Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины опорной поверхностью

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью в процессе движения колесного транспортного средства.
Из предшествующего уровня техники известны устройства для измерения боковых сил на колесах транспортного средства, которые выполнены в виде ступицы колеса. При движении автомобиля под действием боковой силы в ступице возникают напряжения, пропорциональные боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с дорогой. Напряжения в ступице определяются с использованием тензометрических датчиков (см. SU №1730549 А1, МПК G01M 17/007, G01M 17/00, опубл. 30.04.1992; RU №271162 С1, МПК G01M 17/02, опубл. 27.12.2012).
Недостатком известных технических решений является ограниченность их использования только со строго определенным типоразмером шин. Использование шин других размеров требует проведения повторной процедуры тарировки измерительных систем данных устройств.
Известен стенд для определения динамических нагрузок на автомобиль от дорожных неровностей и сил взаимодействия между колесами автомобиля и дорогой, содержащий металлическую платформу, на которой посредством стальных стержней, жестко закрепленных на полках боковых стенок платформы, подвешены ровные площадки и эталонные неровности. Процесс переезда автомобилем ровных площадок и неровностей сопровождается показаниями датчиков, расположенных на переднем и заднем динамометрических стержнях. На стержнях имеется по два электрических датчика омического типа, один из которых предназначен воспринимать вертикальные нагрузки, а второй продольные сопротивления движению автомобиля (см. SU №116953 А1, МПК G01M 17/007, опубл. 01.01.1958).
Недостатком известного стенда является невозможность измерения динамических нагрузок в боковом направлении, а также низкая точность измерения параметров из-за одновременного нагружения динамических стержней растягивающей силой и изгибающим моментом.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности является устройство для определения сил сопротивления качению колес транспортного средства, содержащее: горизонтальную подвижную в продольном направлении платформу, подвешенную к раме с помощью упругих плоских пластин, расположенных в поперечных плоскостях; чувствительный элемент, прикрепленный к нижней плоскости горизонтальной платформы и жестко соединенный со спицами, натянутыми на раме. При прокатывании колеса по горизонтальной платформе по деформации чувствительного элемента определяется сила сопротивления качению колеса (см. SU №1684611 А1, МПК G01M 17/013, МПК G01M 17/02, опубл. 15.10.1991).
Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности измерения боковой реакции в пятне контакта эластичной шины с опорной поверхностью, а также повышенные требования к чувствительности измерительного элемента, обусловленные высокой жесткостью упругих пластин.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является изменение функционала устройства в части измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью.
Технический результат полезной модели заключается в повышении точности и достоверности измерений боковой реакций в пятне контакта пневматической шины в процессе движения колесного транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью, включающем раму, горизонтальную платформу, две плоских упругих пластины с возможностью обеспечения подвижности горизонтальной платформы в боковом направлении, согласно полезном лютели две плоские упругие пластины выполнены в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы, на которых установлены датчики боковых усилий, при этом сигналы датчиков суммируются с формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью по п. 1, согласно полезной модели чувствительные элементы двух плоских упругих пластин в верхней части соединены при помощи шпилек с коническими гайками с горизонтальной платформой, а в средней части с рамой.
Отличительными признаками полезной модели являются:
- выполнение двух плоских упругих пластин в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы, на которых установлены датчики боковых усилий, обеспечивает исключение влияния крутящего момента и продольных сил, действующих в плоскости контакта с опорной поверхностью, что позволит повысить точность измерения;
- суммирование сигналов двух датчиков боковых усилий с формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции, обеспечивает повышение уровня сигнала, характеризующего величину измеряемой боковой реакции, что позволит повысить точность измерения;
- закрепление чувствительных элементов двух плоских упругих пластин при помощи шпилек с коническими гайками в верхней части с горизонтальной платформой, а в средней части с рамой обеспечивает повышение чувствительности датчиков боковых усилий, что позволит повысить точность измерения.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - общий вид устройства;
на фиг. 2 - разрез фиг. 1 по линии А-А;
на фиг. 3 - форма плоской упругой пластины.
Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью (см. фиг. 1, 2, 3) включает раму 1 с пластинами 2, горизонтальную платформу 3 с соединительными уголками 4, четыре стальные полосы 5, две плоских упругих пластины 6, два датчика боковых усилий 7 и четыре шпильки 8 с коническими гайками. Две плоские упругие пластины 6 изготовлены из пружинной листовой стали с возможностью обеспечения подвижности горизонтальной платформы 3 в боковом направлении и выполнены в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы 9 (см. фиг. 3). Также на двух плоских упругих пластинах 6 выполнены отверстия, необходимые для сборки устройства. Рама 1 и горизонтальная платформа 3 выполнены в виде прямоугольных сварных конструкций из стального швеллера. В средней части продольных швеллеров рамы 1 закреплены стальные пластины 2. Верхняя часть горизонтальной платформы 3 покрыта стальным листом, а к нижней части ее внешних продольных швеллеров приварены стальные соединительные уголки 4. Использование в качестве чувствительных элементов 9 средних частей двух плоских упругих пластин 6, на которых установлены датчики боковых усилий 7, при этом сигналы с датчиков боковых усилий 7 суммируются с формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции, что позволит исключить влияние крутящего момента и продольных сил, действующих в плоскости контакта с опорной поверхностью. Горизонтальная платформа 3 размещена внутри рамы 1 и подвешена к последней при помощи болтовых соединений через две плоских упругих пластины 6. Для получения зазора соединение между рамой 1 и двумя плоскими упругими пластинами 6 выполнено через четыре стальные полосы 5. Для повышения чувствительности датчиков боковых усилий 7 чувствительные элементы 9 двух плоских упругих пластин 6 в верхней части соединены при помощи шпилек 8 с коническими гайками с горизонтальной платформой 3, а в средней части с рамой 1. Продольное расположение двух упругих пластин 6 обеспечивает боковую податливость горизонтальной платформы 3 только в боковом направлении, что позволит измерять боковую составляющую реакции, возникающую в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью.
Работает устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью следующим образом. В опорной поверхности дороги, на траектории движения колес транспортного средства, устраивается ниша, в которой размещается устройство и закрепляется за раму 1, таким образом, чтобы верхняя часть горизонтальной платформы 3 находилась в одном уровне с горизонтальной плоскостью дорожного полотна. Продольные оси двух плоских упругих пластин 6 должны быть расположены вдоль направления движения колес транспортного средства. Транспортное средство проезжает своими колесами по горизонтальной платформе 3. Возникающие в пятне контакта пневматической шины и опорной поверхности боковые силы вызывают смещение горизонтальной платформы 3, которые измеряются при помощи двух датчиков боковых усилий 7. Сигналы двух датчиков боковых усилий 7 суммируются и формируют выходной сигнал, пропорциональный величине реализованной боковой реакции. Благодаря устранению влияния на деформацию чувствительного элемента 9 плоских упругих пластин 6 крутящего момента и продольных сил, действующих в плоскости контакта колеса с опорной поверхностью горизонтальной платформы 3, повышается точность определения боковой реакции колеса транспортного средства.
Предлагаемая полезная модель «Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью» по сравнению с прототипом «Устройством для определения сил сопротивления качению колес транспортного средства» (см. SU №164611 А1, МПК G01M 17/013, МПК G01M 17/02, опубл. 15.10.1991) позволяет:
- измерять боковую составляющую реакции, возникающую в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью;
- выполнять измерения с более высокой точностью за счет применения двух датчиков боковых сил.
Заявленное техническое решение может быть использовано на предприятиях, осуществляющих технический осмотр автотранспортных средств или в организациях, проводящих полигонные испытания устойчивости движения автотранспортных средств.