УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ДОРОЖНЫМ И АЭРОДРОМНЫМ ПОКРЫТИЕМ
DEVICE TO MEASURE COEFFICIENT OF ADHESION OF VEHICLE WHEEL TO ROAD AND AERODROME SURFACE

Изобретение относится к устройствам для оперативного контроля коэффициента сцепления колеса с сооружаемыми и эксплуатируемыми дорогами и аэродромами с твердым покрытием и может быть использовано при расследовании дорожно-транспортных происшествий и нештатных ситуаций взлета и приземления воздушных судов.
Известно устройство для измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием, содержащее двухосный прицеп с межосевой тормозной системой, приспособление для измерения тормозного усилия, тормозящую систему, выполненную в виде коробки передач и дифференциальными механизмами (редукторами) и сцепной муфтой на одном из карданных валов, а также регистрирующую аппаратуру (авт. св. СССР №1604881, Е01С 23/07, 1988 г.).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство использует динамометрический способ и эффективно при измерениях коэффициента сцепления на горизонтальных поверхностях. Это обуславливает ограниченные технологические возможности устройства и недостаточную точность и достоверность результатов измерений, особенно на участках дорог с различными продольными и поперечными уклонами, радиусами поворотов и значительной вибрации.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является динамометрический прицеп типа ПКРС - 2У для измерения коэффициента сцепления колеса автомобиля и дорожного покрытия. Он представляет собой одноколесный прицеп, буксируемый автомобилем и состоит из дополнительного груза, емкости с водой, тормозящей и измерительной систем, блока регистрации. Измерительная система состоит из датчика линейных перемещений модели 19500, регистрирующего прогиб металлической пластины под действием на нее усилий от заторможенного измерительного колеса в режиме блокировки (см. ГОСТ 30413-96 «Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием»). Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением - прицеп с измерительной и тормозящей системами; блок регистрации.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относят то, что известное устройство измеряет коэффициент сцепления при полном затормаживании колеса устройства, что не позволяет получить точные и достоверные данные о коэффициенте сцепления транспортных средств, оснащенных антиблокировочными системами (АБС).
Задачей изобретения является повышение точности и достоверности измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации: увеличении скорости движения автомобиля-буксировщика и нормальной нагрузки на измерительное колесо.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для измерения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием, включающем прицеп с измерительной и тормозящей системами и блок регистрации, на прицепе размещены на двух полуосях измерительное и свободно катящееся колеса с установленными на соответствующих полуосях датчиками оборотов колес, тормозящая система снабжена гидравлическим насосом, установленным на полуоси измерительного колеса и связанным гидролинией с гидробаком, предохранительным клапаном и путевым дросселем с управляющим элементом, на входе путевого дросселя установлен датчик давления, при этом устройство снабжено блоком управления, включающим измерительную систему и блок регистрации, вход блока управления соединен с выходами датчиков оборотов колес, выходом датчика давления и управляющим элементом путевого дросселя.
Признаки предлагаемого устройства, отличительные от прототипа - установка на прицепе на двух полуосях измерительного и свободно катящегося колеса; установка на соответствующих полуосях датчиков оборотов колес; наличие у тормозящей системы гидравлического насоса, установленного на полуоси измерительного колеса и связанного гидролинией с гидробаком, предохранительным клапаном и путевым дросселем с управляющим элементом; установка на входе путевого дросселя датчика давления; наличие блока управления, включающего измерительную систему и блок регистрации; вход блока управления соединен с выходами датчиков оборотов колес, выходом датчика давления и управляющим элементом путевого дросселя.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить точность и достоверность измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации: увеличении скорости движения автомобиля-буксировщика и нормальной нагрузки на измерительное колесо. За счет создания гидравлического сопротивления в нагнетательной гидролинии тормозной системы управляющим элементом путевого дросселя возникает тормозящий момент измерительного колеса, соответствующий определенному скольжению, что позволяет получить достоверный результат коэффициента сцепления в зависимости от скорости движения транспортного средства, покрытия дороги, состояния поверхности качения. За счет измерения давления и чисел оборотов колес получают информацию о коэффициенте сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием с высокой точностью. При этом обеспечивается возможность бесступенчатого регулирования и передачи параметров процесса торможения при расширении диапазона условий эксплуатации устройства.
На чертеже изображена схема взаимосвязей элементов устройства для определения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с дорожным и аэродромным покрытием.
Устройство содержит прицеп с установленными на двух полуосях 1 и 2 измерительным 3 и свободно катящимся 4 колесами. Обороты колес 3,4 контролируются с помощью датчиков оборотов 5 и 6, установленных на соответствующих полуосях 1 и 2 прицепа. Выходы сигналов с датчиков оборотов 5, 6 колес связаны с входом блока управления 7. Блок управления 7 включает измерительную систему и блок регистрации (на чертеже не показаны). На раме 8 прицепа размещен дополнительный груз 9, который обеспечивает нормальную нагрузку на измерительное колесо 3. Тормозящая система снабжена гидравлическим насосом 10, установленным на полуоси 1 измерительного колеса 3 и связанным гидролинией с гидробаком 11, предохранительным клапаном 12 и путевым дросселем 13 с управляющим элементом. На входе путевого дросселя 13 установлен датчик давления 14. Выход датчика давления 14 соединен с входом блока управления 7 и управляющий элемент путевого дросселя 13 соединен с блоком управления 7. Движение устройства осуществляется по поверхности дорожного или аэродромного покрытия 15.
Устройство работает следующим образом.
Устройство жестко прицепляется к автомобилю-буксировщику, нагружается дополнительными грузами 9 для создания давления колеса 3 на поверхность движения. Автомобиль-буксировщик разгоняется до принимаемой скорости, при этом путевой дроссель 13 настроен на соответствующую скорость движения. При взаимодействии с поверхностью движения измерительное колесо 3 передает вращающий момент через жесткую связь на полуось 1 и тем самым - гидравлическому насосу 10, который вращательную энергию колеса 3 преобразует в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости из гидробака 11 в путевой дроссель 13. Путевой дроссель 13 по команде управления от блока управления 7 изменяет проходное сечение и создает соответствующее гидравлическое сопротивление гидролинии. Таким образом, возрастает нагрузка на гидронасос 10, а следовательно, и на измерительное колесо 3, что создает проскальзывание измерительного колеса 3. Возникающее давление рабочей жидкости перед путевым дросселем 13 регистрируется датчиком давления 14, который передает сигнал в блок управления 7. Предохранительный клапан 12 служит для сброса давления и защищает гидравлический насос 10 и гидролинию от разрушения. Датчик оборотов 5 измерительного колеса 3 и датчик оборотов 6 свободно катящего колеса 4 позволяют измерить число оборотов колес устройства и задавать величину проскальзывания измерительного колеса 3 в процессе движения автомобиля-буксировщика и устройства.
Величина коэффициента сцепления будет пропорциональна измеряемому давлению, возникающему в тормозной системе при вращении измерительного колеса в режиме проскальзывания.
к
Коэффициент сцепления определяется при радиусе колеса Г и нормальной нагрузке N по соотношению:
,
T
0
где M=f(S, q, ΔP),
где S - скольжение колеса;
ΔР - перепад давления на насосе;
0
q - рабочий объем насоса.
При полной блокировке измерительного колеса определяется коэффициент трения скольжения.
Чем выше коэффициент сцепления, тем больший момент вращения развивает измерительное колесо и тем самым выше давление в тормозной системе. Полученные показатели давления переводятся в коэффициент сцепления по средствам тарировочных коэффициентов.
Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что оно позволяет повысить точность и достоверность измерений коэффициента сцепления колеса транспортного средства с поверхностью движения с капитальным покрытием при расширении диапазона условий эксплуатации.