СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМИНАЛЬНОГО ЧАСОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ПРИ ТРОГАНИИ МАШИНЫ С МЕСТА ПОД НАГРУЗКОЙ
NOMINAL HOURLY FUEL CONSUMPTION DETERMINING METHOD DURING THE CAR STARTING FROM THE REST UNDER LOAD

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.
ти
тн
ти
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 - часовой расход топлива испытываемой машины, измеренный в режиме частичной нагрузки; Р - номинальную силу тяги исправной машины; Р - 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.
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
2
1
1
2
1
1
т
тн
ти(И)
т
тн(У)
тн
тн(И)
1
2
2
1
1
1
ти
т
хн
тн
ти
ти
тmax(H)
тmax(И)
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 OAB - тяговой мощности исправного и неисправного трактора; CDE и CDE - часового расхода топлива исправного и неисправного трактора; CDE - условная линия часового расхода топлива, концентричная линии CDE и проходящая через точку С (показана штрихами). Буквами A, D D и А D обозначены точки перегиба, являющиеся точками перехода регуляторных ветвей в корректорные (названные точки не показаны). Буквами В, Е, Е и В Е - точки, соответствующие неустойчивой работе исправного и неисправного дизеля. При этом другими символами на фиг. обозначены: N - тяговая мощность трактора - обозначение оси ординат для графика тяговой мощности; N, N - тяговая мощность номинальная исправного и неисправного трактора; G - часовой расход топлива - обозначение оси ординат для графика расхода топлива; G, G, G - номинальный часовой расход топлива на линиях CDE, CDE и CDE; G - измеренное значение часового расхода топлива; Р - сила тяги трактора - обозначение оси абсцисс; Р, Р(и) - сила тяги исправного и неисправного трактора; Р - сила тяги, при которой измеряют часовой расход топлива G; P, Р - 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.
ти
тн
тн
ти
ти
1
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 и она значительно меньше Р), которую контролируют по динамометру. При этом посредством расходомера одновременно измеряют часовой расход топлива испытываемой машины: G, соответствующее заданной силе Р. Результат измерения G неисправного трактора на фиг. обозначен точкой К. 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
тmax(H)
т
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, образованной сверху линией часового расхода топлива CDE, снизу осью абсцисс Р, 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:
1
2
2
1
2
2
1
2
2
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 CCDEEDC, образованной сверху линией часового расхода топлива CDE, 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 CDE 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.
2
ти
1
С учетом изложенных доводов найдем для примера номинальный часовой расход топлива исправного (в точке D) и неисправного (в точке D) трактора, если при измерении часового расхода топлива в режиме частичной нагрузки (при Р) был получен расход топлива соответственно в точках К и К. Из фиг. имеем:
а) часовой расход топлива в точке D - для исправного трактора -
2
б) часовой расход топлива в точке D - для неисправного трактора -
При этом длина отрезка КА может быть найдена по формуле
2
тн
ти
ти
1
ти
Подставим правую часть уравнения (6) в выражения (4) и (5). При этом обозначения G(D) и G(D) заменим на G, а РК и PК - на G. 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.