СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМ ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к испытательной технике и может быть использовано для исследования тормозных устройств транспортных средств.
Известен стенд для испытания систем управления торможением колес транспортных средств (Авторское свидетельство СССР №653157, В60Т 17/22, 1979 г.) содержащий кинематически связанные между собой имитатор кинетической энергии и скорости, имитатор момента сцепления колес с покрытием дороги, имитатор тормозного момента, имитатор колеса и датчика скорости имитатора кинетической энергии и скорости и имитатора колеса, а также подключенные к имитаторам и датчикам блоки воспроизведения функциональной зависимости момента сцепления от скорости и скольжения и функциональной зависимости тормозного момента от скорости и давления в тормозе.
Однако известный стенд не обеспечивает имитацию процесса торможения для различных типов дорожных покрытий, т.е. невозможно добиться эквивалентности процесса торможения на стенде и процесса торможения в реальных условиях.
Задачей заявляемой полезной модели является создание стенда с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - повышение достоверности результатов испытания тормозной системы за счет более полной имитации процесса торможения автомобиля, позволяющей проводить испытания при переменном значении коэффициента сцепления колеса с дорогой, т.е. при внезапном переход с одного типа дорожного покрытия на другой.
Стенд для испытания систем торможения колес транспортных средств, содержит кинематически связанные между собой имитатор кинетической энергии и скорости, имитатор момента сцепления колеса с покрытием дороги, имитатор колеса, датчики скорости имитатора кинетической энергии и скорости и имитатора колеса, а также подключенные к имитаторам и датчикам блоки воспроизведения функциональной зависимости момента сцепления от скорости и скольжения. При этом новым является то, что стенд дополнительно снабжен следящим электрогидравлическим приводом и содержит имитатор изменения параметров дорожного покрытия выполненный в виде клапана, при этом имитатор кинетической энергии и скорости состоит из электродвигателя с прикрепленной к нему инерционной массой, а имитатор момента сцепления колеса с покрытием дороги состоит из гидрообъемной передачи с регулируемым насосом, изменение рабочего объема которого происходит при помощи электрогидравлического следящего привода, блок воспроизведения зависимости коэффициента сцепления от скольжения подключен к электрогидравлическому следящему приводу и датчикам.
На фиг.1. представлена схема стенда для испытания систем торможения колес транспортных средств.
На фиг.2. зависимость момента на валу насоса от скольжения.
На фиг.3. закон изменения рабочего объема насоса в зависимости от скольжения.
Стенд содержит кинематически связанные,между собой имитатор кинетической энергии и скорости 1, имитатор момента сцепления колеса с покрытием дороги 2, имитатор колеса 3, выполненный в виде тормозного диска (ДТ), датчик скорости имитатора кинетической энергии и скорости 4, датчик скорости имитатора колеса 5, а также подключенные к имитаторам и датчикам блок воспроизведения функциональной зависимости момента сцепления от скорости и скольжения 6. Так же стенд снабжен следящим электрогидравлическим приводом 7, имитатором изменения параметров
дорожного покрытия выполненного в виде предохранительного клапана с электропропорциональным управлением 8. Имитатор кинетической энергии и скорости 1 состоит из электродвигателя (ЭД) 9 с прикрепленной к нему инерционной массой 10. Имитатор момента сцепления колеса с покрытием дороги 2 состоит из гидрообъемной передачи с гидромотором 11 и регулируемым насосом 12. Изменение рабочего объема регулируемого насоса 12 происходит при помощи электрогидравлического следящего привода 7, электронный блок воспроизведения зависимости коэффициента сцепления от скольжения 6 подключен к электрогидравлическому следящему приводу 7 регулируемого насоса 12 и датчикам скорости 4 и 5 и датчику давления 13.
Рассмотрим как происходит имитация процесса торможения на тормозном стенде, представленном на фиг.1.
При запуске электродвигателя (ЭД) 9, с прикрепленной к его валу инерционной массой 10, вал разгоняется до начальной скорости торможения. Инерционная масса и электродвигатель имитирует массу автомобиля, приходящуюся на одно колесо. Далее отключают питание электродвигателя и начинают процесс торможения путем нажатия на тормозную педаль (на фиг.1 показана в виде гидроцилиндра ЦТ). Гидроцилиндр ЦТ начинает затормаживать тормозной диск ДТ - имитатор колеса 3. При этом начинает повышаться давление гидрообъемной передачи состоящей из регулируемого насоса 12 и не регулируемого гидромотора 11. Момент на валу регулируемого насоса 12 является тормозным моментом для имитатора
гм
кинетической энергии и скорости 1 автомобиля. Частота вращения Юн вала насоса 12 передаваемая от электродвигателя 9, с прикрепленной к нему инерционной массой 10, имитирует скорость движения реального автомобиля, значение которой снимается датчиком скорости 4. Частота вращения вала гидромотора 11 ω является скоростью колеса реального автомобиля, значения которой снимается датчиком скорости 5.
Увеличение давления гидрообъемной передачи будет происходить до тех пор пока не будет достигнуто давление настройки электроуправляемого предохранительного клапана 8, который является имитатором изменения параметров дорожного покрытия. С датчика скорости имитатора кинетической энергии и скорости 4 автомобиля и с датчика скорости колеса 5 информация о скорости вращения приходит в блок воспроизведения функциональной зависимости момента сцепления от скорости скольжения 6.
Таким образом, формулу скольжения для стенда можно записать следующим образом:
0
где λ - нулевое скольжение при помощи которого учитываются объемные потери при холостом ходе гидрообъемной передачи насос-мотор;
гм
λ - частота вращения вала гидромотора;
н
ω - частота вращения вала насоса;
Запишем уравнение нагрузки на вал электродвигателя (ЭД) 12, т.е. для реального автомобиля это будет аналог уравнения сил действующих на него в тормозном режиме:
ЭД
J - момент инерции приведенный к валу ЭД
ЭД
ε - угловое замедление вала ЭД
- момент на валу насоса, где
0
q - рабочий объем насоса
н
р - перепад давления на насосе
ЭД
з
Следовательно ε - аналог замедления автомобиля при торможении j можно записать как:
T
Тогда аналог тормозному пути реального автомобиля S для стенда можно записать как:
ЭД
CT
0
н
ЭД
T
CT
O
Н
CT
Аналоги замедления ε и тормозного пути От для стенда не являются функциями скольжения λ, что хорошо видно из формул (3) и (4). Параметры, характеризующие процесс торможения на стенде, зависят от рабочего объема насоса q и от перепада давления на насосе р. Что бы получить зависимость ε и α от скольжения λ необходимо ввести принудительную связь q или р от скольжения λ (фиг.3):
О
CT
g=f(λ),
H
CT
р=f(λ).
H
H
Изменение рабочего объема насоса 12 производится следящим электрогидравлическим приводом 7 по закону представленному на фиг.3. С началом торможения на валу гидромотора 11 появляется нагрузка, которая ведет к повышению давления в гидрообъемной передачи, которая является имитатором момента сцепления колеса с покрытием дороги 2. При этом происходит увеличение внутренних утечек Qyт, что ведет к изменению скольжения, а М будет увеличиваться пропорционально давлению р.
В момент, когда давление в гидрообъемной передаче будет предельно близко к давлению открытия предохранительного клапана 8, скольжение будет находиться в оптимальной точке:
СТ
СТ
ОПТ
Дальнейшее увеличение давления приведет к открытию предохранительного клапана 8 и как следствие к увеличению λ. Блок воспроизведения функциональной зависимости момента сцепления от скорости и скольжения 6 зафиксирует λ>λ и выдаст сигнал управления
электрогидравлическому следящему приводу 7, который начнет принудительно изменять рабочий объем насоса 12 получим:
Н
СТ
Таким образом мы получаем зависимость М от λ соответствующую диаграмме представленной на фиг.2.
н
СТ
Использование предохранительного клапана с электропропорциональным управлением 8 вместо обычного предохранительного клапана значительно расширяет диапазон зависимостей М=f(λ), которые можно смоделировать. Это связано с тем, что в пропорциональном клапане 8 может быть использована обратная связь как по нагрузке от датчика давления 13, так и по скорости выходного звена от датчиков скоростей 4 и 5.
н
СТ
Стенд имеет главное качественное отличие - возможность реализации широкого диапазона зависимости М=f(λ). Данная особенность обеспечивается использованием следящего гидропривода с программным управлением от ЭВМ. Снижаются требования к подбору параметров предохранительного клапана.
В результате обеспеченно получение технического результата -предложенный стенд позволяет проводить испытания с имитацией самого широкого спектра дорожных условий, а именно при переменном значении коэффициента сцепления с дорогой (внезапный переход с одного типа дорожного покрытия на другой), и как следствие - повышение достоверности результатов испытаний.