КОМПЛЕКС ДЛЯ ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности автомобиле - и тракторостроения, и может быть использована для моделирования процессов взаимодействия различных типов движителей с разными типами опорных оснований.
Известен комплекс для измерения энергосберегающих свойств теплоизолированных конструкций (см. патент №98580, МПК G01K 7/00, опубликован: 20.10.2010), включающий по ограничительной части формулы теплоизолированную камеру для установки испытываемой конструкции, нагреватели и вентиляторы, термодатчики и многоканальные термоизмерители, регулятор температуры, электроизмерительные приборы, приборы для измерения воздушного потока, блок приема информации с компьютером, термодатчики камеры и испытываемой конструкции через коммутаторы соединены с входами соответствующих многоканальных термоизмерителей, выходы которых соединены с компьютером блока приема информации, куда также подключен выход микропроцессорного регулятора температуры в камере, стабилизатор напряжения, подаваемого на вентиляторы, и нагреватели испытываемой конструкции, тепловизор, соединенный с компьютером блока приема информации, причем тепловизор установлен таким образом, чтобы контролируемая стенка испытываемой конструкции полностью входила в поле зрения тепловизора - прототип.
Однако данный комплекс не предназначен для измерения показателей свойств проходимости и оценки эффективности взаимодействия движителей с опорными основаниями, поэтому предлагаемое техническое решение направлено на расширение технических возможностей комплекса, что является задачей предлагаемого решения.
Технический результат заключается в создании комплекса для оценки энергоэффективности и проходимости движителей по опорным основаниям в разных климатических условиях.
Этот технический результат достигается тем, что в комплексе для оценки характеристик транспортных средств, содержащем теплоизолированную камеру для установки испытываемого движителя, систему создания климатических условий, контрольно-измерительную аппаратуру с компьютером блока приема информации, в основании теплоизолированной камеры установлен грунтовый канал с возможностью замены грунта и перемещения вдоль оси и за пределы камеры, над грунтовым каналом установлена электромеханическая система нагружения и перемещения испытываемого движителя, а также система формирования опорного основания, включающая шнек, трамбовочную плиту и бульдозерный отвал, а в грунтовом канале располагается тензоаппаратура, кроме того в термоизолированной камере установлены средства регулирования влажности и давления воздуха.
Теплоизолированная камера является климатической (внутри камеры создается необходимый уровень температуры, влажности и давления, благодаря широкому диапазону их изменений, например температуры от - 50°С до+60°С).
В грунтовый канал, расположенный на рельсах и имеющий возможность выкатываться за пределы данной камеры, помещаются различные опорные основания: песок, глина, суглинок, супесь, снег и др., и в искусственно созданных условиях окружающей среды (температура, влажность и давление) исследуется работа различных движителей, причем такие опорные поверхности как снег могут создаваться в термоизолированной климатической камере искусственно, с помощью впрыскивания мелкодисперсных капель водяного пара и быстрого их охлаждения.
Наличие термоизолированной камеры с грунтовым каналом позволяет моделировать воздействие окружающей среды благодаря регуляции в широком диапазоне температуры, влажности и давления, и дает возможность проводить испытания для определения показателей проходимости и оценки эффективности взаимодействия движителей с различными опорными основаниями.
Возможность изменения температуры, влажности и давления в термоизолированной камере позволяет создавать в грунтовом канале опорные основания с заданными и регулируемыми физико-механическими свойствами, причем принудительная циркуляция воздуха обеспечивает быструю стабилизацию температуры воздуха в камере и термостатирование за минимально возможное время для грунтовых оснований в канале (что контролируется независимым измерением температуры в грунтовом канале).
Для определения показателей проходимости и оценки эффективности взаимодействия движителей с опорными основаниями в термоизолированной камере обеспечиваются различные режимы нагружения движителей, благодаря электромеханической системе нагружения и контроля взаимодействия движителя с опорной поверхностью, например, для колесных движителей возможны следующие режимы качения колеса: ведущий режим, когда колесо приводится в движение крутящим моментом; ведомый режим, когда колесо приводится в движение подвижной рамой крепления, также возможны комбинации нагрузок.
На фиг.1 и фиг.2 показана принципиальная схема термоизолированной камеры с грунтовым каналом для моделирования взаимодействия различных движителей с опорными поверхностями, содержащая следующие позиции:
1 - термоизолированная камера;
2 - грунтовый канал;
3 - стационарные стенки грунтового канала;
4 - откидывающаяся стенка грунтового канала;
5 - петли крепления откидывающейся стенки грунтового канала;
6 - бульдозерный отвал (для очистки грунтового канала от грунта);
7 - шнек (для выравнивания грунтового основания);
8 - трамбовочная плита (для уплотнения грунтового основания);
9 - испытываемый движитель - шина, как пример испытываемого движителя;
10 - подвижная рама крепления движителя;
11 - вентиляторы, для принудительной циркуляции воздуха (6 шт.);
12 - электромеханическая система нагружения движителя;
13 - форсунки для впрыскивания водяного пара; воды (с системой паро и водоснабжения);
14 - система нагрева и охлаждения;
15 - окно (двойной стеклопакет с пониженными теплопотерями);
16 - камеры видеонаблюдения (4 шт.);
17 - осветительные приборы влагонепроницаемые (5 шт.);
18 - термогигрометры (-40 до +60 градусов по Цельсию) (4 шт.);
19 - тензоаппаратура;
20 - дверь двойная механическая рулонного типа с механизмом привода и распашная (из термоизоляционного материала) с запорным устройством, оснащенным встроенной системой регулировки прижатия;
21 - механизм перемещения грунтового канала (ролики, рельсы, стопорное устройство), позволяющий выкатывать грунтовый канал за пределы термокамеры;
22 - контрольно-измерительный комплекс;
23 - система управления выносная электрическая:
- эл. двигатели;
- компрессор;
- парогенератор;
- стабилизатор напряжения, подаваемого на вентиляторы;
- холодильная установка с системой автоматического контроля и управления;
- блок регуляторов температуры, влажности, давления;
24 - компьютер.
Комплекс для оценки энергоэффективности и проходимости движителей по опорным основаниям в разных климатических условиях состоит из теплоизолированной камеры 1, в которой находятся грунтовый канал 2, стационарные стенки 3 грунтового канала, откидывающаяся стенка 4 грунтового канала, петли 5 крепления откидывающейся стенки, бульдозерный отвал 6, шнек 7 (для выравнивания грунтового основания), трамбовочная плита 8, испытываемый движитель 9, подвижная рама 10 крепления испытываемого движителя, вентиляторы 11, электромеханическая система 12 нагружения движителя 9, форсунки 13 для впрыскивания водяного пара, система нагрева и охлаждения 14 - трубы, окно 15 с пониженными теплопотерями, камеры видеонаблюдения 16, влагонепроницаемые осветительные приборы 17, термогигрометры 18, тензоаппаратура 19, двойная дверь 20 со встроенной системой регулировки прижатия, механизм 21 перемещения грунтового канала, позволяющий выкатывать грунтовый канал за пределы данной камеры, и комплекса регистрирующе-управляющих устройств, расположенного снаружи термоизолированной камеры и состоящего из контрольно-измерительного комплекса 22, выносной электрической системы управления 23 и компьютера 24.
Работа комплекса производится следующим образом.
В грунтовый канал 2 помещают выбранное для исследований грунтовое основание и затем закрывают его откидывающейся стенкой 4. Грунт при необходимости можно уплотнить с помощью трамбовочной плиты 8, разровнять, создать его требуемый микропрофиль или создать горизонтальный уклон с помощью шнека 7. Затем происходит размещение тензоаппаратуры 19, установка движителя 9 в подвижной раме 10. Затем происходит закрывание двойной двери 20. Система нагрева и охлаждения 14 создает необходимый температурный режим в термокамере. Через форсунки 13 подается воздушная смесь, обеспечивающая создание необходимого давления и влажности в камере. Ускорение процесса стабилизации и выравнивания температуры во всем объеме камеры обеспечивается вентиляторами 11. Уровень влажности и температуры контролируется термогигрометрами 18. Необходимый уровень давления в камере создается с помощью компрессоров и контролируется специальными датчиками. После достижения в камере заданных параметров температуры, влажности и давления на движитель прикладывается требуемая осевая нагрузка при помощи электромеханического нагрузочного устройства. При помощи выносной электрической системы управления 23 осуществляется перемещение движителя вдоль грунтового канала 2. Тензоаппаратура 19 при этом регистрирует возникающие давления в зоне контакта испытываемого движителя и грунтового основания. Перемещения движителя фиксируются камерами видеонаблюдения 16. Контроль происходящих в камере процессов осуществляется с помощью компьютера 24.
Совокупность возможностей данного комплекса позволяет определять показатели опорной проходимости (осадку движителя в грунт, пятно контакта, распределение нормальных давлений в пятне контакта, буксование движителя, сопротивление движению) в соответствии с нормативными документами, например, такими как ГОСТ 22653-77 и ГОСТ 17697-72.
Например, определение площади пятна контакта осуществляется следующим образом: в грунтовый канал 2 помещается грунт, например, песок с помощью бульдозерного отвала 6, шнека 7, трамбовочной плиты 8 выравнивается поверхность опорного основания, термоизолированная камера 1 закрывается и внутри нее создаются необходимые климатические условия, после этого движитель 9, установленный в подвижной раме 10 с помощью электромеханической системы 12 движитель опускают на опорное основание, после этого движитель поднимают, а по остаточной деформации на опорном основании судят о площади пятна контакта и производят его измерения.
К достоинствам предлагаемого комплекса относятся: 1. Наличие грунтового канала; 2. Возможность создания разных опорных оснований с заданными и регулируемыми физико-механическими свойствами; 3. Возможность искусственного создания снежной опорной поверхности; 4. Возможность создания естественного (природного) снежного основания, благодаря механизму выкатывания грунтового канала за пределы термоизолированной камеры; 5. Возможность испытывать различные типы движителей; 6. Создание различных условий окружающей среды; 7. Возможность создания различных форм опорной поверхности, включая горизонтальные уклоны и неровности; 8. Обеспечение различных режимов нагружения движителей; 9. Возможность проводить исследования показателей проходимости и оценивать эффективность взаимодействия движителей с опорными основаниями.
Наличие внутреннего освещения и окна в камере создает комфортные условия для работы исследователей.
Наличие в конструкции грунтового канала бульдозерного отвала, шнека и трамбовочной плиты сокращает время формирования опорного основания, позволяет иметь однородную и неоднородную структуру.
Система нагружения различных типов движителей позволяет менять нагрузку на опорное основание в статике и в динамике, что значительно сокращает время испытаний движителей и дает исключительные возможности моделирования процессов взаимодействия движителей с опорной поверхностью.