УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА БУКСОВАНИЯ ВЕДУЩИХ КОЛЕС МОБИЛЬНЫХ МАШИН

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована при испытаниях, исследованиях и эксплуатации мобильных колесных машин, в том числе, сельскохозяйственных агрегатов, автотранспортных средств, гусеничных машин.
Известно устройство для определения эксплуатационных параметров транспортных средств, содержашее датчик оборотов коленчатого вала двигателя, датчик пути, первичные преобразователи, детекторы, делители, генератор временных импульсов, инвертор, четыре буферных элемента, счетчики времени, оборотов коленчатого вала двигателя в движении и на месте, пройденного пути, а также программируемый интерфейс, содержаш;ий схему управления приемопередатчиком, регистр адреса, дешифратор, пять буферных схем, приемопередатчик, преобразователь уровней и блок индикации (см. выложенную заявку № 92010822, опубл. 10.12.96г., G07C 5/08, «Устройство для определения эксплуатационных параметров транспортных средств).
Известное устройство позволяет частично автоматизировать процесс управления транспортными средствами и постоянно осуш;ествлять контроль использования мобильных объектов по назначению.
Известное устройство не нредназначено для измерения раздельных и совместных неремещений колес, что не позволяет вести мониторинг буксования ведущих колес мобильных машин. Одним из направлений улучшения технико-экономических показателей колесных машин является повышение КПД их трансмиссии и движителя. Поскольку их работа тесно взаимосвязана, то целесообразно вести одновременное совместное исследование их КПД. Изучение закономерностей изменения КПД в различных эксплуатационных условиях представляет значительный интерес. Известно, что шестеренчатый дифференциал, позволяя осуш;ествлять необходимое раздельное перемещение ведущих колес, способствует, в сравнении с бездифференциальной передачей, возникновению отрицательных явлений:
ухудшению проходимости колесных машин из-за значительного раздельного буксования ведущих колес при неодинаковом их сцеплении с дорогой;
неодновременному затормаживанию колес машины, связанным через дифференциал, что увеличивает путь торможения и способствует появлению бокового заноса даже при одинаковом состоянии тормозов;
раскручиванию колеса, оторвавшегося от дороги, при движении колесной машины с большой скоростью по неровной дороге, из-за появления импульса сил в моменты касания оторвавшегося колеса с дорогой, снижающего устойчивость машины.
Устранение указанных отрицательных явлений при эксплуатации колесных машин осуществляется с помощью блокирующих дифференциалов. Однако при значительных блокирующих моментах трения внутри таких дифференциалов
возможно нарушение необходимого раздельного качения ведущих колес, приводящее к снижению КПД движителя, а также к нарушению поворачиваемости, устойчивости колесных мащин, увеличению износа шин и расхода топлива.
Для определения соответствия применяемых конструкций дифференциалов и движителей колесных машин условиям эксплуатации и дальнейшего совершенствования их конструкции необходимо знание КПД последних на протяжении относительно больших промежутков времени, например в течение рабочей смены.
Существующий стандартной аппаратуры недостаточно для определения КПД дифференциала и движителя в эксплуатационных условиях, а осциллографирование раздельных перемещений ведущих колес является чрезмерно трудоёмким.
Известно устройство мониторинга буксования ведущих колес мобильных машин, представляющее собой дифференциальный режимомер, использование которого совместно со счетчиками оборотов колес (датчики колес) позволяет определять средний КПД дифференциала и движителя автомобильного транспорта (см. статью: «Прибор для определения составляющих КПД дифференциала и движителя колесных мащин, автор Горшков Ю.Г., «Труды кафедры автомобильного транспорта, Министерство высщего и среднего образования РСФСР, Курганский мащиностроительный институт. Выпуск 16, 1970 г., стр. 69-74.), выбранный в качестве ближайшего аналога-прототипа.
Известное устройство мониторинга буксования ведущих колес мобильных мащин содержит установленный на центральном валу планетарный механизм - дифференциал с двумя степенями свободы, сателлиты и полуосевые щестерни, кинематически связанные с гибкими валами привода режимомера и с дополнительными
шестернями, взаимодействующими с прерывателями электрического тока, возникающего в электроимпульсных счетчиках оборотов колес.
В дифференциале направление вращения одной из полуосеой щестерни изменено на обратное, что позволяет при равной скорости вращения полуосевых щестерен прибора, соответствующей прямолинейному движению автомобиля по ровной дороге, остановить ось сателлитов и центральный вал.,
Пропорциональность угла поворота центрального вала раздельному перемещению колес оси достигается вращением одной полуосевой щестерни прибора через гибкий вал от одного из ведущих колес через щестерню, а другой - через две шестерни.
При всех раздельных перемещениях колес центральный вал прибора вращается. Частота вращения пропорциональная раздельным перемещениям колес и фиксируется двумя счетчиками оборотов. Один датчик суммирует число оборотов вала в одну сторону вращения, другой - в другую. Привод счетчиков осуществляется через индивидуальные противоположно направленные механизмы свободного хода.
Известное устройство мониторинга буксования ведущих колес мобильных машин позволяет исследовать КПД дифференциала и КПД движителя колесных мащин в разнообразных условиях работы колесной мащины, на протяжении значительных отрезков времени и полнее оценить соответствие конструкций колесных движителей, дифференциалов и самих машин различным условиям движения.
Поскольку известное устройство является устройством, содержашим механические детали, то ему присущ такой недостаток, как не высокая точность измерения и вычислений, вызванная люфтами в механических деталях, например, шестернях.
Другим недостатком является сложность нолной автоматизации процесса управления транспортными средствами в различных эксплуатационных условиях.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение точности замера и вычислений совместного и раздельного буксования ведуш;их колес автомобилей и КПД движителей и дифференциалов, а также на упрощение установки на автомобиле и управления устройством в различных эксплуатационных условиях. Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно:
-повышение точности мониторинга буксования ведуших колес мобильных машин;
-упрош;ение управлением устройством и исследования КПД дифференциала и движителя в разнообразных условиях работы колесной машины.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для мониторинга буксования ведущих колес мобильных машин, содержащем колесные датчики и прибор для вычисления КПД дифференциала и КПД движителя, учитывающий потери скорости движения от раздельного и совместного буксования колес, согласно полезной модели, прибор для вычисления КПД дифференциала и КПД движителя выполнен в виде электронного блока управления, состоящего из входных формирователей, процессора на основе однокристальной микроЭВМ, устройства управления, снабженного пользовательским интерфейсом древовидной структуры с модульной управляющей программой, и дисплея, выполненного в виде графического жидкокристаллического индикатора с системой команд.
Устройство для мониторинга буксования ведущих колес мобильных машин нозволяет вычислять КПД дифференциала и движителя колесных машин по заданной электронным блоком управления управляюш;ей модульной программе, написанной на языках Ассемблер и Си и воспроизводящей расчетные формулы, полученные по методике, изложенной в статье: «Прибор для определения составляющих КПД дифференциала и движителя колесных мащин, автор Горшков Ю.Г., «Труды кафедры автомобильного транспорта. Министерство высшего и среднего образования РСФСР, Курганский машиностроительный институт, Выпуск 16, 1970 г., стр. 69-74.).
В ходе вычислений КПД дифференциала и движителя колесных машин, производимых электронным блоком предлагаемого устройства для мониторинга буксования ведущих колес в процессе различных условий движения мащины, устройство выдает как результат параметры:
-раздельного буксования ведущих колес в виде коэффициентов;
-КПД движителя, учитывающего потери скорости движения от раздельного буксования колес;
-совместного буксования ведущих колес в виде коэффициентов;
-КПД движителя, учитывающего совместное буксование колес;
-геометрического несоответствия ведущих колес на заданном участке пути в виде коэффициентов;
-КПД движителя, учитывающего отсутствие раздельного качения ведущих колес для того же участка пути.
Для вычисления выщеперечисленных величин устройство снабжено четырьмя колесными датчиками, выполняющими количественное измерение, и электронным блоком управления, выполняющимрегистрацию совместных и раздельных
перемещений колес ведущего и совместных и раздельных перемещений колес ведомого мостов на заданном участке пути с нарастающим итогом.
Сущность заявляемого технического решения поясняется блок-схемой устройства (фиг. 1) и блок-схемой электронного блока устройства (фиг. 2).
Блок- схема устройства состоит из четырех колёсных датчиков 1 и электронного блока управления 2 устройством.
На каждое колесо транспортного средства устанавливается свой, отдельный от всех остальных колес колесный датчик. Колесные датчики выдают сигналы в виде числа электрических импульсов, приходящегося на один оборот колеса, т.е. преобразуют перемещение колеса в электрические импульсные сигналы. Датчики могут быть индуктивными, датчиками Холла и т.д. Количество зубцов на роторе колесных датчиков определяет число генерируемых им электрических импульсов, приходящихся на один оборот колеса. Это количество может быть различным. В данном техническом решении использованы фотодатчики, выдающие 200 импульсов на один оборот.
Электронный блок управления состоит из входных формирователей 3, процессора 4 на основе однокристальной микроэвм, устройства управления 5, снабженного пользовательским интерфейсом древовидной структуры с модульной управляющей программой, и дисплея 6, выполненного в виде графического жидкокристаллического индикатора с системой команд.
Основой устройства является процессор 4, осуществляющий обработку информации, поступающей от колесных датчиков 1 через схемы входных формирователей 3. Процессор 4 выполняет команды.
поступающие от четырех кнопок клавиатуры устройства управления 5: сброс, влево, вправо, ввод, и управляет работой дисплея 6. Процессор 4 выполнен в виде однокристальной микроэвм АТ89С52 фирмы ATMEL. Данная микроЭВМ имеет три 8-разрядных двунаправленных порта РО, Р1, Р2, что достаточно для управления устройствами ввода-вывода. РО подключен к электрическим линиям данных устройства индикации. Порт Р1 является измерительным каналом и опрашивает входные сигналы с клавиатуры и колесных датчиков.
Три линии порта Р2 используются для управления индикацией, имеет многоуровневую систему прерываний, обладает хорошим быстродействием, имеют встроенную программную память.
Устройство для мониторинга буксования ведущих колес мобильных машин работает следующим образом.
Алгоритм работы задается управляющей программой устройства управления, состоящей из модулей, написанных на языках Ассемблер и Си для компилятора AVOCET SYSTEM INC. Пользовательский интерфейс устройства управления имеет древовидную структуру. Вещественные числа выводятся с точностью 6 знаков после запятой. При отображении любой переменной имеется возможность вывести подсказку на дисплее 6 в виде бегущей строки.
Для организации измерительного канала порта Р1 задействованы 4 линии одного из портов ввода-вывода. Опрос линий может изменяться от 2000 до 10000 раз в секунду, в зависимости от количества импульсов на один оборот колеса.
Устройство дисплея 6 выполнено в виде графического жидкокристаллического индикатора с системой команд KS0066. Индикатор 1-строчный, 16-разрядный, знакосинтезирующий.
Устройство мониторинга буксования ведущих колес мобильных машин характеризуется в сравнении с прототипом следующими пользовательскими свойствами:
-легко устанавливается на любой тип автомобиля;
-обеспечивает высокую точность вычислений, простое управление и наглядный вывод информации;
-позволяет задавать по желанию экспериментатора момент начала и конца измерений.