СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯГОВОЙ МОЩНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПРИ ТРОГАНИИ С МЕСТА В РЕЖИМЕ ЧАСТИЧНОЙ НАГРУЗКИ
METHOD FOR DETERMINING TRACTIVE POWER OF MOTOR VEHICLE ON STARTING FROM PARTIAL LOCATION MODE

Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу определения тяговой мощности автотранспортного средства при трогании с места в режиме частичной нагрузки.
В практике технического диагностирования и использования машинно-тракторного парка возникает необходимость определения тягово-экономических показателей, к которым относятся, например, тяговая мощность трактора. Этот параметр определяют по результатам измерения силы тяги при трогании машины с места (Патент РФ №2430339, G01M 5/13 (2006.01), 15.09.2009) [1].
Недостатком известного способа является то, что испытания проводят при максимальной силе тяги - при повышенной нагрузке как на двигатель, так и на трансмиссию, а это не способствует качественному выполнению данной операции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ контроля часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой, при котором подготавливают к испытанию машину и присоединяют ее к тяговому устройству, трогаются с места под нагрузкой. При этом измерение параметра проводят в режиме частичной нагрузки - при наперед заданной силе тяги (Положительное решение о выдаче патента по заявке РФ на изобретение №2015121903/11(034071). Способ контроля часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой / С. В. Хабардин, Г.О. Такаландзе, М.К. Бураев, В.А. Беломестных, П.А. Болоев, В.Н. Хабардин, Н.А. Михайлов, Д.И. Хлыстов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского»; заявл. 08.06.2015) [2].
Недостатком названного способа испытаний является то, что он не позволяет определить тяговую мощность испытываемой машины.
Задачей изобретения является создание способа определения тяговой мощности машины при ее трогании с места в режиме частичной нагрузки.
Сущность изобретения заключается в том, что тяговую мощность испытываемого средства определяют по частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме частичной нагрузки - при наперед заданной силе тяги, причем при полной подаче топлива. При этом для данной силы сначала находят максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя, имеющего номинальную тяговую мощность, а также минимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя, имеющего такую тяговую мощность, которая соответствует тяговой мощности, развиваемой при заданной частичной нагрузке. Затем измеряют частоту вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства, причем при той же частичной нагрузке и при полной подаче топлива. После чего определяют тяговую мощность автотранспортного средства по формуле
TH
ТЧ
И
где  - тяговая мощность испытываемого автотранспортного средства, N- номинальная тяговая мощность этого средства, соответствующая номинальной силе тяги,  - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, экспериментальное автотранспортное средство которого имеет номинальную тяговую мощность, n - частота вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства, Р - наперед заданная сила тяги, при которой осуществляют испытание автотранспортных средств, tgα - тангенс угла наклона регуляторной ветви графика тяговой мощности к оси абсцисс тяговой характеристики,  - минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, экспериментальное средство которого имеет такую тяговую мощность, которая соответствует тяговой мощности, развиваемой при заданной частичной нагрузке по силе тяги. В совокупности это позволяет создать способ определения тяговой мощности машины при ее трогании с места в режиме частичной нагрузки.
T
T
1
2
1
2
1
2
ТЧ
ТН
Т
ТЧ
ТН
ТЧ
И
И
На фиг. изображен способ определения тяговой мощности автотранспортного средства при трогании с места в режиме частичной нагрузки, в частности, представлены тяговые характеристики автотранспортных средств, где показаны зависимости частоты n вращения коленчатого вала двигателя и тяговой мощности N автотранспортного средства от силы тяги Р: 1, 1 - зависимость тяговой мощности от силы тяги экспериментального автотранспортного средства, двигатель которого развивает номинальную тяговую мощность и средства, двигатель которого развивает мощность, соответствующую заданной силе тяги в режиме частичной нагрузке; 2, 2 - зависимости частоты вращения коленчатого вала двигателя экспериментального автотранспортного средства от его силы тяги, соответствующие линиям 1 и 1. Кроме того, на фиг. обозначены:  - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, экспериментальное автотранспортное средство которого имеет номинальную тяговую мощность;  - минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, экспериментальное средство которого имеет такую тяговую мощность, которая соответствует тяговой мощности, развиваемой при заданной частичной нагрузке по силе тяги; n - частота вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства;  - тяговая мощность экспериментального автотранспортного средства, двигатель которого развивает номинальную тяговую мощность, и средства, двигатель которого развивает мощность, соответствующую заданной силе тяги в режиме частичной нагрузке; α - угол наклона регуляторной ветви графика тяговой мощности к оси абсцисс тяговой характеристики; Р, Р - значение Р, соответствующее режиму испытаний при частичной нагрузке (при нагрузке по силе тяги в интервале от 0 до номинальной) и на номинальном режиме (названные режимы проходят по вертикальным линиям через точки Р, Р обозначенные на оси абсцисс); точка А на вертикали, проходящей через точку Р, лежащую на оси абсцисс, - испытываемое автотранспортное средство (условно), частота вращения двигателя которого равна n и находится в интервале от
Способ определения тяговой мощности автотранспортного средства при трогании с места в режиме частичной нагрузки осуществляют следующим образом. Подготавливают средство и тяговое устройство к испытанию, при котором, например, прогревают двигатель, проводят необходимые операции технического обслуживания, проверяют исправность тягового устройства, тахоспидометра. Контролируя силу тяги динамометром, входящим в состав тягового устройства, а частоту вращения коленчатого вала двигателя, например, штатным тахоспидометром, производят тяговые испытания автотранспортных средств при трогании с места под нагрузкой и при полной подаче топлива в следующем порядке.
ТЧ
TH
ТЧ
И
При наперед заданной силе тяги Р (в режиме частичной нагрузки - при силе тяги, значительно меньшей номинального значения) сначала находят максимальную частоту  вращения коленчатого вала двигателя, имеющего номинальную тяговую мощность N (или ), а также минимальную частоту  вращения коленчатого вала двигателя, имеющего такую тяговую мощность  которая соответствует тяговой мощности, развиваемой при заданной частичной нагрузке. Затем измеряют частоту n вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства (на фиг. это условно показано точкой А), причем при той же частичной нагрузке (силе тяги Р) и при полной подаче топлива. После чего определяют тяговую мощность автотранспортного средства по формуле
TH
ТЧ
И
где  - тяговая мощность испытываемого автотранспортного средства, N - номинальная тяговая мощность этого средства, соответствующая номинальной силе тяги,  - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, экспериментальное автотранспортное средство которого имеет номинальную тяговую мощность, n - частота вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства, Р - наперед заданная сила тяги, при которой осуществляют испытание автотранспортных средств, tgα - тангенс угла наклона регуляторной ветви графика тяговой мощности к оси абсцисс тяговой характеристики,  - минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, экспериментальное средство которого имеет такую тяговую мощность, которая соответствует тяговой мощности, развиваемой при заданной частичной нагрузке по силе тяги.
Докажем формулу (1). Пусть в порядке эксперимента были проведены тяговые испытания, по крайней мере, двух экспериментальных автотранспортных средств, одно из которых имеет номинальную тяговую мощность, а тяговая мощность другого средства значительно меньше номинальной, но соответствует некоторой силе тяги этого средства. Пусть также эта сила тяги будет соответствовать режиму частичной нагрузке при тяговых испытаниях других аналогичных автотранспортных средств. Сделаем здесь некоторые пояснения: испытания экспериментальных средств производят для получения экспериментальных данных, необходимых в дальнейшем для проведения испытаний аналогичных средств с целью определения их тяговой мощности.
1
2
1
2
1
2
В результате получены графики на тяговой характеристике: 1, 1 - зависимость тяговой мощности от силы тяги экспериментального автотранспортного средства, двигатель которого развивает номинальную тяговую мощность и средства, двигатель которого развивает мощность, соответствующую заданной силе тяги в режиме частичной нагрузке; 2, 2 - зависимости частоты вращения коленчатого вала двигателя экспериментального автотранспортного средства от его силы тяги, соответствующие линиям 1 и 1. Из этих графиков видно, что при изменении тяговой мощности автотранспортных средств от  до  соответствующим образом изменяется частота вращения коленчатого вала их двигателей - от  до
Nn
Отсюда представляется возможным найти коэффициент ϕ коэффициент пропорциональности, учитывающий снижение тяговой мощности средства при уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя и вычисленный по формуле
где  - тяговая мощность экспериментального автотранспортного средства, двигатель которого развивает номинальную тяговую мощность, и средства, двигатель которого развивает мощность, соответствующую заданной силе тяги в режиме частичной нагрузке;  - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, имеющего номинальную тяговую мощность;  - минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, имеющего такую тяговую мощность, которая соответствует тяговой мощности, развиваемой при заданной частичной нагрузке по силе тяги. При
уравнение (2) примет вид:
TH
ТЧ
где N - номинальная тяговая мощность автотранспортного средства, соответствующая номинальной силе тяги; Р - наперед заданная сила тяги (режим частичной нагрузки), при которой осуществляют испытание автотранспортных средств; tgα - тангенс угла наклона регуляторной ветви графика тяговой мощности к оси абсцисс тяговой характеристики.
ТЧ
TH
ТЧ
1
ТЧ
ТЧ
2
Далее, пусть с целью определения тяговой мощности производят тяговые испытания некоторого (выбранного случайным образом из парка аналогичных машин) испытываемого автотранспортного средства в режиме частичной нагрузки - при Р (на фиг. это средство условно показано точкой А). Из фиг. нетрудно видеть, что если тяговая мощность средства будет равна  (или N), то точка А будет лежать на пересечении вертикали Р с линией 2. Если тяговая мощность средства будет равна  (или Р tgα), то точка А окажется на пересечении вертикали Р с линией 2.
Nn
Следовательно, зная значение ϕ и частоту вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства, найденную при той же частичной нагрузке и при полной подаче топлива, представляется возможным определить снижение тяговой мощности (ее отклонение от номинального значения) этого автотранспортного средства по формуле
N
где  - снижение тяговой мощности испытываемого автотранспортного средства; n - частота вращения коленчатого вала двигателя испытываемого средства.
Теперь подставим в (4) выражение (3) и получим математическое описание снижения тяговой мощности испытываемого автотранспортного средства (в кВт), которое имеет следующий вид:
Принимая во внимание, что измеренное значение тяговой мощности может отличаться от номинального на величину , запишем
где  - тяговая мощность испытываемого автотранспортного средства. В завершение подставим в (6) правую часть уравнения (5) и получим математическое описание тяговой мощности испытываемого автотранспортного средства (в кВт), которое имеет следующий вид:
-1
Таким образом, формула (1) доказана, поскольку полученное уравнение (7) полностью соответствует этой формуле (1). Заметим при этом, что правильность формулы (7) подтверждается единицами измерения: умножив скобку на дробь, после сокращения частоты вращения (с или оборот в секунду) получим мощность в кВт. Кроме того, при  как и при  вычитаемое правой части уравнения (7) равно нулю. При этом  что также подтверждает правильность формулы (7). Таким образом, предложенный способ позволяет определить тяговую мощность машины при трогании ее с места в режиме частичной нагрузки, что осуществляется при небольшой нагрузке как на двигатель, так и на трансмиссию, а это позволяет более качественно выполнить данную операцию.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ:
1. Патент РФ №2430339, G01M 5/13 (2006.01), 15.09.2009.
2. Положительное решение о выдаче патента по заявке РФ на изобретение №2015121903/11(034071). Способ контроля часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой / С.В. Хабардин, Т.О. Такаландзе, М.К. Бураев, В.А. Беломестных, П.А. Болоев, В.Н. Хабардин, Н.А. Михайлов, Д.И. Хлыстов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского»; заявл. 08.06.2015. - прототип.