CC BY
10It is known that the bee-bread is the most important product of beekeeping which is widely used in therapeutic practice. It is proved that receiving a bee-bread in large volumes is possible by means of the mechanized technologies. The mechanized technologies provide use of a complex of the specialized cars allowing taking a bee-bread from sot. For justification of constructive and technological parameters of cars it is necessary to know about a number of physical and mechanical properties of this product. One of the key parameters characterizing properties of a bee-bread is durability of its granules at compression. The technique of research of strength properties of granules of a bee-bread, and also definition of results in the form of the established mathematical model is given in article. The conclusion is drawn on rational conditions of extraction of a bee-bread from sot.
Numerical characteristics of strength properties the bee-bread granules which are necessary for development of the equipment allowing taking a bee-bread from bee sot are provided in article, and also influence of humidity and temperature of a product on its strength properties is investigated.
Key words: bee-bread, bee-bread granules, durability.
1. Byshov D.N. Issledovanie raboty izmel'chitelja voskovogo syr'ja / D.N Byshov, I.A. Uspenskij, D.E. Kashirin, N.V. Ermachenkov, V.V. Pavlov // Sel'skijmehanizator. - 2015. - №7. - S.28-29.
2. Byshov D.N. Issledovanie rabochego processa izmel'chitelja pergovyh sotov / D.N Byshov, D.E. Kashirin, N.V. Ermachenkov, V.V Pavlov // Vestnik KrasGAU. - 2015. - № 8. - S. 155-159.
3. Byshov N.V. Issledovanie gigroskopicheskih svojstv pergi / N.V. Byshov, D.E. Kashirin // Vestnik KrasGAU - 2013. - №2. - S.122-124.
4. Byshov N.V. Issledovanie ustanovki dlja izvlechenija pergi iz sotov /N.V. Byshov, D.E. Kashirin // Mehanizacija i jelektrifikacija sel'skogo hozjajstva. - 2012. - №2. - S. 31-32.
5. Byshov D.N. K voprosu vlijanija zagrjaznenij, soderzhashhihsja v pchelinyh sotah, na vyhod tovarnogo voska/D.N. Byshov, D.E. Kashirin, V.V. Pavlov//Sbornikmaterialovmezhdunarodnojnauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj dnju rossijskoj nauki. Penza 2015 g. Tom. 2 S.280-282.
6. Byshov D.N. Issledovanie adgezionnyh svojstv pergi soderzhashhijsja v pergovyh sotah / D. N. Byshov, D. E. Kashirin, A.V. Kuprijanov, V. V Pavlov //Vestnik KrasGAU. - 2015. - № 7. - S. 174-178.
7. Kashirin D.E. Usovershenstvovanie tehnologicheskogo processa otdelenija pergi ot voskovyh chastic / D.E. Kashirin //Vestnik FGOU VPO MGAU imeni V.P. Gorjachkina. - 2009. - №4 (35). - S.24-26.
8. Kashirin D.E. Sposob i ustrojstvo dlja izvlechenija pergi / D.E. Kashirin // Vestnik Saratovskogo gosagrouniversiteta im. N.I. Vavilova. - 2010. - №5. - S.34-36.
УДК 621.436.004.67
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ПРИВОДА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ МОБИЛЬНЫХ МАШИН (НА ПРИМЕРЕ АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙСТВА КАМАЗ)
ДОМКЕ Эдуард Райнгольдович, канд. техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Организация и безопасность движения», Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, [email protected]
ТИМОХИН Сергей Викторович, д-р техн наук, профессор кафедры «Тракторы, автомобили и теплоэнергетика», Пензенская государственная сельскохозяйственная академия, timohinsz@gmail. com
МАХОНИН Артем Сергеевич, аспирант, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, [email protected]
В статье обосновывается необходимость совершенствования существующих методов и средств диагностирования приводов энергетических агрегатов мобильных машин. Рассмотрены существующие и предложен новый метод диагностирования клиноременной передачи привода вспомогательных энергетических агрегатов автомобиля. Проведено теоретическое обоснование предлагаемого метода диагностирования клиноременной передачи привода генераторной установки по величине коэффициента проскальзывания. Приведены методика и результаты экспериментальных исследований разработанного метода. Методика экспериментальных исследований предлагаемого способа контроля коэффициента проскальзывания клиноременной передачи на автомобиле КамАЗ-5320 предусматривала синхронный контроль частоты сигналов индукционного датчика, установленного напротив зубчатого венца маховика ДВС и сигнала фазы генераторной установки при различных нагрузке генераторной установки и натяжении ремня. Автомобиль был оснащен генератором Г 273В1-03 с номинальным выходным током 50А и напряжением 28В. Полученное в
Literatura
© Домке Э. Р, Тимохин С. В., Махонин А. С., 2016г .
Технические науки
43
результате измерений значение передаточного числа клиноременной передачи в диапазоне частот вращения коленчатого вала 100-2500 мин-1 составило 2,4 (номинальное 2,41), параметрического коэффициента - 7,83 (расчетное 7,8). Дано описание структурной схемы и алгоритма работы разработанного микропроцессорного диагностического устройства. Для контроля и диагностирования приводов других вспомогательных агрегатов ДВС в состав разработанного диагностического прибора вводятся датчики частоты вращения их валов с доработкой схемы прибора и программного обеспечения. Использование разработанного метода диагностирования снизит трудоемкость технического обслуживания мобильных машин.
Ключевые слова: ДВС, диагностика, энергетический агрегат, датчик, генератор, клиноремен-ная передача, коэффициент проскальзывания.
Введение
В качестве основной энергетической установки мобильных машин (автомобилей, тракторов и др.) в настоящее время наиболее широко используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Они преобразуют энергию сжигаемого топлива в механическую, необходимую для осуществления рабочих и вспомогательных процессов этих машин. Помимо механической на мобильных машинах используются и другие виды энергии, в том числе электрическая, гидравлическая и пневматическая, которые получают преобразованием механической. Для производства этих видов энергии используют вспомогательные энергетические установки - электрогенераторы, насосы для циркуляции охлаждающей жидкости и вентиляторы систем охлаждения ДВС, компрессоры тормозных систем и систем кондиционирования воздуха в салоне мобильных машин и т.п. Привод данных установок осуществляется в основном клиноре-менными передачами. От надежной работы привода этих установок во многом зависит эффективность эксплуатации оснащенных ими мобильных машин. Одним из способов повышения надежности работы указанного оборудования мобильных машин является их диагностирование с использованием внешних и встроенных устройств и систем. В настоящее время широкое применение получают бортовые и маршрутные информационно- диагностические компьютеры, которые представляют водителю большое количество полезной информации в удобной форме, однако диагностирование и контроль привода вспомогательных агрегатов, а также мощностных показателей ДВС в них не предусмотрены. Развитие электроники, динамического метода определения мощностных показателей ДВС [1-7] позволяют создать недорогие, малогабаритные устройства для встроенной диагностики энергетических агрегатов мобильных машин, в связи с чем задача их разработки является актуальной.
Теоретическая часть
Известно, что эффективность работы вспомогательных энергетических установок автомобиля во многом зависит от работы клиноременной передачи, подводящей к ним крутящий момент от коленчатого вала ДВС. Качество работы клиноременной передачи определяется стабильностью фактического значения передаточного числа и зависит от силы натяжения ремня и технического состояния ее элементов (износа рабочих поверхностей шкивов и ремней, наличия загрязнений). В качестве диагностического параметра, контролирующего натяжение ремня на практике, наиболее часто ис-
пользуют величину прогиба его ветви определенной длины под действием заданной, фиксированной нагрузки. Для этого используют механические устройства, например типа КИ-13918-ГОСНИТИ. Однако из-за влияния на работу клиноременной передачи других вышеуказанных факторов этот параметр не определяет однозначно качество ее работы. Таким параметром может служить только коэффициент проскальзывания Кп, отражающий влияние всех указанных выше факторов, а также нагрузочно-скоростных режимов работы генераторной установки. Его величина определяется формулой:
кп=1
Ит
(1)
П- I
где:пг - частота вращения ротора генератора, мин-1;
n - частота вращения коленчатого вала ДВС, мин-1;
i - номинальное передаточное число клиноременной передачи (i = const).
При полном буксовании частота вращения ротора генератора будет равна нулю, а коэффициент проскальзывания будет равен единице (полное буксование). При отсутствии буксования произведение номинального передаточного числа клиноременной передачи привода генератора на частоту вращения коленчатого вала ДВС будет равно частоте вращения ротора генератора, а их отношение будет равно единице, при этом коэффициент проскальзывания будет равен нулю.
Выражение (1) показывает, что для определения коэффициента проскальзывания диагностическим прибором необходимо иметь электрические сигналы (аналоговые или цифровые), пропорциональные частоте вращения коленчатого вала и ротора генератора, а также значение номинального передаточного числа клиноременной передачи данного автомобиля.
В качестве источника сигнала частоты вращения коленчатого вала наиболее целесообразно использовать индукционный датчик, установленный напротив зубчатого венца маховика ДВС. Такие датчики используются, как встроенные в микропроцессорных системах управления зажиганием ДВС (ВАЗ-2108, 2109), частотой вращения (КамАЗ-6560 с V-образным ТНВД), а также как устанавливаемые на время диагностирования (датчики измерителей мощности ИМД-ЦМ) [2]. Частота выходных импульсов индукционного датчика пропорциональна частоте вращения коленчатого вала и числу зубьев венца маховика z, т.е.
it г п-1
Для дизеля КамАЗ-6560 с z = 113
(2)
(3)
/„= -
В качестве источника сигнала, пропорционального частоте вращения ротора генератора, можно использовать сигнал одной из фаз генераторной установки (клемма «Д»), используемый для работы штатных тахометров автомобилей. Частота следования этих импульсов fг теоретически пропорциональна частоте вращения коленчатого вала ДВС, фактическому передаточному числу клиноременной передачи (для автомобиля КамАЗ [8] номинальное значение ) и числу пар полюсов генератора р (для генератора Г287В1 автомобиля КамАЗ р = 6):
или после подстановки
/=и- 6- — = 0,241 п (5)
60
В эксплуатации частота импульсов генератора будет отличаться от рассчитанной по выражению (4), вследствие уменьшения натяжения ремня, ухудшения контакта ремня со шкивами и т.д. Причиной ухудшения контакта ремня со шкивами являются искажения формы сечения ремня и ручьев шкивов из-за их износа, изменение коэффициента трения между ремнем и шкивами, в том числе за счет действия центробежных сил, загрязнения контактирующих поверхностей.
Сравнение формул (2) и (4) показывает, что частота сигнала индуктивного датчика, установленного напротив зубчатого венца маховика ДВС, больше частоты сигнала генератора, при этом величина параметрического коэффициента т в общем виде будет равна:
™ /д//Г ■ (6)
Для дизеля КамАЗ величина параметрического коэффициента т будет равна: 1,88-и
(7)
0,241-л ^ '
Тогда выражение для определения коэффициента проскальзывания клиноременной передачи в общем виде будет иметь вид: т-/г
К =1
f.
(8)
д
Для дизеля КамАЗ величина коэффициента проскальзывания может быть найдена из выражения'
7,8 -/г
- (9)
К =1-
Экспериментальная часть
Методика экспериментальных исследований предлагаемого способа контроля коэффициента проскальзывания на автомобиле КамАЗ-5320 предусматривала синхронный контроль частоты сигналов индукционного датчика, установленного напротив зубчатого венца маховика и сигнала фазы генераторной установки при различных нагрузке генераторной установки и натяжении ремня.
Экспериментальные исследования предложенного способа контроля коэффициента проскальзывания клиноременной передачи привода генератора проводились на автомобиле, оснащенном генератором Г 273В1-03 с номинальным выходным током 50А и напряжением 28В. Генератор имеет вывод «Д» фазы статорной обмотки, импульсы с которого дополнительно подавались на первый цифровой частотомер (мультиметр DT 9208A) и первый вход USB осциллографа (USB DiSco-2). На дизель, напротив зубчатого венца маховика, был установлен индукционный датчик частоты вращения прибора ИМД-ЦМ. С выхода усилителя-формирователя данного прибора частотный сигнал дополнительно подавался на второй цифровой частотомер и второй вход USB осциллографа. Сигналы USB осциллографа отображались на дисплее ноутбука.
Ток нагрузки генератора задавался реостатом и контролировался цифровыми клещами постоянного тока «Matech». Натяжение ремней генератора контролировалось прибором КИ-13918 ГОСНИТИ. На автомобиль были установлены новые шкивы и ремни клиноременной передачи. В соответствии с инструкцией по эксплуатации [8], правильно натянутый ремень при нажатии на середину наибольшей ветви с усилием 40 Н должен иметь прогиб 15-22 мм. Замеры проводились при номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля КамАЗ-740, равной 2600 мин-1.
В результате измерения частот сигналов фазы генератора и индукционного датчика (прибора ИМД-ЦМ), при минимальной нагрузке генератора, установлено, что полученное значение передаточного числа клиноременной передачи в диапазоне частот вращения коленчатого вала 1000-2500 мин-1 составило 2,4 (номинальное значение 2.41), а значение параметрического коэффициента m, определенного по выражению (6), составило 7,83 (расчетное 7,8).
В результате осциллографирования сигналов фазы генератора и индукционного датчика при минимальной нагрузке генератора, (рис. 1) установлено, что значение параметрического коэффициента m, определенного обработкой осцилло-раммы, составило 7,6 (расчетное 7,8).
При нормативном натяжении ремней генератора и номинальном токе нагрузки (50А) величина коэффициента проскальзывания, определенная по выражению (9), не превышала 0,02. При уменьшении натяжения ремня (увеличении прогиба с 20 до 30 мм.) величина коэффициента возрастала до 0,04 -0,06.
Технические науки
В I а е»! А ► :
- Л - уэ - 41 о \
Осциллограф | Спектроана-гиза'
чисви | Логический анализатор ] Скан-Теетер | Т-
а
Г|;1?П.....I
Рис. 1 - Осциллограмма сигналов генераторной установки и индуктивного датчика
(после формирователя)
Полученные результаты подтвердили верность теоретического обоснования предлагаемого способа диагностирования клиноременной передачи и позволили разработать алгоритм и структурную схему микропроцессорного измерителя параметров дизелей с дополнительной функцией контроля коэффициента проскальзывания клиноременной передачи привода генераторных установок мобильных машин. Структурная схема прибора приведена на рисунке 2.
ГУ
Э5У ФИ-
дн
УС1-
ПФ-
ГРР-
КД
"ввод"
М<
"сброс"
— д
V
-I тк
□г
сн
+12 „24В
Рис. 2 - Структурная схема микропроцессорного диагностического прибора
Прибор включает индуктивный датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля (ДИ), штатную генераторную установку автомобиля (ГУ), формирователь импульсов частотного сигнала генераторной установки (ФИ), усилитель-формирователь сигнала индукционного датчика (УС), переключатель режимов работы (ПРР), кодонаборник (КД), кнопки «Ввод» и «Сброс», микроконтроллер (МК), транзисторные ключи (ТК), дисплей (Д) и стабилизатор напряжения питания (СН).
Работа прибора в режиме контроля коэффициента проскальзывания клиноременной передачи происходит следующим образом. Частотный сигнал индуктивного датчика после усиления и формирования дает микроконтроллеру информацию о частоте вращения коленчатого вала дВс, а сигнал фазы генераторной установки, прошедший через формирователь, - о частоте вращения ротора генератора. Микроконтроллер умножает частоту сигнала генератора на постоянный параметрический коэффициент т, занесенный в постоянное запоминающее устройство прибора (например т = 7.8 для автомобиля КамАЗ), определяет отношение полученной частоты к частоте сигнала индукционного датчика частоты вращения коленчатого вала ДВС и вычитает полученное отношение от единицы. Полученный результат выводится на дисплей. При работе прибора в составе маршрутного или бортового компьютера информация на дисплей, сигнальную лампочку или звуковой сигнализатор может выводиться только при достижении предельного значения коэффициента проскальзывания.
Заключение
Целесообразность модернизации разработанного с участием авторов диагностического при-
бора [1], предназначенного для диагностирования мощностных и скоростных параметров ДВС динамическим методом [4] обусловлена тем, что в его состав уже входит опорный индукционный датчик частоты вращения коленчатого вала и его доработка сводится к подводу сигнала фазы штатной генераторной установки, установке формирователя этого сигнала и корректировке программы микроконтроллера. Для контроля и диагностирования приводов других вспомогательных агрегатов в состав диагностического прибора вводят датчики частоты вращения их валов и аналогично проводят доработку схемы и программного обеспечения.
Использование разработанного метода диагностирования снизит трудоемкость технического обслуживания мобильных машин и повысит эффективность их эксплуатации.
Список литературы
1.Махонин, А. С. Результаты экспериментальных исследований средств диагностирования мощностных показателей дизелей автомобилей семейства КамАЗ [Текст] / А. С. Махонин // Мир транспорта и технологических машин. - 2015. - № 4. - С.52-59.
2.Домке, Э. Р. Датчики частоты вращения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания [Текст] / Э. Р. Домке, А .С. Махонин, Н. А. Муха-таев // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: материалы VIII междунар. науч.-техн. конф., 21-23 мая 2014 г.- Пенза : ПГУ-АС, 2014. - С. 303-308.
3.Аллилуев, В. А. Техническая диагностика тракторов и зерноуборочных комбайнов [Текст] / В. А. Аллилуев. - М. : Колос, 1978. - 287 с.
4.Ждановский, Н. С. Бестормозные испытания
тракторных двигателей [Текст] / Н. С. Жданов- лов индукционных датчиков частоты вращения
ский. - М.-Л. : Машиностроение, 1966. - 177 с. лов^ГдукциЮнных иТ^.^с^ n1^™
5.А.с. 15627270 СССР.Устройство для управ- ^Ч/ Мухаталев Н. Тюрин М. Елизарова
ления [эежимлами приработки S д.иагноёгиро^'ва'ния, Л.^Ъ-ОГа^^ы-тое Аа.кСLÍИ;O3HаеЯрBHИOTееЛOЬбИЩПеаC^еB°T0НбаyЧД0-
дизел^ [Телст^Б ^А^.1Hиколaoíенко, СБ. Тимохин [и ИиесЛсЛеОоTKааеTл0ьескаиKЦИи0нHсеPнHу0те фои'^з'ичесвих
др.] - Опубл. Б.И. № 17, 1990. -„ " ; зяявл 0а071а ; опубл
6.Автоматический задатчик скоростных режи- н0о8 43 Б0>12 N°23 ; 02 07 12 ; опубл.
-М7.:вро7м87 Российская Федерация, М1рП ЕPе^ИiP:°°T9Kа?ВизH..Бар-Ре Аи. " H03K 5/153 Формирователь импульсов из сигна- |ранспорт |988. 352 с.
COEFFICIENT ON INTERNAL COMBUSTION ENGINES FUEL CONSUMPTION DEPENDING ON TEMPERATURE AND AIR PRESSURE AT THE ENTRANCE
Domke Eduard R., PhD, professor, head of department "Organization and traffic safety", Penza state university of architecture and construction, [email protected]
Timokhin Sergey V., Doctor of Engineering, professor of department "Tractors, cars and heat-and-power engineering", Penza state agricultural academy, [email protected]
Makhonin Artem S., postgraduate student, Penza state university of architecture and construction, obd@ pguas.ru
Improvement justification of the existing methods and diagnostic devices for power units drives for mobile vehicles is given in the article. Existing methods are considered and the new method of vehicle auxiliary power units V-belt drive diagnosing. Theoretical justification of the offered generator unit V-belt drive diagnosing method by slippage coefficient value is carried out. The technique and results of developed method experimental studies are given. The technique of experimental studies of the offered KAMAZ-5320 vehicle V-belt drive slippage coefficient control method provided by induction sensor signals frequency synchronous control which installed opposite the internal-combustion engine flywheel tooth rim and the generating installation phase signal at different generating installation loads and belt tension. The vehicle has been equipped with the generator G 273V1-03 with a rated output current 50A and voltage 28V.V-belt drive gear ratio value received in the observed data in the crankshaft rotation frequency band of 100-2500 min-1 was 2,4 (rated 2,41), parametrical coefficient - 7,83 (rated 7,8). The description of the block diagram and operation algorithm of the developed microprocessor diagnostic unit is given. For control and diagnosing of internal-combustion engine auxiliary units drives shaft rotation speed sensors with circuitry and software completion are entered into structure of the developed diagnostic unit. Using of the developed diagnosing method will reduce labor input of mobile vehicles maintenance.
Key words: internal-combustion engine, diagnostics, energetically unit, sensor, generator, V-belt drive, slippage coefficient.
Literatura
1.Makhonin A. S. Rezultaty yeksperimentalnykh issledovaniy sredstv diagnostirovaniya moshnostnykh pokazateley dizeley avtomobiley semeystva KAMAZ / S. Makhonin //Mir transporta itekhnologicheskikh mashin. - 2015. - No. 4. S. 52-59.
2.Domke E.R. Datchiki chastoty vrasheniya kolenchatogo vala dvigateley vnutrennego sgoraniya / E.R. Domke, A.S. Makhonin, N. A. Mukhatayev//Problemy kachestva I ekspluatatsii avtotransportnykh sredstv: Materialy VIII mezhdunar. nauch. - tekhn. konf. 21-23 maya, 2014,- Penza: PGUAS, 2014. - S. 303-308.
3.Alliluyev, V.A. Tekhnicheskaya diagnostika traktorov I zernouborochnykh kombainov. - M.: Kolos, 1978. - 287 s.
4.Zhdanov, N. S. Bestormoznye ispytaniya traktornykh dvigateley/N. S. Zhdanovsky, A.V. Nikolayenko [i dr.]. - M.-L.: Mashinostroenie, 1966. - 177 s.
5.A.s. No. 15627270 (SSSR) Ustroistvo dlya upravleniya rezhimami prirabotki I diagnostirovaniya dizelya / A.V. Nikolayenko, S. V. Timokhin [i dr.] - Opubl. v B. I. No. 17, 1990.
6.Automatichesky zadatchik skorostnykh rezhimov raboty izdeliya. Tekhnicheskoe zadanie / V. M. Mikhlin, A.V. Kolchin, S. V. Timokhin [idr.]- M.: Gosagroprom, 1988. - 11 s.
7.Patent No. 2490787 RF, MKP H03K 5/153 Formirovatel impulsov iz signalov induktsionnykh datchikov chastity vrasheniya /Mukhatayev N. A., Makhonin A.S. [i dr.] (RU) No. 2012127587/08, Zayav. 02.07.2012; Opublikovano: 20.08.2013 Bul No. 23
8.Avtomobili KAMAZ: Tekhnicheskoe obsluzhivanie I remont / V. N. Barun, R.A. Azamatov, E. A. Mashkov, i dr., 2e izd. pererab. i dop. - M.: Transport, 1988. - 352 s.
