СТЕНД ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ШИН

Стенд для статических испытаний шин
Решение относится к испытательной технике, в частности стендам для испытаний статических характеристик шин колесных транспортных средств.
В качестве прототипа использован стенд для испытания пневматических шин (а.с. СССР №1204993, кл. G01M 17/02, 1986), содержащий приводные барабаны, охваченные гибкой лентой, служащей опорой испытываемому колесу, устройство для установки и нагружения испытываемого колеса, опорные элементы, устанавливаемые под гибкой лентой и измерительные устройства для определения сглаживающих способностей шины с учетом деформируемости опорной поверхности.
Недостатком данного стенда является то, что он не обеспечивает определение основных статических характеристик пневматических шин в зависимости от вертикальной нагрузки на колесо и давления воздуха. Это существенно ограничивает возможность использования результатов испытаний при моделировании движения транспортных средств.
Решаемая задача - разработка конструкции стенда, обеспечивающего определение основных параметров и характеристик пневматических шин, используемых при моделировании движения транспортных средств.
Технический результат - определение статических характеристик жесткости шины при вертикальном и продольном нагружениях в зависимости от вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине, а также коэффициентов сопротивления бокового увода в зависимости от угла увода, вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине.
Заявленный технический результат достигается тем, стенд для испытаний шин колесных транспортных средств, содержащий механизм нагружения колеса вертикальной силой, обеспечивающий моделирование различных нагрузок и датчики, снабжен механизмом поворота колеса вокруг вертикальной оси и пластинчатым цепным конвейером с плоской жесткой опорной поверхностью пластин, фиксированных от смещения в боковых направлениях и обеспечивающих неограниченную длину качения колеса с минимальным трением, а в качестве датчиков использованы датчики действующих усилий, датчики перемещения опорной площадки и деформации шины колеса, выполненные с возможностью передачи данных в реальном времени посредством аналого-цифрового преобразователя на компьютер.
Предлагаемая схема стенда приведена на чертежах фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
В основании стенда (фиг. 1 и фиг. 2) установлены ведущий 1 и ведомый 2 валы пластинчатого конвейера с неподвижно закрепленными на них звездочками 3, на которых установлены цепи, составленные из стандартных звеньев 4. Жесткая плоская опорная поверхность пластинчатого конвейера образована прямоугольными стальными пластинами 5, неподвижно закрепленными на каждом звене цепи, с небольшим боковым зазором Δ=0.05 мм между ними. Каждая из прямоугольных стальных пластин в зоне площадки контакта с деформируемой шиной опирается на жесткие ролики 6 с подшипниками качения, установленные на оси 7, жестко закрепленной в основании стенда. Смещению пластин гусеничной ленты в боковом направлении препятствуют ролики 8 с подшипниками качения, установленные на оси 9, которых жестко крепятся к основанию стенда.
В результате обеспечивается необходимая плоскостность опорной поверхности и предотвращается перемещение ленты пластинчатого конвейера в вертикальном и боковом направлениях. Продольное перемещение ленты конвейера обеспечивается с помощью привода, состоящего из редуктора Р, муфты М и электродвигателя Э.
Колесо крепится с помощью элементов направляющего устройства, состоящего их нижнего 10 и верхнего 11 трапециевидных рычагов и поворотного кулака шкворневого типа 12. Рычаги 10 и 11 с помощью шарниров 13, 14 соединятся со стойкой 15, закрепленной на основании стенда и стойкой поворотного кулака 12.
Вертикальное усилие на колесе создается с помощью гидравлического цилиндра 16, действующего на нижний рычаг 10. Давление масла в полостях гидроцилиндра создается насосом 17, контролируется манометром 18.
Торможение колеса 19 осуществляется с помощью барабанного тормозного механизма с гидравлическим приводом, состоящим из рабочих 20 и главного 21 тормозных цилиндров. Нагружение шины в продольном направлении (крутящим моментом) осуществляется протягиванием ленты пластинчатого конвейера.
Поворот колеса 19 относительно вертикальной оси 22 осуществляется с помощью тяги 23, шарнирно закрепленной на поворотном рычаге 12 и стойке 15, длина которой меняется с помощью резьбовой муфты 24. Изменение угла наклона колеса относительно вертикальной оси обеспечивается за счет регулировочных прокладок 25 и 26 установленных между стойкой 15 и осью 27, 28 шарниров 13 и 14.
Стенд работает следующим образом.
Для определения вертикальной жесткости шины ось поворотной цапфы 12 колеса 19 устанавливается перпендикулярно продольной оси ленты конвейера, с помощью регулировочных прокладок задается необходимый угол развала колеса. Последовательно увеличивая давление в цилиндре 16 определяют величину действующей вертикальной силы и деформацию шины в вертикальном направлении.
Для определения угловой жесткости шины колесо 19 затормаживается с помощью тормоза, ленту конвейера 5 последовательно перемещают на небольшие расстояния, величину которых и возникающий при этом момент, скручивающий шину, определяют с помощью соответствующих датчиков. Нагружение колеса продолжается в пределах деформационного скольжения (псевдоскольжения) и прекращается с началом относительного скольжения шины по опорной поверхности.
y
y
y
y
Для определения коэффициента сопротивления бокового увода k, представляющего зависимость между боковой силой F и углом увода δ, F=kδ, колесо с помощью механизма поворота (тяга 23, поворотный рычаг 12, резьбовая муфта 24) устанавливают под заданным углами развала ζ, и увода δ и нагружают соответствующей вертикальной силой. После этого начинается медленное перемещение ленты пластинчатого конвейера, приводящее к качению колеса при боковом уводе шины и увеличение боковой деформации шины, сопровождаемое увеличением боковой силы при постоянном ее измерении. С началом относительного скольжения увеличение боковой силы прекращается и эксперимент заканчивается.
Данные с датчиков силы 29, 30 и перемещений 31 синхронизированные по времени передаются с помощью аналогово-цифрового преобразователя 32 и тензостанции 33 на компьютер 34.
Таким образом расширяется область использования испытательного стенда. За счет применения электронного оборудования, позволяющего проводить синхронизированную по времени запись показаний с нескольких датчиков появляется возможность получать зависимости исследуемых параметров.