СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАЕКТОРИЙ РАЗЛЕТА ПОСТОРОННИХ ПРЕДМЕТОВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ ИЗ-ПОД КОЛЕС
STAND FOR EXAMINATION OF DISPERSION TRAJECTORIES OF FOREIGN OBJECTS EJECTED FROM UNDER THE WHEELS

Изобретение относится к области исследования взаимодействия колеса с дорожным покрытием, в частности, исследования траекторий разлета посторонних предметов вылетающих из-под колеса, с целью создания эффективных средств защиты от их воздействия.
Более близким по технической сущности к заявленному изобретению является стенд для исследования взаимодействия колеса с дорожным покрытием (патент US 800779, МПК G01M опубликованный 30.01.1981 г.). Устройство содержит основание, механизм загрузки колеса, тележку с испытуемым колесом, механизм для разгона тележки, направляющие и устройство регистрации.
Недостатком известного устройства является низкая точность и достоверность результатов испытаний, обусловленная узкими возможностями адекватности воспроизведения процесса, взаимодействия колеса с посторонними предметами, находящимися на опорной поверхности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности испытаний, за счет расширения адекватности воспроизведения процесса взаимодействия колеса с посторонними предметами, находящимися на опорной поверхности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный стенд для исследования траекторий разлета частиц, выбрасываемых из-под колес шасси, содержащий основание, механизм загрузки колеса, тележку с испытуемым колесом, механизм разгона, взаимодействующий с тележкой, устройство регистрации, установленное на контрольном участке дополнительно введены, первый и второй датчики положения тележки, установленные вначале и в конце контрольного участка соответственно, датчик скорости вращения колеса и механизм торможения, установленные на колесе, пульт управления механизмом разгона, блок управления, взаимодействующий с механизмом торможения, при этом первый, второй и третий выходы второго датчика положения тележки соединены с первыми входами блока управления, устройства регистрации и механизма разгона соответственно, выход датчика скорости соединен с третьим входом блока управления, выход пульта управления механизмом разгона соединен со вторым входом механизма разгона, выход блока управления соединен с входом механизма торможения, первый и второй выходы первого датчика положения тележки соединены со вторыми входами блока управления и устройства регистрации соответственно.
Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены, первый и второй датчики положения тележки, установленные вначале и в конце контрольного участка соответственно, датчик скорости вращения колеса и механизм торможения, установленные на колесе, пульт управления механизмом разгона, блок управления, взаимодействующий с механизмом торможения, при этом первый, второй и третий выходы второго датчика положения тележки соединены g первыми входами блока управления, устройства регистрации и механизма разгона соответственно, выход датчика скорости соединен с третьим входом блока управления, выход пульта управления механизмом разгона соединен со вторым входом механизма разгона, выход блока управления соединен с входом механизма торможения, первый и второй выходы первого датчика положения тележки соединены со вторыми входами блока управления и устройства регистрации соответственно.
В теории качения эластичного колеса выделяют несколько режимов качения, таких как ведомый, нейтральный, свободный, ведущий режим с чистым качением, полное буксование, тормозной режим с чистым качением, тормозной режим с проскальзыванием и полный юз [Теория автомобиля. / В.В. Селифонов, А.Ш. Хусаинов, В.В. Ломакин: Учебное пособие. - М.: МГТУ «МАМИ», 2007. - 102 с.]. Известно, что в процессе взаимодействия пневматической шины с твердой опорной поверхностью происходит симметричное деформирование элементов ее профиля [Работа автомобильной шины. / В.И. Кнороз, Е.В. Кленнинков, И.П. Петров и др. - М.: «Транспорт», 1976. с. 58]. При реализации тормозного усилия на колесе, элементы протектора пневматической шины выходят из контакта с твердой опорной поверхностью более сжатыми, чем входят в него. Эта особенность способствует выбросу посторонних предметов за счет проскальзывания протектора шины относительно опорной поверхности. Также, у заторможенного колеса в момент реализации максимального тормозного усилия, силы окружного сжатия элементов протектора будут наибольшими, что способствует удержанию твердой частицы на поверхности протектора после выхода ее из зоны контакта. Вследствие этого, высота подъема твердой частицы будет больше чем в остальных случаях.
В известном изобретении возможно воспроизведение одного ведущего режима с чистым качением колеса, когда к ступице колеса приложен крутящий момент, численно больший момента сопротивления качению, а касательная реакция в контакте колеса с опорной поверхностью такова, что в контакте сохраняются нескользящие точки. Поэтому результаты испытаний, направленных на исследование траекторий и кинематических параметров посторонних предметов, выбрасываемых из-под колеса, не будут обладать достаточной точностью и достоверностью. В заявленном изобретении в состав стенда дополнительно введен механизм торможения, который обеспечивает повышение точности и достоверности испытаний, за счет расширения адекватности воспроизведения процесса взаимодействия колеса с посторонними предметами, находящимися на опорной поверхности. В частности, позволяет воспроизвести тормозной режим с чистым качением, тормозной режим с проскальзыванием и полный юз.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Структурная схема стенда приведена на фигуре, где обозначено:
1 - основание; 2 - пульт управления механизмом разгона; 3 - механизм разгона; 4.1, 4.2 - датчики положения тележки с испытуемым колесом; 5 - блок управления; 6 - механизм торможения; 7 - механизм загрузки колеса; 8 - датчик скорости; 9 - тележка с испытуемым колесом; 10 - устройство регистрации.
Назначение пульта управления механизмом разгона 2 ясно из названия.
В качестве пульта управления механизмом разгона может быть использован кнопочный пульт Р2АВ EMAS [URL http://www.electroxxi.energo portal.ru/pult-upravleniya-dvuhknopochnyj-p2ab-emas-955129.html дата обращения 17.03.2020], содержащий 2 кнопки: кнопка пуска и кнопка экстренного останова.
Блок управления 5 предназначен для выдерживания эффективного и стабильного режима работы механизма торможения, при котором тормозная сила будет максимальна, а колесо не будет заблокировано. В качестве блока управления может быть использован блок антиблокировочной системы автомобиля [URL http://ab350.ru/abs/ дата обращения 13.03.2020].
Назначение датчика скорости 8 и датчиков положения тележки с испытуемым колесом 4.1, 4.2 ясно из названия.
В качестве датчика скорости вращения колеса может быть использован датчик, основанный на эффекте Холла, который формирует выходной сигнал, зависящий от скорости вращения колеса и который в дальнейшем используется в блоке управления. [URL http://www.autoopt.ru/articles/products/23411728/ дата обращения 17.03.2020].
В качестве датчиков положения тележки с испытуемым колесом 4.1 и 4.2 могут быть использованы концевые выключатели [URL https://owen.ru/product/kontcevie_viklyuchateli_ip54_mtb4_ms/ddm дата обращения 13.03.2020].
Назначение механизма торможения 6 ясно из названия. Торможение может быть реализовано с помощью дискового тормозного механизма с электрическим приводом [URL URL https://wiki.zr.ru/Дисковый_тормоз дата обращения 17.03.2020], содержащего скобу, обмотку, шток и тормозной диск.
Стенд работает следующим образом.
Перед началом проведения испытаний тележка с испытуемым колесом 9 находится в начале участка разгона. Расчетная нагрузка на колесо задается механизмом загрузки 7. На контрольный участок, согласно программы испытаний, помещают частицы гранита, грунта, грязь, лед, воду и т.п. Пуск тележки 9 осуществляется оператором. При нажатии кнопки на пульте управления механизмом разгона 2 происходит включение механизма разгона 3. Тележка с испытуемым колесом 9 разгоняется на участке разгона до расчетной скорости. Наезд колеса на контрольный участок приводит к срабатыванию датчика положения 4.2, по сигналу от которого включается устройство регистрации 10 и механизм торможения колеса 6. С момента срабатывания механизма торможения 6 в работу вступает блок управления 5. Блок управления 5 отслеживает сигнал, поступающий от датчика скорости 8, и сравнивает его с заранее рассчитанными показателями скорости и ускорения тележки с испытуемым колесом 9. Если сигнал е датчика и записанные в блоке управления параметры совпадают - система бездействует. Если же сигнал от датчика скорости 8 отклоняется от расчетных параметров (то есть, происходит блокировка колес), то блок управления 5 вносит корректировку в работу механизма торможения, предотвращая негативные последствия блокировки колес. На контрольном участке осуществляется фиксация траекторий посторонних предметов с помощью устройства регистрации 10. Прохождение тележкой 9 контрольного участка приводит к срабатыванию второго датчика положения 4.1. По сигналу с датчика положения 4.1 отключается исполнительное устройство механизма разгона, устройство регистрации, а с блока управления 5 поступает сигнал на исполнительное устройство механизма торможения 6, что приводит к полному и непрерывному торможению колеса на участке торможения. После чего тележка с испытуемым колесом 9 приводится в исходное положение для повторного пуска.