СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD OF DEFINING TORQUE OF CATERPILLAR VEHICLE ENGINE TORQUE

Изобретение относится к способам испытаний двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, в частности к способам определения крутящего момента двигателя гусеничного транспортного средства.
Известен способ измерения крутящего момента двигателя гусеничного транспортного средства, основанный на измерении крутящего момента, развиваемого ведущими звездочками на стенде для диагностирования трелевочных тракторов (Воскобойников И.В. Техническое диагностирование лесозаготовительных машин. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 192 с.).
Недостаток известного способа заключается в необходимости проведения испытаний на стенде для диагностирования трелевочных тракторов.
Изобретение направлено на обеспечение возможности определения крутящего момента двигателя гусеничного транспортного средства непосредственно при его эксплуатации в полевых условиях (поверхности Земли).
Сущность изобретения заключается в том, что на ровном горизонтальном участке поверхности Земли, исключающем пробуксовывание гусеничных цепей, при включенной конкретной передаче коробки перемены передач проводятся два замера угловых ускорений коленчатого вала двигателя гусеничного транспортного средства при свободном разгоне без груза и с грузом, а крутящий момент двигателя определяется как отношение произведения массы груза на квадрат радиуса ведущей звездочки на угловое ускорение коленчатого вала двигателя при свободном разгоне без груза на угловое ускорение коленчатого вала двигателя при свободном разгоне с грузом к произведению квадрата передаточного отношения коробки перемены передач на квадрат передаточного отношения главной передачи на квадрат передаточного отношения планетарного механизма на квадрат передаточного отношения бортового редуктора на разность углового ускорения коленчатого вала двигателя при свободном разгоне без груза и углового ускорения коленчатого вала двигателя при свободном разгоне с грузом.
Новизна заключается в том, что крутящий момент двигателя гусеничного транспортного средства определяется по динамике угловых ускорений коленчатого вала двигателя гусеничного транспортного средства при его разгоне по горизонтальной поверхности на конкретной передаче с грузом и без него.
На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа определения крутящего момента двигателя гусеничного транспортного средства.
Двигатель внутреннего сгорания 1 через сцепление 2, коробку перемены передач 3, главную передачу 4, планетарный механизм 5, бортовые редукторы 6 соединен с ведущей звездочкой 7, входящей в зацепление с гусеничной цепью 8, на которую опираются каретки 9. Верхняя часть гусеничной цепи поддерживается в положении, близком к горизонтальному, с помощью поддерживающих роликов 10, а натяжение гусеничной цепи осуществляется натяжным механизмом 11.
Реализуется предлагаемый способ определения крутящего момента двигателя гусеничного транспортного средства следующим образом.
КПП
ГП
ПМ
БР
Передаточное отношение КПП на соответствующей передаче - k, передаточное отношение главной передачи (ГП) - k, передаточное отношение планетарного механизма (ПМ) - k, передаточное отношение бортового редуктора (БР) - k.
гм
рк
кнм
пр
гц
гц
гц
вз
нм
Вес гусеничной машины массой М (с учетом массы водителя) воспринимается роликами кареток 9, имеющими радиус r. Натяжение гусеничной цепи осуществляется колесом натяжного механизма 11, имеющим радиус r, поддержка гусеничной цепи - поддерживающими роликами 10 радиусом r. Длина каждой гусеничной цепи - l, толщина гусеничной цепи - h, вес одного погонного метра m. Угол обхвата гусеничной цепью ведущей звездочки α, угол обхвата гусеничной цепью колеса натяжного механизма α.
Из условия неизменности кинетической энергии следует, что для системы вращающихся масс, состоящей из ДВС, сцепления, коробки перемены передач, ведущего моста с главной передачей и дифференциальным механизмом, бортовых редукторов, ведущих звездочек, роликов кареток, поддерживающих роликов, колес натяжных механизмов цепи и гусеничных цепей, и полагая пренебрежимо малым действие трения качения, воздушного сопротивления движению, проскальзывания между гусеничными цепями и опорной поверхностью:
вз
кнм
рк,
пр
где ω, ω, ωω - угловые скорости ведущей звездочки, колеса натяжного механизма, ролика каретки, поддерживающего ролика;
x, y - количество роликов каретки и поддерживающих роликов, установленных на гусеничную машину.
вз
∂в
КПП
ГП
ДИФ
БР
гм
вз
вз
Угловые скорости колеса натяжного механизма, ролика каретки, поддерживающего ролика связаны с угловой скоростью ведущей звездочки ω=ω/(kkkk) через линейную скорость гусеничной машины V=ωr и, соответственно, равны:
Искомый приведенный момент инерции системы:
пр
гм
Очевидно, что основной весовой вклад в J(ω) делает масса гусеничной машины М.
Зависимость крутящего момента, преобразуемого в тяговые усилия гусениц, от частоты вращения коленчатого вала двигателя:
Расчетное уравнение крутящего момента при разгоне гусеничной машины с водителем при работе двигателя по внешней характеристике (акселератор нажат до упора):
1
где ε(ω) - угловое ускорение коленчатого вала двигателя при разгоне гусеничной машины только с водителем.
гр
Расчетное уравнение крутящего момента при разгоне гусеничной машины с водителем и грузом массой М при работе двигателя по внешней характеристике (акселератор нажат до упора):
2
гр
где ε(ω) - угловое ускорение коленчатого вала двигателя при разгоне гусеничной машины с водителем и грузом массой М.
Приравнивая (5) и (6) определяем сумму:
Подставляя (7) в (5), строим характеристику крутящего момента, создающего тяговое усилие на гусеницах:
Подставляя (7) в (6), строим характеристику крутящего момента, создающего тяговое усилие на гусеницах:
1
2
Таким образом, зная передаточные числа коробки перемены передач, главной передачи, планетарного механизма, бортового редуктора, радиус ведущей звездочки, массу груза и измеряя угловые ускорения коленчатого вала при разгоне гусеничного транспортного средства без груза ε(ω) и с грузом ε(ω) определяют крутящий момент двигателя гусеничного транспортного средства.
Предлагаемый способ определения крутящего момента двигателя гусеничного транспортного средства позволяет значительно сократить затраты на диагностическое оборудование и диагностические работы при сохранении на высоком уровне точности измерений.