Устройство для определения буксования сцепления транспортно-технологического средства

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БУКСОВАНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СРЕДСТВА(71) Заявитель Сельскохозяйственное частное унитарное предприятие АСБ Городец(72) Авторы Геращенко Василий Васильевич Яскевич Михаил Яковлевич Бойко Александр Анатольевич Лесник Олег Алексеевич Геращенко Александр Васильевич Башаримова Валентина Николаевна Куклин Вячеслав Сергеевич(73) Патентообладатель Сельскохозяйственное частное унитарное предприятие АСБ Городец(57) Устройство для определения буксования сцепления транспортно-технологического средства, содержащее первый датчик частоты вращения, установленный на шкиве двигателя внутреннего сгорания и выполненный в виде первого диска с прорезями и выступами и первой катушки индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепленной вблизи 16926 1 2013.04.30 прорезей и выступов этого диска, второй датчик частоты вращения, установленный на первичном валу коробки передач и выполненный в виде второго диска с прорезями и выступами и второй катушки индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов этого диска, первую дифференцирующую цепь с первым отсекающим диодом, входом подсоединенную к первой катушке индуктивности первого датчика частоты вращения, вторую дифференцирующую цепь со вторым отсекающим диодом, входом подсоединенную ко второй катушке индуктивности второго датчика частоты вращения, третью дифференцирующую цепь с третьим отсекающим диодом,автоколебательный мультивибратор, первый и второй восьмиразрядные суммирующие электронные счетчики, каждый из которых выполнен с восемью выходами, шестнадцать светоизлучающих диодов, каждый из которых соединен с одним из выводов первого и второго счетчиков, первый логический элемент И с двумя входами, первым входом соединенный с первой дифференцирующей цепью, выход первого логического элемента И посредством первого резистора соединен со счетным входом первого счетчика, второй логический элемент И с двумя входами, первым входом соединенный со второй дифференцирующей цепью, выход второго логического элемента И посредством второго резистора соединен со счетным входом второго счетчика, вход третьей дифференцирующей цепи и вторые входы первого и второго логических элементов И параллельно соединены с выходом автоколебательного мультивибратора, а входы установки нуля первого и второго счетчиков параллельно соединены с выходом третьей дифференцирующей цепи, при этом первый и второй диски выполнены с двумя выступами и двумя прорезями, сопротивления резисторов и емкости конденсаторов автоколебательного мультивибратора выбраны с возможностью обеспечения формирования на его выходе прямоугольного импульса длительностью, равной одной секунде, и длительности паузы, равной десяти секундам. Изобретение относится к мобильным машинам с двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано для определения буксования сцепления в процессе их эксплуатации, а также при проведении регулировки сцепления. Известно устройство для диагностирования транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения вала дизеля, фильтр для определения среднего значения, блок для определения среднеквадратического отклонения частоты вращения вала дизеля, подключенные параллельно к выходу датчика частоты вращения вала дизеля, делитель с двумя входами, выполненный в виде логометра и установленный на щитке приборов в кабине транспортного средства, первая обмотка которого подключена к выходу фильтра для формирования среднего значения, а вторая - к выходу блока определения среднеквадратического отклонения частоты вращения вала дизеля 1. Недостатком известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности. Объясняется это тем, что с его применением недостаточно увеличивается топливная экономичность машины, потому что не обеспечивается возможность измерения буксования сцепления и использования полученной информации для принятия решения о необходимости выполнения его регулировки при увеличенном буксовании, так как с появлением и увеличением буксования сцепления снижаются колесная мощность и топливная экономичность, повышается вероятность отказа. Известно устройство бортового диагностирования сцепления транспортно-технологических средств, содержащее первый датчик частоты вращения, установленный вблизи зубьев маховика двигателя, первый преобразователь сигналов, подключенный к выходу первого датчика частоты вращения и содержащий последовательно соединенные первую дифференцирующую цепь, первый фильтр для преобразования импульсного сигнала в непрерывный сигнал, первый фильтр для определения среднего значения частоты вращения,делитель напряжения, вход которого подключен к выходу первого преобразователя сиг 2 16926 1 2013.04.30 налов, второй датчик частоты вращения, установленный вблизи зубьев зубчатого колеса с постоянным зацеплением коробки передач, второй преобразователь сигналов, подключенный к выходу второго датчика частоты вращения и содержащий последовательно соединенные вторую дифференцирующую цепь, второй фильтр для преобразования импульсного сигнала в непрерывный сигнал, второй фильтр для определения среднего значения частоты вращения, компаратор, повторитель напряжения, вход которого соединен с выходом компаратора, электрическую лампу, подключенную к выходу повторителя посредством диода, включенного в обратном направлении, регулируемый источник постоянного тока, вычитающий операционный усилитель, первый вход которого соединен с выходом делителя по напряжению, второй вход - с выходом второго преобразователя сигналов, а выход - с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом регулируемого источника постоянного тока, причем первый и второй датчики частоты вращения выполнены в виде катушек индуктивности с магнитным сердечником, каждый из преобразователей сигналов содержит одновибратор, соединенный с выходом дифференцирующей цепи посредством отсекающего диода, включенного в прямом направлении, и согласующий усилитель, включенный между одновибратором и фильтром для преобразования импульсного сигнала в непрерывный сигнал, а делитель напряжения выполнен на двух последовательно соединенных резисторах с коэффициентом деления по напряжению, равным отношению числа зубьев маховика двигателя к числу зубьев зубчатого колеса с постоянным зацеплением коробки передач. Недостатками известного устройства, принятого за прототип, являются его недостаточная информативность и низкая точность, а также ограниченные функциональные возможности при регулировке сцепления. Недостаточная информативность объясняется тем, что в результате вычитания двух сигналов на входе вычитающего операционного усилителя в известном устройстве при наличии буксования, величина которого измеряется от нуля до нормативного значения,появляется сигнал, который не измеряется в устройстве, а фиксируется только один из этих сигналов, величина которого равна его нормативному значению, так как при этом загорается электрическая лампа. Таким образом, информация о величине буксования сцепления, которую несут сигналы на выходе вычитающего информационного усилителя,величина которых меньше нормативного значения, в устройстве не используется, а при регулировке сцепления необходимо для проверки качества выполненной регулировки измерять достаточно малые по величине разности частот вращения маховика и первичного вала. Низкая точность обусловлена тем, что в известном устройстве для формирования средних значений частот вращения маховика и первичного вала используются фильтры низших частот, выполненные на резисторах и конденсаторах. Кроме того, в устройстве имеется делитель напряжения, выполненный на резисторах. Перечисленные устройства преобразуют сигналы с большими погрешностями. Поэтому неисправности в известном устройстве определяются не в полном объеме и,как следствие этого, устраняются не полностью, колесная мощность снижается, топливная экономичность падает, возникает необходимость в совершенствовании известного устройства. Задачей изобретения является увеличение колесной мощности, улучшение топливной экономичности, снижение вероятности отказа путем увеличения информативности и получения цифровой информации о величине буксования в любой момент эксплуатации транспортно-технологического средства и проведения регулировки сцепления, расширение функциональных возможностей при регулировке сцепления. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для определения буксования сцепления транспортно-технологического средства, содержащее первый датчик частоты вращения, установленный на шкиве двигателя внутреннего сгорания и 3 16926 1 2013.04.30 выполненный в виде первого диска с прорезями и выступами и первой катушки индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов этого диска, второй датчик частоты вращения, установленный на первичном валу коробки передач и выполненный в виде второго диска с прорезями и выступами и второй катушки индуктивности с магнитным сердечником, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов этого диска, первую дифференцирующую цепь с первым отсекающим диодом,входом подсоединенную к первой катушке индуктивности первого датчика частоты вращения, вторую дифференцирующую цепь со вторым отсекающим диодом, входом подсоединенную ко второй катушке индуктивности второго датчика частоты вращения, третью дифференцирующую цепь с третьим отсекающим диодом, автоколебательный мультивибратор, первый и второй восьмиразрядные суммирующие электронные счетчики, каждый из которых выполнен с восемью выходами, шестнадцать светоизлучающих диодов, каждый из которых соединен с одним из выводов первого и второго счетчиков, первый логический элемент И с двумя входами, первым входом соединенный с первой дифференцирующей цепью, выход первого логического элемента И посредством первого резистора соединен с счетным входом первого счетчика, второй логический элемент И с двумя входами, первым входом соединенный со второй дифференцирующей цепью, выход второго логического элемента И посредством второго резистора соединен со счетным входом второго счетчика, вход третьей дифференцирующей цепи и вторые входы первого и второго логических элементов И параллельно соединены с выходом автоколебательного мультивибратора, а входы установки нуля первого и второго счетчиков параллельно соединены с выходом третьей дифференцирующей цепи, при этом первый и второй диски выполнены с двумя выступами и двумя прорезями, сопротивления резисторов и емкости конденсаторов автоколебательного мультивибратора выбраны с возможностью обеспечения формирования на его выходе прямоугольного импульса длительностью, равной одной секунде, и длительности паузы, равной десяти секундам. На фиг. 1 изображены импульсы на выходах катушек индуктивности на фиг. 2 - импульсы на выходах первой и второй дифференцирующих цепей на фиг. 3 - импульсы на первом входе логических элементов на фиг. 4 - схема устройства на фиг. 3 - общая схема датчиков частот вращения двигателя и первичного вала коробки передач. Устройство содержит первый датчик 1 частоты вращения, установленный на шкиве 2 двигателя 3 внутреннего сгорания и выполненный в виде первого диска 4 с прорезями и выступами и первой катушки 5 индуктивности с магнитным сердечником 6, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов диска 4, второй датчик 7 частоты вращения,установленный на первичном валу 8 коробки 9 передач и выполненный в виде второго диска 10 с прорезями и выступами и второй катушки 11 индуктивности с магнитным сердечником 12, жестко закрепленной вблизи прорезей и выступов диска 10, первую дифференцирующую цепь 13 с первым отсекающим диодом 14, входом подсоединенную к первой катушке 5 индуктивности первого датчика 1 частоты вращения, вторую дифференцирующую цепь 15 со вторым отсекающим диодом 16, входом подсоединенную ко второй катушке 11 индуктивности второго датчика 7 частоты вращения, третью дифференцирующую цепь 17 с третьим отсекающим диодом 18, автоколебательный мультивибратор 19, первый 20 восьмиразрядный суммирующий электронный счетчик с восемью выходами 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, соединенными с восемью светоизлучающими диодами 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, второй 37 восьмиразрядный суммирующий электронный счетчик с восемью выходами 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, соединенными с восемью светоизлучающими диодами 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, первый логический элемент И 54 с двумя входами 55, 56, первым входом соединенный с первой дифференцирующей цепью 13, выход первого логического элемента И 54 посредством первого резистора 57 соединен со счетным входом первого счетчика 20, второй логический элемент И 58 с двумя входами 59, 60, первым входом соединенный со второй дифференцирующей цепью 15, выход вто 4 16926 1 2013.04.30 рого логического элемента И 58 посредством второго резистора 61 соединен со счетным входом второго счетчика 37, вход третьей дифференцирующей цепи 17 и вторые входы 56, 60 первого и второго логических элементов И 54, 58 параллельно соединены с выходом автоколебательного мультивибратора 19, а входы установки нуля первого и второго счетчиков 20, 37 параллельно соединены с выходом третьей дифференцирующей цепи 17,при этом первый 4 и второй 10 диски выполнены с двумя выступами и двумя прорезями,сопротивления резисторов и емкости конденсаторов автоколебательного мультивибратора 19 выбраны с возможностью обеспечения формирования на его выходе прямоугольного импульса длительностью, равной одной секунде, и длительности паузы, равной десяти секундам. Первая дифференцирующая цепь 5 выполнена на двух резисторах 62, 63 и конденсаторе 64. Вторая дифференцирующая цепь выполнена на двух резисторах 65, 66 и конденсаторе 67. Третья дифференцирующая цепь 17 выполнена на конденсаторе 68 и резисторе 69. Автоколебательный мультивибратор 19 выполнен на первом логическом элементе И-НЕ 70, втором логическом элементе И-НЕ 71, первом конденсаторе 72, втором конденсаторе 73, первом диоде 74, втором диоде 75, первом резисторе 76, втором резисторе 77. При вращении вала 3 двигателя и первичного вала 8 коробки 9 передач с металлическими диском 4 (фиг. 5) с двумя выступами и двумя прорезями на выходе катушки 5 индуктивности с магнитным сердечником 6 за один оборот диска 4 формируются четыре разнополярных импульса, при этом два из них являются положительными, а два других отрицательными. Эти импульсы, изображенные на фиг. 1, дифференцируются первой и второй дифференцирующими цепями 13, 15 (фиг. 2), выпрямляются первым и вторым диодами 14, 16 (фиг. 3) и подаются на первые входы 55, 59 логических элементов 54, 58. На вторые входы 56, 60 логических элементов 54, 58 и одновременно на вход третьей дифференцирующей цепи 17 подаются импульсы от автоколебательного мультивибратора 19,длительность которых равна одной секунде, при этом счетчики обнуляются. При наличии напряжения на вторых входах логических элементов 54, 58 длительностью в одну секунду на их выходах формируются периодические последовательности коротких импульсов. Полученные периодические последовательности коротких импульсов подаются на счетные входы счетчиков 20, 37 соответственно, преобразуются счетчиками в восьмиразрядные цифровые коды на выходах 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 первого счетчика 20 и выходах 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 второго счетчика 37. С помощью восьми светоизлучающих диодов 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 высвечивается полученный цифровой код,отображающий частоту вращения двигателя, а с помощью восьми светоизлучающих диодов 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 высвечивается полученный цифровой код, отображающий частоту вращения первичного вала коробки передач. Полученные цифровые коды оператором в течение десяти секунд паузы между импульсами, поступающими от мультивибратора, переводятся в десятичную систему счисления. Так, например, если высветился код на выходе первого счетчика 20, равный 01100100, то для перевода его в десятичную систему счисления, как известно, пользуются суммой 27262524232221200643200400100. Это означает, что для получения этого кода первым счетчиком подсчитано сто импульсов, поступающих от первого датчика частоты вращения двигателя. Если при этом на выходе второго счетчика 27 образовался код, соответствующий десятичному числу в 98 импульсов, то буксование оценивается в два импульса за пятьдесят оборотов двигателя. Сцепление необходимо регулировать, изменяя, например, свободный ход педали или другие его показатели. Затем нужно снова определять величину буксования, и если она снизилась до минимальной нормативной величины,например до одного импульса в десятичном исчислении, то регулировку прекратить. Применение предлагаемого устройства обеспечивает экономический эффект за счет повышения колесной мощности, улучшения топливной экономичности, снижения вероят 5 16926 1 2013.04.30 ности отказа путем повышения точности определения частот вращения двигателя и первичного вала коробки передач и перехода от аналоговой к цифровой обработке сигналов. Источники информации 1. Патент РФ 2005086, МПК 60 41/00,1993. 2. Патент РБ 8608, МПК 6041/00, 2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6