WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

tк = tу - (tу - tн ) e- f (М,mохл ), (4) охл tк = tв - (tв - tн ) e- f (a,b,w, ) (5).

Для характеристики адаптации автомобилей к суровым условиям эксплуатации применяется коэффициент приспособленности, отражающий изменение времени прогрева и охлаждения в данных условиях эксплуатации по отношению к их значению в стандартных условиях. Установлено, что коэффициенты приспособленности автомобиля к зимним условиям эксплуатации по времени прогрева двигателя от начальной температуры tн до конечной tк определяется по формуле (6):

ст пр Кпр = (6) пр, а по времени охлаждения по формуле (7):

охл Кохл = (7) ст охл, ст ст где,охл – время прогрева и охлаждения двигателя от температуры tн пр до температуры tк в стандартных условиях, с;

,охл – фактическое время прогрева и охлаждения двигателя от пр температуры tн до температуры tк, с.

При этом под стандартными понимаются условия, в которых технически исправный автомобиль реализует номинальные значения своих показателей качества.

Обоснована возможность применения двухкритериальной модели комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей, который может быть назван “параметром адаптивности” а.

Параметр адаптивности автомобилей предлагается определять по следующей формуле:

2 Кпр Кохл а = (8) Кпр + Кохл.

Параметр адаптивности изменяется от 0 до 1. Случай а = 1 имеет место при полной приспособленности автомобиля к зимним условиям эксплуатации, то есть когда прогрев на холостом ходу и охлаждение при неработающем двигателе осуществляется за тот же период времени, что и в ст ст стандартных условиях пр, а охл охл. Автомобиль абсолютно не пр приспособлен к фактическим условиям эксплуатации при а = 0, если двигатель автомобиля не прогревается совсем, или его прогрев осуществляется в течение очень длительного времени пр, а время остывания очень мало охл 0. Значение параметра а также стремится к нулю, если один из коэффициентов приспособленности, входящих в него, стремится к нулю.

В целях оценки суровости условий эксплуатации автомобилей для обеспечения сопоставимости различных суровых факторов условий эксплуатации применена универсальная шкала суровости R. Величина индекса суровости Н изменяется от 0 до наибольшего значения Нmax = 12R, которым соответствует отсутствие суровости и наибольшее возможное отклонение фактора условий эксплуатации от стандартной величины.

Для удобства практического применения весь диапазон значений температуры окружающего воздуха разделен на шесть равных интервалов, а диапазон значений скорости ветра на четыре интервала: умеренный, умеренно-суровый, суровый и очень суровый.

Для удобства практического использования диапазон значений показателей приспособленности автомобилей может быть разбит на три уровня – с низкой, средней и высокой приспособленностью. Указанное разбиение может быть выполнено с использованием величины среднеквадратического отклонения при условии соответствия распределения значений коэффициентов приспособленности автомобилей нормальному закону. В качестве границ интервалов значений показателей принимается а ± 2, которым соответствует доверительная вероятность 0,95 (табл. 1).

Таблица Характеристики уровней приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей Уровни Интервал значений Среднее значение приспособ- коэффициента коэффициента ленности приспособленности приспособленности Низкий ( а – 2; а – 0,5] а – 1,а Средний ( а – 0,5; а + 0,5] Высокий ( а + 0,5; а + 2] а + 1,Разработана Методика определения допустимого времени охлаждения и рационального времени прогрева двигателей в зимних условиях эксплуатации. Для упрощения практического использования указанная Методика реализована на ПЭВМ в программе Microsoft Excel.

В третьей главе изложены методики экспериментальных исследований, которые проводились в соответствии с заранее составленным планом.

Для проведения экспериментальных исследований использовались апробированные методики и современные измерительные приборы, в том числе мультиметр MAS-838 и -калориметр с дифференциальной термопарой.

В результате проведения предварительных экспериментов произведены градуировка датчиков температуры охлаждающей жидкости двигателей и тарировка термопары, а также определена общая тепловая инерционность термопары и мультиметра.

Предметом экспериментальных исследований служили автомобили Урал 4320, Урал 5557 (ЯМЗ 236), Урал 4420 (ЯМЗ 238), КрАЗ 6444, КрАЗ 255 Б1, ЗиЛ 131, ЗиЛ 130, ГАЗ 53, ГАЗ-САЗ 3507, ГАЗ 2705, ГАЗ 31029, УАЗ 31512, ВАЗ 2106, ВАЗ 21213, КАвЗ 3976 с различной степенью утепления двигателей. Диапазон исследования температуры окружающего воздуха составляет от плюс 20 до минус 42 °С, а скорости ветра – от 0 до 13 м/с.

Для определения возможности измерения температуры двигателя по значению датчика температуры его охлаждающей жидкости были получены экспериментальные данные (на примере двигателя ЗМЗ-402), позволившие сделать вывод о наличии функциональной (нестохастической) связи между неслучайными переменными – значениями средней температуры поверхности двигателя и его охлаждающей жидкости. Таким образом, температура охлаждающей жидкости двигателя детерминированно определяется средней температурой двигателя и может выступать в качестве характерной температуры для двигателя в целом.

Для определения времени прогрева двигателя после стоянки автомобиля на открытом воздухе к датчику температуры охлаждающей жидкости подключался мультиметр, и после этого осуществлялся запуск двигателя.

По достижении температуры охлаждающей жидкости 20 °С включался секундомер. Прогрев производился до температуры 60 °С.

При проведении эксперимента по определению времени охлаждения двигателя после его продолжительной работы, обеспечивающей равномерный прогрев всех узлов и деталей, двигатель выключался. При уменьшении температуры до 80 – 90 °С включался секундомер. Охлаждение происходило до температуры 40 °С.

Статистический анализ экспериментальных значений комплексного показателя, осуществленный с использованием программы “Regress 2.5”, позволил установить, что вероятность соответствия полученного распределения нормальному закону составляет 0,95. Для определения уровней адекватности математических моделей и установления численных значений их параметров осуществлен корреляционно-регрессионный анализ с применением программ “Regress 2.5” и “Statistica 6.0”.

В четвертой главе произведен анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований.

В результате статистического анализа эмпирических значений параметров адаптивности исследуемых автомобилей, произведенного с помощью программы “Regress 2.5”, подтвержден нормальный закон распределения (рис. 1).

Для удобства практического использования весь интервал значений параметров адаптивности автомобилей разбит на три уровня – с низкой, средней и высокой приспособленностью, при этом а = 0,479, = 0,109. На основании статистической проверки установлена значимость различия уровней приспособленности. Распределение автомобилей по уровням приспособленности представлено на рис. 1 и в табл. 2.

Средний уровень приспособленности Низкий уровень Рис.1. Гистограмма, криприспособленности вая распределения Высокий уровень приспособленности и уровни приспособленности автомобилей к зимним условиям по температурному режиму двигателей Параметр адаптивности, а Таблица Распределение автомобилей по уровням приспособленности к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей Уровень приспособленности автомобиля низкий средний высокий ГАЗ 2705 ВАЗ 2106 ВАЗ 2106+ ГАЗ 53 ВАЗ 21213 ВАЗ 21213+ ЗиЛ 130 ГАЗ 31029 ГАЗ 2705+ ЗиЛ 131 ГАЗ 3507 ГАЗ 31029+ КрАЗ 255 Б1* ГАЗ 53+ ГАЗ 3507+ КрАЗ 6444* ЗиЛ 130+ КАвЗ 3976+ УАЗ 31512 ЗиЛ 131+ КрАЗ 6444*+ Урал 4320 КАвЗ 3976 УАЗ 31512+ Урал 4420* КрАЗ 255Б1*+ Урал 4420*+ Урал 5557** Урал 4320*+ Урал 5557**+ * – установлен двигатель ЯМЗ ** – установлен двигатель ЯМЗ + – применен утеплитель двигателя Численные значения комплексного показателя приспособленности автомобилей с высокой, средней и низкой приспособленностью представлены в табл.3.

Таблица Численные значения комплексного показателя приспособленности Количество автомобилей Уровень Интервал Значение комплексного показателя адаптации суровости HV в интервале суровости Ht автомобиля по скорости по температуре окружающего воздуха, R ветра, R [0... 2) [2... 4) [4... 6) [6... 8) [8... 10) [10... 12] [0... 3) 0,79 0,71 0,64 0,56 0,48 0,[3... 6) 0,75 0,67 0,59 0,51 0,43 0,Высокий [6... 9) 0,70 0,62 0,54 0,47 0,39 0,[9... 12] 0,66 0,58 0,50 0,42 0,34 0,[0... 3) 0,64 0,58 0,52 0,46 0,40 0,[3... 6) 0,61 0,55 0,49 0,42 0,36 0,Средний [6... 9) 0,57 0,51 0,45 0,39 0,33 0,[9... 12] 0,54 0,47 0,41 0,35 0,29 0,[0... 3) 0,55 0,49 0,43 0,37 0,31 0,[3... 6) 0,48 0,42 0,36 0,30 0,24 0,Низкий [6... 9) 0,41 0,35 0,29 0,23 0,17 0,[9... 12] 0,34 0,28 0,22 0,16 0,10 0,Анализ значений комплексного показателя приспособленности автомобилей с разным уровнем адаптации, представленных в табл. 3, показывает, что чем выше уровень приспособленности и ниже суровость условий эксплуатации, тем ближе к единице значение комплексного показателя приспособленности.

На втором этапе экспериментальных исследований были подтверждены модели изменения времени охлаждения после остановки двигателя и его прогрева на холостом ходу от температуры окружающего воздуха, скорости ветра и наличия утепления двигателя для различных марок и моделей автомобилей. Численные значения параметров моделей (2) и (3) представлены в табл. 4.

Таблица Численные значения параметров моделей (2) и (3) Уровень Диапазон варьирования адаптации численных значений параметров моделей автомобиля b2, d1107, b1105, с-1 м2°С/Вт d210-(°С)/Дж Высокий 21,7 … 36,7 0,8 … 4,2 5,8 … 93 1,19 … 3,Средний 21,9 … 56,4 1,6 … 5,3 5,9 … 111,5 1,49 … 3,Низкий 31,4 … 48,0 1,5 … 3,8 6,0 … 57,5 1,29 … 2,Для определении зависимостей времени прогрева двигателя на холостом ходу и времени охлаждения двигателя после его остановки от температуры окружающего воздуха, скорости ветра и наличия утепления двигателя для различных марок и моделей автомобилей был проведен корреляционно-регрессионный анализ с использованием программы «Regress 2.5».

Проверка адекватности модели производилась по критерию Фишера F и средней ошибке аппроксимации. Расчеты указанных статистических характеристик показали, что значения дисперсионного отношения Фишера больше табличных значений, а средняя ошибка аппроксимации находится в пределах 1,4…11,2 %, что свидетельствует об адекватности моделей.

Результаты эксперимента в графическом виде на примере автомобиля ГАЗ 2705 представлены на рис. 2 – 5.

Следующий этап исследований позволил получить двухфакторную модель формирования комплексного показателя приспособленности:

0 а = 1 - a1 ht - a2 ht hw,73 + a3 ht2 hw,(9), где ht – суровость условий эксплуатации по температуре окружающего воздуха, R;

hw – суровость условий эксплуатации по скорости ветра, R;

а1 – параметр, отражающий степень влияния температуры окружающего воздуха, °С-1;

а2, а3 – параметры, отражающие степень влияния скорости ветра и температуры окружающего воздуха.

Численные значения параметров модели представлены в табл. 5.

Таблица Численные значения параметров модели (9) Уровень Диапазон варьирования адаптации численных значений параметров модели автомобиля а110-2 а210-2 а310-Высокий 3,63 … 8,78 1,65 … 5,28 2,63 … 8,Средний 4,03 … 13,33 2,93 … 6,05 3,60 … 11,Низкий 7,06 … 15,02 3,60 … 7,36 5,82 … 12,Пятая глава посвящена практическому использованию полученных результатов и оценке экономической эффективности от их реализации.

Как показывают результаты исследования, чем выше суровость условий эксплуатации и ниже уровень приспособленности автомобиля, тем больше время прогрева на двигателя холостом ходу и меньше длительность его охлаждения после остановки.

Двигатель не утеплен Рис.2. Зависимость времени прогрева двигателя автомобиля ГАЗ от скорости ветра при Двигатель утеплен температуре окружающего воздуха минус 30 °С 0 2 4 6 8 10 Суровость по скорости ветра h, R w -30 оС 5,Рис.3. Зависимость времени 5,прогрева двигателя автомобиля ГАЗ -20 оС 4,0 оС (от 20 до 60 °С) от 4,температуры воздуха при различных 3,скоростях ветра (без 0 2 4 6 8 10 утепления двигателя) Суровость по скорости ветра h, R w Двигатель утеплен Рис.4. Зависимость времени охлаждения двигателя 30 автомобиля ГАЗ (от 90 до 40 °С) Двигатель не утеплен от скорости ветра при температуре воздуха минус 30 °С 0 2 4 6 8 10 Суровость по скорости ветра h, R w Рис.5. Зависимость времени -20 оС охлаждения двигателя 0 оС автомобиля ГАЗ от 90 до 40 °С от температуры воздуха при различных -30 оС скоростях ветра (без утепления двигателя) 0 2 4 6 8 10 Суровость по скорости ветра h, R w Время прогрева, мин Время прогрева, мин Время охлаждения, мин Время охлаждения, мин Численные значения параметров моделей, установленных в результате исследований, позволяют разработать следующие основные направления практической реализации:

1. Определение времени охлаждения двигателя при заданных условиях суровости условий эксплуатации и уровне приспособленности автомобиля.

2. Определение рационального времени прогрева двигателей автомобилей в заданных условиях суровости при известном уровне приспособленности автомобиля.

Разработаны соответствующие методики. Для удобства практического использования для автомобилей исследованных марок и моделей они реализованы в табличном виде. Разработанными методиками можно пользоваться для определения рационального времени прогрева и допустимой длительности охлаждения двигателей автомобилей других марок и моделей, если учитывать их соответствие исследованным автомобилям по массе, месторасположению двигателя, степени его утепления и плотности компоновки подкапотного пространства.

Предлагается реализация разработанных методик для поддержания температуры двигателя в диапазоне от 40 до 80 °С при использовании автомобиля в качестве дежурного и в интервале от 10 до 60 °С при межсменном хранении автомобиля в отрыве от производственной базы.

Изложены рекомендации эксплуатационным предприятиям и промышленности по улучшению топливной экономичности автомобилей в зимних условиях эксплуатации.

Экономический эффект от внедрения результатов исследования обеспечивается за счет учета приспособленности автомобиля к зимним условиям эксплуатации, что сокращает время используемой обычно на практике безостановочной работы двигателя при непродолжительной стоянке автомобиля.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»