СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАБОЧИХ МАШИН Российский патент 1998 года по МПК G01L5/13 G01M17/07 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сельскохозяйственному приборостроению.

Известен способ определения сопротивления рабочих машин, при котором измеряется крюковое усилие, производится интегрирование крюкового усилия по пути, т. е. определяется работа на участке пути, и среднее по пути крюковое усилие определяется как частное от деления работы крюкового усилия на длину пути.

Крюковое усилие при неустановившемся движении равно сумме силы сопротивления сельскохозяйственных машин и их силы инерции. Поскольку при интегрировании по пути при стационарном стохастическом процессе изменения сил сопротивления рабочих машин работа сил инерции близка к нулю, то среднее сопротивление рабочих машин на участке интегрирования приближенно равно среднему крюковому усилию [1].

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определять мгновенные значения усилий и обладает высокой трудоемкостью измерений.

Известен способ определения сопротивления рабочих машин путем измерения и регистрации крюкового усилия по деформации упругого звена с помощью тензометрических тяговых измерителей, выбранный за прототип [1]. При этом делается допущение о равенстве сил сопротивления рабочих машин крюковому усилию, т. е. не учитывается наличие сил инерции, имеющихся при стационарном случайном процессе изменения сил сопротивления рабочих машин.

К недостаткам способа относятся сложность эксплуатации оборудования и высокая трудоемкость динамометрирования сельскохозяйственных машин.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения и снижение его трудоемкости.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе определения сил сопротивления рабочих машин измерение крюкового усилия производится при рабочем процессе путем измерения ускорения разгона коленчатого вала двигателя трактора.

При движении агрегата на горизонтальном участке уравнение движения трактора имеет вид [2]:

где
- ускорение трактора;
M_т - приведенная масса трактора;
P_дв - движущая сила трактора;
P_f - сила сопротивления перекатыванию;
P_кр - крюковое усилие трактора.

Движущая сила трактора определяется по формуле

где
M_е - крутящий момент двигателя;
η_м - КПД трансмиссии;
i - общее передаточное число трансмиссии;
r_к - радиус качения.

Величина M_e определяется по скоростной характеристике двигателя трактора, величины η_м , i и r_к определены характеристикой трактора.

При движении трактора без нагрузки P_кр = 0 уравнение его движения имеет вид

Если известны приведенная масса трактора, движущая сила и ускорение, то сила сопротивления перекатыванию трактора определится по формуле

Уравнение движения рабочих машин имеет вид
,
где
M_схм - масса рабочих машин (приведенная);
P_с - сила сопротивления рабочих машин;
P_т - сила тяги трактора P_т = P_кр.

Откуда

Если известно угловое ускорение коленчатого вала , то ускорение трактора и рабочих машин определится по формуле

где
δ - коэффициент буксования трактора. Коэффициент δ определяется по тяговой характеристике трактора на соответствующем фоне на соответствующей передаче при номинальной мощности двигателя.

Если участок, по которому движется трактор, имеет уклон, то в уравнениях движения следует учесть скатывающие силы трактора и сельскохозяйственных машин, определяемые по формуле
P_α= Gsinα, (8)
где
P_α - скатывающая сила трактора или сельскохозяйственных машин;
G - вес трактора или сельскохозяйственных машин;
α - угол уклона участка.

Способ осуществляется следующим образом. Известным способом, например с помощью тормозного стенда, определяют крутящий момент двигателя при его номинальных оборотах. Известным способом, например динамометрированием, измеряют сопротивление перекатыванию трактора на фоне, на котором предстоит выполнять измерения. Затем устанавливают на трактор устройство для измерения ускорений коленчатого вала двигателя, например ИМД-Ц, производят его калибровку согласно инструкции по эксплуатации прибора и приступают к выполнению технологической работы, на которой предстоят измерения силы сопротивления рабочих машин. Измерения производят следующим образом. Нажимают кнопку "сброс" прибора, уменьшая подачу топлива достигают частоты вращения вала двигателя, соответствующей максимальному крутящему моменту, и мгновенно увеличивают подачу топлива до максимальной, по достижении номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя прибор ИМД-Ц измерит угловое ускорение коленчатого вала и покажет его на цифровом табло. Нажатием кнопки "сброс" прибор подготавливается к следующему измерению.

С учетом выражения (7) по формуле (5) определяется крюковое усилие, а затем по формуле (6) определяется сопротивление рабочих машин.

Источники информации, принятые во внимание.

1. Иофинов С.А. и др. Приборы для учета и контроля работы тракторных агрегатов. - Л.: Машиностроение, 1972, с. 83 - 98.

2. Иофинов С.А. и др. Эксплуатация машинно-тракторного парка. 2-е изд.- М.: Колос, 1984, с. 9 - 38.

Способ относится к сельскохозяйственному приборостроению. При рабочем ходе трактора за счет снижения подачи топлива достигают частоты вращения коленчатого вала, соответствующей максимальному крутящему моменту. Мгновенно увеличивают подачу топлива до максимальной. При достижении номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя во время разгона трактора измеряют угловое ускорение коленчатого вала и по уравнениям движения трактора и рабочих машин определяют силу сопротивления рабочих машин. Техническим результатом является упрощение измерения и снижение его трудоемкости.

Способ определения силы сопротивления рабочих машин, включающий измерение силы взаимодействия трактора и рабочих машин, отличающийся тем, что при рабочем ходе трактора за счет снижения подачи топлива достигают минимальной частоты вращения коленчатого вала, соответствующей максимальному крутящему моменту, мнгновенно увеличивают подачу топлива до максимальной, при достижении номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя во время разгона трактора измеряют угловое ускорение коленчатого вала и из уравнений движения трактора и рабочих машин определяют силу сопротивления рабочих машин.