Оценка ресурса автотракторных двигателей с использованием интегрального измерителя процесса эксплуатации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка ресурса автотракторных двигателей с использованием интегрального измерителя процесса эксплуатации

А.С. Денисов, В.Н. Басков, А.В. Бокарев Саратовский государственный технический университет

Аннотация

В работе дан анализ используемых на автомобильном транспорте и в сельском хозяйстве измерителей процесса эксплуатации для оценки ресурса агрегатов. На основе анализа основных факторов, влияющих на износ деталей агрегатов, в качестве рационального измерителя процесса эксплуатации обоснована механическая работа, выполненная автотракторным двигателем.

Приведены аналитические зависимости интенсивности изнашивания и износа деталей от выполненной работы. В данном случае интенсивность изнашивания будет удельной, то есть величиной износа, отнесенной к работе трения.

Для оценки работы, выполненной машиной, разработано и изготовлено устройство - работомер. Приведена структурная схема работомера и дано описание его работы.

Использованная работа в качестве измерителя процесса эксплуатации позволяет существенно сократить число факторов при корректировании ресурса агрегатов, что повышает достоверность прогнозирования ресурса.

Abstract

In this work the analysis is given of the exploitation process' measuring instrument used in automobile transport system and agricultural farming to estimate the resource of aggregates.

On the basis of general facts' analysis that influence upon wear and tear of aggregates' details the mechanical work, carried out by the motor and tractor engine, was grounded as a rational measuring instrument of an exploitation process.

The analitical dependence of the intensity of details' wear and tear, because of the accomplished work, is listed. In this case the intensity of wear and tear will be specific, i.e. the quantity of wear, attributed to the work of friction.

To estimate the work, carried out by machine, a device has been worked out and made - a workmetre. The workmetre's structural scheme and it's work description are given.

The used work as a measuring instrument of the exploitation process allows to reduce considerably the number of facts when there is correction of the aggregates' recourse; this raises the trustworthiness of the resource's prediction.

В настоящее время измерителем процесса эксплуатации автомобиля служит пробег. В других машинах таким измерителем является время работы агрегатов. Однако эти измерители не учитывают условий работы машины. В этом отношении более достоверными измерителями являются такие, которые отражают энергетические затраты, например, количество израсходованного топлива, выполненных тонно-километров, количество гектаров условной пахоты для тракторов в сельском хозяйстве и другие. Однако, с точки зрения оценки ресурса агрегатов эти измерители недостаточно достоверны. Например, расход топлива неоднозначно связан со скоростным и нагрузочным режимами работы агрегатов, а следовательно, и с их ресурсом. Кроме того, расход топлива зависит от технического состояния многих элементов автомобиля.

Наиболее целесообразным измерителем процесса эксплуатации автомобиля, да и других машин, является выполненная работа. Для грузового автомобиля выполненная работ А, с учетом тягового баланса является функцией многих переменных

(1)

где l - пробег; G - масса автотранспортного средства (АТС); , , - коэффициенты использования соответственно грузоподъемности (с учетом прицепов), пробега и сопротивления движению; V - скорость.

Величина износа S деталей агрегатов также является функцией многих переменных

(2)

где К_а - запыленность воздуха; t - фактор теплового режима; К_п - фактор переменности режимов работы агрегатов.

Сравнив эти функции (1) и (2) видим, что, износ является функцией работы и других факторов, то есть

(3)

Следовательно, с использованием работы в качестве измерителя процесса эксплуатации существенно сокращается число факторов, по которым необходимо корректировать ресурс и другие нормативы ТЭА.

Для грузового автомобиля, у которого составляющая тягового баланса, связанная с сопротивлением воздуха незначительна, работа А на пробеге l составит

(4)

где G_н - масса не груженого АТС; q - грузоподъемность; g - ускорение силы тяжести.

Закономерности изменения технического состояния элементов автомобиля в процессе эксплуатации при использовании работы таковы же по виду, как и при использовании пробега или времени работы, лишь с другими величинами и размерностью параметров. В данном случае интенсивность изнашивания будет удельной (мкм/МНкм), то есть величина износа, отнесенная к работе трения. Здесь, как и при измерении интенсивности изнашивания в мкм/тыс. км мы делаем лишь оценку интенсивности изнашивания, которая является безразмерной величиной. Удельная интенсивность изнашивания имеет фактическую размерность, обратную силе трения.

При установившихся условиях эксплуатации, то есть при определенном уровне нагрузок на детали, а, следовательно, и силе трения, работа связана с пробегом линейно черед среднюю силу тяги, также как путь трения с работой трения через среднюю силу трения. Для наиболее распространенных динамически нагруженных сопряжений уравнения для интенсивности изнашивания б и износа S [1]

(5)

(6)

где б₀ и S₀ - соответственно интенсивность изнашивания и износ в конце приработки; b - изменение интенсивности изнашивания на единицу износа; l - пробег.

Для удельной интенсивности изнашивания и износа уравнения примут вид

(7)

(8)

где - изменение удельной интенсивности изнашивания на единицу износа.

О целесообразности использования работы в качестве измерителя процесса эксплуатации свидетельствуют и результаты обработки экспериментальных данных по техническому состоянию двигателей автомобилей, работающих в одинаковых климатических условиях и при одинаковой переменности режимов, приведенные в работе [2].

Работа в данном случае понимается в ее физическом смысле, а не в транспортном (выполненные ткм). Трудность использования работы в качестве измерителя процесса эксплуатации заключается в том, что в настоящее время нет простого и надежного устройства, подобного спидометру, позволяющего измерять работу, выполненную двигателем. В настоящее время предложен ряд способов и устройств, позволяющих фиксировать величину работы, выполненной различными машинами [3,4,5].

Поэтому для выполнения поставленных задач было разработано и изготовлено устройство для измерения и регистрации работы, совершаемой двигателем при выполнении автомобилем перевозок или действий МТА [6]. Принцип работы данного устройства позволяет понять структурная схема

Рис. 1

Для регистрации необходимых параметров был изготовлен датчик линейных перемещений хода рейки ТНВД и комбинированный блок регистрирующего устройства. Регистрирующее устройство имеет несколько входов, позволяющих подсоединить его одновременно к датчикам хода рейки, спидометра и частоты ДВС (генератору напряжения). Сигнал с линейных перемещений хода рейки подается на контроллер (МК), где происходит первичная дифференциация и обработка сигналов. Сюда же подается информация с датчиков спидометра и оборотов двигателя. После первичной обработки в (МК) полученная информация передается (накапливается) в запоминающемся устройстве регистрирующего прибора. При регистрации данных сигналов период опроса исполнительных устройств микроконтроллером может задаваться по желанию от 0 до 60 с. Следовательно, можно варьировать периодами «определения» полученных данных, а это дает возможность выбирать частоту регистрации хода рейки ТНВД. Аналогично можно задавать и частоту регистрации остальных параметров датчиков. Кроме того, микроконтроллер имеет возможность интегрировать и суммировать регистрируемые сигналы, и как следствие - регистрация работы, выполненной автомобилем.

Суть регистрация работы, выполненной автомобилем, заключается в том, что все регистрируемые параметры привязаны к единой шкале времени. Это дает возможность регистрировать мгновенные значения параметров, так и средние значения, интегрируя в разные интервалы времени и суммируя их (например, положения рейки ТНВД). А так как мы сами задаем период регистрации параметров и пределы интегрирования, то практически можем определить работу, выполненную двигателем, в любой промежуток времени.

автотракторный агрегат двигатель агрегат

Литература

1. Авдонькин Ф.Н. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей // Ф.Н. Авдонькин. М. Транспорт. 1985.-215 с.

2. Денисов А.С. Основы формирования эксплутационно-ремонтного цикла автомобилей //А.С. Денисов. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999-325с.

3. Иофинов С.А. Приборы для учета и контроля транспортных агрегатов // С.А. Иофинов, Х.М. Райкман. - Л.: Машиностроение, 1972. -222 с.

4. Полканов И.П. Автоматический контроль и учет работы машинно-тракторных агрегатов // И.П. Полканов. - М.: Машгиз, 1963.-200 с.

5. Арановский М.Н. Автоматизация учета и контроля работы машинно-тракторных агрегатов // М.Н. Арановский, -Л.: Колос, 1981.-160 с.

6. Патент 36518 РФ. Работомер //Басков В.Н., Денисов А.С. Опубл. Б.И. в 2004.

Размещено на Allbest.ru