Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог



Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог
Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог

 


Владельцы патента RU 2561647:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Значения коэффициента определяют с помощью самого испытываемого транспортного средства при его перемещении по опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения по величинам среднего расхода топлива двигателя и реализуемой средней скорости движения и коэффициент пропорциональности n, определяемый по выражению

где ΨA - коэффициент сопротивления движению на дороге с ровным твердым покрытием; Vq - скорость, соответствующая контрольному расходу топлива, км/ч; qк - контрольный расход топлива, л/100. Коэффициент ΨA определяют по сумме коэффициентов сопротивления качению fo и сопротивлению воздуха fw. Технический результат - повышение точности коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог при изменчивости и нестабильности их характеристик, особенно грунтовых дорог. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Заявка на изобретение относится к категорированию испытательных дорог и касается определения коэффициента суммарного сопротивления движению этих дорог для испытаний на них колесных транспортных средств для оценки надежности (безотказности, долговечности).

В настоящее время условия испытаний транспортных средств на надежность регламентируются видами дорог и распределением по ним общего пробега по ОСТ 37.001.472-88 [1, п. 5.5 и прилож. 3], которые, в зависимости от времени года, метеорологических условий и интенсивности движения на них, изменяют свои характеристики, особенно грунтовые дороги.

Принципиальный недостаток такой регламентации состоит в том, что конкретный вид дороги при испытаниях определяют ориентировочно по субъективным оценкам.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению транспортного средства при его дорожных испытаниях [2], согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство по каждой j-й (j=1…n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, определяют средний расход топлива Q ¯ j двигателя и среднюю скорость движения V ¯ j , а коэффициент суммарного сопротивления движению Ψj определяют по выражению

где Q ¯ j - средний расход топлива на j-й опорной поверхности, л/100 км;

V ¯ j - средняя скорость движения на j-й опорной поверхности, км/ч;

n - коэффициент пропорциональности, характерный для каждого типа транспортного средства и отражающей его конструктивные решения, при этом величину n по испытуемому колесному или гусеничному транспортному средству определяют по известному значению коэффициента сопротивления движению ΨA, соответствующему дороге с ровным твердым покрытием, равным 0,025 для колесных машин, a Q ¯ j и V ¯ j - по контрольному расходу топлива qк испытуемого транспортного средства и скорости, соответствующей контрольному расходу топлива, V q к .

Разработка способа [2] позволила перейти от субъективной оценки видов испытательных дорог к принципиально новой количественной оценке категорий этих дорог с помощью самого испытываемого транспортного средства через диапазон статистических значений коэффициента Ψj.

Кроме того, в ОСТ 37.001.520-96 [3, п. 6.3] коэффициент ΨA представлен в виде суммы коэффициентов fo и fw,

где fo - коэффициент сопротивления качению, значение которого принято как среднестатистическая величина применительно к шинам отечественного производства, равная 0,02 без указания ее состояния;

fw - коэффициент сопротивления воздуха, равный 0,005.

Недостаток первого способа при определении коэффициента пропорциональности n обусловлен принятием одночислового значения (константы) коэффициента ΨA для всех видов колесных транспортных средств, автоматически создавая погрешность определения показателя n и, как следствие, показателя Ψj (j=1…m) в выражении (1).

Недостаток второго источника обусловлен также принятием одночислового (среднестатистического) значения коэффициента fo для всех типов шин и их размерности и одинаковым значением коэффициента сопротивления воздуха fw для всех типов колесных транспортных средств, имеющих различную площадь лобового сечения, дополнительно создавая погрешность определения показателей n и Ψj, и еще с учетом того, что за последние годы повышены требования к коэффициенту сопротивления качению шины на дорогах с твердым покрытием, значение которого должно быть не более:

0,020 для холодной шины (плюс 20°С);

0,012 для прогретой шины до установившейся температуры [4], а также тем, что в настоящее время созданы и эксплуатируются шины, соответствующие указанным требованиям или близким к ним независимо от их производителя, например, KAMA-1260, 425/85R21; KAMA-1260-l,425/85R21;PIRELLI Pista, 14.00R20; «Мишлен», 14.00 R20 и др.

Задачей изобретения является повышение точности при определении коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог при изменчивости и нестабильности их характеристик, особенно грунтовых дорог.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог, согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство при полной его массе по каждой j-й (j=1…n) испытательной дороге в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности;

производят измерения расхода топлива в литрах на 100 км пробега по j-й дороге;

вычисляют реализуемую среднюю скорость движения по пройденному пути и времени чистого движения;

вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению из выражения (1), в котором коэффициент пропорциональности n, характерный для каждого типа транспортного средства, определяют по выражению

где ΨA - коэффициент сопротивления движению, соответствующий дороге с ровным твердым покрытием (А-дороги);

Vq - скорость, соответствующая определению контрольного расхода топлива, как правило, равная 60 км/ч;

qк - контрольный расход топлива, определяемый по топливной характеристике на скорости Vq;

определяют коэффициент ΨA по выражению

где fo - коэффициент сопротивления качению шины испытываемого транспортного средства, прогретой на вращающихся барабанах стенда или на асфальтобетонной дороге на скорости 60 км/ч до установившейся ее температуры при температуре наружного воздуха, равной 20±2°С, величину которого определяют по выражению

где Pf - сила сопротивления качению, определяемая по показаниям динамометра при буксировке транспортного средства на А-дороге на скорости 1,0 м/с, кгс;

Ga - суммарная нагрузка транспортного средства на опорную поверхность, кгс;

далее определяют коэффициент сопротивления воздуха fw по выражению

где Pw - сила сопротивления воздуха, определяемая по выражению на скорости Vq

где К - коэффициент обтекаемости, определяемый экспериментально в аэродинамической трубе; для грузовых автомобилей К=0,06-0,07;

F - площадь лобового сечения транспортного средства, м2, определяемая по выражению

где В - колея транспортного средства, м

Н - высота транспортного средства (по тенту), м,

после вычисления коэффициента пропорциональности n каждого транспортного средства испытания на j-x видах дорог выполняются в заданном нормативами объеме для оценки показателя Ψj на каждом испытательном участке с учетом выполненных вычислений Q ¯ j и V ¯ j .

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с известным показывает, что при определении коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог в процессе испытаний на них транспортных средств для оценки надежности (безотказности) учитывают, при определении коэффициента n вместо «известного значения» показателя ΨA, равного 0,025 [2], конкретные значения его составляющих: fo - коэффициент сопротивления качению шины на А-дороге и fw - коэффициент сопротивления воздуха на скорости Vq на А-дороге, при этом коэффициент fo определяют через силу сопротивления качению Pf, отнесенную к суммарной нагрузке транспортного средства на опорную поверхность, которую, в свою очередь, определяют по показаниям динамометра на предварительно прогретых шинах до установившейся их температуры на стенде с беговыми барабанами или на асфальтобетонной дороге при 20±2°С наружного воздуха с последующей буксировкой транспортного средства с отключенной трансмиссией на А-дороге на скорости 1,0 м/с, а коэффициент fw определяют через силу сопротивления воздуха Pw, отнесенную к суммарной нагрузке транспортного средства на опорную поверхность, которую, в свою очередь, определяют через коэффициент обтекаемости К, площадь лобового сечения F, выражаемую через колею и высоту транспортного средства, и квадрат скорости V q 2 , соответствующей режиму определения контрольного расхода топлива. На основании этого заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».

Совокупность последовательных операций, включающих определение составляющих коэффициента ΨA в зависимости (2) для определения коэффициента суммарного сопротивления движению на j-й дороге по зависимости (1) через коэффициент сопротивления качению шины fo на А-дороге посредством отношения силы сопротивления качению Pf к суммарной нагрузке транспортного средства на опорную поверхность, которую определяют на предварительно прогретых шинах до установившейся их температуры на вращающихся барабанах стенда или на асфальтобетонной дороге на скорости 60 км/ч при температуре наружного воздуха 20±2°С с использованием показаний динамометра при последующей буксировке транспортного средства с отключенной трансмиссией на А-дороге на скорости 1,0 м/с и коэффициент сопротивления воздуха fw на А-дороге посредством отношения силы сопротивления воздуха Pw к суммарной нагрузке транспортного средства на опорную поверхность, которую определяют через коэффициент обтекаемости К, площадь лобового сечения F и квадрат скорости V q 2 , что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «существенные отличия».

Для определения коэффициента суммарного сопротивления движению j-й дороги повышенной точности транспортное средство перемещают при полной его массе в ведущем неустановившемся режиме в объеме заданного дискретного пробега, производят измерения расхода топлива в литрах на 100 км пробега по этой дороге, вычисляют реализуемую среднюю скорость движения по пройденному пути и времени чистого движения, вычисляют коэффициент пропорциональности n по зависимости (2). Для этого, при ΨA=fo+fw, определяют коэффициент сопротивления качению шины fo посредством отношения силы сопротивления качению Pf к суммарной нагрузке транспортного средства на опорную поверхность, которую, в свою очередь, определяют на предварительно прогретых шинах до установившейся их температуры на вращающихся барабанах стенда или на асфальтобетонной дороге на скорости 60 км/ч при температуре наружного воздуха 20±2°С по показания динамометра при последующей буксировке транспортного средства с отключенной трансмиссией на А-дороге на скорости 1,0 м/с и коэффициент сопротивления воздуха fw на А-дороге посредством отношения силы сопротивления воздуха Pw к суммарной нагрузке транспортного средства на опорную поверхность, которую определяют через коэффициент обтекаемости К, площадь лобового сечения F и квадрат скорости V q 2 .

Предлагаемый способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению грунтовой дороги удовлетворительного состояния повышенной точности при испытаниях колесного транспортного средства, например автомобиля УРАЛ-4320 [2], реализован следующим образом.

По выполненному пробегу по грунтовой дороге удовлетворительного состояния в объеме 7,5 тыс. км получены средние значения расхода топлива в л/100 км и скорости движения указанного автомобиля, равные соответственно 50,1 л/100 км и 34,4 км/ч.

По топливной характеристике известно, что контрольный расход топлива qк при Vq 60 км/ч равен 30 л/100 км, тогда n по зависимости (2) определяют в последовательности:

разогревают шины пробегом автомобиля на скорости 60 км/ч на стенде с беговыми барабанами или на асфальтобетонной дороге до состояния установившейся их температуры при температуре наружного воздуха 20±2°С;

методом «буксирования» определяют силу сопротивления качению шин по показаниям динамометра при скорости перемещения транспортного средства на А-дороге 1,0 м/с, равную по шине модели ОИ-25 (старая модель) в холодном состоянии 451 кгс и в разогретом состоянии - 273 кгс и на шине КАМА-1260-1 (новая модель) в холодном состоянии - 355 кгс и в разогретом состоянии - 205 кгс;

с использованием данных таблицы (фиг. 1) по зависимости (4) определяют коэффициент сопротивления качению fo, равный:

по шине ОИ-25:

- в холодном состоянии - 0,033;

- в горячем состоянии - 0,02,

по шине модели KAMA-1260-1:

- в холодном состоянии - 0,026;

- в горячем состоянии - 0,015,

значения которого заносят в таблицу (фиг. 2).

Далее с использованием данных таблицы (фиг. 1) определяют силу сопротивления воздуха при К=0,065 [5, с. 52] по зависимости (6)

и коэффициент сопротивления воздуха по зависимости (5)

затем определяют коэффициент сопротивления движению по зависимости (3), например, для шины ОИ-25 в холодном состоянии

Тогда по зависимости (2) определяют коэффициент n

и окончательно определяют значение коэффициента суммарного сопротивления движению Ψгу по зависимости (1)

что на 0,046 больше (на 38%), чем в источнике [2] - Ψгу=0,073, в расчете которого значение коэффициента ΨA, как и во всех остальных случаях, было принято по «известному значению» [2], равному 0.025.

Расчеты по остальным данным приведены в таблице (фиг.2).

Использование коэффициента сопротивления качению fo шины конкретной модели транспортного средства, прогретой до установившейся ее температуры на вращающихся барабанах стенда или в процессе пробега на асфальтобетонной дороге на скорости 60 км/ч при внешних условиях 20±2°С с последующим измерением силы сопротивления качению Ро с помощью динамометра в процессе буксирования испытываемого транспортного средства на А-дороге со скоростью 1,0 м/с и коэффициента сопротивления воздуха, определенного через значения коэффициента обтекаемости, лобового сечения и квадрата скорости V q 2 конкретно испытываемого транспортного средства и его массы обеспечивают по сравнению с аналогичными, включенными в коэффициент ΨA как константы (0,025), повышение точности определения коэффициента пропорциональности n и, наконец, самого коэффициента суммарного сопротивления движению конкретной испытательной дороги Ψj, существенно снижая одновременно погрешность показателя уровня нагружения Wj [6], определяемого через этот коэффициент и фактически отрабатываемый нормативный пробег по каждой j-й дороге для оценки надежности транспортных средств.

В таблице фиг. 2 представлены экспериментальные и расчетные значения исходных данных для определения коэффициента суммарного сопротивления движению j-x дорог, которые существенно отличаются между собой в зависимости от модели шины, ее состояния и конкретного транспортного средства по его массе и лобовому сечению и учет которых (отличий) содержится в способе, повышая в конечном итоге достоверность и воспроизводимость результатов испытаний транспортных средств независимо от места их проведения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ОСТ 37.001.472-88 Приемочные испытания автотранспортных средств. Типовая программа испытаний. - Введ. 1989-01-01. - М.: НАМИ, 1989.

2. Патент RU №2011955 C1, G01M 17/00 от 30.04.1994 г.

3. ОСТ 37.001.520-96. Категории испытательных дорог. Параметры и методы их определения. - Введ. 1997-07-01. - М.: «Дорожный транспорт», ТК 56, 1997.

4. ГОСТ РВ 52395-2005 Шины пневматические с регулируемым давлением для военной автомобильной техники. Общие технические требования. - Введ. 2005-11-17. - М.: Стандартинформ, 2006.

5. Антонов, А.С. Армейские автомобили. Теория. [Текст] / А.С. Антонов. Е.И. Магидович, Ю.А. Кононович, B.C. Прозоров. - М.: Военное издательство МО СССР, 1970, 526 с.

6. Патент RU №2090855 C1, G01M 17/00 от 20.09.1997 г.

1. Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для категорирования испытательных дорог, заключающийся в перемещении испытываемого транспортного средства по опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности, и определении по величинам среднего расхода топлива двигателя и реализуемой средней скорости движения коэффициента суммарного сопротивления движению Ψj, с использованием коэффициента пропорциональности n, характерного для каждого типа транспортного средства, определяемого через контрольный расход топлива qк, скорость, соответствующую контрольному расходу топлива Vq, и коэффициент сопротивления движению ΨА, соответствующий дороге с ровным твердым покрытием, равный 0,025, по выражению

где ΨА - коэффициент сопротивления движению на дороге с ровным твердым покрытием;
Vq - скорость, соответствующая контрольному расходу топлива, км/ч;
qк - контрольный расход топлива, л/100,
отличающийся тем, что коэффициент ΨА определяют по сумме коэффициентов сопротивления качению fo и сопротивления воздуха fw, соответствующих каждому испытываемому транспортному средству в отдельности, при этом коэффициент сопротивления качению fo определяют через отношение величины силы сопротивления качению Ро к полной массе транспортного средства, которую определяют в процессе буксирования транспортного средства по дороге с ровным твердым покрытием - А-дороге на предварительно прогретых шинах до установившейся температуры по показаниям динамометра на скорости 1,0 м/с, а коэффициент сопротивления воздуха fw определяют через отношение величины силы сопротивления воздуха Pw к полной массе транспортного средства, которую вычисляют по известному значению коэффициента обтекаемости К транспортного средства, площади его лобового сечения F и квадрата скорости , соответствующей определению контрольного расхода топлива.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный прогрев шин до установившейся температуры выполняют пробегом при температуре наружного воздуха 20±2°С на вращающихся барабанах стенда или на асфальтобетонной дороге на скорости Vq, соответствующей определению контрольного расхода топлива.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к учебной технике, может быть использована для исследования динамики мобильных транспортных средств, управляемых за счет разности скоростей вращения ведущих колес.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к стендам для диагностирования тормозов транспортных средств. Стенд содержит две подвижные в продольном направлении опоры с горизонтальной контактной поверхностью для установки колес испытываемой оси, раздельный привод подвижных опор посредством стальных канатов, наматываемых на тяговые барабаны, расположенные на одном приводном валу, вращающемся в установочных подшипниках посредством двигателя и вариатора, шариковые направляющие для перемещения подвижных опор в продольном направлении.

Изобретение относится к области испытания автомобиля. Проводят серию измерений уровня шума автомобиля, движущегося по мерному участку в режиме разгона, производят запись полученных значений, получают диаграмму значений записанного уровня шума автомобиля и определяют значение его скорости при пересечении микрофонной линии.

Изобретение относится к способу определения крутильной податливости гидромеханической трансмиссии. Способ включает нагружение слоя грунта траками гусеничного трактора с гидромеханической трансмиссией, неподвижно зафиксированного посредством силоизмерительного устройства, плавное увеличение нагрузки, регистрацию значения касательного усилия грунтозацепа трака на грунт, измерение деформации грунта, построение графика зависимости деформации грунта от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт, определение по точке излома прямой графика предельного касательного усилия грунтозацепа трака на грунт, регистрацию угла поворота ведущей звездочки трактора, построение графика зависимости угла поворота ведущей звездочки трактора от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт.

Изобретение относится к области транспортных средств (ТС), более конкретно к способам определения акустических характеристик салонов ТС, и может быть использовано при акустической доводке проектируемых образцов ТС.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкциям испытательных стендов, связанных с доводкой и определением ресурса автомобилей, строительно-дорожных машин, колесных тракторов.

Группа изобретений относится к испытанию и техническому диагностированию транспортных машин, в частности к способу и устройству испытания машин, преимущественно трактора, при трогании с места под нагрузкой. Машину присоединяют к тяговым устройствам с возможностью измерения силы тяги и касательных сил, приложенных к ободам ведущих колес, при этом применяют по крайней мере три динамометра, один из которых располагают по горизонтальной линии следа центра тяжести трактора. Устройство имеет упор с тяговым динамометром, а в основании имеются углубления, внутри которых установлены динамометры касательных сил, присоединенные к подвижным кареткам на опорных катках. Подвижные каретки состоят из роликов холостого движения и выдвижных зацепов, а на дне ниш имеются наклонные направляющие. Достигается возможность определения силы тяги на ободе ведущих колес. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к стендам для проверки технического состояния тормозов и подвески. Стенд содержит две подвижные в продольном направлении опоры, раздельный привод подвижных опор, шариковые направляющие для перемещения подвижных опор в продольном направлении. Стенд также содержит платформу с шариковыми направляющими одной из подвижных опор, устройство, сигнализирующее о начале движения подвижных опор, устройство для определения усилия на тормозной педали и ее автоматического привода, датчики веса, начала движения и силы на каждой опоре, датчики угловых скоростей вращения колес, датчики вертикальных перемещений, сигналы от которых через усилитель и аналого-цифровой преобразователь поступают на обработку в компьютер, роликовые опоры для полноприводных автотранспортных средств, устройства для фиксации последних на стенде, искусственные неровности импульсного воздействия для создания вынужденных колебаний подвески, измерительный компьютерный комплекс для снятия амплитудно-частотных характеристик подвески. Достигается расширение области применения стенда, измерение параметров торможения, в том числе при вынужденных колебаниях подвески, снятие амплитудно-частотных характеристик подвески. 5 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ измерения тяговых усилий трактора заключается в том, что создают регулируемое усилие сопротивления движению испытуемого трактора. Фиксируют значения полученных нагрузочных показателей. Для определенного типа трактора одновременно для каждого из нагрузочных показателей измеряют максимальную температуру поверхности выпускной трубы, показатели микроклимата и силу тяги на крюке трактора. Строят номограмму зависимости температуры выпускной трубы от нагрузочных показателей, индекса тепловой нагрузки внешней среды и силы тяги на крюке трактора. В полевых условиях измеряют максимальную температуру поверхности выпускной трубы и по номограмме определяют фактические тяговые усилия трактора. Достигается уменьшение времени на определение фактической загрузки трактора. 2 ил.
Наверх