СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ПО БАРАБАНАМ СТЕНДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MEASURING CAR SPEED ON TEST BENCH DRUMS AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к стендовым испытаниям автомобилей.
Из теории эксплуатационных свойств известно [1], что скорость автомобиля зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, передаточных чисел агрегатов трансмиссии и радиуса автомобильных шин. В свою очередь, радиус качения автомобильной шины зависит от ее конструктивных размеров, а также внутреннего избыточного давления воздуха и остаточной высоты рисунка протектора.
Современные автомобили оборудованы стрелочными спидометрами для контроля скорости во время движения. Привод спидометра автомобиля как электрический, так и гибким валом осуществляется от ведомого вала коробки передач, что не позволяет учитывать при измерении скорости износ шины, изменение избыточного внутреннего давления воздуха и колебания радиуса при движении по дороге с неровным микропрофилем. Следовательно, спидометр автомобиля не предназначен и не позволяет измерять скорость движения автомобиля с высокой точностью, которая необходима при проведении экспериментальных исследований.
Известно, что скорость движения автомобиля на стенде с беговыми барабанами [2] измеряется с помощью тахогенератора, установленного на одной оси одного из барабанов. Напряжение, выдаваемое тахогенератором, пропорционально угловой скорости барабана, и, следовательно, условной линейной скорости автомобиля по барабанам. Электрический сигнал с тахогенератора поступает на вольтметр, проградуированный в километрах в час.
Обязательное тарирование прибора для измерения скорости (вольтметра) осуществляется путем сравнения его показаний с эталонной скоростью автомобиля. Эталонная скорость определяется расчетно-экспериментальным методом как отношение пути ко времени. Автоматический секундомер отключает импульсный счетчик оборотов колеса по истечении заданного времени. Сигнал на счетчик оборотов поступает с механического прерывателя электрической цепи, который закреплен на оси одного из ведущих колес автомобиля. Путь автомобиля, пройденный по барабанам стенда, рассчитывается как произведение числа оборотов колеса на длину окружности автомобильной шины, определенной, в свою очередь, как 2π на радиус качения этой шины. Но для расчетов берутся справочные значения статических радиусов автомобильных шин [3], так как радиус качения является кинематическим и способов его непосредственного измерения не существует.
Следовательно, эталонные значения скорости автомобиля определяются с недостаточной для экспериментальных исследований точностью. Кроме того, при тарировании не учитываются износ шин и изменение избыточного внутреннего давления воздуха в них. Известный способ определения эталонной скорости пригоден только для дискретного тарирования соответствующего прибора и не позволяет контролировать скорость автомобиля непосредственно в момент его движения по барабанам стенда.
Технический результат заключается в измерении без предварительного тарирования измерительного комплекса скорости автомобиля непосредственно в момент его движения по барабанам стенда с учетом влияния, но без предварительного измерения размеров пневматических шин, избыточного внутреннего давления воздуха и остаточной высоты рисунка протектора, а также без регистрации колебаний радиусов пневматических шин, в том числе из-за их силовой неоднородности.
Технический результат достигается тем, что при определении скорости движения автомобиля измеряется пройденный им путь по барабанам стенда в течение заданного промежутка времени, которое задается таймером аналого-цифрового преобразователя электронной вычислительной машины, при этом путь по барабанам определяется как произведение радиуса барабана стенда на число электрических импульсов, рассчитываемое электронной программой при обработке файла данных, содержащего дискретно записанные значения времени и напряжения, изменяющегося на одном из каналов аналого-цифрового преобразователя при прерывании электрической цепи измерительного устройства, а также на величину угла между кулачками прерывателя. Для измерения скорости движения автомобиля по барабанам стенда применяется устройство, содержащее в своей конструкции компьютер с аналого-цифровым преобразователем, источник постоянного тока и механический прерыватель электрической цепи, который содержит в своей конструкции электрические контакты, один из которых крепится к неподвижному основанию, другой - к шарнирно закрепленному кронштейну, при этом они изолированы в местах крепления эластичными демпферами и прижимаются друг к другу, так же как и ролик на конце кронштейна к ротору, с помощью пружины с регулируемым усилием, а размыкаются кулачками ротора, который крепится на одной оси с барабаном стенда.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображено устройство для измерения скорости автомобиля при движении по барабанам стенда.
Механическая часть устройства для измерения скорости расположена на неподвижном основании 1, которое установлено на шпильках 2 с возможностью регулировки положения по высоте относительно пола. Кронштейн 8 одним из концов шарнирно крепится к основанию 1 с возможностью углового перемещения в продольной плоскости, а на другом - установлен ролик 9 с эластичным покрытием, который прижимается к ротору 12 с кулачками 10 усилием пружины 3. Кроме того, пружина 3 с изменяемым с помощью гайки 4 прижимным усилием прижимает друг к другу электрические контакты 6 и 13, замыкая электрическую цепь, содержащую источник постоянного тока и аналого-цифровой преобразователь электронной вычислительной машины. Изоляция электрических контактов 6 и 13 в местах крепления осуществляется диэлектрическими пластинами 7 и 14, которые одновременно выполняют функцию демпферов при работе устройства. Внутри пружины 3 также установлен эластичный цилиндрический демпфер 5. Состоящий из двух полуколец ротор 12 крепится на одной оси с барабаном 11 стенда к его торцевой поверхности.
Привод барабанов 11 стенда осуществляется ведущими колесами автомобиля. При вращении барабанов кулачки 10 ротора 12 воздействуют на ролик 9, что вызывает размыкание контактов 6 и 13 и падение напряжения на канале аналого-цифрового преобразователя. Программное обеспечение аналого-цифрового преобразователя регистрирует входное напряжение по времени. Электронная программа рассчитывает число электрических импульсов, вызванных размыканием и замыканием электрических контактов, по экстремальным точкам зависимости зарегистрированного напряжения от времени и условную линейную скорость движения автомобиля по барабанам как произведение радиуса барабана стенда на число электрических импульсов и величину угла φ между кулачками прерывателя.
Источники информации
1. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.: ил.;
2. Енаев А.А., Мазур В.В., Слепенко Е.А., Желтышев А.В., Курилов Д.Ф. Автомобили. Теория эксплуатационных свойств. Лабораторный практикум. - Братск: ГОУ ВПО "БрГУ", 2005. - 157 с.;
3. Краткий автомобильный справочник. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984. - 220 с., ил., табл. - (Гос. науч. - исслед. ин-т автомоб. трансп.).