СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MACHINE-TRACTOR UNIT OPERATION TIME MEASURING AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться в сельском хозяйстве для раздельного измерения времени работы, времени простоя или времени холостого хода машинно-тракторного агрегата (МТА), для измерения скорости движения и маршрута МТА.
Известно устройство для учета количества моточасов при работе машинно-тракторного агрегата. Данное устройство предназначено для учета времени работы двигателя внутреннего сгорания (ЛВС) или косвенного измерения времени работы машинно-тракторного агрегата в целом. Данное устройство является электромеханическим. Счетчик устройства запускается при подаче на него электрического сигнала (при включении зажигания), но в электрической цепи счетчика установлен контакт от датчика давления масла в двигателе. Такая комбинация позволяет точно учитывать время работы двигателя [1].
Недостатками данного устройства являются невозможность раздельного учета времени холостой работы ЛВС и под нагрузкой, в режиме холостого хода МТА или простоя, с работающим двигателем.
Известен способ определения наработки двигателя внутреннего сгорания транспортной машины и устройство для его осуществления [2]. Изобретение относится к машиностроению, а именно к измерительной технике, и может быть использовано для контроля и учета наработки (ЛВС) мобильной силовой установки и МТА в целом. Способ позволяет повысить достоверность измерения наработки и заключается в том, что замеряют время общей работы (наработки) ЛВС, дополнительно замеряют время работы и текущую степень загрузки двигателя. Устройство для определения наработки содержит датчик времени, датчик загрузки ЛВС по мощности, содержащий датчик частоты вращения и датчик крутящего момента ЛВС, включенные через последовательно соединенные блок умножения и нормирующее устройство на второй вход первого блока умножения. Выходы сумматора моточасов и сумматора полнозагрузочных моточасов соединены соответственно с входом индикатора [2].
Данный способ и устройство для его осуществления благодаря предложенной совокупности датчиков позволяют проводить раздельный учет наработки в режиме простоя МТА (холостой ход ДВС) и в режиме работы МТА (ЛВС под нагрузкой).
Недостатками данного способа и устройства для его осуществления является невозможность раздельного учета наработки в режиме холостого движения МТА (холостые маневры на поле, движение от места стоянки до поля и обратно в транспортном положении) и в режиме работы МТА под нагрузкой (при выполнении рабочих операций). Также недостатком данного устройства и способа является невозможность определения и регистрации координат МТА и маршрута его движения. Также известный способ и устройство позволяют достоверно определять наработку лишь ДВС, а наработку всего МТА определяют по косвенным показателям (загрузка двигателя). Результаты определения наработки МТА таким способом являются не совсем достоверными.
Также к недостаткам известного способа и устройства относится и то, что определяется только наработка, измеряемая в моточасах, но отсутствует возможность определения астрономического времени работы МТА в часах. Тогда как астрономическое время работы МТА необходимо для экономической оценки эффективности роботы.
Наиболее близким по сходным признакам к предлагаемому является известное устройство для контроля качества работы сельхозмашин и наработки их элементов [3]. Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для контроля качества выполняемых работ, скорости и наработок сельскохозяйственных машин и агрегатов [3].
Данное устройство, содержащее датчик величины скорости, имеющий задатчик длины окружности колеса и соединенный выходом с измерителем скорости и входом блока умножения, включающим задатчик ширины захвата и подключенного своим выходом к информационному входу блока коммутации, у которого управляющие входы соединены с выходами системы датчиков включения рабочих органов, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу блока контроля и к входу первого суммирующего счетчика, и второй суммирующий счетчик, он дополнительно снабжен задатчиком допустимого диапазона скоростей [3].
Данное устройство за счет представленной комбинации датчиков, счетчиков и блоков контроля позволяет осуществить способ раздельного определения наработки МТА и его элементов в различных режимах: холостого хода, простоя и работы под нагрузкой. Также предусмотрена возможность измерения скорости движения МТА и пройденного им пути.
Недостатком известного устройства является невозможность определения величины загрузки МТА (затрачиваемой мощности) или величины усилия, действующего со стороны агрегата, а фиксируется только положение рабочих органов (с помощью датчиков рабочих органов ДРО).
Также недостатком данного устройства, как и предыдущего (см. описание способа и устройства [2]), является то, что определяется только наработка в моточасах, но отсутствует возможность определения астрономического времени работы МТА в астрономических часах как в целом, так и в каждом режиме функционирования по отдельности. Также данное устройство не позволяет определить координаты МТА и составить его маршрут.
Недостатком является и то, что измерение пройденного пути и скорости движения с помощью измерительного колеса является не точным, так как сцепление поверхности колеса с почвой существенно зависит от типа и состояния почвы, выровненности поверхности почвы и ее механических свойств.
Цель изобретения: расширить функциональные возможности измерительной системы, т.е. обеспечить возможность точного раздельного измерения времени работы МТА, времени простоя, времени холостого хода, времени холостых маневров МТА на поле, а также обеспечить возможность определения мощности затрачиваемой МТА, его координат и маршрута движения.
p
p
x
х
п
п
Способ заключается в том, что производится одновременное измерение тягового усилия на сцепке машинно-тракторного агрегата (МТА), скорости движения и координат МТА, оборотов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с помощью соответствующих датчиков и устройств, в результате анализа, определяется режим работы МТА (холостой ход, рабочий ход, простой) (Табл. 1) и проводится раздельный учет общего времени работы МТА (в моточасах t и астрономических часах 7), в режиме рабочего хода (t и T соответственно), холостого хода (t и Т соответственно) и простоя (t и T соответственно).
p
p
Особенно важен показатель количества загруженных (рабочих) моточасов t и времени рабочего хода МТА T.
Также по предлагаемому способу проводится расчет и учет мощности МТА в каждом режиме работы.
p
p
x
х
п
п
По предлагаемому способу, на основании полученных в измерениях данных, проводится расчет следующих показателей, характеризующих эффективность работы МТА: общего времени работы МТА (t и Т соответственно), коэффициента загруженности (работы) (k и K соответственно), коэффициента холостых ходов (в том числе холостых маневров МТА на поле) (k и К соответственно) и коэффициента простоя (k и K соответственно).
Общее время работы МТА в мото- и астрономических часах соответственно:
Коэффициент загруженности по мото- и астрономическим часам соответственно:
Коэффициент холостых ходов по мото- и астрономическим часам соответственно:
Коэффициент простоев по мото- и астрономическим часам соответственно:
Представленные коэффициенты могут изменяться в пределах от 0 до 1. По их величинам возможно составить эксплуатационную и экономическую характеристику эффективности использования МТА.
Предлагаемый способ осуществляется за счет специального устройства.
Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит генератор элемента времени 1 (фиг. 1, 2), подключенный непосредственно к электронному регистратору сигналов 5, тензометрическое звено 2, со встроенным реле напряжения KV, подключенное к интегральному аналогово-цифровому преобразователю (АЦП) 4, бортовой модуль спутникового позиционирования 3 стандарта GPS или ГЛОНАСС, подключенный к интегральному АЦП 4 и электронному регистратору сигналов 5. Интегральный АЦП 4, в свою очередь, также подключен к электронному регистратору сигналов 5. Датчик оборотов двигателя 6 является аналоговым, поэтому он подключен только к интегральному АЦП 4.
Тензометрическое звено 2 содержит четыре тензометрических резистора (датчика) R3…R6, соединенных между собой по мостовой схеме (фиг. 1). Величины сопротивлений тензометрических резисторов изменяются в зависимости от их механической деформации. Нагрузкой моста в данном случае является катушка реле напряжения KV.
Электропитание в тензометрическое звено 2 подается от сети постоянного напряжения через стабилизатор на входы a, b и c.
В качестве электронного регистратора сигналов 5 используется бортовой или персональный компьютер, или запоминающий многоканальный осциллограф.
Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.
При возрастании нагрузки на сцепке МТА измерительный мост тензометрического звена 2 выходит из равновесного состояния и на катушке реле напряжения KV появляется разность потенциалов (напряжение). Величина напряжения на катушке прямо пропорциональна величине нагрузки на сцепке. При достижении определенной величины напряжения на катушке (в соответствие с настройкой) реле напряжения срабатывает и замыкающийся контакт KV.1 (фиг. 1) замыкается, обеспечивая подачу положительного потенциала на вход е блока АЦП 4. Вход d блока 4 необходим для подачи опорного потенциала.
Помимо дискретного сигнала, подаваемого на вход е, тензометрическое звено формирует и подает линейно изменяющийся аналоговый сигнал на входы f и g, блока 4. Данный сигнал характеризует величину усилия, действующего на сцепку МТА (фиг. 2).
Модуль спутникового позиционирования 3 также формирует два типа сигнала: аналоговый, подаваемый на вход h блока 4, имеющий в последнем два уровня лог. «0» и лог. «1», и характеризующий наличие или отсутствие движения МТА, а также цифровой сигнал, подаваемый непосредственно на вход r блока регистрации 5. Данный сигнал содержит информацию о маршруте движения МТА и его скорости движения.
Датчик оборотов ДВС 6 формирует и подает аналоговый сигнал на вход x блока АЦП 4.
Если нагрузка на сцепке отсутствует (режимы «Простой» или «Холостой ход»), то мост тензометрических резисторов находится в уравновешенном состоянии и напряжение на катушке реле напряжения KV отсутствует, при этом контакт реле KV.1 разомкнут и на вход е блока 4 потенциал не подается (генерируется сигнал лог. «0»). Если же на сцепку воздействует нагрузка определенного значения, то реле KV срабатывает, контакт KV.1 замыкается и на вход е блока 4 подается положительный потенциал (генерируется сигнал «1»).
Анализ состояния МТА и определение режима, в котором он функционирует, проводится, в основном, посредством сигналов с тензометрического звена 2 и устройства позиционирования 3.
Датчик оборотов ДВС 6 необходим для учета наработки, т.е. количества полнозагрузочных и холостых моточасов.
При наличии двух датчиков (тензометрическое звено 2 и устройство позиционирования 3) с двумя уровнями сигнала каждый, возможно четыре варианта сочетания факторов, соответствующих четырем режимам. Варианты режимов и их наименования поясняются таблицей 1.
Режим «Неисправность одного из датчиков» соответствует возможной ситуации, когда тензометрическое звено 2 сигнализирует о наличии рабочей нагрузки на сцепке МТА, а устройство позиционирования 3 генерирует сигнал об отсутствии движения МТА (лог. «0»). Такая комбинация факторов, в рабочем состоянии датчиков, не возможна и свидетельствует о неисправности какого-либо или обоих датчиков.
Источники информации
1. Патент на полезн. модель RU №43671, G07C 3/04. Счетчик моточасов. / М.Ш. Залятов, А.Х., Нурутдинов, Г.А. Бояров, опубл. 27.01.2005.
2. Авт. св. SU №1636707 G01M 15/00, G01L 3/24. Способ определения наработки двигателя внутреннего сгорания транспортной машины и устройство для его осуществления / С.А. Иофинов, Ю.П. Волошин, М.М. Арановский, В.П. Демидов, Г. А. Фокин, 23.03.1991.
3. Авт.св. SU №1791179, B60K 41/00, G01P 3/42, B60Q 5/00. Устройство для контроля качества работы сельхозмашин и наработки их элементов. / П.И. Гехт, И.П. Сычев, В.Ф. Довгаль, А.Е. Белявский, 1993.