一種基于動力因數(shù)方程組的叉車發(fā)動機額定功率計算方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領域，具體涉及一種基于動力因數(shù)方程組的叉車發(fā)動機額 定功率計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 叉車發(fā)動機的額定功率是指叉車發(fā)動機消耗于本身及其附件(風扇、水栗、發(fā)電機 等)所需要的功率以后，以曲軸輸出的可用于作業(yè)及行駛的最大有效可靠功率。
[0003] 在進行叉車設計時，精確發(fā)動機的功率計算是一個復雜的問題，要綜合考慮叉車 的使用工況。目前世界上對于精確計算發(fā)動機功率有兩種思路和觀點:一種觀點由美國、日 本最早提出并發(fā)展，以日本東洋搬運機械有限公司（TCM)為主要代表，認為叉車的發(fā)動機功 率的計算以裝卸為出發(fā)點，按照作業(yè)時滿載起升的工況進行計算，考慮一定的功率儲備，在 經(jīng)過多年的系數(shù)修正后，得出以下公式：
[0004]
[0005] 另一種由歐洲、前蘇聯(lián)提出并發(fā)展的觀點，認為叉車是一種用于裝卸的搬運機械， 在叉車的全部作業(yè)時間里，行駛約占2/3，起步停車頻繁，必須考慮啟動加速能力，發(fā)動機功 率按滿載行駛工況計算。考慮到各種輔助油栗及各類裝置的耗損后，經(jīng)過多年發(fā)展，得出以 下公式：
[0006]
[0007] 這兩種觀點和計算方法對于發(fā)動機功率的缺點雖然出發(fā)點不同，但是經(jīng)過多年發(fā) 展后，兩者用于中、小噸位叉車所得的計算結(jié)果竟然非常接近，目前行業(yè)普遍認為，公式（1) 的計算方法非?？焖俸啽憧旖?，但在考慮綜合工況的情況下，公式(2)得出的計算結(jié)果更能 與實際情況相吻合。然而第二種方法有一個關鍵的參變量，就是動力因數(shù)D max，動力因數(shù)就 是叉車每單位重量的牽引力，需要采用如下公式計算：
[0008]
[0009] 但采用上述公式動力因數(shù)的精確計算比較困難，無法高效快捷的計算出叉車發(fā)動 機的額定功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供一種叉車發(fā)動機額定功率的計算方法，運用動力因數(shù)方程組達到精確 計算的目的。
[0011 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0012] -種基于動力因數(shù)方程組的叉車發(fā)動機額定功率計算方法，包括如下步驟：
[0013] 1)以發(fā)動機滿載行駛工況分別計算叉車滿載行駛時的最高車速Vmax、叉車空載重 量G和起升噸位Q;
[0014] 2)通過方程組計算動力因數(shù)：
[0015]結(jié)合動力因數(shù)曲線，將動力因數(shù)與起升噸位的關系進行分段線性化；
[0016] 根據(jù)叉車結(jié)構(gòu)、搬運速率和作業(yè)類型工況，將起升噸位Q劃分為[qi，3)、[ 3，5)、[ 5， 10)、[ 10,25)和[25, q2]五個等級，其中qi為最小起升噸位，q2為最大起升噸位，分別計算各 等級的線形方程，得出動力因數(shù)方程組Dmax，公式如下：
[0017]
[0018] 3)將步驟1)和2)得到的最高車速Vmax、叉車空載重量G、起升噸位Q和D max代入如下 的經(jīng)驗公式，計算叉車發(fā)動機額定功率Ne:
[0019]
[0020] 其中α為發(fā)動機適應性系數(shù)，β為備用功率系數(shù)，1^為叉車高速行駛傳動系效率，nn 為發(fā)動機附件功率耗費系數(shù)。
[0021] 優(yōu)選地，所述qiS〇.5噸。
[0022] 優(yōu)選地，所述屯為60噸。
[0023]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024]動力因數(shù)方程組完全建立起來動力因數(shù)Dmax與叉車起升噸位之間的關系式，而且 采用分段線性的方法，計算結(jié)果比較精確，只要知道需要計算的叉車的噸位，就能夠利用動 力因數(shù)方程組快速得出動力因數(shù)Dmax，進而得到發(fā)動機的額定功率，免去預判、查閱最終確 定動力因數(shù)值的過程，大大提高了工作效率。
【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中動力因素與起升噸位的關系曲線圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中動力因素與起升噸位關系的分段線性圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式作詳細的說明。
[0028] 經(jīng)過對行業(yè)的大量統(tǒng)計，得到動力因素與起升噸位的關系曲線圖，如圖1所示。按 照此曲線，可以預估出叉車高速檔的最大動力因數(shù)，因此在現(xiàn)有技術(shù)進行叉車功率計算時， 首先按照曲線選定最大動力因數(shù)，例如起升噸位Q在2噸時，D max約等于0.09，Dmax隨著噸位減 小而增大，例如起重量Q在5噸時，Dmax約等于0.05。
[0029] 本發(fā)明通過對大量叉車的試驗數(shù)據(jù)進行分析研究，發(fā)現(xiàn)叉車動力因素與起升噸位 的關系在局部噸位區(qū)間具備線性化的函數(shù)關系，結(jié)合動力因數(shù)曲線，對動力因素與起升噸 位的關系進行分段線性化，按照線性化的函數(shù)關系導出各線性方程的斜率系數(shù)k和截距系 數(shù)b，再結(jié)合噸位特點，得出動力因數(shù)方程組。
[0030]參照圖2,將動力因數(shù)與起升噸位的關系進行分段線性化：
[0031 ]根據(jù)叉車結(jié)構(gòu)、搬運速率和作業(yè)類型工況，將起升噸位Q劃分為多個等級，通過查 表，分別計算各等級的線形方程。
[0032] 一、起升噸位區(qū)間0-2
[0033]由于叉車的噸位不能為零，最小的0.5噸的叉車的動力因數(shù)大約在0.12左右，2噸 時約為0.09。設線性規(guī)律為:y = kix+bi，得出：
[0034] 0.5ki+bi = 0.12
[0035] 2ki+bi = 0.09
[0036] 聯(lián)立兩式，解出 ki = -0.02，bi = 0.13;
[0037] 得出0-2噸局部線性方程為:yi = -0.02x+0.13 χΕ[0·5,2) (1)
[0038] 二、起升噸位區(qū)間2-3
[0039]起升噸位為2噸的叉車的動力因數(shù)大約在0.09左右，3噸時約為0.07。設線性規(guī)律 為:y = k2X+b2,得出：
[0040] 2k2+b2 = 0.09
[0041] 3k2+b2 = 0.07
[0042] 聯(lián)立兩式，解出 k2 = -0.02，b2 = 0.13;
[0043] 得出2-3噸局部線性方程為:y2 = _0.02x+0.13 xE[2,3) (2)
[0044] 由式（1)和式(2)可以發(fā)現(xiàn)，0.5-2噸與2-3噸兩者的線性規(guī)律相同，可以合并。
[0045] 三、起升噸位區(qū)間3-5
[0046]起升噸位為3噸的叉車的動力因數(shù)大約在0.07左右，5噸時約為0.05。設線性規(guī)律 為:y = k3X+b3,得出：
[0047] 3k3+b3 = 0.07
[0048] 5k3+b3 = 0.05
[0049] 聯(lián)立兩式，解出 k3 = -0.01，b3 = 0.1;
[0050] 得出 2-3 噸局部線性方程為:y3 = _0.01x+0.1 xE[3,5) (3)
[0051 ] 四、起升噸位區(qū)間5-10
[0052]起升噸位為5噸的叉車的動力因數(shù)大約在0.05左右，10噸時約為0.03。設線性規(guī)律 為:y = Iux+b4，得出：
[0053] 5k4+b4 = 0.05
[0054] 10k4+b4 = 0.03
[0055] 聯(lián)立兩式，解出 k4=-0.004，b4 = 0.07;
[0056] 得出2-3噸局部線性方程為:y4=-0.004x+0.07 xe[5，10) (4)
[0057] 五、起升噸位區(qū)間10-25
[0058]起升噸位為10噸的叉車的動力因數(shù)大約在0.03左右，25噸時約為0.02。設線性規(guī) 律為:y = k5X+b5，得出：
[0059] l〇k5+b5 = 0.03
[0060] 25k5+b5 = 0.02
[0061] 聯(lián)立兩式，解出 k5 = -0.00067，b5 = 0.0367;
[0062] 得出2_3噸局部線性方程為:y4=-〇.00〇67x+0.〇 367 χΕ[10,25) (5)
[0063] 六、噸位區(qū)間25噸以上
[0064]此時動力因數(shù)與起升噸位的關系趨于水平，可以認為25噸以上叉車Dmax = 0.02
[0065] 綜合以上式(3)、式(4)、式(5)，合并式（1)與式(2)，得出動力因數(shù)方程組，公式如 下：
[0066]
[0067]利用動力因數(shù)方程組計算發(fā)動機功率的方法為：
[0068]步驟一：以發(fā)動機滿載行駛工況分別計算叉車滿載行駛時的最高車速Vmax、叉車空 載重量G和起升噸位Q;
[0069]步驟二:利用公式(6)的方程組計算動力因數(shù)Dmax;
[0070] 步驟三:將步驟一和步驟二得到的最高車速Vmax、叉車空載重量G、起升噸位Q和Dmax 代入如下的經(jīng)驗公式，計算叉車發(fā)動機額定功率Ne:
[0071]
[0072] 其中α為發(fā)動機適應性系數(shù)，β為備用功率系數(shù)，1^為叉車高速行駛傳動系效率，nn 為發(fā)動機附件功率耗費系數(shù)。
[0073] 本發(fā)明可以將此動力因數(shù)方程組編入軟件當中，只要輸入相關參數(shù)，立刻可以自 動利用此方程組算出發(fā)動機功率，進一步提升了效率。
[0074]以上所述實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范 圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于動力因數(shù)方程組的叉車發(fā)動機額定功率計算方法，其特征在于，包括如下 步驟： 1) 以發(fā)動機滿載行駛工況分別計算叉車滿載行駛時的最高車速vmax、叉車空載重量G和 起升噸位Q; 2) 通過方程組計算動力因數(shù)： 結(jié)合動力因數(shù)曲線，將動力因數(shù)與起升噸位的關系進行分段線性化； 根據(jù)叉車結(jié)構(gòu)、搬運速率和作業(yè)類型工況，將起升噸位Q劃分為[qi，3)、[ 3，5)、[ 5，10)、 [10,25)和[25, q2]五個等級，其中qi為最小起升噸位，q2為最大起升噸位，分別計算各等級 的線形方程，得出動力因數(shù)方程組Dmax，公式如下： =-0.02.ν + 0.13 λ- ￡ [0.5,3) r, = - 0.0 l.v + 0.1 λ e. [.3,5) ^nia* ~ ^ .'? ~004.x--i-0.07 .r e [.5,10 ) x = Q - -0.00067-v + 0.0367 .v e [i 0,25) V! ^ 0.02 x e [25,60] 3) 將步驟1)和2)得到的最高車速Vmax、叉車空載重量G、起升噸位Q和Dmax代入如下的經(jīng) 驗公式，計算叉車發(fā)動機額定功率N e: N - H((;+g) 其中α為發(fā)動機適應性系數(shù)，β為備用功率系數(shù)，nm為叉車高速行駛傳動系效率，ηη為發(fā) 動機附件功率耗費系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的叉車發(fā)動機額定功率計算方法，其特征在于，所述^為0.5噸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的叉車發(fā)動機額定功率計算方法，其特征在于，所述取為60噸。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于動力因數(shù)方程組的叉車發(fā)動機額定功率計算方法，包括如下步驟：以發(fā)動機滿載行駛工況分別計算叉車滿載行駛時的最高車速Vmax、叉車空載重量G和起升噸位Q；利用動力因數(shù)方程組計算動力因數(shù)Dmax；將得到的最高車速Vmax、叉車空載重量G、起升噸位Q和Dmax代入經(jīng)驗公式，計算叉車發(fā)動機額定功率Ne。本發(fā)明采用分段線性的方法，計算結(jié)果比較精確，只要知道需要計算的叉車的噸位，就能夠利用動力因數(shù)方程組快速得出動力因數(shù)Dmax，進而得到發(fā)動機的額定功率，免去預判、查閱最終確定動力因數(shù)值的過程，大大提高了工作效率。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105468930
【申請?zhí)枴緾N201511031537
【發(fā)明人】馬典云, 季宏偉
【申請人】安徽江淮銀聯(lián)重型工程機械有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月30日