СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШИН КОЛЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Стенд для определения статических характеристик шин колесных транспортныхсредств
Полезная модель относится к испытаниям транспортных средств, в частности, к стендам для статических испытаний шин колесных транспортных средств.
Для определения статических характеристик шин колесных транспортных средств служат испытательные стенды различного типа
Известен принятый за прототип стенд для определения статических характеристик шин, содержащий привод исследуемой шины, электрические датчики нагрузки, продольной и поперечной деформации шины (далее - устройство для определения статических характеристик шин). Колесо, несущее шину, закреплено на балке, которая устанавливается во втулки траверс с помощью специальных захватов. Траверсы перемещаются в вертикальном направлении по линейным направляющим, установленным на раме. Перемещение траверс осуществляется при помощи двух винтовых домкратов, ходовые винты которых жестко прикреплены к траверсам. Привод ходовых винтов домкратов осуществляется при помощи червячных редукторов, которые приводятся в действие асинхронным электродвигателем, (патент РФ 63065, G01M17/02, опубл. 10.05.2007)
Устройство для определения статических характеристик шин имеет силовой стол, оснащенный датчиками, которые позволяют определять величину вертикальных усилий, действующих на шину. Также в конструкции предусмотрены датчики вертикальных перемещений траверс для определения деформации шины. Изменение ширины профиля шины при ее деформации определяется специальным устройством. Исполнительные механизмы стенда приводятся при помощи электропривода
Указанная конструкция имеет ряд недостатков: невозможность определения сцепных свойств шин в продольном и поперечном направлении, отсутствие возможности определения характера деформации шины при кручении относительно вертикальной оси и относительно оси вращения колеса, не предусмотрено определение характеристик шин при взаимодействии с различными типами опорной поверхности и грунта, высокое энергопотребление привода.
Эти недостатки устраняются предлагаемым техническим решением.
Решаемая задача - расширение технологических возможностей стенда.
Технический результат - обеспечение возможности определения полного комплекса статических характеристик шин колесных транспортных средств, в том числе при взаимодействии с различными типами опорного основания, обеспечение низких скоростей перемещения исполнительных органов, повышение точности измерений
снижение энергопотребления привода.
Этот технический результат достигается тем, что в стенде для определения статических характеристик шин колесных транспортных средств, содержащем балку для крепления колеса, несущего шину, которая закреплена в траверсах, подвижно установленных на вертикальных направляющих, силовой стол, датчики вертикального усилия, действующего на шину, и перемещения балки, что привод вертикального перемещения балки выполнен в виде гидроцилиндров, силовой стол выполнен поворотным вокруг вертикальной оси при помощи гидроцилиндра, и на силовом столе установлена платформа для размещения сменных контейнеров с грунтом с возможностью ее горизонтального перемещения с помощью гидроцилиндра, привод поворота ступицы колеса, несущего шину выполнен через закрепленные на ступице колеса кривошипы при помощи двух гидроцилиндров, установленных на балке поворота, которая шарнирно закреплена на ступице колеса и связана с основанием при помощи реактивных тяг, дополнительно установлены датчики: угла поворота ступицы колеса, несущего шину - на траверсе, угла поворота силового стола - в подшипниковом узле поворота стола, линейного перемещения платформы - на силовом столе, датчики давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах для определения вертикального усилия, действующего на шину, датчики давления рабочей жидкости в гидроцилиндре перемещения платформы -для определения усилия перемещения платформы, датчики давления рабочей жидкости в гидроцилиндре привода поворота силового стола - для определения момента поворота силового стола, датчики давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах механизма поворота ступицы колеса - для определения момента поворота ступицы колеса, несущего шину.
Поворот стола вокруг вертикальной оси позволяет определить жесткость шины на кручение относительно вертикальной оси и относительно оси вращения. Горизонтальное перемещение платформы позволяет определять сцепные свойства шины в продольном направлении, а сменные контейнеры с различным грунтом позволяют определить статические характеристики шин на грунтах с различными свойствами. Установка дополнительных датчиков обеспечивает более точное и оперативное снятие показаний с рабочих узлов стенда, что, наряду с использованием гидропривода, обеспечивающего низкие скорости перемещения исполнительных органов, в итоге повышает точность испытаний.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема стенда для определения статических характеристик шин колесных транспортных средств
На фиг. 2 представлена кинематическая схема привода поворота колеса, несущего шину, для стенда определения статических характеристик шин колесных транспортных
средств 3
Рама 1 служит для закрепления элементов стенда и обеспечивает основную жесткость конструкции (фиг.1). Во втулках рамы 1 закреплены вертикальные направляющие 2, вдоль которых могут перемещаться траверсы 3. Во втулках траверс 3 жестко закреплена балка 4 для установки колеса, несущего шину 5. Фланец колесного диска крепится к ступице 6 колеса, которая может вращаться относительно балки 4. Шина 5 при проведении испытаний прижимается к платформе 7 с установленным в нее сменным грунтовым контейнером. Платформа 7 может поступательно перемещаться на направляющих качения внутри силового стола 8. Силовой стол 8 вращается в подшипниках качения относительно рамы 1.
Привод вертикальных перемещений траверс 3 представляет собой пару гидроцилиндров 9 двустороннего действия. На траверсах 3 закреплены датчики вертикальных перемещений 10. Усилие в приводе вертикальных перемещений траверс определяется по давлению рабочей жидкости в гидроцилиндрах 9 вертикальных перемещений при помощи датчиков давления Ml, М2, МЗ, М4.
Горизонтальное перемещение платформы 7 относительно силового стола 8 осуществляется при помощи гидроцилиндра двустороннего действия 11. Положение платформы 7 определяется с помощью датчика линейных перемещений 12. Усилие перемещения платформы 7 определяется по давлению рабочей жидкости в гидроцилиндре 11 перемещения платформы 7 при помощи датчиков давления М5, Мб.
Привод поворота силового стола 8 осуществляется при помощи гидроцилиндра 13, одним концом он крепится к раме, а другим - к кривошипу, установленному на силовом столе 8. Общий угол поворота около 110°. Поворотный стол оснащен датчиком угла поворота 14. Момент поворота силового стола 8 определяется по давлению рабочей жидкости в гидроцилиндре 13 поворота силового стола 8 при помощи датчиков давления М7, М8.
Привод 15 поворота ступицы колеса, несущего шину, выполнен в виде отдельного узла. Поворот ступицы 6 колеса, несущего шину (фиг. 2) относительно балки 4 при помощи двух гидроцилиндров 16 двустороннего действия, одни концы которых крепятся к закрепленным на ступице кривошипам 17, а вторые закреплены на балке поворота 18. Балка поворота 18 имеет реактивные тяги 19, которые крепятся к раме 1 стенда (фиг. 1 ) На ступице 6 колеса установлен привод датчика 20 угла поворота ступицы 6 колеса, несущего шину, и датчик 21 угла поворота ступицы 6 колеса. Момент поворота ступицы колеса 6, несущего шину, определяется по давлению рабочей жидкости в гидроцилиндрах 16 (фиг. 2) при помощи датчиков давления М9, М10, МП, M12.
Стенд для определения статических характеристик шин колесных транспортных
средств работает следующим образом. '
Рассмотрим процесс вертикального перемещения шины и определения нормальной жесткости.
При подаче гидравлической жидкости в штоковые полости гидроцилиндров 9 траверсы 3 вместе с балкой 4 перемещаются вниз. Когда шина 5 соприкасается с опорной поверхностью платформы 7, давление в гидроцилиндрах 9 начинает расти. Сила, действующая на шину 5, определяется как сумма усилий на обоих штоках гидроцилиндров 9. Перемещение траверсы 3 определяется при помощи датчиков вертикальных перемещений 10, закрепленных на каждой траверсе 3 для исключения влияния возможных перекосов. Усилие на штоке гидроцилиндров 9 определяется по показаниям датчиков давления Ml, М2, М3, М4. Результатом испытания является зависимость нормального усилия от деформации шины в вертикальном направлении.
Рассмотрим процесс определения сцепных свойств шины в продольном направлении.
Для проведения этого испытания силовой стол 8 устанавливается в положение, при котором направление движения платформы 7 оказывается параллельным продольной оси колеса. Затем создается нормальная нагрузка на шину 5 при помощи привода вертикальных перемещений. В поршневую или штоковую полость гидроцилиндра двустороннего действия 11 подается гидравлическая жидкость, и платформа 7 приходит в движение. Так как шина 5 прижата к поверхности платформы 7 вертикальной силой, под действием силы трения в плоскости контакта с опорной поверхностью шина 5 начинает деформироваться до тех пор, пока значение силы реакции шины 5 не станет больше силы трения и произойдет проскальзывание. Усилие на штоке гидроцилиндра двустороннего действия 11 определяется по показаниям датчиков давления М5, Мб, а перемещение платформы 7 - с помощью датчика линейных перемещений 12. Результатом испытания является зависимость продольного усилия от деформации шины в продольном направлении.
Рассмотрим процесс определения сцепных свойств шины в поперечном направлении.
Для проведения этого испытания силовой стол 8 устанавливается в положение, при котором направление движения платформы 7 оказывается параллельным оси вращения колеса. Затем создается нормальная нагрузка на шину 5 при помощи привода вертикальных перемещений. В поршневую или штоковую полость гидроцилиндра двустороннего действия 11 подается гидравлическая жидкость, и платформа 7 приходит в движение. Так как шина 5 прижата к поверхности платформы 7 вертикальной силой, под действием силы трения в плоскости контакта с опорной поверхностью шина 5 начинает
деформироваться до тех пор, пока значение силы реакции шины не станет больше силы трения и произойдет проскальзывание. Усилие на штоке гидроцилиндра двустороннего действия 11 определяется по показаниям датчиков давления М5, Мб, а перемещение платформы 7 - с помощью датчика линейного перемещения 12. Результатом испытания является зависимость поперечного усилия от деформации шины в поперечном направлении.
Рассмотрим процесс определения жесткости шины на кручение относительно вертикальной оси
Для проведения этого испытания необходимо создать нормальную нагрузку на шину 5 при помощи привода вертикальных перемещений. В поршневую или штоковую полость гидроцилиндра 13 подается гидравлическая жидкость, и силовой стол 8 начинает поворачиваться. Шина 5, прижатая к опорной поверхности платформы 7 нормальной силой, при этом начинает деформироваться до тех пор, пока реакция деформации шины 5 не превысит момент трения в поверхности контакта с опорной поверхностью и шина 5 не начнет проскальзывать. Момент поворота определяется исходя из усилия на штоке гидроцилиндра 13 и плеча поворота. Усилие на штоке гидроцилиндра 13 определяется по показаниям датчиков давления М7, М8. Угол поворота силового стола 8 определяется по показаниям датчика угла поворота 14. Результатом испытания является зависимость момента реакции шины от угла деформации.
Рассмотрим процесс определения жесткости шины на кручение относительно оси вращения.
Для проведения этого испытания необходимо создать нормальную нагрузку на шину при помощи привода вертикальных перемещений. Затем подают гидравлическую жидкость в поршневые или штоковые полости гидроцилиндров 16 (фиг. 2), штоки приходят в движение, затем ступица 6 и закрепленная на ней шина начинает деформироваться до тех пор, пока реакция деформации шины 5 не превысит момент трения в поверхности контакта с опорной поверхностью и шина 5 не начнет проскальзывать. Усилия на штоках гидроцилиндров 16 определяются по показаниям датчиков давления М9, MIO, МП, М12., Зная плечо приложения силы и величины сил, определяем момент поворота колеса, несущего шину. Угол поворота колеса определяется при помощи датчика 21 угла поворота ступицы колеса (фиг. 1), который приводится в движение при помощи привода 20.
Таким образом, расширяются функциональные возможности стенда.