СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА ДИНАМИЧЕСКОМ СТЕНДЕ С БЕГОВЫМИ БАРАБАНАМИ (ВАРИАНТЫ)

ч СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА ДИНАМИЧЕСКОМ СТЕНДЕ С БЕГОВЫМИ БАРАБАНАМИ (ВАРИАНТЫ) Полезная модель относится к устройствам, используемым в технике проведения опытно-конструкторских работ (ОКР) при процессах исследования и доводки колёсных транспортных средств, в частности автомобилей. Во время стендовых испытаний по исследованию шума автомобиля в полубезэховой акустической камере на динамическом стенде с беговыми барабанами используется специальная система крепления автомобиля. удерживающая автомобиль от его пространственного перемещения (далее система крепления). Данная система крепления представляет собой набор удерживающих гибких тросов с механизмом натяжения в виде четырёх элекролебедок, установленных под полом камеры в помещении машинного отделения испытательной камеры. Автомобиль, установленный на динамическом стенде, закрепляется тросами за буксирные зацепы (проушины, крюки). Тросы, выполняя функцию натяжных элементов, через вмонтированные в пол поворотные пластины лебедок стенда, устанавливаются на барабанах лебедок. Применяемая система крепления автомобиля создает дополнительную к весу автомобиля вертикальную (направленную вниз) силовую нагрузку воспринимаемую непосредственно элементами ходовой части автомобиля, вызывает дополнительную деформацию шин и увеличение площади пятна контакта шины с поверхностью бегового барабана, что, как следствие, ведет к усиленному специфическому шуму шин, существенно отличающемуся по уровню и спектру излучения от шума шин при их свободном качении по дорожному покрытию в процессе движения автомобиля. В особенной степени, отрицательные последствия такого способа испытаний сказываются при несимметричном расположении буксирного крюка автомобиля относительно продольной оси автомобиля (за один из продольных лонжеронов кузова). В этом случае, кроме проблем появления интенсивного специфического шума шин на стенде с беговыми барабанами (в особенности шин, расположенных на стороне буксирного зацепа), возникает проблема бокового увода автомобиля с
поверхности вращающихся беговых f - p- GaHCp стенда при зыг.оки/ скоро:;ях вращения барабанов (имитации высокой скорости автомобиля). Эта проблема связана с безопасной эксплуатацией стенда и безопасными условиями работы операторов, участвующих в процессе испытаний автомобиля.
Также существует проблема изменения (ухудшения) тягово-скоростных свойств автомобиля при использовании данной системь крепления автомобиля на барабанном стенде. Это хорошо видно, если рассмотреть динамику автомобильного колеса при его качении по недеформируемой поверхности барабана. Со стороны автомобиля на колесо действуют следующие силы; нормальная нагрузка колеса PZ, продольная сила колеса Рх и подводимый от полуоси автомобиля момент М. Со стороны опорной поверхности бегового барабана возникают реакции: нормальная реакция Rj, продольная реакция RV Уравнение движения колеса относительно его центра:
где гЛк- масса колеса, j - ускорение колеса.
Основной силой, движущей автомобиль, является реакция RX на ведущих колесах, которая создается за счет использования мощности (эффективного момента на валу) двигателя. Из теории эксплуатационных свойств автомобиля известно выражение реакции RX с учетом потерь на качение колеса:
Rx M/rK-fRz-U/r/, где Гк - кинематический радиус колеса;
f - коэффициент сопротивления качению колеса;
IK - момент инерции колеса относительно его оси вращения. При вращении колеса автомобиля, закреплённого от перемещения на стенде, перемещение колеса по поверхности барабана в направлении, перпендикулярном оси вращения отсутствует. Поэтому, можно считать RZ  Р. Следовательно, при увеличении нормальной нагрузки на колесо, которую создает применяемая система крепления автомобиля, увеличивается составляющая силовых потерь на качение колеса (fRz), что существенно искажает реальные тягово-скоростные и виброакустические свойства автомобиля.
Из заявки DE 19916699 А1, МПК G01M 17/00, публ. 30.11.2000, заявитель ф. AUDI AG, известно удерживающее устройство для стендовых испытаний автомобилей на беговых барабанах, которое предусматривает фиксированное положение автомобиля на беговых барабанах, исключающее е-о как продольные
тк  RX-PX,
так и боковые смещения, что обеспечивается за счёт применения жёстких продольной и поперечных сцепок, содержащих резьбовые регулирующие вставки, стержни с ввёртной частью и стопорные узлы с поворотными шарнирами. Упорные корпуса шарниров жёстко вмонтированы в структуру пола испытательного помещения в котором размещён стенд. Недостатком этой конструкции является применение жёстких (без податливых упругих и демпфирующих элементов) ограничительных связей между вибрирующим корпусом (кузовом) автомобиля и полом камеры, искажающих виброакустические характеристики кузова, что нежелательно для их применения в акустических полубезэховых испьп-ательных камерах. В этом случае/ динамическое возбуждение (вибрации) от корпуса кузова, элементов ходовой части автомобиля передаётся через вибропроводные элементы ограничительных крепёжных связей на пол камеры, вызывая его вибрацию и соответствующее паразитное шумовое излучение, искажающее реальное акустическое поле исследуемого объекта (автомобиля). С другой стороны, наложение жёстких силовых ограничительных связей и их воздействие на силовой каркас кузова изменяет реальные виброакустические характеристики кузова, что нежелательно при проведении качественных виброакустических исследований автомобиля в акустической камере оборудованной беговыми барабанами. Кроме того, отсутствие гибких демпфирующих звеньев в структуре ограничительных связей, не позволяет осуществлять следящее компенсирующее поддержание постоянного усилия удержания автомобиля на стенде (следящей реакции) на неустановившихся режимах испытаний (разгоны, торможения) автомобиля, что ведёт часто к возникновению импульсных дополнительных нагрузок, как на испытуемый автомобиль, так и на элементы устройства крепления автомобиля на стенде, что в конечном итоге связано с изменением виброакустических характеристик исследуемого объекта (автомобиля).
В качестве прототипа принята система крепления автомобиля на динамическом стенде с беговыми барабанами, описанная в патенте США № 3520180, МПКС01М7/00, 17/04, публ. 14.07.1970. Система содержит, в частности, шесть стоек с электрическими лебёдками, кинематически связанных посредством гибких элементов (тросовых растяжек) с кузовом автомобиля. Стойки, предназначенные для исключения вертикальной составляющей силовой нагрузки от системы крепления за счёт горизонтальной установки ветвей крепёжных
элементов (тросов), замыкающих вертикальные блоки с буксирными зацепами автомобиля (по одной стойке - расположенные спереди и сзади автомобиля) и для исключения поперечного увода автомобиля по две пары стоек - находящихся справа и слева от кузова автомобиля в зонах переднего и заднего бамперов, предназначенных для исключения поперечного увода автомобиля. Последние находятся в зонах плоскостей переднего и заднего бамперов автомобиля, т.е. в зонах прямого непосредственного излучения звука шинами, моторнь м отсеком и срезом выхлопной трубы (в плоскостях бамперов). Это создаёт дополнительные звукоотражающие эффекты от массивных поверхностей стоек и искажения реального звукового поля движущегося автомобиля по автомобильной автостраде, что нежелательно для качественных объективных измерений внешнего и внутреннего шума автомобиля в акустической полубезэховой камере с беговыми барабанами, на которых установлен исследуемый автомобиль. С другой стороны, такая система крепления автомобиля на барабанном стенде требует применения большого числа звеньев регулировки натяжения тросов шесть электролебёдок с соответствующими тормозными устройствами.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известной системе крепления автомобиля на динамическом стенде с беговыми барабанами, содержащей установленный на беговых барабанах автомобиль, снабжённый спереди и сзади буксирными зацепами, пространственное перемещение которого офаничено удерживающими гибкими элементами, закреплёнными в смонтированных на полу стенда крепёжных устройствах, последние выполнены в виде двух пар неподвижных вертикальных поворотных стоек, расположенных попарно относительно передней и задней частей кузова автомобиля, и одной лары подвижных в направлении продольной оси автомобиля стоек; нелодвижные вертикальные поворотные стойки снабжены вращающимися в горизонтально расположенных осях блоками, причём оси блоков смонтированы с возможностью селективной выборки и фиксации по высоте стойки; подвижные стойки смонтированы спереди автомобиля, в пазовых направляющих, расстояние между которыми превышает шириеу кузова автомобиля, с возможностью селеетивной установки и жёсткой фиксации и снабжены вращающимися в вертикальных осях блоках, причём блоки имеют возможность фиксированного перемещения по высоте стойки; ветви гибких элементов закреплены спереди и сзади автомобиля к единому буксирному зацепу; подвижные стойки расположены между буксирным v зацепом и неподвижными стойками, таким образом, что ветви гибких элементов образуют тупой угол с вершиной в вертикальной оси блока подвижной стойки. В другом варианте конструктивного исполнения системы крепления автомобиля на динамическом стенде с беговыми барабанами, содержащей установленный на беговых барабанах автомобиль, снабжённый спереди и сзади буксирными зацепами, пространственное перемещение которого ограничено удерживающими гибкими элементами, закреплёнными в смонтированных на полу стенда крепёжных устройствах, последние выполнены в виде двух пар неподвижных вертикальных поворотных стоек, расположенных попарно относительно передней и задней частей кузова автомобиля; неподвижные вертикальные поворотные стойки снабжены вращающимися в горизонтально расположенных осях блоками, причём оси блоков смонтированы с возможностью селективной выборки и фиксации по высоте стойки; ветви гибких элементов закреплены спереди и сзади автомобиля к парным буксирным зацепам; при этом по крайней мере с одной из сторон автомобиля ветви тбких элементов пересекаются между собой. В этом варианте конструктивного исполнения системы крепёжные устройства дополнительно могут содержать пару подвижных в направлении продольной оси автомобиля стоек которые смонтированы спереди автомобиля, в пазовых направляющих, расстояние между которыми превышает ширину кузова автомобиля, с возможностью селективной установки и жёсткой фиксации и снабжены вращающимися в вертикальных осях блоках, причём блоки имеют возможность фиксированного перемещения по высоте стойки; подвижные стойки расположены между буксирным зацепом и неподвижными стойками, таким образом, что ветви гибкой связи образуют тупой угол с вершиной в вертикальной оси блока подвижной стойки. При таких (обоих) вариантах конструктивного исполнения системы крепления становится также возможным удалить крепёжные стойки из областей непосредственного исследования звукового поля автомобиля в зонах характерных излучателей шума - шин, впуска, выхлопа - слева и справа от продольной оси автомобиля, как этого требуют международные нормы по измерению внешнего шума автомобиля по Правилу №51 ЕЭК ООН (в 7,5 м от продольной оси автомобиля).
На фиг.1 показан первый вариант заявляемой системы крепления автомобиля на динамическом стенде с беговыми барабанами.
На фиг.2 показаны стационарные стойки с горизонтальным расположением оси ролика блока.
На фиг.З показана подвижная стойка с вертикальным расположением оси ролика блока.
На фиг.4 показана схема сил и моментов, действующих на автомобильное колесо при его качении по недеформируемой поверхности барабана.
На фиг.5, 6 и 7 показаны некоторые варианты расположения ветвей гибких связей (растяжек) в предлагаемых вариантах конструктивного исполнения системы.
Позициями на фигурах 1-4 показаны:
1- исследуемый автомобиль
2- беговые барабаны
3- гибкий элемент (крепежный трос)
4- поворотная крепежная пластина
5- основание направляющей стенда
6- подвижная стойка
7- неподвижная (стационарная) стойка
8- прижимная пластина (основание) подвижной стойки
9- пазовая направляющая стенда
10- ребро жесткости
11- ось блока
12-блок(шкив) 13-ограничитель
14- отверстие для выхода троса
15- кронштейн крепления блока (шкива)
16- элеетролебёдка
17- буксирный зацеп
Блоки 12 имеют возможность регулировки по высоте своих осей 11 вращения и выставляются на уровне буксирных зацепов 17 (крюков, проушин) автомобиля. Стационарные стойки 7 крепятся болтами к штатным, вмонтированным в пол поворотным крепёжным пластинам 4 стендовой системы крепления автомобиля. Подвижные стойки 6 монтируются в пазовых 9 оснований 5 направляющих стенда с помощью прижимных пластин 8 и имеют возможность перемещаться и фиксироваться в необходимой точке крепления на заданном расстоянии от кузова (от буксирного зацепа 17). Пазовые направляющие 9 располагаются параллельно продольной оси автомобиля, а расстояние между ними превышает ширину кузова автомобиля. Предлагаемая система крепления, за счёт установки крепёжных ветвей гибких элементов (тросов) 3 в горизонтальном положении и соответствующего распределения сил и реакций в системе крепления, разфужает колеса автомобиля от дополнительной нормальной (прижимной) нагрузки, что, таким образом, в меньшей степени деформирует структуру шины и в меньшей степени искажает площадь пятна контакта шины с поверхностью бегового барабана 2, что, как следствие, исключает усиленный специфический шум шин, отличающийся от шума шины при ее свободном качении в составе автомобиля по дорожному покрытию. Также не будут возникать дополнительные силовые (деформационные) потери структуры шин в процессе качения колеса, и, соответственно, будут в меньшей степени искажаться тягово-скоростные свойства автомобиля. Кроме того, за счет применения подвижных стоек 6 с горизонтальным расположением блоков 12 на заданной высоте от пола камеры и обеспечения тупого угла, образуемого между ветвями гибких элементов 3 (троса), связывающего буксирный зацеп 17 с горизонтальными блоками 12, обеспечивается заданная величина поперечной составляющей силы, удерживающей автомобиль от бокового увода при боковом (несимметричном) расположении буксирного зацепа 17, разворачивающего автомобиль (сбрасывающего автомобиль с беговых барабанов при большой частоте вращения беговых барабанов). В предлагаемой системе крепления автомобиля на динамическом стенде с беговыми барабанами возможно свести к минимуму разворачивающий момент, действующий на автомобиль относительно оси, нормальной к плоскости, проходящей через оси вращения передних и задних колес, и стремящийся изменить курсовую устойчивость автомобиля (в противном случае - передок автомобиля сбрасывает с поверхности барабанов 2). Данный момент уменьшается за счет расположения гибких элементов 3 (ветвей-растяжек) системы крепления под углом более 90° друг к другу и увеличения угла между векторами сил, создающих разворачивающий момент относительно продольной оси автомобиля.