СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕРКИ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
AUTOMOTIVE BRAKE SYSTEM TEST BENCH

Изобретение относится к техническому диагностированию машин, в частности к устройствам силоизмерительных стендов для проверки и испытания тормозных систем автомобилей, колесных тракторов и других автотранспортных средств. Кроме того, оно может быть использовано в машиностроении при выпуске из производства колесных автотранспортных средств.
Известен гидромеханический силоизмерительный стенд для диагностирования тормозов автотранспортных средств. Он содержит расположенные на раме две секции с роликами для установки колес испытываемой оси автотранспортного средства. Привод роликов каждой секции выполнен в виде гидравлического домкрата. Измеритель тормозной силы - в виде манометра, скоммутированного с подпоршневой полостью рабочего цилиндра домкрата [1].
Основным недостатком указанного устройства является сложность и громоздкость конструкции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является силовой стенд для проверки тормозов автомобилей типа К-207, содержащий расположенные на раме две одинаковые секции для установки левого и правого колес испытываемой оси автотранспортною средства. При этом каждая секция снабжена двумя роликами, приводом указанных роликов и измерителем тормозной силы [2].
Недостатки известного устройства следующие. Оно имеет сложную конструкцию и приводится в действие за счет электрической энергии. Кроме того, оно малоприспособлено к транспортированию и использованию в полевых условиях. Проверка тормозов осуществляется в скоростном режиме.
Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства для испытания тормозных систем и улучшение его эксплуатационных свойств.
Сущность изобретения
Привод роликов каждой секции выполнен в виде червячного редуктора, а измеритель тормозной силы - в виде динамометрического ключа. При этом червячный редуктор жестко присоединен к раме секции и кинематически связан посредством выходного вала с одним из ее роликов. Динамометрический ключ жестко присоединен к червячному валу редуктора. Шкала динамометрического ключа выполнена с возможностью давать показания тормозной силы - проградуирована пропорционально измеряемому значению тормозной силы. В результате стенд имеет простую конструкцию, наиболее приспособлен к транспортированию и использованию в полевых условиях.
K
R
C
T
P
p
p
p
R
K
На чертеже изображена принципиальная схема одной секции стенда для проверки тормозных систем автотранспортных средств. В состав секции стенда входят: два ролика, один из которых рабочий 1, а другой - поддерживающий 5; червячный редуктор, включающий в себя червячное колесо 2 и червячный вал (червяк) 3; а также динамометрический ключ 4, который жестко присоединен к червячному валу 3. Шкала динамометрического ключа 4 проградуирована пропорционально измеряемому значению тормозной силы (не показано). При этом ролики (1 и 5) и червячный редуктор смонтированы на раме (не показано). Кроме того, на чертеже обозначены: G - вертикальная нагрузка на колесо, обусловленная силой тяжести машины; N, N - реакции на рабочем и свободном роликах стенда; F - тангенциальная реакция колеса при взаимодействии с рабочим роликом (тормозная сила колеса); F - сила, приложенная к рычагу динамометрического ключа; L - длина рычага (плечо силы F); M, M, - крутящие моменты на рычаге и ролике; M - момент сопротивления колеса.
Покажем возможность применения динамометрического ключа 4 при измерении тормозной силы. При этом будем исходить из условия, что применение ключа возможно, если сила, приложенная к его рычагу, не превышает 10 кгс (100 Н). Математическое описание силы на динамометрической рукоятке найдем на основе анализа процесса взаимодействия стенда и колеса 6 машины при измерении тормозной силы.
В соответствии с этим составим уравнения моментов:
R
P
P
где R - радиус рабочего ролика; i, η - передаточное число редуктора и его к.п.д.
p
R
p
R
Процесс измерений тормозной силы протекает таким образом, что M=M. Тогда подставим в это уравнение выражения M(1) и M (2). После преобразований получим:
R
p
p
p
p
Т
p
pдоп
pmax
Tmax
Таким образом, выражение (3) представляет собой математическое описание силы на динамометрической рукоятке, возникающей в процессе измерений. Его анализ показывает, что при постоянных значениях R, L, i и η величина F зависит от F. Практически сила F не должна превышать допускаемого по требованиям охраны труда значения F - 10 кгс (100 H). Поэтому в дальнейшем найдем максимальную силу F - при максимальном значении силы F.
Известно (Техническая эксплуатация автомобилей. / под ред. Г.В.Крамаренко. - М.: транспорт, 1972. - С.177), что для большинства автомобилей при отличном состоянии тормозов удельная тормозная сила равна:
T
M
где  - суммарная тормозная сила - сумма F всех четырех колес; G- сила тяжести (вес) машины.
T(1-4)
M
Выражение (4) представляет собой отношение суммарной тормозной силы ΣF, созданной всеми колесами, к силе тяжести машины G.
T
K
По аналогии с (4) представляется возможным найти отношение тормозной силы одного колеса F к вертикальной нагрузке на это колесо G, обусловленной силой тяжести машины:
K
Kmax
T
Pmax
При G=G силa F также принимает максимальное значение - F. С учетом этого из отношения (5) имеем:
P
Теперь подставим (6) в уравнение (3) и получим F в окончательном виде:
Kmax
R
P
P
P
Pmax
Рдоп
При выполнении практических расчетов для примера примем: G=2000 кгс; R=0,1 м; L=0,5 м; i=70; η=0,9. После подстановки этих значений в уравнение 7 получим: F=5,08 кгс, что меньше F=10 кгс. Следовательно, применение динамометрического ключа в стенде для испытания тормозов представляется возможным.
Принцип работы устройства следующий (чертеж). Измерение тормозных сил производят на каждом из колес машины. После установки на секции колес одной из осей машины приступают к измерению тормозной силы на одном из колес этой оси. Нажимает на педаль рабочего тормоза машины и удерживают ее в данном положении. При проверке системы стояночного тормоза включают соответствующий рычаг. Делают несколько возвратно-вращательных движений рычагом динамометрического ключа 4 до начала проворачивания (срыва) колеса 6 и в этот момент на ключе фиксируют максимальную силу, соответствующую тормозной силе испытываемого колеса машины. Совершают несколько таких же движений в противоположном направлении для того, чтобы систему «ролики стенда - колесо машины» привести в исходное состояние. При необходимости повторяют измерение. Аналогично измеряют тормозную силу на другом колесе 6. Затем устанавливают машину своим ходом на секции стенда колесами другой оси и измеряют тормозную силу аналогичным образом. В завершение испытаний машину снимают своим ходом со стенда. При подготовке к транспортированию стенда для использования в полевых условиях его секции снимают с рамы. Секции стенда вместе с рамой транспортируют к месту использования. Стенд монтируют в обратном порядке.
Таким образом, предложен механический стенд для проверки тормозных систем автотранспортных средств. Он имеет простую и надежную конструкцию, приспособленную к транспортированию и использованию в полевых условиях. Процесс проверки тормозных систем осуществлен в статике. Стенд приводится в действие динамометрическим ключем, который одновременно является измерителем тормозной силы. Обеспечена возможность проведения повторных измерений.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2193984, 7B60T 17/22, G01M 17/0076, 26.10.2000.
2. Аринин И.Н. Диагностирование технического состояния автомобиля. - М.: Транспорт, 1978. - С.121-125. - прототип.