СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ГРУЗА, ПЕРЕВОЗИМОГО КОЛЕСНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
METHOD OF DETERMINING WEIGHT OF CARGO CARRIED BY WHEELED VEHICLE

Изобретение относится к способам определения массы груза, перевозимого колесным транспортным средством.
Известен способ определения массы груза, перевозимого колесным транспортным средством, основанный на измерении полной массы колесного транспортного средства с грузом и без груза (Правила организации и ведения технологического процесса на элеваторах и хлебоприемных предприятиях. - М., 1984).
Недостаток известного способа заключается в необходимости проведения двух прямых взвешиваний колесного транспортного средства с грузом и без него, что требует применения большегрузных весов. Покупка таких весов требует значительных финансовых затрат.
Изобретение направлено на снижение стоимости определения массы груза, перевозимого колесным транспортным средством, непосредственно при его эксплуатации в дорожных условиях.
Сущность изобретения заключается в том, что на ровном горизонтальном участке дороги, исключающем пробуксовывание ведущих колес, при включенной конкретной передаче коробки перемены передач проводятся два замера угловых ускорений коленчатого вала двигателя колесного транспортного средства при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без эталонного груза и с эталонным грузом и определение характеристики крутящего момента, затем производятся два замера угловых ускорений коленчатого вала двигателя колесного транспортного средства при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без груза и с грузом, а масса груза, перевозимого колесным транспортным средством, определяется как отношение произведения характеристики крутящего момента на квадрат передаточного отношения коробки перемены передач на квадрат передаточного отношения главной передачи на квадрат передаточного отношения бортового редуктора на разность углового ускорения коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без груза и углового ускорения коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне с грузом к произведению квадрата радиуса колеса с учетом деформации шины на угловое ускорение коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без груза на угловое ускорение коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне с грузом.
Новизна заключается в том, что, зная характеристику крутящего момента двигателя и измеряя угловые ускорения коленчатого вала двигателя при разгоне колесного транспортного средства при включенной конкретной передаче коробки перемены передач по ровной горизонтальной поверхности без груза и с грузом, определяют массу перевозимого транспортным средством груза.
На чертеже 1 изображена схема реализации предлагаемого способа определения массы груза, перевозимого колесным транспортным средством.
Двигатель внутреннего сгорания 1 через сцепление 2, коробку перемены передач 3, главную передачу 4, бортовые редукторы 5 соединен с ведущими колесами 6.
Реализуется предлагаемый способ определения массы груза, перевозимого колесным транспортным средством, следующим образом.
ш
a
эгр
Полагая, что ДВС через кинематическую схему должен сообщать механическую энергию, необходимую для раскрутки четырех колес, каждое из которых имеет радиус с учетом деформации шины r и на каждое из которых в первом приближении приходится по 1/4 массы автомобиля с водителем M и массы эталонного M груза, необходимо определение приведенного к оси вращения коленчатого вала момента инерции.
дв
к
a
к
ш
Согласно (Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 440 с.) приведенный момент инерции системы вращающихся масс есть момент инерции системы, состоящей только из элементов, вращающихся с угловой скоростью вала двигателя ω, но обладающих запасом кинетической энергии, равным запасу кинетической энергии действительной системы. Из условия неизменности кинетической энергии следует, что для системы, состоящей из соединенных через зубчатые передачи ДВС и вращающихся с угловой скоростью ω четырех колес, обладающих с учетом трения качения по поверхности и трения скольжения в опорах суммарным моментом инерции , с учетом скорости движения автомобиля V=ωr и полагая пренебрежимо малым по-сравнению с остальными, действие воздушного сопротивления движению,
тр
где J(ω) - приведенный к оси вращения коленчатого вала момент инерции агрегатов трансмиссии.
Искомый приведенный момент инерции системы:
КПП
ГП
БР
Передаточное отношение между ДВС и ведущим колесом равно произведению передаточного отношения коробки перемены передач (КПП) k, передаточного отношения главной передачи (ГП) k и, в случае наличия бортового редуктора (БР), передаточного отношения БР (k).
Тогда (2) можно представить в виде:
Зависимость крутящего момента на ведущих колесах от частоты вращения коленчатого вала двигателя, выраженная через угловые ускорения коленчатого вала и приведенный к оси вращения коленчатого вала момент инерции вращающихся масс транспортного средства определяется:
Расчетное уравнение крутящего момента при разгоне автомобиля с водителем при работе двигателя по внешней характеристике (акселератор нажат до упора):
1
где ε(ω) - угловое ускорение коленчатого вала двигателя при разгоне колесного транспортного средства только с водителем.
Расчетное уравнение крутящего момента при разгоне автомобиля с водителем и грузом при работе двигателя по внешней характеристике (акселератор нажат до упора):
2
эгр
где ε(ω) - угловое ускорение коленчатого вала двигателя при разгоне колесного транспортного средства с водителем и эталонным грузом массой M.
Приравнивая (5) и (6) определяем сумму:
Подставляя (7) в (5) строим характеристику крутящего момента на ведущих колесах:
Подставляя (7) в (6) строим характеристику крутящего момента на ведущих колесах:
эгр
1
2
Из (9) легко определить массу M эталонного груза, зная угловые ускорения коленчатого вала при разгоне колесного транспортного средства без эталонного груза ε(ω) и с эталонным грузом ε(ω):
3
4
Аналогично, зная характеристику крутящего момента M(ω) и проводя замеры углового ускорения коленчатого вала при разгоне колесного транспортного средства без груза ε(ω) и углового ускорения коленчатого вала при разгоне колесного транспортного средства с грузом ε(ω), можно определить массу груза, перевозимого колесным транспортным средством:
Предлагаемый способ определения массы груза, перевозимого колесным транспортным средством, позволяет значительно сократить затраты на измерения при сохранении на высоком уровне точности измерений.