СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к универсальной испытательной технике, в частности к динамометрическим стендам.
Известно несколько типов стендов, позволяющих снимать мощностные характеристики силовых установок. Все динамометрические стенды для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств делятся на две большие группы: колесные и моторные.
Заявляемый стенд относится к колесным стендам роторного типа, т.е. служит для снятия мощностных характеристик непосредственно со ступицы ведущего колеса.
Известен стенд для динамических испытаний силовых установок транспортных средств (патент РФ №2330257, МПК G01M 17/007, опубл. 27.07.2008). Стенд представляет собой колесный роторный стенд с механическим нагружателем (дисковый фрикционный тормоз), что одновременно является его достоинством (простота и дешевизна конструкции) и недостатком (ограниченность применения по времени действия и мощности двигателя).
Наиболее близким по совокупности технических решений является стенд для динамических испытаний силовых установок транспортных средств, содержащий два симметрично расположенных нагружающих модуля, соединенных с блоком управления, причем каждый нагружающий модуль содержит ведомый вал с установленным на нем диском нагружателя, тензодатчик для измерения величины тормозного момента и датчик измерения частоты вращения, каждый нагружающий модуль выполнен автономным, а ступица колеса испытуемого транспортного средства посредством вала-адаптера соединена с ведомым валом нагружающего модуля (патент РФ №97195, МПК G01M 17/00, опубл. 12.04.2010).
Данный стенд имеет серьезный недостаток, при его работе вся мощность диагностируемого двигателя расходуется на нагрев тормозного диска и колодок, что вызывает повышение их температуры и нестабильность характеристик (вследствие изменения коэффициента трения). Высокая температура диска в течение длительного времени способствует интенсивному изнашиванию тормозных колодок, а в отдельных случаях (автомобили с наиболее мощными двигателями) высока вероятность закипания жидкости в приводе тормозов, и как следствие полная потеря работоспособности.
В основу заявляемой полезной модели поставлена задача - получение стабильных характеристик стенда во всем диапазоне нагрузок и скоростей, повышение точности измерений, получение идентичных условий измерений для любого числа опытов.
Для решения поставленной задачи в стенде для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств, содержащем два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля, соединенных с блоком управления, каждый из которых содержит ведомый вал с установленной на нем муфтой для измерения величины тормозного момента, датчик частоты вращения, причем ведомый вал установлен в двух подшипниковых опорах установленных на раму нагружающего модуля, согласно полезной модели, стенд дополнительно содержит основной гидронасос, соединенный с ведомым валом посредством шлицев, нагнетательная полость которого при помощи трубопровода соединена с пропорциональным дросселем, гидронасос подпитки связанный с основным гидронасосом, теплообменник и бак, установленные на раму, и предохранительный клапан, установленный между сливным и нагнетательным трубопроводами.
Применение закрытой схемы позволяет получить более стабильные характеристики нагружателя (в частности на малой частоте вращения) и минимизировать объем гидробака, что очень важно, так как гидробак является одной из наиболее габаритных сборочных единиц данного стенда. Для поддержания температуры рабочей жидкости в установленных пределах (получение стабильной характеристики во всем диапазоне нагрузок) в схему нагружателя введен теплообменник.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема стенда.
Стенд для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств содержит два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля (правый модуль на схеме условно не показан), соединенных с блоком управления 12. Каждый нагружающий модуль содержит ведомый вал 3 с установленной на нем муфтой 5 для измерения величины тормозного момента, датчик частоты вращения 4. Ведомый вал 3 вращается в двух подшипниковых опорах, установленных на раму 2 нагружающего модуля, при помощи шлицев ведомый вал 3 соединен с основным гидронасосом 6. Гидронасос подпитки 7 конструктивно объединен в одну сборочную единицу с основным гидронасосом 6 и установлен на раме 2. Нагнетательная полость основного гидронасоса 6 при помощи трубопровода соединена с пропорциональным дросселем 10. Пропорциональный дроссель 10 соединен электрическим кабелем с блоком управления 12. Теплообменник 11 и бак 8 также установлены на раму 2. Для предотвращения аварийных ситуаций связанных с чрезмерным повышением давления между сливным и нагнетательным трубопроводом установлен предохранительный клапан 9. Ведомый вал 3 соединяется со ступицей ведущего колеса транспортного средства при помощи вала-адаптера 1.
Стенд работает следующим образом.
Ведомый вал 3 приводится во вращение через вал-адаптер 1 от ступицы ведущего колеса транспортного средства, посредством шлицевого соединения передает вращение гидронасосам 6 и 7. Основной гидронасос 6 подает жидкость в пропорциональный дроссель 10. Который, создавая сопротивление потоку жидкости, формирует тормозной момент на ступице ведущего колеса транспортного средства. Нагретая после дросселя 10 жидкость поступает в теплообменник 11, где отдает избыточное тепло. Т.к. гидросистема нагружателя выполнена по закрытой схеме, в дополнение к основному гидронасосу 6 имеется гидронасос подпитки 7, который обеспечивает постоянное давление на входе в основной гидронасос и восполнение утечек из основного контура. Жидкость, подаваемая гидронасосом подпитки 7, забирается из гидробака 8. Величина тормозного момента создаваемого основным гидронасосом 6 измеряется муфтой 5, данные передаются в блок управления 12. Частота вращения ведомого вала измеряется датчиком 4, данные передаются в блок управления 12. Блок управления 12, руководствуясь данными с датчиков частоты вращения и тормозного момента, и в соответствии с заложенной программой формирует сигнал управления пропорциональным дросселем 10, изменяя площадь проходного сечения.
Колесная мощность определяется по следующей формуле:
k
1
1
2
2
N=(M×ω)+(M×ω),
1
2
1
2
где M и M - моменты сопротивления, замеряемые муфтами 5 каждого нагружающего модуля, ω и ω - угловые скорости вращения ведомых валов 3 нагружающих модулей.
Мощность двигателя при этом равна:
д
k
N=N/η, где η - кпд трансмиссии.
Тормозной момент определяется величиной перепада давления на основном гидронасосе 6. Перепад давления зависит от размера проходного сечения пропорционального дросселя 10.
2
Результаты, полученные на данном стенде наиболее достоверны ввиду более точного моделирования реальных дорожных условий. Это возможно благодаря квадратичной зависимости тормозного момента от угловой скорости M=kω, что в реальных дорожных условиях соответствует движению транспортного средства на высоких скоростях, где сила аэродинамического сопротивления так же имеет квадратичную зависимость от скорости. Квадратичная характеристика нагружателя делает динамическую систему двигатель-нагружатель устойчивой, что позволяет сделать систему автоматического управления стендом более простой или даже применять ручное управление. Что практически не возможно на стенде с фрикционным нагружателем, тормозной момент которого не зависит от скорости вращения.