, на преодоление подъема и на буксование. Для тяговых испытаний в режиме трогания машины с места:

N_f=0; N_α=0; N_δ=0.

Тогда уравнение (7) примет вид:

N_ПОТ=N_м

или при N_M=N_e(1-η_м) -

где η_м - механический к. п.д. трансмиссии.

Подставим (8) в исходное уравнение (6) и после преобразований получим

Откуда - из (9)

Найденное уравнение (10) представим с учетом (5). После чего математическое описание эффективной мощности двигателя примет следующий окончательный вид:

Таким образом, практически для определения N_eH нужно измерить Р_Tmax в тяговом режиме трогания машины с места и вычислить N_eH по формуле (11) при постоянных и известных значениях γ_т, η_м, η_TY и tgα. При измерении Р_Tmax выполняют следующие операции. Подготавливают к испытанию транспортное средство и тяговое устройство с динамографом или динамометром. Присоединяют машину к тяговому устройству. Измерение максимальной силы тяги Р_Tmax осуществляют динамографом или динамометром в режиме трогания машины с места.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Практикум по эксплуатации машинно-тракторного парка /В.А.Аллилуев, А.Д.Ананьин, А.X.Морозов. - М.: Агропромиздат, 1987, С.22-30.

2. Патент РФ №2164670, 7 G01L 5/13, 31.07.96. - прототип.

Способ определения эффективной мощности двигателя транспортной машины при ее испытании в тяговом режиме трогания с места, при котором подготавливают к испытанию транспортную машину и тяговое устройство с динамографом или динамометром, присоединяют машину к тяговому устройству и измеряют максимальную силу тяги в режиме трогания машины с места, отличающийся тем, что по результатам измерения максимальной силы тяги определяют номинальную эффективную мощность двигателя транспортной машины, при этом учитывают коэффициент соответствия максимальной силы тяги ее значению в точке перегиба на графике тяговой мощности в функции от силы тяги, коэффициент полезного действия трансмиссии транспортной машины, коэффициент полезного действия тормозной установки, а также угол наклона прямой регуляторной ветви тяговой характеристики к оси абсцисс.