СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относиться к универсальной испытательной технике, в частности к стендам для диагностики силовых установок легковых автомобилей.
Известно несколько типов стендов, позволяющих снимать характеристики силовых установок. К таковым относятся: колесные и моторные стенды. Моторные стенды в виду необходимости демонтажа силовой установки с автомобиля применяются реже, либо после капитального ремонта для обкатки и снятия характеристик, либо в исследовательских целях. Для диагностирования автомобилей в процессе эксплуатации целесообразно применять колесные стенды, которые позволяют снимать «колесную» мощность, которая отличается от мощности двигателя на величину КПД трансмиссии. В этом случае отпадает необходимость в демонтаже двигателя.
Колесные стенды в свою очередь подразделяются на барабанные и роторные. В барабанных стендах мощность с ведущих колес передается на барабаны, которые в свою очередь посредством различных приводов соединены с нагружающими устройствами, чаще электрическими машинами. Также существуют инерционные типы барабанных стендов, где нагрузка создается за счет барабанов (маховиков) с большим моментом инерции.
К основным недостаткам барабанных стендов относятся:
- сравнительно большой размер и вес оборудования;
- высокая стоимость;
- необходимость надежной фиксации транспортного средства, что в случае дефекта или недостаточной прочности фиксирующего устройства может привести к серьезной аварии;
- погрешности, связанные с буксованием колес относительно барабана;
- стенды этого типа являются стационарными.
Роторный стенд представляет собой нагружающие модули (по числу ведущих колес) и пост управления, состоящий из персонального компьютера с соответствующим программным управлением. Известны следующие стенды роторного типа: «Dynapack», «Rototest».
В качестве нагружающих элементов в данных стендах используются объемные гидромашины, крутящий момент развиваемый двигателем автомобиля определяется перепадом давления в гидросистеме нагружателя. В этом случае невозможно учесть потери на трение в самой гидромашине и ее приводе, тем самым снижается точность измерений. Наличие гидравлических компонентов предъявляет высокие требования к обслуживающему персоналу, усложняет обслуживание (периодическая замена масла, фильтров). Нарушение герметичности гидросистемы нагружателя может вызвать загрязнение окружающей среды.
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 (патент РФ №2330257, МПК G01M 17/007, опубл. 27.07.2008).
Данный стенд имеет стационарное размещение, т.е. для установки стенда необходим подготовленный фундамент, что сильно усложняет перенос стенда в другое помещение, также пространство вокруг стенда используется не рационально (если стенд не используется, оно пустует). Наличие карданных шарниров повышает вероятность появления вибрации, что негативно скажется на долговечности стенда. Применение промежуточного вала для выравнивания момента сопротивления между нагружающими модулями может приводить к недогрузке одного и соответственно перегрузке другого нагружающего модуля.
Промежуточный вал также способствует появлению циркулирующей мощности в закрытом контуре, образуемом стендом и трансмиссией испытуемого транспортного средства. Применение маховика для моделирования сил инерции поступательно движущихся масс не целесообразно т.к. практически не реально подобрать маховик с подобным моментом инерции (большие размеры, масса).
В основу предлагаемой полезной модели положена задача - упрощение стенда, а также повышение его эксплуатационных свойств.
Для решения поставленной задачи в стенде для динамических испытаний силовых установок транспортных средств, содержащем 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, согласно полезной модели каждый нагружающий модуль выполнен автономным, а ступица колеса испытуемого транспортного средства посредством вала-адаптера соединена непосредственно с ведомым валом нагружающего модуля.
Нагружающие модули выполнены автономными, это позволяет легко перемещать их, а для их работы требуется ровная площадка с твердым покрытием. При отсутствии необходимости они могут быть удалены из основной рабочей зоны автосервиса или станции техобслуживания. Выравнивание момента сопротивления между нагружающими модулями посредством обратной связи с тензодатчика, и исключение промежуточного вала из кинематической схемы стенда позволяют гарантировать равномерное распределение нагрузок между модулями. Непосредственное соединение ступицы колеса с ведомым валом нагружающего модуля снижает вероятность появления вибраций, и более предпочтительно с точки зрения техники безопасности (отсутствуют открытые вращающиеся части).
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема стенда.
Стенд для динамических испытаний силовых установок транспортных средств содержит два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля 1, соединенных с блоком управления 2. Каждый нагружающий модуль 1 содержит ведомый вал 3 с установленным на нем диском нагружателя 4, тормозной суппорт с колодками 5, зубчатый венец 6 датчика частоты вращения. Ведомый вал 3 вращается в двух подшипниковых опорах, установленных непосредственно на раму 7 нагружающего модуля 1. При помощи вала-адаптера 8 ступица колеса 9 соединена с ведомым валом 3. Крутящий момент определяется при помощи тензодатчика 10. Частота вращения определяется индуктивным датчиком 11.
Испытания осуществляют следующим образом.
Ступицы автомобиля 9 при помощи вала-адаптера 8 непосредственно соединяются с ведомым валом 3 нагружающего модуля 1, на котором установлен диск нагружателя 4 и зубчатый венец 6 датчика частоты вращения. Ведомый вал 3 вращается в двух подшипниковых опорах, установленных непосредственно на раму 7 нагружающего модуля 1. С помощью дискового тормоза, состоящего из диска нагружателя 4 и тормозного суппорта с колодками 5, создается момент сопротивления, величина которого регистрируется тензоузлом 10 (упругой пластинкой с тензодатчиками, которой суппорт тормозного механизма закреплен на раме нагружающего модуля). Частота вращения ведомого вала 3 нагружающего модуля определяется индуктивным датчиком 11, установленным напротив зубчатого венца 6.
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 тензодатчиками каждого нагружающего модуля, ω и ω - частоты вращения валов нагружающих модулей.
Мощность двигателя при этом равна:
д
k
N=N/η, где η - кпд трансмиссии.
Момент сопротивления определяется давлением рабочей жидкости в приводе тормозного механизма, и контролируется посредством блока управления 2.
Таким образом, значение снимаемой мощности отличается от номинальной мощности двигателя на величину потерь в трансмиссии. Снимаемая мощность это та мощность, которая реально используется для движения, по ее величине судят о скоростных и динамических характеристиках автомобиля.
Результаты испытания приближены к реальным дорожным условиям благодаря возможности реализации дискового тормоза, используемого в качестве нагружателя, практически любых законов нагружения подобных реальным условиям движения автомобиля.