close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9806

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 60W 10/00
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ
КАЧЕНИЮ КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ
(21) Номер заявки: a 20051001
(22) 2005.10.19
(43) 2007.06.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский
университет" (BY)
(72) Авторы: Тарасик Владимир Петрович; Дычкин Иван Михайлович;
Горбатенко Николай Николаевич;
Пузанова Ольга Владимировна (BY)
BY 9806 C1 2007.10.30
BY (11) 9806
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(56) Басалаев В.Н. Адаптивный выбор оптимальных моментов переключений
гидромеханической трансмиссии автомобиля // Известия Национальной академии наук Беларуси. - 2000. - № 1. С. 38-43.
RU 2011955 C1, 1994.
SU 1386862 A1, 1988.
SU 976778 A, 1985.
(57)
Способ определения коэффициента сопротивления качению колес автомобиля, включающий операции измерения, обработки и анализа сигналов, несущих информацию о режимах работы двигателя и гидромеханической передачи автомобиля, а также операции
формирования сигналов управления исполнительными механизмами, отличающийся
тем, что осуществляют пробег снаряженного автомобиля массой m 0 , а также пробег того
же автомобиля с полной массой m a при полностью нажатой педали подачи топлива и заблокированном гидротрансформаторе на одной и той же i-ой передаче на горизонтальном
участке дороги в одном и том же направлении при отсутствии помех движению и при достижении одной и той же заданной частоты вращения вала двигателя, рассчитывают и фиксируют в памяти ЭВМ соответственно достигнутое ускорение прямолинейного движения
a 0 (i ) снаряженного автомобиля массой m 0 и приведенной массой m 0пр (i ) и достигнутое
ускорение прямолинейного движения a а (i ) автомобиля с полной массой m a и приведенной массой m апр (i ) , а коэффициент сопротивления качению f колес автомобиля вычисляют по формуле:
m 0 пр (i ) ⋅ a 0 (i ) − m апр (i ) ⋅ a а (i )
,
f =
g (m a − m 0 )
где g - ускорение свободного падения.
Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано, в
частности, в адаптивных системах автоматического управления тягово-скоростными режимами транспортного средства.
BY 9806 C1 2007.10.30
Коэффициентом сопротивления качению f называется отношение продольной силы Fx,
вызывающей качение колеса, к нормальной реакции дороги на колесо Rz:
f=FxRz.
Коэффициент сопротивления качению f непосредственно влияет на величину силы
сопротивления качению колеса, являющейся одной из составляющих суммарной силы сопротивления движению автомобиля, и поэтому входит в базу данных, позволяющих уточнить и наметить пути решения задачи управления движением автомобиля в соответствии
с характером внешних событий или ситуаций.
Причины возникновения потерь на качение колеса хорошо исследованы, однако, достаточно точных формул для определения коэффициента сопротивления качению нет. Поэтому в теории автомобиля используют значения этого коэффициента, полученные
опытным путем в лабораторных условиях, обычно в ведомом режиме качения колеса [1].
Коэффициент сопротивления качению f учитывает собственно трение качения колеса,
гистерезисные потери в шине вследствие ее деформации и аэродинамические потери, обусловленные взаимодействием с воздушной средой. Значение f зависит от множества факторов: типа дорожного покрытия, формы и состояния его поверхности, материала и
конструкции шины, ее деформации, давления воздуха в шине, скорости движения автомобиля, продольного и поперечного скольжения шины относительно дороги при движении
по прямой и на повороте, колебания колес и шин [1], [3]. Кроме того, значение коэффициента f зависит от режима работы колеса: например, для ведущего колеса оно значительно
больше, чем для ведомого [2].
Поэтому использование лабораторных результатов определения коэффициента сопротивления качению в системах автоматического управления тягово-скоростными режимами движения автомобиля, предъявляющих повышенные требования к точности
информации об объекте управления и параметрах внешней среды, неизбежно приводит к
погрешностям при формировании управляющих команд и снижает эффективность автоматизации управления.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициента сопротивления качению f колес автомобиля, осуществляемый в процессе движения автомобиля с гидромеханической трансмиссией по реальному маршруту [4]. Через определенные
интервалы времени производится расчет на бортовой ЭВМ силы тяги ведущих колес автомобиля Fт, силы сопротивления воздуха Fw, массы автомобиля mа, а также параметров,
характеризующих режимы работы двигателя и гидротрансформатора. При движении автомобиля с разблокированным гидротрансформатором в качестве исходной информации
для расчета силы тяги Fт и массы автомобиля mа служат заложенные в память бортовой
ЭВМ характеристики гидротрансформатора, поступающая с датчиков угловой скорости
двигателя, насосного и турбинного колес гидротрансформатора информация и определенные на ее основе для двух следующих с некоторым интервалом точек ускорения автомобиля. Величина коэффициента сопротивления качению f вычисляется с использованием
полученных значений силы тяги Fт, силы сопротивления воздуха Fw и массы автомобиля
mа с учетом угла подъема дорожного полотна α на режиме установившегося движения автомобиля по формуле:
f=
Fт − Fw
− tgα ,
m a g cos α
где g - ускорение свободного падения.
Такому способу определения коэффициента сопротивления качению присуща возможность значительного отклонения полученной в результате расчета величины коэффи2
BY 9806 C1 2007.10.30
циента f от его истинного значения, а также сложность оценки этого отклонения. Это связано, прежде всего, с существенными отклонениями характеристик гидротрансформатора,
колеса которого, как правило, получают литьем, от внесенных в память ЭВМ его эталонных характеристик, полученных в лабораторных условиях для иного образца. Ошибка
усугубляется неточностями расчета силы сопротивления воздуха, для определения которой также необходимы предварительные лабораторные исследования или дорожные испытания. Без знания ошибки в оценке этих параметров их использование в базе данных
бортовой ЭВМ не дает уверенности в точности получаемых результатов. Сложность получения информации об управляющих переменных и снижение качества управления процессом из-за неизбежных ошибок, величина которых к тому же не оценена, являются
существенными недостатками этого способа.
Задачей изобретения является повышение достоверности определения коэффициента
сопротивления качению f колес автомобиля при одновременном снижении требований к
объему исходной информации и трудоемкости ее получения.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения коэффициента сопротивления качению колес автомобиля, включающем операции измерения, обработки и анализа сигналов, несущих информацию о режимах работы двигателя и гидромеханической
передачи автомобиля, а также операции формирования сигналов управления исполнительными механизмами, согласно изобретению, осуществляют пробег снаряженного автомобиля массой m0, а также пробег того же автомобиля с полной массой mа при
полностью нажатой педали подачи топлива и заблокированном гидротрансформаторе на
одной и той же i-ой передаче на горизонтальном участке дороги в одном и том же направлении при отсутствии помех движению и при достижении одной и той же заданной частоты вращения вала двигателя рассчитывают и фиксируют в памяти ЭВМ соответственно
достигнутое ускорение прямолинейного движения a0(i) снаряженного автомобиля массой
m0 и приведенной массой m0пр(i), и достигнутое ускорение прямолинейного движения aa(i)
автомобиля с полной массой mа и приведенной массой maпp(i), а коэффициент сопротивления качению f колес автомобиля вычисляют по формуле:
f=
m 0пр (i)a 0 (i) − m апр (i)a a (i)
g(m a − m 0 )
,
где g - ускорение свободного падения.
Пробеги автомобиля при определении коэффициента сопротивления качению могут
быть совмещены с пробегами, предназначенными для определения известными способами
параметров приведенных масс m0пp и mапр и полной массы mа автомобиля, или с пробегом,
осуществляемым по прямому назначению автомобиля.
Повышение достоверности определяемого коэффициента сопротивления качению f
колес автомобиля достигается благодаря минимальному числу исходных данных, полученных притом в одинаковых условиях.
В каждом из пробегов автомобиля фиксируемые при одном и том же значении частоты вращения вала двигателя, работающего на внешней скоростной характеристике, и при
одной и той же i-ой включенной передаче трансмиссии ускорения a0(i) и аа(i) достигаются
за счет доли мощности двигателя, остающейся после вычета из развиваемой двигателем
мощности затрат на преодоление потерь на трение в трансмиссии, сопротивления качению колес и сопротивления воздуха. Следовательно, при всех прочих равных условиях
сила, разгоняющая груженый автомобиль, будет меньше силы, разгоняющей порожний
автомобиль, на величину ∆F возросшего сопротивления качению колес автомобиля, обусловленного увеличением его массы:
3
BY 9806 C1 2007.10.30
∆F=fg(ma-m0).
С другой стороны, величина ∆F соответствует разности сил инерции при разгоне снаряженного и груженого автомобиля и определяется с учетом развиваемых ускорений a0(i)
и аа(i) приведенных масс соответственно снаряженного автомобиля m0np(i) и груженого
автомобиля mапр(i) по формуле:
∆F = m 0 пр (i)a 0 (i) − m апр (i)a a (i) .
В результате получаем равенство
fg (m a − m 0 ) = m 0пр (i)a 0 (i) − m апр (i)a a (i) ,
из которого следует
f=
m 0пр (i)a 0 (i) − m апр (i)a a (i)
g(m a − m 0 )
.
Эта формула позволяет ограничиться минимумом исходных данных, получить которые достаточно просто с необходимой точностью, в результате повышается достоверность
определения коэффициента сопротивления качению f колес автомобиля.
Преимущество данного способа проявляется, в частности, при его использовании в
системе автоматического управления трансмиссией автомобиля особо большой грузоподъемности, для которого определение характеристик гидротрансформатора и двигателя
связано с определенными трудностями из-за большой их мощности.
При разгоне автомобиля на горизонтальном участке дороги при полной подаче топлива и заблокированном гидротрансформаторе на одной из промежуточных передач после
достижения двигателем в процессе разгона определенного, наперед заданного и хранимого в базе данных бортовой ЭВМ значения частоты вращения вала двигателя nд, осуществляется определение и фиксация в памяти ЭВМ ускорений соответственно снаряженного
а0(i) и груженого aa(i) автомобиля.
Ускорения а0(i) и aa(i) вычисляются через угловое ускорение вала двигателя, получаемое, например, посредством численного дифференцирования сигналов датчика угловой
скорости, либо определяются иными известными или возможными способами, например с
помощью датчика продольного ускорения автомобиля.
Параметры m0, ma, m0пр(i), mапр(i) определяются, как правило, предварительно и заносятся в базу данных бортовой ЭВМ. Массы снаряженного m0 и груженого mа автомобиля
определяются либо взвешиванием, либо любым из известных или возможных способов.
Приведенные массы снаряженного m0пр(i) и груженого maпр(i) автомобиля определяются
либо расчетным путем на основе технической документации на автомобиль, либо экспериментально посредством известных или возможных способов. Таким образом, все исходные данные определяются с высокой точностью, что позволяет при использовании
предлагаемого способа получить достоверные значения коэффициента сопротивления качению f колес автомобиля.
Предлагаемый способ определения коэффициента сопротивления качению можно
также использовать для автомобиля с механической трансмиссией, поскольку при заблокированном гидротрансформаторе гидромеханическая трансмиссия эквивалентна
механической.
4
BY 9806 C1 2007.10.30
Источники информации:
1. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств / А.С. Литвинов, Я.Е. Фаробин. M.: Машиностроение, 1989. - С. 23-35.
2. Чудаков Е.А. Избранные труды. Том I. Теория автомобиля. - M.: Издательство Академии наук СССР, 1961. - С. 37-40.
3. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. - Мн.: Вышэйшая школа, 1986. - С. 35-37.
4. Басалаев В.H. Адаптивный выбор оптимальных моментов переключений гидромеханической трансмиссии автомобиля // Весцi HAH Беларусi. Сер. фiз. тэхн. навук. - 2000. № 1. - С. 38-44.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
87 Кб
Теги
by9806, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа