Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ХАРКІВСьКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КРиВОШАПОВ Сергій Іванович
УДК 629.113.004
Розробка методики та алгоритму загального діагностування автомобілів за зміною коефіцієнта корисної дії
Спеціальність 05.22.10 - Експлуатація автомобільного транспорту
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі експлуатації автомобільного транспорту Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету Міністерства освіти України
Науковий керівник: Завідувач кафедри експлуатації автомобіль-ного транспорту, доктор технічних наук, професор Говорущенко Микола Якович
Офіційі опоненти: Завідувач кафедри тракторів та автомобілів Харківського державного технічного університету сільського господарства, доктор технічних наук, професор Лєбєдєв Анатолій Тихонович
Начальник кафедри тактико-спеціальної підготовки Харківського університету внутрішних справ, кандидат технічних наук Шаша Ігор Костянтинович
Провідна установа: Український транспортний університет
Захист відбудеться “29” вересня 1999 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради ВАК України Д.64.059.02 при Харківському державному автомобільно-дорожньому технічному університеті за адресою: 310002, Україна, м. Харків, вул. Петровського, 25.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету (м. Харків, вул. Петровського, 25).
Автореферат розісланий “28” серпня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої Вченої ради,
д-р техн. наук, проф. ___________ М.А. Подригало
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Розробка науково обгрунтованих нормативів витрат палива і заходів по ресурсозбереженню є одним з актуальних транспортних проблем України. Проте, досі в науковій та учбовій літературі відсутні науково обгрунтовані засоби визначення коефіцієнтів корисної дії автомобіля та його агрегатів, придатних для вирішення різноманітних завдань з проектування, модернізації та експлуатації транспортних машин. Розробка нових засобів діагностування автомобілів дозволить знизити трудомісткість і вартість профілактичних обслуговувань, зменшити витрати палива і запасних частин, а також зменшити кількість дорожньо-транспортних пригод і скоротити викид шкідливих речовин у відпрацьованих газах.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота є складовою частиною досліджень кафедри експлуатації автомобільного транспорту і проблемної науково-дослідної лабораторії діагностування та прогнозування технічного стану автомобілів ХДАДТУ. Вона спрямована на подальше вдосконалення засобів діагностування автомобілів.
Мета і задачі дослідження.
Метою даної роботи є теоретичне та експериментальне обгрунтування засобів діагностування технічного стану автомобілів за енергетичним показником – ККД автомобіля.
Для досягнення поставленої мети були вирішені такі задачі:
1. Складено математичну модель визначення ККД двигуна, трансмісії та коліс в залежности від умов експлуатації на дорозі та на стенді з біговими барабанами.
2. Встановлено числові значення зміни ККД автомобіля та його агрегатів в залежності від експлуатаційних факторів та технічного стану автомобіля.
3. Розроблено методику контролю ККД автомобіля та його агрегатів на стенді з біговими барабанами із застосуванням ЕОМ.
4. Розроблено технічні прилади для вимірювання ККД автомобіля на стенді з біговими барабанами.
5. Визначено ефективність практичного застосування результатів досліджень.
Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено математичну модель визначення ККД автомобіля на дорозі та на стенді з біговими барабанами, яка на відміну від існуючих, більш повно враховує основні експлуатаційні та конструктивні параметри автомобіля на стенді; одержано нові характеристики залежності зміни ККД автомобіля від технічного стану систем двигуна, трансмісії, підвіски і коліс; розроблено нову методику та алгоритм загального діагностування двигуна, трансмісії, підвіски і коліс за енергетичним критерієм на стенді з біговими барабанами.
Практичне значення одержаних результатів:
1. Розроблена математична модель ККД дозволяє підвищити точність визначення ККД автомобіля в умовах експлуатації і дає можливість більш точно встановити економічні та потужні показники рухомого складу.
2. Розроблена математична модель визначення ККД автомобіля та техніко-економічного ККД, яку запропоновано використовувати при оцінці ефективности роботи рухомого складу з урахуванням особливостей його конструкції, технічного стану та умов експлуатації.
3. Запропонована методика загального діагностування автомобіля, що запроваджена при діагностуванні легкових автомобілів на пересувної станції діагностики ПДС-Л (акредитація Держстандарту України від 25.12.1998 р. № 100-0217198) та ДАІ. Надані рекомендації щодо застосування цієї методики в інших АТП та СТО.
Особистий внесок здобувача:
1. Значно удосконалена методика визначення основних експлуатаційних показників транспортних машин, яка була розроблена професором М.Я. Говорущенко. Отримані більш повні дані залежності ККД автомобіля у випадках руху його по дорозі та на стенді з біговими барабанами.
2. Удосконалена вимірювальна система для пересувної станції діагностики автомобілів із застосуванням АЦП та ЕОМ. Розроблено алгоритм та програму для ЕОМ, що застосовується для діагностування технічного стану автомобіля.
3. Визначено вплив технічного стану автомобіля на ККД та на механічні витрати. Розроблено методику визначення ККД та механічних витрат двигуна, трансмісії та коліс на стенді з біговими барабанами, не розбираючі автомобіля.
Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота обговорена і схвалена на розширеному засіданні кафедри “Експлуатації автомобільного транспорту” Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету. Основні результати дослідження доповідалися: на міжнародній конференції “Підвищення ефективності роботи колісних і гусеничних машин у суворих умовах експлуатації” (м. Тюмень, ТДНГУ, 1996 р.); на конференції “З проблем захисту повітряного басейну від шкідливих викидів автотранспортних засобів” (м. Харків, ХДАДТУ, 1997 р.); на науково-практичній конференції “Системотехніка на автомобільному транспорті” (м. Харків, ХДАДТУ, листопад 1998 р.) та на щорічних наукових конференціях викладачів (м. Харків, ХДАДТУ, 1995-1998 р.).
Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 6 наукових роботах, серед яких 3 в фахових виданнях.
Обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п`яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатка. Робота складається з 140 сторінок основного тексту, 64 малюнків та 8 таблиць. Список використаних джерел налічує 144 найменування.
Короткий зміст роботи
У вступі обгрунтовано тему дисертаційної роботи, яка спрямовується на вдосконалення процесу діагностування та прогнозування технічного стану автомобіля.
У першому розділі розглянуто основні чинники, що впливають на зміну технічного стану автомобіля. Наведено аналіз засобів загального діагностування автомобіля, в основу якого покладено енергетичний підхід.
Відзначається, що діагностування стану автомобіля лише за критеріями витрат пального або за корисною потужністю не дає очікуваного результату. Тому пропонується використовувати як загальний діагностичний критерій такий енергетичний показник, як коефіцієнт корисної дії.
Питанню визначення ККД автомобіля та його основних агрегатів: двигуна, трансмісії, підвіскі та коліс, присвячена велика кількість робіт різних авторів, серед яких слід виділити роботи: Александрова І. К., Висоцького М. С., Говорущенка М. Я., Кнороза В. І., Московкина В. В., Орлина А. С., Петрушкова В. А., Савельєва Г. В., Силаєва А. А., Соловйова А. І., Тедорадзе Р. Г., Токарева А. А., Фаробіна Я. Є., Чудакова Є. А., Яценка Н. Н. та ін. В даних роботах ККД автомобіля розглядався як з точки зору конструкції автомобіля, так і з точки зору теорії автомобіля. Однак, багато принципових моментів залишаються не з’ясованими:
1) серед авторів нема одностайного тлумачення питань визначення та оцінки ККД автомобіля і його агрегатів;
2) більшість засобів аналітичного визначення ККД автомобіля побудована на емпіричних залежностях, отриманих у результаті обробки експериментальних даних певних марок автомобілів;
3) не у повному обсязі розглянуто проблему впливу технічного стану та різноманітних умов експлуатації на зміни у ККД автомобіля.
Відсутність точної математичної моделі для аналітичного визначення ККД автомобіля пояснюється складністю фізичних процесів, що відбуваються у системах автомобіля, різноманітністю конструкторських та технологічних схем передачі потужності і великою кількістю чинників, що впливають на коливання ККД автомобіля при змінах у його технічному стані і при різних умовах експлуатації.
Незважаючи на велику кількість робіт, присвячених розгляду питань впливу конструктивних і експлуатаційних чинників на роботу систем автомобіля, питання впливу технічного стану та умов експлуатації на зміну ККД автомобіля залишаються недостатньо вивченими і вимагають проведення додаткових теоретичних та експериментальних досліджень.
Відсутність математичної моделі визначення ККД автомобіля є чинником, що затримує використання цього показника як діагностичного параметру. Серед інших причин недостатнього використання ККД в якості діагностичного параметру є відсутність прийнятої методики та алгоритму діагностування і діагностичного обладнання, що має достатню технологічність, інформативність та точність.
В сучасних умовах досягти значного підвищення точності діагностичного обладнання і його технологічності, а також зниження трудомісткості процесу діагностування можливо лише на основі широкого використання мікропроцесорної технології. Однак, таке обладнання, як правило, випускається за кордоном, є спеціалізованим і відноситься до розряду “закритих” систем. Використання ПЕОМ дозволяє розробляти “відкриті” системи діагностування, тобто дає можливість швидкого перепрофілювання, настройки та “навчання” діагностичного обладнання шляхом застосування необхідних модулів і програмного забезпечення, що обумовлює універсальність такого обладнання. Проте, в нашій країні такі системи досі серійно не випускаються.
У зв’язку з цим, подальше удосконалення методики та технічних засобів діагностики можна вважати актуальною задачею.
На основі аналізу стану питання було намічено мету, предмет і задачі дослідження.
У другому розділі розглянуто теоретичні питання аналітичного визначення ККД автомобіля.
Коефіцієнт корисної дії автомобіля - це комплексний показник, що враховує витрати енергії в усіх вузлах і агрегатах автомобіля, тому загальний ККД автомобіля визначається через добуток ККД двигуна, трансмісії, підвіски та коліс: . Розрахункова схема наведена на рис. 1.
Коефіцієнти корисної дії основних силових агрегатів розраховуються за слідуючими залежностями:
Рис. 1. Розрахункова схема визначення ККД автомобіля:
Пi , Пм , Птр , Пп , Пк - відповідно, індикаторні та механічні витрати енергії у двигуні, трансмісії, підвісці та колесах; Ni , Ne , Nпк , Nд - відповідно, індикаторна та ефективна потужність двигуна і потужність, які підведені до підвіски, коліс і до дороги (бігових барабанів); Q - витрата палива за годину, кг/год.; Hu - нижча теплота згоряння палива, кДж/кг; hi , hm , hтр , hпк - відповідно, індикаторний та механічний ККД двигуна, ККД трансмісії, ККД підвіски та колесного механізму.
- ККД індикаторний:
,
- механічний ККД:
,
- ККД трансмісії:
,
- ККД колеса:
.
Загальний ККД автомобіля розраховується за рівнянням:
,
де - у випадку руху по дорозі; - у випадку “руху” на стенді.
Фізичний зміст інших наведених символів пояснений у дисертації.
У таблиці 1 наведені значення ККД автомобіля, які отримані за математичною моделлю для різних груп доріг. ККД автомобіля в реальних умовах експлуатації не перевищує 12 %. ККД падає із зменшенням швидкості і зростає зі збільшенням навантаження. ККД автомобіля на дорогах із вдосконаленим покриттям в 2…2.5 рази більший, ніж без покриття. ККД автомобіля з дизельним двигуном в 1.5 рази більший, ніж з карбюраторним.
Наведені теоретичні залежності ККД автомобіля та його агрегатів відповідають нормальним умовам руху по дорозі або на стенді. Зміна атмосферно-кліматичних умов враховується температурним та атмосферним коефіцієнтами, тоді .
Таблиця 1
Значення ККД автомобіля ГАЗ-31029 та його агрегатів при русі в залежності від різних груп доріг
У випадку руху автомобіля по дорозі . Для визначення коефіцієнта опору кочення колеса у випадку “руху” автомобіля на стенді з біговими барабанами було розглянуто механізм взаємодії колеса з роликами стенда.
Взаємодія колеса з роликами стенда відбивається у слідуючій системі:
.
В результаті рішення цієї системи було одержано рівняння для коефіцієнта опору кочення колеса на стенді з біговими барабанами:
.
Третій розділ присвячений методиці експериментального визначення ККД автомобіля.
Визначення ККД автомобіля проводилось на стенді з біговими барабанами пересувної станції діагностики, виготовленої на кафедрі експлуатації автомобілів ХДАДТУ. Як об’єкт дослідження було обрано автомобіль ГАЗ-31029.
ККД автомобіля визначався через швидкість, потужність і витрату палива, як відношення корисної енергії, що реалізується на колесах автомобіля, до потенційної енергії, внесеної у двигун через паливо
,
де Мк - крутний момент на роликах стенда, HЧм; Q - витрата палива, л/100 км; Hu - нижча теплота згоряння, кДж/кг.
Значення швидкості та потужності визначалися за допомогою датчиків, що входили у вимірювальну систему стенда, а витрата палива - поршневим витратоміром, також розробленим на кафедрі. Сигнали від вимірювальної системи стенду і витратоміру надходили до ПЕОМ. Керування процесом відбувалось за спеціальною програмою, що здійснювала процес одержання, зберігання та обробки діагностичної інформації. Схема заміру ККД автомобіля показана на рис. 2.
На першому етапі визначався ККД автомобіля для технічно справного рухомого складу на стенді з біговими барабанами, а також визначалися ККД силових агрегатів автомобіля: двигуна, трансмісії та коліс. ККД окремих агрегатів визначався безрозборним способом послідовного виключення: шляхом визначення ККД в нормальному стані при вимкнутому і увімкнутому зчепленні та при вивішених колесах. Виміри проводились при сталому русі автомобіля з різними швидкостями та навантаженнями. Метою цього етапу було також встановлення числових значень коефіцієнтів, що входять у розроблену математичну модель.
На другому етапі визначалися ККД автомобіля і ККД силових агрегатів на стенді з біговими барабанами при моделюванні технічних несправностей. У досліджуваний автомобіль послідовно були внесені слідуючі несправності: зміна тиску повітря в шинах (+50, +25, -25, -50 % від номінального); збільшення тертя в трансмісії шляхом порушення зазорів між гальмівними колодками та барабанами, надмірною затяжкою підшипників коліс і трансмісії; засмічення повітряного фільтру, шляхом зміни пропускної здатності впускного колектора (+50, +25% від номінального перерізу); зміна зазора у свічках запалювання (0.4, 1.2 мм); відсутність працездатності свічок (одна, дві свічки не працюють); відключення вакуумного регулятора випередження запалювання; непрацездатність відцентрового регулятора випередження запалювання (обрив пружин, заклинювання тягарців); зміна рівня палива у поплавковій камері (+10, -10 мм); зміна пропускної здатності головного жиклеру (100, 400 см2/хв.); відсутність працездатності систем карбюратора (не працює економайзер, не працює насос-прискорювач); порушення регулювання системи холостого ходу (збагачення суміші шляхом викручування гвинта якості на 1 та 2 оберти від номінального, збіднення суміші – на 1 та 2 оберти).
Рис. 2. Схема виміру ККД автомобіля на стенді з біговими барабанами:
1 - автомобіль, 2 - стенд з біговими барабанами, 3 - автомобільний паливний бак, 4 - паливопровід, 5 - карбюратор, 6 - паливний насос, 7 - витратомір палива, 8 - підсилювачі електричного сигналу, 9 - джерело електричного живлення, 10 - тензометричний датчик крутного моменту, 11 - датчик виміру кутової швидкості колеса, 12 - АЦП, 13 - ПЕОМ, 14 - фільтр, 15 - прилад для перевірки СО та СН, 16 - прилад для перевірки NOx.
На третьому етапі визначали механічні втрати в двигуні, трансмісії та колесах автомобіля. Втрати визначалися при динамічному та силовому режимах роботи автомобіля на стенді з біговими барабанами. Динамічний режим полягав у визначенні функції з подальшим перерахуванням у силу і потужністі механічних витрат. При силовому режимі потужність механічних витрат визначалася при обертанням коліс автомобіля від приводу стенда за реактивним моментом на гидромоторі.
На четвертому етапі визначався вплив технічного стану агрегатів трансмісії на величину механічних витрат у двигуні, трансмісії та колесах автомобіля. В агрегати трансмісії та коліс були послідовно введені наступні несправності: зміна тиску повітря в шинах (+50, +25, -25, -50 % від номінальної величини); зміна рівня масла в картері ведучого моста та коробці передач (масло відсутнє, рівень нижче на 50 мм, рівень вище на 50 мм); надмірна затяжка підшипників ведучих коліс; порушення регулювання зазорів між гальмівними колодками та барабаном та ін. Визначення потужності механічних витрат проводилося на динамічному режимі при вільному вибігу автомобіля на стенді.
На п’ятому етапі проводилася оцінка механічних витрат стенда з біговими барабанами інерційним та силовим способами.
В заключній частині розділу оцінено помилку вимірів, що залежить від швидкості та терміну заміру, і встановлено що вона не перевищує 3%.
Четвертий розділ присвячений аналізу результатів експериментальних досліджень.
Встановлено, що ККД легкового карбюраторного автомобіля не перевищує 15 %. Із збільшенням швидкості та навантаження ККД зростає. Графік залежності ККД автомобіля від швидкості та навантаження, отриманий на стенді з біговими барабанами, наведено на рис. 3.
Рис. 3. Залежність ККД автомобіля ГАЗ-31029 від швидкості та потужності на колесах при “русі” на стенді з біговими барабанами.
Встановлено, що із збільшенням передаточного числа коробки передач ККД автомобіля зменшується в середньому на 10…15 %. Величина ККД автомобіля залежить від температурного режиму двигуна і трансмісії. ККД “прогрітого” автомобіля в середньому на 15…20 % вищий, ніж “холодного”.
Експериментальні дослідження показали значний вплив на ККД автомобіля технічного стану систем запалювання та живлення двигуна (див. рис. 4). Так, через несправності системи живлення ККД автомобіля може зменшитися на 20…30 %, системи запалювання - на 25…50 %, трансмісії – на 25…35%, підвіски – на 5…8 %, коліс – на 15…25 %. Зниження тиску повітря в шинах на 25 % призводить до падіння ККД на 10…15 %. Вплив інших несправностей на ККД автомобіля наведено в табл.
Рис. 4. Вплив основних несправностей систем і агрегатів автомобіля на ККД автомобіля при “русі” на стенді з біговими барабанами.
У незначній мірі впливають на зміну ККД автомобіля несправності, викликані зношуванням. У цій роботі механічні втрати у двигуні та трансмісії визначалися за “вибігом” ведучих коліс автомобіля на роликовому стенді. Приймалося, що сила механічних витрат виражена поліноміальною залежністю 2 або 3 ступеня в залежності від швидкості руху автомобіля. Значення коефіцієнтів обчислено за рівняннєм балансу сил при вільному вибігу автомобіля, для випадку квадратної залежності: . Отримані в результаті вибігу автомобіля на стенді значення миттєвих швидкостей та часу методом найменших квадратів перетворювались у функцію вибігу виду: . Тоді рівняння балансу сил має вигляд: . Для рішення отриманого виразу відносно коефіцієнтів i його перетворено в систему з двох рівнянь при різних . Остаточне значення коефіцієнтів для квадратної залежності сили механічних витрат:
i .
В роботі одержані значення коефіцієнтів для залежності 2-го і 3-го ступеня сили механічних втрат двигуна, трансмісії та коліс автомобіля, а також механічних витрат стенда. При швидкості 50 км/год. сила механічних витрат в двигуні автомобіля ГАЗ-31029 складає 200 Н, трансмісії – 80 Н, в колесах – 50 Н.
На рис. 5 наведені графіки впливу окремих несправностей трансмісії та коліс на величину потужності механічних витрат. Встановлено, що зниження тиску повітря в шинах на 25% призводить до підвищення потужності механічних витрат на 25%; затирання гальмівних барабанів – на 35%; підвищення рівня масла – на 5%.
Рис. 5. Вплив основних несправностей агрегатів трансмісії і коліс на механічні втрати автомобіля при “русі” на стенді з біговими барабанами
Значення ККД автомобіля в умовах експлуатації може бути підвищене шляхом підбору режимів руху автомобіля, підтримання систем в технічно справному стані, удосконаленням роботи систем двигуна, трансмісії та коліс. Одним з шляхів підвищення ККД автомобіля є застосування ультразвукових гомогенізаторів, розроблених у ХДАДТУ. Дослідження у цьому напрямку показали підвищення ККД автомобіля на 2…5%, а на деяких режимах – до 8%.
П`ятий розділ присвячений розробці загальної методики діагностування автомобіля за зміною його ККД.
Методика діагностування загального стану автомобіля полягає у визначенні значень ККД автомобіля при певних швидкісних та навантажувальних режимах роботи автомобіля за допомогою діагностичних приладів на стенді з біговими барабанами. Шляхом протиставлення отриманих результатів з еталонними (розрахунковими або експериментальними) значеннями можливо з`ясувати загальний технічний стан автомобіля:
,
де - показник технічного стану автомобіля; - граничне значення показника, що відповідає “штатному” стану; та - значення ККД автомобіля в i-тій точці, що відповідає еталонному і дійсному значенню, відповідно; - кількість точок виміру.
В табл. 2 наведені значення залежності коефіцієнта технічного стану від деяких основних несправностей, що виникають в агрегатах автомобіля. В результаті аналізу експериментальних даних встановлена гранична зміна значення , дорівнююча 1…0.9, яка відповідає технічно справному автомобілю.
Визначення причини виникнення несправності засновано на нелінійному характері впливу несправностей систем автомобіля на ККД в різних точках швидкісної та навантажувальної характеристик.
В результаті експериментального дослідження впливу технічного стану автомобіля на зміну ККД автомобіля при певних швидкісних та навантажувальних режимах були отримані значення коефіцієнтів aij системи рівняння:
,
де - кількість точок виміру при певних швидкісних та навантажувальних режимах; - кількість можливих несправностей; - коефіцієнт впливу j-ої несправності на i-ту точку заміру; - відхилення значення ККД автомобіля при внесенні j-ої несправності; - відхилення значення ККД автомобіля на i-ому режимі.
Роз`вязання системи рівнянь зводиться до визначення xi, тобто відхилення значення ККД автомобіля при наявності певної несправності. Протиставляючі значення xi з граничним допустимим відхиленням xэi, що враховує допустиму зміну відповідного параметру, а також похибку виміру і розрахунку, робимо висновок про наявність відповідної несправності: . Для однозначного розв`язання системи рівнянь має задовольнятися умова , але на практиці доцільно брати кількість замірів більшу, ніж кількість можливих несправностей. У цьому випадку система рівнянь буде перевизначена, а значення xi зв`ясовують способом найменших квадратів, водночас оцінюючи помилку вимірювання і розрахунку.
Застосування в процесі діагностування ПЕОМ дозволяє за розробленою програмою провести обробку значень ККД автомобіля, отриманих на заданих швидкісних та навантажувальних режимах, порівняти їх з еталонними значеннями, отриманими розрахунковим шляхом за математичною моделлю визначення ККД автомобіля або з накопиченої бази даних за результатами попередніх замірів, зробити висновки про технічний стан автомобіля і занести результати заміру в архівну базу даних. Підключення до вимірювальної системи ЕОМ із засобами введення-виведення та програмним забезпеченням дозволяє створити автоматизовану систему управління процесом діагностування і прийняття рішень. Така система дозволяє підвищити вірогідність процесу діагностування автомобіля, збільшити продуктивність праці і знизити ймовірність виникнення помилок.
Оцінка стану транспортного засобу за безрозмірним технічним показником ККД автомобіля не характеризує повною мірою ефективність експлуатації автомобіля і необхідність проведення технічних дій. Тому був введений безрозмірний вартісний показник – техніко-економічний ККД, який дорівнює відношенню отриманого прибутку від роботи автомобіля на лінії до виконаної транспортної роботи, вираженої в одиницях вартості: .
З урахуванням транспортної роботи і витрат, необхідних на її виконання, техніко-економічний ККД виражається через лінійну витрату палива за формулою:
.
Вплив несправностей на техніко-економічний ККД наведено у таблиці 2.
Таблиця 2
Зміна коефіцієнта технічного стану та техніко-економічного ККД від деяких несправностей
Загальні висновки та рекомендації
1. Дисертаційна робота є складовою частиною наукових досліджень кафедри експлуатації автомобілів ХДАДТУ, а також на подальшим розвитком теорії та практики експлуатації, діагностування і прогнозування технічного стану транспортних машин.
2. В роботі вирішується проблема підвищення ефективності та якості діагностування технічного стану автомобіля шляхом зниження трудомісткості процесу діагностування, його автоматизації і підвищення ймовірності отриманої інформації.
3. Розроблені математичні моделі визначення ККД вантажних та легкових автомобілів, що пов’язують конструктивні особливості автомобілів за різними умовами їх роботи через основний експлуатаційний параметр - середню технічну швидкість руху. Розроблені алгоритми та програми розрахунків за математичними моделями на ЕОМ, що дозволють визначати ККД автомобілів при різних режимах руху.
4. Виконані дослідження свідчать, що ККД автомобіля з карбюраторним двигуном у добрих дорожніх умовах змінюються у межах 0.11... 0.12, а у поганих знижується до 0.05... 0.07. Для порожнього автомобіля ККД автомобіля дещо меньші, ніж для навантаженого. Для дизельних автомобілів у залежності від дорожніх умов hа змінюється у межах 0.15... 0.20. Для навантаженого автомобіля hа більший, ніж для порожнього, і ця різниця особливо виявляється при роботі у важких дорожніх умовах.
5. Механічні витрати у силових агрегатах, трансмісії та колесах визначаються шляхом прокручування біговими барабанами ведучих коліс автомобіля з певною швидкістю при вимірі крутного моменту на барабанах стенду. ККД окремих агрегатів визначаються послідовно, починаючи з коліс автомобіля, методом виключення механічних витрат коліс, трансмісії та двигуна.
6. Запропонована методика визначення ККД автомобіля у цілому та окремо його силових агрегатів, дозволяє не тільки виявити енергетичні витрати і поставити конкретний діагноз, але і підвищувати коефіцієнти корисної дії за рахунок усунення нетрудомістких несправностей і застосування гомогенізаторів ХАДІ, що підвищують hi на 4... 5% і зменшують викид монооксиду вуглецю у 3... 4 рази.
7. Розроблені алгоритми і програми діагностування із застосуванням ЕОМ для збирання, зберігання та обробки діагностичної інформації.
8. Нова методика діагностування технічного стану агрегатів автомобілів увпроваджена на пересувної станції діагностики. Випробувально-діагностична лабораторія отримала атестат акредитації Держстандарту України (25.12.1998 р. № 100-0217198). Використовулась при виконанні госпдоговірних робіт та при проведенні техогляду автомобілів спільно з ДАІ.
9. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження широко увпроваджені у навчальний процес при виконанні практичних занять з використанням ПЕОМ з курсу “Теорія експлуатації транспортних (колесних) машин”.
Основний зміст положень дисертаційної роботи викладено в наступних працях:
1. Кривошапов С. И. Влияние состояния системы питания двигателя на коэффициент полезного действия автомобиля. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – 1999. - № 49. – С. 91-94.
2. Говорущенко Н.Я., Кривошапов С.И. Определение механических потерь в трансмиссии автомобилей на стенде с беговими барабанами. // Вестник ХГАДТУ : Сборник научных трудов, Выпуск №7 - Харьков: РИО ХГАДТУ, 1998. - С. 15-18. (особистий внесок 50 %).
3. Кривошапов С.И. Оценка автомобиля по коэффициенту полезного действия. // Вестник ХГАДТУ : Сборник научных трудов, Выпуск №4 - Харьков: ХГАДТУ, 1996. - С. 12-15.
4. Мармут И.А., Кривошапов С.И. Технология диагностирования технического состояния легковых автомобилей в дорожных условиях с помощью ПДС-ГАИ. // Научно-практическая конференция по проблеме защиты воздушного бассейна от вредных выбросов автотранспортных средств. - Харьков: ХГАДТУ, 1997. - С. 31-33. (особистий внесок 50 %).
5. Govoruchenko N.Y., Krivoshapov S.I. The feature the diagnosing of automobile on power-generation criterion in conditions of low temperaturis. // Operation efficiency increase of wheel and track machines severity operating conditions : Proceedinge of the international scientific and technical conference November 20-22 1996 y. - Tyumen, 1996. - P. 33-36. (особистий внесок 50 %).
6. Говорущенко Н.Я., Кривошапов С.И. Общее диагностирование автомобиля по энергетическому критерию. // Тезисы докладов и сообщений международной научно-технической конференции. - Харьков: ХГАДТУ, 1996. (особистий внесок 50 %).
АНОТАЦIЯ
УДК 629.113.004. Кривошапов С.I. Розробка методики та алгоритму загального дiагностування автомобiлів за змiною коефицієнта корисної дії. - Рукопис.
Дисертацiя на здобуття вченого ступеня кандидата технiчних наук за спецiальнiстю 05.22.10 - Експлуатацiя автомобiльного транспорту. - Харкiвський державний автомобiльно-дорожній технiчний унiверситет Міністерства освіти України, Харкiв, 1999.
В результаті теоретичних i експериментальних дослiджень розроблено методику загального дiагностування автомобiля за змiною ККД автомобiля на стенді з бiговими барабанами; розроблено математичну модель аналітичного визначення ККД автомобiля, яка враховує умови експлуатацiї i особливості дiагностування на барабанних стендах; установлено закономiрності змiни ККД автомобiля в залежності від технiчного стану, одержано кореляцiйні залежності; розроблено дiагностiчне обладнання для вимiрювання ККД автомобiля. Одержанi експериментальнi результати дослiдження підтверджують теоретичні припущення.
Ключовi слова: Загальна дiагностика, засоби дiагностики, ККД автомобiля, енергетичні витрати, силова взаємодiя.
ABSTRACT
Krivoshapov S.I. The research of method and means of general diagnostic of the automobiles on changes of efficiency. - Manuscript.
Thesis on the searching of the scientific degree of the Candidate of Sciences (Technology) on the speciality 05.22.10. - Exploitation of automobile transport. - Kharkov State Automobile-Highway Technical University, Ukranian`s Departament of Education, Kharkov, 1999.
The technique of general diagnosing of automobile on change of its efficiency on roller chassi dynamometer is developed as a result of theoretical and experimental researches . The mathematical model of analytical efficiency determination of automobile, accounting condition of operation and feature of diagnosing on roller stands is developed. The law of efficiency change of automobile from technical condition is established, the correlation dependencies are obtained.The diagnostic equipment for measurement of efficiency of automobile is developed. The experimental research results confirms the theoretical preconditions.
The key words: the general diagnostics, diagnostic means, efficiency of automobile, power-generating losses, power interaction.
АННОТАЦИЯ
УДК 629.113.004. Кривошапов С.И. Разработка методики и алгоритма общего диагностирования автомобилей по изменению коэффициента полезного действия. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.10 - эксплуатация автомобильного транспорта. - Харьковский государственный автомобильно-дорожный технический университет Министерства образования Украины, Харков, 1999.
Диссертация посвящена вопросу теоретического и экспериментального определения КПД автомобиля и использованию этого показателя в качестве диагностического критерия.
В работе произведен анализ методов и средств общей диагностики автомобиля, а также математических моделей определения КПД автомобиля, на основании которого сделан вывод о неоднозначности толкования этого параметра разными авторами.
В результате теоретических и экспериментальных исследований разработана математическая модель аналитического определения КПД автомобиля на дороге, с учетом условий эксплуатации автомобиля и особенностей диагностирования на стендах с беговыми барабанами; установлена закономерность изменения КПД автомобиля от технического состояния основных агрегатов автомобиля; разработана методика общего диагностирования автомобиля по изменению КПД автомобиля на стенде с беговыми барабанами; разработано диагностическое оборудование для определения КПД автомобиля.
В работе предлагается производить диагностирование автомобиля по основному энергетическому показателю - коэффициенту полезного действия. Для оценки степени изменения КПД был предложен коэффициент технического состояния автомобиля. Отклонение условий измерения КПД автомобиля предлагается корректировать температурным и стендовым коэффициентами.
В результате экспериментальных исследований установлено значительное влияние на величину КПД автомобиля таких неисправностей, как нарушения работы зажигания (до 30 %) и топливной системы (на 25 %), состояния подвески и колес (до 15%). Меньшее влияние на КПД автомобиля оказывают механические потери в двигателе и трансмиссии, поэтому определение неисправностей, связанных с увеличением механических потерь, предлагается производить по “выбегу” автомобиля на стенде. Разработана методика определения механических потерь в агрегатах автомобиля без их разборки на стенде с беговыми барабанами. По результатам экспериментальных исследований определено влияние разного рода неисправностей на коэффициент технического состояния. Установлено, что исправным автомобиль можно считать при изменении этого показателя с 1 до 0,9.
Оценка экономической эффективности эксплуатации автомобиля производилась по введенному показателю - технико-экономическому КПД. Данный показатель может быть использован в качестве критерия необходимости проведения технических воздействий и прекращения эксплуатации транспортного средства.
Основные результаты работы нашли применение при разработке конструктивного и программного обеспечения автоматизированной системы диагностирования автомобиля, основанной на использовании ЭВМ и средств сопряжения. Применение такой системы позволяет повысить точность и достоверность диагностической информации и сократить трудоемкость процесса диагностирования.
Ключевые слова: Общая диагностика, средства диагностики, КПД автомобиля, энергетические потери, силовое взаимодействие.