автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Функциональное диагностирование автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний

од

На правах рукописи

БАДИЕВ АЛЕКСЕЙ АРСЕНЬЕВИЧ

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ НА ОСНОВЕ ПАРЦИАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Специальность 05.20.03. - эксплуатация, восстановление и ре;монт сельскохозяйственной техники.

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

АВТОРЕФЕРАТ

Иркутск 1997

Работа выполнена в Иркутской Государственной сельскохозяйственной академии и Восточно-Сибирском государственном технологическом университете.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РФ, академик ААО, доктор технических наук, профессор И. П. Терских

Официальные оппоненты: - доктор технических наук , профессор

И. М. Головных

- кандидат технических наук, доцент Н. П. Толстых

Ведущее предприятие : Бурятская государственная сельскохозяйственная академия (г. Улан-Удэ).

Защита диссертации состоится " Ю " (ШМЯ 1997 г. на заседании диссертационного Совета К-120.70.01 в Иркутской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 664038, Иркутск, п.Молодежный, ИГСХА.

Отзывы на автореферат просим отправлять в адрес диссертационного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГСХА.

Автореферат разослан " % 11 ММЯ 1997 г. Ученый секретарь диссертационного Совета^-'у^; " " С. Г. Бородин.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автомобильный транспорт, при перевозках грузов агропромышленного комплекса (АПК), выполняет 25...60% всех затрат связанных с производством сельскохозяйственной продукции. В связи с возникновением новых хозяйственных условий в АПК, в настоящее время большое количество техники передается фермерским хозяйствам, кооперативам, акционерным обществам и арендаторам. Новые условия хозяйствования ставят и новые проблемы при эксплуатации машинно-тракторного парка, в частности автомобилей. За последние годы их парк значительно пополнился многоосными энергонасыщенными автомобилями типа КамАЗ. В то же время крупные хозяйства, ремонтно-технические предприятия (РТП), специализированные автотранспортные предприятия АПК имеют стенды тяговых качеств (СТК) для диагностирования автомобилей с одной ведущей осью (ГАЗ, ЗИЛ). Как правило эти стенды оснащаются маломощными тормозными установками. Приобретение новых мощных тормозных стендов, соответствующих мощности многоосных автомобилей, связано с большими капитальными затратами. Стенды, предназначенные для диагностирования автомобилей КамАЗ, имеются только в крупных АТП общего пользования и в специализированных центрах, расположенных в крупных городах. В связи с изложенным, использование маломощных испытательных стендов для диагностирования мощных автомобилей, в частности КамАЗ, экономически целесообразно.

Контроль технического состояния силовых установок автомобилей без разборки позволяет существенно повысить их эффективность использования. При этом, важное значение имеет проверка мощностных и топливных показателей. Одним из вариантов диагностирования автомобилей по мощностным и топливным показателям является вариант испытания их на маломощных тормозных стендах. Использование двухбарабанных тормозных стендов малой мощности, для диагностирования энергонасыщенных автомобилей КамАЗ с

двумя ведущими осями, позволит расширить возможности этих стендов и получить дополнительный доход за счет уменьшения простоев оборудования и привлечения большего числа разномарочных. автомобилей.

Диссертационная работа выполнена в Иркутской государственной сельскохозяйственной академии (ИГСХА) на кафедре "Эксплуатация машинно-тракторного парка", в соответствии с планом решения научно-технической проблемы, на тему: "Разработка комплекса мероприятий, направленных на повышение производительности сельскохозяйственной техники путем рациональной организации использования технического обслуживания, внедрения технической диагностики и применения комбинированных агрегатов" (№ гос. регистрации 01816007814) и по планам НИР ИГСХА на 1985-1990, 1990-1995, а также в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете (ВСГТУ) на кафедре "Автомобили" в соответствии с научно-технической программой "Разработать и освоить эффективные технологические процессы обслуживания отраслей народного хозяйства и населения автомобильным транспортом", утвержденной Постановлением Государственного Комитета по науке и технике № 124 от 28 апреля 1986 г.

Цель работы - повышение эффективности использования автомобилей КамАЗ за счет функционального диагностирования на основе парциальных испытаний.

Объект исследований - процесс формирования диагностических параметров для определения мотцностных показателей автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний с использованием двухбарабанных стендов малой мощности.

Предмет исследования - зависимости мощностных показателей от скоростного и нагрузочного режимов функционального диагностирования автомобилей на основе парциальных испытаний.

Научная новизна заключается в разработке теоретических положений и модели функционального диагностирования автомобилей КамАЗ на основе

парциальных испытаний с использованием двухбарабанных СТК малой мощности. Выбраны скоростной и нагрузочный режимы парциальных испытаний автомобиля. Произведена оценка мощностных показателей (эффективной и догрузочной мощностей, затраты мощности на прокручивание) при парциальных испытаниях и получена зависимость тягового усилия от скорости автомобиля, которая позволяет устанавливать скоростной режим испытаний, и выбрать для этого соответствующую передачу. Получены зависимости степени загрузки и догрузочной мощности стенда от числа выключенных цилиндров и определены соответствующие коэффициенты для оценки эффективной мощности автомобилей КамАЗ разной модификации при диагностировании на СТК.

Практическая ценность работы. Разработанная и апробированная методика функционального диагностирования на основе парциальных испытаний многоосных автомобилей на двухбарабанных СТК, может широко использоваться в практике экплуатации энергонасыщенных автомобилей. Результаты исследований могут быть применены в ремонтно-технических предприятиях, специализированных АТП АПК и АТП общего пользования, имеющих маломощные стенды для испытаний автомобилей с одной ведущей осью. Внедрение результатов работы позволит снизить транспортные расходы, простои оборудования и получить дополнительный доход данным предприятиям за счет расширения возможностей имеющихся СТК для диагностирования многоосных автомобилей.

Реализация результатов работы. Разработанная модель и методика фун-ционального диагностирования одобрены на заседании НТС МСХиП Республики Бурятия, прошли производственную проверку и внедрены в производственный процесс ТОО автобазы «Бурятводмелиорация».

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на научно-практических конференциях ИГСХА (1985...1997 гг.), ВСГТУ (1985...1997 гг.), БГСХА (1991...1993 гг.), на III Всесоюзной на научно-технической конфе-

рснции "Диагностика автомобилей" г. Улан-Удэ 1989 г., на научно-практической конференции "Резервы ускорения НТП в промышленности и на транспорте" г. Владимир 1987 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ общим объемом 1,0 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 222 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц, 28 рисунков, список литературы из 130 наименований и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы исследований, дана ее краткая характеристика и практическая ценность результатов работы при внедрении на предприятиях РТП и АТП АПК.

В первой главе дан анализ работ, посвященных различным методам определения мощностных показателей силовых установок автомобилей; рассмотрены вопросы связанные с диагностированием автомобилей на СТК в эксплуатационных условиях; сформулированы задачи исследования.

Вопросам использования автотранспорта в АПК посвящены работы многих научных организаций и ВУЗов: ГОСНИТИ, НАТИ, НИИАТ, НАМИ, СибИМЭ, С-ПГАУ, НГАУ, ИГСХА, БурГСХА, МАДИ, СибАДИ, ХАДИ и др.

Значительная роль в повышении эффективности использования подвижного состава АТС и МТП принадлежит современному обнаружению и устранению неисправностей, для чего применяются, разрабатываются и внедряются новые методы и средства диагностирования.

Разработка научных основ использования, технического обслуживания и диагностирования сельскохозяйственной техники и автомобилей посвятили свои труды многие ученые: Г. В. Веденяпин, С. А. Иофинов, Н. С. Жданов-ский, А. В. Николаенко, В. А. Аллилуев, И. П. Терских, В. М. Михлин, Б. А.

Улитовский, В. М. Лившиц, Б. В. Павлов, Н. Я., Говорущенко, Л. В. Мирошни-ков, Г. В. Крамаренко и мн. др.

Диагностирование силовых установок автомобилей обычно осуществляется на основе тормозных, бестормозных и парциальных испытаний. Наибольшую диагностическую информацию можно получить при тормозных испытаниях автотракторных двигателей. Однако увеличивающаяся мощность последних не позволяет испытывать энергонасыщенные автомобили на маломощных стендах стандартными методами. Бестормозной и динамический методы, при всей их простоте и доступности, для широкого применения в практике эксплуатации обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что режим диагностирования по времени ограничен и не позволяет одновременно определять другие диагностические параметры, кроме мощностных.

Этот недостаток устранен в методе парциальных испытаний. Он основан на использовании комбинированной нагрузки - бестормозной и тормозной. Такая нагрузка может быть создана механическими потерями с выключением группы цилиндров в сочетании с догрузкой: тормозными стендами, сопротивлениями в системах и механизмах машин (догрузка маломощными тормозами, гидродогрузка, дросселирование газов на впуске и выпуске, сопротивление на привод с.-х. машин и др.) Применение тормозной установки позволяет бесступенчато регулировать нагрузку.

Основные показатели работы двигателя при парциальных испытаниях определяются по группам цилиндров, что значительно увеличивает объем диагностической информации. К тому же скоростной и нагрузочный режимы достаточно стабильны по времени. В условиях эксплуатации лучшим из всех вариантов парциальных испытаний является "основной". Он основан на режимах поочередного выключения половины цилиндров. При этом количество испытаний равно двум. Недостаток этого варианта заключается в том, что для определения эффективной мощности, необходимо знать величину мощности механических потерь двигателя. Чтобы избежать затруднений, связанных с

учетом мощности механических потерь, варианты сочетаний работающих и выключенных цилиндров обычно комбинируют (совмещают) друг с другом. Метод совмещения сочетаний позволяет кроме эффективной мощности, оценить индикаторную мощность и мощность механических потерь двигателя. Разработанный на кафедре ЭМ1П ИГСХА матричный метод определения мощности двигателей по результатам парциальных испытаний, позволяет оценить эффективную мощность по показаниям тормоза, исключая из учета мощность механических потерь.

Однако, методы диагностирования мощностных показателей автомобильных двигателей без съема их с шасси, предусматривают применение специальных СТК (соответствующих мощности и числу ведущих осей), которые для мощных автомобилей, в большинстве хозяйств практически отсутствуют.

В связи с вышеизложенным были сформулированы следующие задачи исследований:

1. Выявить возможность функционального диагностирования автомобиля КамАЗ на основе парциальных испытаний с использованием двухбара-банных тормозных стендов тяговых качеств.

2. Разработать модель функционального диагностирования автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний.

3. Обосновать и выбрать режимы функционального диагностирования автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний с применением двух-барабанных стендов и разработать методику диагностирования.

4. Провести экспериментальную проверку модели и метода функционального диагностирования автомобилей КамАЗ и дать их экономическую оценку.

Во второй главе описана разработанная нами модель функционального диагностирования автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний с использованием стендов малой мощности.

Принципиальные положения модели следующие. Конструктивные особенности автомобиля КамАЗ, имеющего межосевой дифференциал между средней и задней ведущими осями, позволяют проводить его испытания на двухбарабанном СТК.

Дифференциал симметричный, с коническими шестернями, передаточное число ид=1. Из свойств симметричных дифференциалов, известно:

0)1 + со2 = 2СОл И М] +М2 =Мл (1)

где ©1 и Иг - соответственно, угловые скорости валов ведущих мостов; юд - угловая скорость корпуса (чашек) дифференциала; М] и М2 - крутящие моменты, передаваемые на ведущие мосты; Мд - крутящий момент, приложенный к корпусу дифференциала через карданную передачу;

Из условия равенства мощности подводимой к ведущим колесам автомобиля, имеем: N1 + N2 = >1Т= - Мф (2) где N1^2 - мощности подводимые к ведущим колесам ведущих мостов; 1\ГХ - тяговая мощность ведущих колес; - эффективная мощность двигателя; Мтр - мощность затрачиваемая на преодоление сопротивлений в трансмиссии.

Одним из свойств и назначений дифференциала, кроме распределения Мкр между ведущими осями, является возможность вращения ведущих мостов (колес) с различными угловыми скоростями (на поворотах, при изменении условий сцепления ведущих колес с дорогой). Тогда, если затормозить один из ведущих мостов т.е. ш О, то со^ =2гад. Тогда уравнение (2) примет вид:

N2 =Мт=Ке -И,,, (3)

или М2 • а>2 = Ме • юе - Мтр • сотр (4)

где Мг =МТ - тяговый момент ведущих колес установленных на барабаны стенда;

Угловая скорость ведущих колес и коленчатого вала двигателя связаны между собой равенством: сое = 0)к' и^ (5)

где ше - угловая скорость коленчатого вала двигателя; юк - угловая скорость ведущих колес; итр - передаточное число трансмиссии.

Т. к. во время передачи Ме агрегатами трансмиссии, его величина изменяется пропорционально передаточным числам агрегатов, то можно записать:

Мт = М2 = Ме-итр-Мц, (6)

где Мтр - момент трения в трансмиссии приведенный к ведущим колесам.

Таким образом, задача состоит в нахождении соответствия между тяговым усилием Рг на колесах ведущей оси и приведенной скорости движения У а с одной стороны, и крутящим моментом Ме и частотой вращения пе двигателя с другой.

Связь между тяговым усилием на колесах и крутящим моментом двигателя выражается известной зависимостью:

Ме- г|тр- итр Рт-гк

Рт =- или Ме=--(7)

гк Лтр ' и^

где г],,, - к.п.д. трансмиссии; г^ - радиус качения колеса.

Приведенная скорость движения автомобиля в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя определится из соотношения:

0,377 • пе • гк V. ■ итр

= - или пе =- (8)

итр 0,377 • гк

Зная величины тяговой мощности Рт и приведенную скорость движения мы можем определить функциональные параметры двигателя: крутящий момент Ме и частоту вращения коленчатого вала двигателя Пе, а в конечном итоге оценить и эффективную мощность двигателя 1Ме испытуемого автомобиля.

Автомобиль устанавливается колесами одной из ведущих осей на барабаны стенда, колеса другой ведущей оси блокируются от прокручивания специальными упорами (рис.1.)

Мощностные показатели двигателя без съема его с шасси автомобиля

/

\

Рис. 1. Схема установки автомобиля КамАЗ на двухбарабанный стенд. 1 - автомобиль; 2 - специальный упор ; 3 - ведущие колеса средней оси ; 4 - беговые барабаны стенда; 5 - ведущие колеса задней оси; определяются по формулам парциальных испытаний, предложенных проф. И. П. Терских. Эффективная мощность двигателя определится следующим выражением: пт

где пт - частота вращения ротора тормоза; г)т - к.п.д. стенда; Р'т, Р2Т - соответственно, величины догрузок по показаниям весового устройства стенда на первой и второй группе цилиндров; Р м - нагрузка, создаваемая механическими потерями двигателя.

Таким образом, зная величину механических потерь двигателя можно определить эффективную мощность непосредственно по показаниям весового устройства тормоза.

При диагностировании автомобиля на СТК, в качестве дополнительной догрузки двигателя, используются затраты мощности на сопротивление в трансмиссии, ходовой части автомобиля и в узлах стенда. При ]-том варианте парциальных испытаний величина догрузочной мощности силовой установки автомобиля определится:

Ке= Ы'т +N1.

'М

(Р'Т + Р2Т + РМ), (9)

1000 ■ т]т

= А + В • Рт;

(10)

где А и В - постоянные коэффициенты для данной модели автомобиля и стенда с беговыми барабанами.

А=Кенок1'(2-г1в-11ст)+(2-10-6-Оа+10-3-50'02)-С+0,09-10-6-Оа-С2+0)667-10-6-£о-02С3 В=0,7162-10"3- ауть; С=шттб-ист

где ва - полная масса автомобиля, Н; вг - масса автомобиля, приходящаяся на заднюю тележку, Н; £0 - начальный коэффициент сопротивления качению ведущих колес по барабанам стенда; т]а - коэффициент учета затрат мощности на привод вспомогательного оборудования; т|ст- к.п.д. стенда; шт- угловая скорость ротора тормоза; г)т - к.п.д. тормоза; ист - передаточное число редуктора тормоза; Гб - радиус барабана стенда.

Зная величины догрузочных мощностей при различных вариантах сочетаний работающих и выключенных цилиндров, мощностные показатели автомобиля, аналогично формулам предложенным И. П. Терских, определяются по полученным нами уравнениям. Например, для варианта совмещения 2^ = 2-2 и =Ъ-Ъ

Ч = А + В- (Р'та.2 + ?2т/--2 +Р3т2-2 -Р'тг-з - Р212-з) Н^В-рЧР'тг-г +Р2тм +Р3тг-2 ) - 4-( Р'ти - Р2Ты ) - ] (П)

Ни = -А + В[2-( Р'та.2 + Р2ТЫ + Р3ты) - 3(Р'тг-з - Рта ) - Р'тг-г ] Степень тормозной догрузки двигателя при диагностировании автомобиля на СТК: Zв

От) = [(^ " ) ■ Лв " °тр " <?к] ' Лет (12)

г - л».

где Ъъ - число выключенных цилиндров; Ъ - общее число цилиндров двигателя; Лм - механический к.п.д. двигателя; стр и ак - соответственно, степени тормозной догрузки двигателя за счет сопротивлений в трансмиссии и качения ведущих колес по барабанам стенда.

Необходимая мощность тормозной установки стенда

^ = К3 -Од • Чко«, [кВт] (13)

где К3 - коэффициент запаса по мощности тормозной установки ;

N¡»,04 - номинальная эффективная мощность двигателя, кВт.

Диагностирование автомобиля КамАЗ на двухбарабанном СТК малой мощности, сопровождается блокировкой колес одного из ведущих мостов от прокручивания. В этом случае, угловая скорость колес ведущей оси установленных на барабаны стенда, возрастает в 2 раза. Тогда, при увеличении сопротивления вращению беговых барабанов и недостаточности сцепного веса, передаваемого через колеса одной ведущей оси, возникает возможность проскальзывания (буксования) колес относительно беговых барабанов. Для его уменьшения можно подобрать наилучший скоростной режим. Рассмотрим это подробнее. Для сравнения работы автомобиля на I (с двумя осями ) и II (при блокировке одной ведущей оси) режимах, необходимо определить зависимость Рт = ^Уа). Для этого необходимо определить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Определение текущего значения мощности можно произвести с помощью эмпирической формулы С. Р. Лейдермана:

Ме = Нтах -[а-и!1_) + Ь-и!1)2 -с-и!-)3] (14)

Пк Пм Пм

где N^4 - максимальная эффективная мощность двигателя по его

технической характеристике, кВт; пк - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности; а, Ь, с - коэффициенты зависящие от типа и конструкции двигателя.

Крутящий момент выражается зависимостью:

Мь = 9550 ■ N5/ ги (15)

Силу тяги на ведущих колесах Рт и скорость движения Уа определим согласно выражениям (7) и (8). Построив зависимость Рт =1"(Уа) для I и II режимов, определим передачу в КПП при которой необходимо проводить испытания. При диагностировании автомобиля на СТК, необходимо учитывать потери мощности, связанные с ее передачей от двигателя к тормозу стенда

(затраты мощности в трансмиссии, на качение колес по барабанам и в узла> стенда). Они являются дополнительной догрузкой двигателя автомобиля при его нагружении тормозом стенда.

В общем случае баланс мощности при диагностировании на СТК имеет вид Ым ++ Не + ^ + (16)

где N1 - индикаторная мощность двигателя; Ым - мощность механических потерь двигателя; Нф - мощность потерь в трансмиссии; ^ - мощность потерь на качение колес по барабанам стенда; Кгст - потери мощности в узлах стенда; -мощность догрузки тормозом.

Принимая N¡1= Ыщ, т.е. индикаторные мощности и мощности механических потерь отдельных цилиндров равны, то выражение (16) можно представить в виде: Ые = ТМ'м + Мх + Ит (17) где К'м - мощность механических потерь в выключенных цилиндрах;

Их^Нр + >ТСГ - суммарные потери мощности.

Мощность механических потерь двигателя можно определить по величине среднего давления механических потерь.

Мощность потерь в трансмиссии

Игр = Иез ■ (1 - т^) + (2 + 0,09 ■ V,) ■ в, ■ V. ■ Ю"6 (18)

где Ыеэ = Ке ■ г|в - эффективная эксплуатационная мощность двигателя;

Пгр - к.п.д. трансмиссии при блокировке одной из ведущих осей.

Потери мощности на качение колес по барабанам стенда:

Ктк=0,01-(1+Уа/160)-Са- V,- 10"3, (19)

Потери мощности в узлах стенда:

(М^-СИ«-^-^) (20)

Таким образом, мощность догрузки тормозом стенда определится:

(21)

где >1'м - мощность механических потерь в выключенных цилиндрах.

Рациональными вариантами парциальных испытаний считаются те, при

которых мощностные показатели определяются при минимальном количестве догрузок.

В третьей главе изложены общая и частные методики экспериментальных исследований, которые предусматривали выбор скоростных и нагрузочных режимов парциальных испытаний, проверку возможности определения мощностных показателей двигателя при совмещении сочетаний работающих и выключенных цилиндров по минимальному количеству догрузок и возможность диагностирования автомобилей КамАЗ на двухбарабанных тормозных стендах малой мощности.

Экспериментальные исследования проводились в лабораториях и эксплуатационных условиях. В лабораторных условиях двигатель КамАЗ-740 испытывался на обкаточно-тормозном стенде КИ-5274 ГОСНИТИ. Перед началом испытаний проводился комплекс проверочных и регулировочных работ по двигателю и стенду. В эксплуатационных условиях, для диагностирования автомобиля КамАЗ применялся стенд тяговых качеств с беговыми барабанами СДЭ-К453, имеющийся на станциях диагностики РТП и АТГ1 АПК. В основу методики экспериментальных исследований положено сравнение результатов определения мощностных показателей, полученных при парциальном и тормозном методах испытаний.

При диагностировании двигателя на стенде, мощностные показатели определялись непосредственно по показаниям тормоза. Так как мощность тормоза СТК СДЗ-К 453 не позволяет использовать тормозной метод при диагностировании автомобиля, замеры осуществлялись прибором ИМД-Ц. При этом проводился комплекс исследований по определению калибровочных и эталонных значений угловых ускорений для прибора ИМД-Ц, используемого в комплекте диагностического оборудования. Эффективная мощность определялась прибором ИМД-Ц, как двигателя снятого с автомобиля, так и на СТК. Затраты мощности на преодоление сопротивлений в трансмиссии, ходовой

части и в узлах стенда определялись прокручиванием ведущих колес установленных на барабаны стенда.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований и дан их анализ. В соответствии с методикой проведения исследований были определены рациональные режимы парциальных испытаний: Ъ^-Ъ - 2, Zp = Ъ - 3 и Zp =0,5 Ъ, которые позволяют выявить варианты совмещения сочетаний работающих и выключенных цилиндров.

Анализ скоростного режима испытаний позволил определить зависимость тягового усилия от скорости движения при диагностировании автомобиля на СТК (Рис.2), для I и II режимов работы.

Установлено, что диагностирование автомобиля КамАЗ на двухбарабанном стенде можно проводить на ЗВ или ЗН передачах КПП.

Так как, при диагностировании автомобиля на стенде, необходимо учитывать потери Рис.2. Тягово-скоростные характеристики

мощности связанные с ее переавтомобиля на I и II режимах работы. „ _

дачей тормозу стенда, был произведен расчет догрузочной мощности. Анализ результатов догрузочной мощности показал, что максимальное количество отключаемых цилиндров равно 5, суммарные затраты мощности для различного числа выключенных цилиндров составляют 27...48, а догрузочная мощность 72...51% от эффективной эксплуатационной мощности двигателя.

Большая часть потерь мощности приходится на преодоление сопротивлений в трансмиссии и составляет 21...33, на качение колес по барабанам 3...12 и в узлах стенда 3%.

По результатам расчета на Рис.3 построена зависимость показателей мощности от числа выключенных цилиндров (2„). Анализ внешних скоростных характеристик двигателя показал, что условием проведения парциальных испытаний удовле-Рис. 3 Зависимость показателей мощности творяют режимы с 1, 2, 3, 4 и 5 от числа выключенных цилиндров выключенными цилиндрами. Значения степеней тормозных догрузок стт и потребные мощности тормозных установок Ит.у для различных режимов парциальных испытаний, подсчитанные по экспериментальным данным, представлены на рис.4.

о ,,%

90 80 70 60 50 40

30 С

1-

180 ■ 160 ■ 140 120 100 80 60

Расчеты выполнены с учетом коэффициента запаса по мощности для тормоза К3 = 1,2. При совмещении режимов Ъ^=Ъ - 2 и 2Р= 2 - 3 степень тормозной догрузки ат не превышает 75, а для Рис. 4 Зависимость изменения степени тор- основного варианта 2Р= 0,5 Ъ мозной догрузки и потребной мощности тор- - 50% от номинальной моза от режимов парциальных испытаний. мощности двигателя.

Учитывая, что при выключении одного цилиндра величина догрузоч-ной мощности изменяется незначительно, а при выключении пяти цилиндров увеличивается число догрузок при испытаниях, то для проведения парциальных испытаний были выбраны режимы на шести 2Р=2 - 2, пяти 2Р=2 - 3 и половине =0,5г работающих цилиндрах. Для определения мощностных пока-

зателей двигателя при различных вариантах сочетаний работающих и выключенных цилиндров, использовались уравнения (11).

После экспериментального определения величины догрузки для различных вариантов сочетаний работающих и выключенных цилиндров, мощ-ностные показатели двигателя подсчитывались по формулам (11) и сравнивались с результатами тормозного и динамического методов. Относительное отклонение результатов парциальных испытаний по сравнению с тормозным не превышает 2,а с динамическим составило 5,2%.В целом, результаты испытаний подтвердили, что мощностные показатели двигателя КамАЗ-740 могут быть оценены на основе парциальных испытаний.

Диагностирование автомобиля КамАЗ на двухбарабаном стенде малой мощности проводились при следующих вариантах сочетания работающих и выключенных цилиндров : Zp=Z - 2 и Zp=Z - 3 ; 2Р = Z -2, Zp=Z-3 и Zp= 0,5 Z; Zp = 0.5 Z (основной вариант).

Мощностные показатели силовой установки автомобиля, с учетом затрат мощности в трансмиссии, ходовой части и узлах стенда определялись для различных вариантов совмещения работающих и выключенных цилиндров аналогично уравнениям (11). Постоянные коэффициенты А и В для различных модификаций автомобилей КамАЗ представлены в таблице 1.

Таблица 1

Значения коэффициентов А, В и С для различных модификаций автомобилей КамАЗ

Передаточное число главной передачи Коэффициенты

А В С

5,43 29,548 0,102 22,34

5,94 29,334 0,093 20,43

6,53 29,135 0,084 18,58

7,22 28,96 0,076 16,81

Результаты парциальных испытаний двигателя и автомобиля КамАЗ представлены в табл.2 и табл.3.

Таблица 2

Мощностные показатели двигателя при парциальном, тормозном

и динамическом методах испытаний.

Варианты N. 14» 5, %

испытаний кВт кВт кВт торм. Динам.

1 2 3 4 5 6

= = Ъ - 3 130,23 153,21 22,98 0,36 3,8

Ъ^ = Ъ- 2 = Ъ - Зи 129,63 152,51 22,88 0,1 5,2

ъ р = 0,5 г

Ър = Ъ-Ът\Ъъ = 0,52 127,22 149,67 22,45 2,0 6,8

Основной вариант 128,78 - - 1,0 5,8

ъ „ = о,5г

Тормозной метод 129,76 - - - 5,2

Прибором ИМД-Ц 136,5 - - 5,2 -

Таблица 3

Мощностные показатели автомобиля при парциальном и

динамическом методах испытаний

Варианты испытаний Ые, кВт Ыь кВт Им, кВт 5,%

-Ъ 126,45 149,12 22,67 2,7

2р = 2-2 -3 и 125,02 147,34 22,32 3,07

г „ = о,5 ъ 125,87 - - 3,04

Прибором ИМД-Ц 129,82 - - -

На основе результатов исследований, для практического применения, предлагается алгоритм функционального диагностирования автомобиля КамАЗ на маломощных тормозных установках (Рис. 5.).

На основе методов парциальных испытаний была проведена проверка мощностных показателей автомобилей КамАЗ в эксплуатационных условиях. Диагностирование проводилось на СТК при совмещении режимов Ъ - 2 и 3 и при основном варианте парциального метода Ъ^ =0,52. Для всех автомобилей, одновременно с оценкой мощностных показателей определялись причины ее снижения, которые устранялись путем регулировок.

Проверка проводилась на 82 автомобилях. Испытания показали, что 50...60% эксплуатируемых автомобилей имеют неправильные регулировки, ухудшающие тягово-экономические свойства. Средние значения колесной мощности до диагностирования и после регулировочных работ составило 92,7кВт и 96,5 кВт, применение парциальных испытаний позволило поднять мощность в среднем на 4%.

Рис.5. Алгоритм функционального диагностирования автомобиля КамАЗ на основе парциальных испытаний. Таким образом, модель функционального диагностирования автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний с использованием, двухбара-

банных стендов малой мощности подтверждается. При этом можно определять и контролировать мощностные показатели. Своевременное восстановление колесной мощности автомобиля позволяет повысить его тяговые качества, уменьшить расход топлива и в конечном итоге улучшить эффективность использования автомобилей.

В пятой главе приведены результаты расчета экономической эффективности применения разработанного способа диагностирования. Экономический эффект достигается за счет использования маломощных стендов и составляет 90090 тыс. руб. в год по предприятию.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

На основании полученных экспериментальных данных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Модель и ее экспериментальная проверка подтвердили возможность функционального диагностирования автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний с использованием двухбарабанных стендов малой мощности.

2. Модель функционального диагностирования автомобиля КамАЗ на основе парциальных испытаний позволяет оценить его мощностные показатели, степень тормозной догрузки, мощность тормозного устройства стенда и выбрать рациональные варианты парциальных и скоростных режимов диагностирования .

3. Предлагаемая методика функционального диагностирования позволяет использовать стенды малой мощности. При этом, автомобиль устанавливается колесами одной из ведущих осей на барабаны стенда, колеса другой ведущей оси блокируются от прокручивания специальными упорами. В качестве дополнительной нагрузки используются затраты мощности на преодоление сопротивлений в трансмиссии автомобиля. Выявлено, что они составляют 25...26% от мощности двигателя автомобиля. Мощность расходуемая на качение ведущих колес по барабанам стенда колеблется от 4 до 6%, и в узлах стен-

да равна 2,8. Суммарные потери мощности оставляют 30...33, а догрузочная 67..70%.

4. Из всех апробированных вариантов парциальных испытаний, менее трудоемким является основной, при Zp =0,5Z. Функциональное диагностирование автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний с использованием двухбарабанных стендов, в условиях эксплуатации, рекомендуется проводить при варианте совмещения режимов Zp = Z - 2 и Zp = Z - 3.

5. Диагностирование автомобилей КамАЗ на двухбарабанном стенде проводят при включении передачи в КПП ЗВ или ЗН. В этих случаях соблюдаются все условия парциальных испытаний и согласованность скоростного и нагрузочного режимов с характеристиками тормозного стенда. При этом предлагается разработанная на ЭВМ программа расчета и выбора рациональных режимов диагностирования автомобиля.

6. Использование имеющихся маломощных стендов, при внедрении функционального диагностирования энергонасыщенных автомобилей семейства КамАЗ, позволяет получить годовой экономический эффект в среднем 1098,7 тыс. руб. на 1 автомобиль, а также повысить производительность автомобилей на 4% за счет снижения вероятности линейных отказов, простоев в ремонте и поддержания колесной мощности, т.е. получить определенную прибыль.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Бадиев A.A., Булатов В.Р. Диагностирование автомобилей КамАЗ на двухбарабанном стенде / Повышение эффективности использования автомобильного транспорта: Тез. докл. науч.-техн. конф. Улан-Удэ: Бурят, кн. изд-во, 1985,-С.61.

2. Бадиев A.A., Богданов М.М. Определение эталонных значений угловых ускорений двигателей КамАЗ - 740 при его диагностировании прибором ИМД-Ц / ЦНИИТЭИавтопром Деп. N7(213), 1988. - С96.

3. Бадиев A.A., Молоева Е.С. Согласование режимов работы двигателя и выбор передачи при диагностировании автомобиля КамАЗ на 2-х барабанном стенде /ЦНИИТЭИавтопром, Деп.Ы7(213), 1988,- С.97.

4. Бадиев A.A., Булатов В.Р. Возможность оценки технического состояния автомобилей КамАЗ на стенде с двумя парами беговых барабанов. / Диагностика автомобилей: Тез. докл. III Всесоюзной науч.-техн. конф. Ч. 2, -Улан-Удэ, 1989. C.14J-143

5. Бадиев A.A., Богданов М.М. Расчет догрузочной мощности при парциальных испытаниях автомобилей КамАЗ на 2-х барабанных стендах тяговых качеств / Диагностика автомобилей: Тез. докл. III Всесоюзной науч.-техн. конф. Ч. 2., -Улан-Удэ, 1989 - С. 144-145.

6. Бадиев A.A. Определение режимов испытаний автомобилей КамАЗ на стенде с двумя парами беговых барабанов парциальным методом /Сб. науч. ст. Серия: Технические науки. Вып. 1, - Улан-Удэ, ВСТИ - 1994, - С. 8 - 11.

7. Бадиез A.A., Некрасов С.Т. Оценка технического состояния автомобилей КамАЗ на стенде с двумя парами беговых барабанов / Юбил. сб. науч. тр. Механ. и электриф. с.-х. пр-ва Восточной Сибири Ч. II. - Иркутск, ИСХИ,- 1996 -С. 157-160

8. Бадиев А. А., Некрасов С. Т. О возможности диагностирования автомобилей семейства КамАЗ на стендах малой мощности / Юбил. сб. науч. тр. Механ. и электриф. с.-х. пр-ва Восточной Сибири Ч. II. - Иркутск, ИСХИ, - 1996 -С. 160-162.

Бадиев Алексей Арсеньевич

«Функциональное диагностирование автомобилей КамАЗ на основе парциальных испытаний»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано к печати 28.04.97. Формат 60x84 1/16

Усл. п. л. 1,39. Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский отдел ВСГТУ. Ключевская 40а. Отпечатано на ризографе Восточно-Сибирского государственного технологического университета, 1997.