RU2581738C2 - Способ определения замедлений поступательно движущихся систем - Google Patents
Способ определения замедлений поступательно движущихся систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581738C2 RU2581738C2 RU2013142371/28A RU2013142371A RU2581738C2 RU 2581738 C2 RU2581738 C2 RU 2581738C2 RU 2013142371/28 A RU2013142371/28 A RU 2013142371/28A RU 2013142371 A RU2013142371 A RU 2013142371A RU 2581738 C2 RU2581738 C2 RU 2581738C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- rotating part
- function
- path
- determining
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
Abstract
Предложенное изобретение относится к области испытания механических систем, которые оценивают по замедлению при выбеге вращающейся детали, и может быть использовано для определения отрицательных ускорений вращающихся частей или систем в целом. Способ определения замедлений поступательно движущихся систем заключается в том, что на вращающуюся деталь системы устанавливают метку, сигналы от которой принимают посредством датчика. При этом используют только одну метку, создающую один сигнал во время одного оборота вращающейся детали, регистрируют число оборотов вращающейся детали в функции времени, аппроксимируют зависимость числа оборотов от времени непрерывной дифференцируемой функцией «путь-время», учитывающей кинематическую связь вращающейся детали с поступательной скоростью системы. После этого замедление получают в виде второй производной указанной функции по времени. Данное изобретение позволяет повысить точность и эффективность определения малых по величине замедлений механических систем. 7 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению. Оно касается измерения замедления поступательно движущихся механических систем для определения сопротивлений их движению с целью оценки потерь энергии. По величине этих потерь судят об энергетическом совершенстве систем и механизмов. При этом сопротивления движению определяют как произведения величины замедления на приведенные моменты инерции систем.
Известны способы определения отрицательных ускорений (замедлений) механических систем методом выбега [1], [2], [3] при которых на вращающиеся детали системы устанавливают датчик оборотов и его сигналы используют для регистрации времени получения каждого сигнала, после чего замедление j определяют по формуле малых приращений скорости ΔV и времени Δt (фиг.1):
где V1 - скорость некоторой точки вращающейся детали радиуса R в начале интервала Δt, V2 - скорость в конце интервала Δt.
В свою очередь скорости V1 и V2 определяют по формулам малых приращений пути Δl1 и Δl2 и времени Δt1 и Δt2 (фиг.2):
В результате измерений получают:
Таким образом, алгоритм измерений замедления содержит пять источников погрешностей, входящих в формулу 2, и дополнительно три источника погрешностей в результате спрямления участков кривых V1-V2 (см. фиг.1) и l1-l2, l3-l4 (см. фиг.2). Это является основным недостатком указанных способов определения замедлений вращающихся тел.
Известны также способы определения замедлений валов двигателей внутреннего сгорания с помощью комбинации специальных приборов [4], [5]. Однако в описании этих способов нет сведений, касающихся вычислительных действий для определения замедлений.
Решаемой задачей является достижение высокой точности и эффективности определения замедлений механических систем, в особенности замедлений малых по величине, сопротивление движению которых Р описывается полиномом второй степени скорости вида:
Р=а+bV+cV2,
где а, b и c - константы,
V - поступательная скорость системы.
Указанная задача решается за счет:
- исключения необходимости измерения величин непрямого измерения, таких как скорость,
- применения специальной формулы функции "путь-время" для аппроксимации результатов измерений, обеспечивающей минимальные расхождения между экспериментальными и аналитическими данными,
- придания способу универсальности применения для измерений замедлений как во всем диапазоне скоростей, так и для локальных значений скорости.
Вращающуюся деталь поступательно движущейся системы снабжают датчиком оборотов с одной меткой, что исключает неточность угловой разметки, которая появилась бы при большом количестве меток. Реагирующий на одиночную метку датчик оборотов соединяют с регистрирующим прибором и компьютером. Регистрируют, например, в дискретной форме зависимость числа оборотов, а при известном радиусе вращающейся детали - пути в функции времени на определенном отрезке временного интервала, аппроксимируют эту зависимость детерминированной, непрерывной, дифференцируемой функцией, учитывающей кинематическую связь вращающейся детали с поступательной скоростью системы. Вторую производную указанной функции по времени используют для получения зависимости замедления системы от времени. Поскольку преобразование функции «путь-время» в функцию «замедление-время» выполняется на основе положений дифференциального исчисления высшей математики с абсолютной математической точностью, точность определения замедления зависит только от точности измерений периода оборотов и параметра движения наблюдаемой точки и качества аппроксимации экспериментальной кривой «путь-время». Этим достигается простота, высокая точность получаемых результатов и сокращение времени каждого измерения.
Определение замедлений поступательно движущихся систем с вращающимися элементами выполняют установив кинематическую связь между окружной и поступательной скоростями.
На фиг.3 показан принцип измерения времени выбега как нарастающей суммы периодов вращения тела радиуса R с единственной меткой для датчика.
На фиг.4 показан фрагмент примера реальной записи времени выбега вращающегося тела для каждого его оборота. При этом порядковый номер строки записи тождествен количеству оборотов z, совершенных телом.
На фиг.5 показана графическая зависимость дискретных значений "путь-время" выбега в виде функции l(z)=f(t) на основе данных, подобных показанным на фиг.4.
На фиг.6 показана аппроксимация экспериментальной зависимости "путь-время" специальной функцией S=f(T). На этой же фигуре поясняется связь между текущими и ретроспективными параметрами выбега.
На фиг.7 показан переход от зависимости "путь-время" S=f(T) к зависимости "замедление-время" j=f(T) по правилу дифференциального исчисления.
Заявляемый способ реализуется следующим образом: на вращающемся теле системы устанавливают одну метку, а на неподвижном относительно вращающегося тела основании - реагирующий на нее датчик, например индуктивный, по сигналам которого, с точностью не менее ±50 мкс, производят регистрацию прибором значений времени t каждого оборота тела, как показано на фиг.4 и 5. В результате получают дискретное выражение "путь-время" в виде зависимости числа оборотов z и пути l=2πRz от времени t. Эту дискретную зависимость передают на компьютер и аппроксимируют (фиг.6) формулой:
где S и Т - ретроспективные путь и время соответственно, т.е. путь и время до остановки вращающегося тела;
А, В, β и h - константы, причем:
где δ - коэффициент вращающихся масс системы.
Константу b и связанные с ней h и β находят предварительными испытаниями узла системы, имеющего сопротивления движению Р1, описываемые зависимостью:
Р=а+bV+cV2,
Для связи между величинами S и l используют соотношение, которое поясняет фиг.6:
S=S∑-l,
где S∑ - полный путь выбега.
Для связи между величинами Т и t используют соотношение (см. фиг.6):
T=T∑-t,
где T∑ - полное время выбега.
Константы А и В, входящие в формулу (3), а также параметры S∑ и T∑ находят из системы 4-х уравнений вида:
где li и ti координаты выбранной i-й точки функции l=f(t). Значения z=1,2,3,4 выбирают из значений количества оборотов z, например, с одинаковыми интервалами Δ:
Δ=z1=z2-z1=z4-z3,
Например, колесо автомобиля при выбеге со скорости 90 до 70 км/ч совершило 203 оборота. Принимают за z4 ближайшее значение z, кратное 4-м, т.е. z4=200. Тогда Δ=z4/4=z1=50, z2=100, z3=150.
Замедление j получают, взяв вторую производную от функции (3) (фиг.7):
Многочисленные эксперименты показали, что применение формулы (3) для аппроксимации экспериментальных данных обеспечивает среднеквадратическое отклонение аппроксимирующей кривой, не превышающее 0,02%, и коэффициент корреляции R2 , превышающий 0,9999.
Таким образом, способ обеспечивает:
- получение данных о величинах отрицательных ускорений (замедлений) вращающегося тела без необходимости измерения скорости как источника значительных погрешностей,
- минимальные расхождения между экспериментальными данными и аналитическим выражением их результатов,
- универсальность применения способа для измерения замедлений для различных диапазонов скоростей выбега.
Этим решается поставленная заявителем задача.
Способ может применяться для измерения замедлений механических систем с целью последующего определения:
- сопротивлений движению автомобилей и автопоездов в дорожно-полигонных условиях,
- диагностики механизмов и агрегатов, использующих в качестве основных элементов вращающиеся роторы (турбины, электродвигатели и т.п.),
- особенно полезным способ оказывается для высокоточных измерений замедлений систем, у которых сопротивление движению описывается уравнениями 2-й степени скорости при малых значениях j≤0.02g, где другие способы неэффективны.
Источники информации
1. А. Янте. Механика движения автомобиля, Часть 1, Машгиз, 1958. Стр.118-124.
2. Б.С. Фалькевич. Дорожные испытания автомобилей, Гострансиздат, 1936. Стр.19-20.
3. И.В. Новопольский. Измерение потерь на качение - один из видов лабораторных испытаний автомобильных шин, Труды НИИШП, сборник 3, Москва, Госхимиздат. 1957. Стр.122-138.
4. Патент РФ №2250469. Устройство для измерения ускорения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. МПК: G01P 15/00.
5. Патент РФ №2329510. Устройство для измерения ускорения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания на всем диапазоне скоростей. МПК: G01P 15/00.
Claims (1)
- Способ определения замедлений поступательно движущихся систем, заключающийся в том, что на вращающуюся деталь системы устанавливают метку, сигналы от которой принимают посредством датчика, при этом используют только одну метку, создающую один сигнал во время одного оборота вращающейся детали, регистрируют число оборотов вращающейся детали в функции времени, аппроксимируют зависимость числа оборотов от времени непрерывной дифференцируемой функцией «путь-время», учитывающей кинематическую связь вращающейся детали с поступательной скоростью системы вида:
,
где S и Т - ретроспективные путь и время соответственно, т.е. путь и время до остановки вращающегося тела;
А, В, β и h - константы, причем:
,
,
где δ - коэффициент вращающихся масс системы, константу b и связанные с ней h и β находят путем предварительных испытаний узла системы, имеющего сопротивления движению P1, описываемые зависимостью:
Р=а+bV+cV2,
после чего замедление j получают в виде второй производной этой функции по времени:
.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142371/28A RU2581738C2 (ru) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Способ определения замедлений поступательно движущихся систем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142371/28A RU2581738C2 (ru) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Способ определения замедлений поступательно движущихся систем |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013142371A RU2013142371A (ru) | 2015-04-20 |
RU2581738C2 true RU2581738C2 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=53282534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013142371/28A RU2581738C2 (ru) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Способ определения замедлений поступательно движущихся систем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581738C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0140861A2 (en) * | 1983-11-01 | 1985-05-08 | Folke Ivar Blomberg | Electronic sensor for brake systems in vehicles |
SU1352369A1 (ru) * | 1983-10-10 | 1987-11-15 | Предприятие "Уралтехэнерго" Производственного Объединения По Наладке,Совершенствованию Технологии И Эксплуатации Электростанций И Сетей "Союзтехэнерго" | Устройство дл измерени параметров вращени ротора в переходных режимах |
RU2158910C1 (ru) * | 1999-07-06 | 2000-11-10 | Петрушов Владимир Алексеевич | Способ определения сопротивлений качению колеса с эластичной шиной на барабанном стенде методом выбега |
-
2013
- 2013-09-18 RU RU2013142371/28A patent/RU2581738C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1352369A1 (ru) * | 1983-10-10 | 1987-11-15 | Предприятие "Уралтехэнерго" Производственного Объединения По Наладке,Совершенствованию Технологии И Эксплуатации Электростанций И Сетей "Союзтехэнерго" | Устройство дл измерени параметров вращени ротора в переходных режимах |
EP0140861A2 (en) * | 1983-11-01 | 1985-05-08 | Folke Ivar Blomberg | Electronic sensor for brake systems in vehicles |
RU2158910C1 (ru) * | 1999-07-06 | 2000-11-10 | Петрушов Владимир Алексеевич | Способ определения сопротивлений качению колеса с эластичной шиной на барабанном стенде методом выбега |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
статья В.П.Волкова, Э.Х.Рабиновича, Ю.В.Зыбцева и др. "Дорожные испытания седана LADA PRIORA ВАЗ-21703" в журнале "Автомобильный транспорт" выпуск 34, I-е полугодие 2014 г. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013142371A (ru) | 2015-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108515984B (zh) | 一种车轮伤损检测方法及装置 | |
KR0157738B1 (ko) | 거리-시간 단거리 관성 주행 시험을 이용한 차량의 제운동 저항 측정 방법 | |
CN107655700B (zh) | 一种道路滑行阻力的确定方法及装置 | |
Šarkan et al. | Vehicle coast-down method as a tool for calculating total resistance for the purposes of type-approval fuel consumption | |
Rabinovich et al. | Evaluation of the powertrain condition based on the car acceleration and coasting data | |
CN103376234B (zh) | 一种车辆滚动阻力系数的测量方法 | |
CN103454442A (zh) | 用于铁路车辆的行驶速度补偿装置及其方法 | |
CN101539589A (zh) | 一种机动车gps测速仪检测方法 | |
CN103335831B (zh) | 一种制动器电惯量模拟试验台及其电惯量模拟控制方法 | |
PT956491E (pt) | Dispositivo para a medicao de volumes de meios fluidos bem como um correspondente processo | |
CN108982122A (zh) | 一种评估拖滞力矩对汽车能耗的影响的方法及装置 | |
CN102901596B (zh) | 等直径转轴的光电反射式动态扭矩测试方法 | |
GB2377027B (en) | Assessing the accuracy of road-side systems | |
CN108287076B (zh) | 一种阻力曲线的测试方法及装置 | |
RU2581738C2 (ru) | Способ определения замедлений поступательно движущихся систем | |
CN106840471B (zh) | 一种车辆稳定性及轮胎面内作用力集成测量***及方法 | |
KR960018533A (ko) | 비틀림 진동 측정 및 분석 공작 기계 및 이의 방법 | |
RU2570843C2 (ru) | Способ определения замедлений вращающихся тел | |
Shaw et al. | Instantaneous fuel consumption estimation using smartphones | |
CN109357823B (zh) | 一种实测路面结构层底最大应变及车辆轴载速度的方法 | |
CN103547900A (zh) | 在高效室内耐久性试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法 | |
DE59509365D1 (de) | Verfahren und Anordnung zur Verkehrserfassung mit einem Radargerät | |
CN106596002A (zh) | 高速铁路钢桁拱桥车‑桥共振性能曲线测定方法 | |
Hyodo et al. | Estimation of energy consumption equation for electric vehicle and its implementation | |
CN101893467A (zh) | 中重型汽车燃油消耗量的测试方法 |