Шинный тестер для исследования характеристик эластичных шин при движении колеса с уводом

Библиографический список

1. Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков И.С., Ме-шалкин Л.Д. Прикладная статистика: Классификации и снижение размерности. М.: Финансы и статистика, 1989. 607 с.

2. Катаргин В.Н., Терских В.М. Интеллектуальная технология управления складом запасных частей грузовых автомобилей // Грузовик: транспортный комплекс, спецтехника. 2013. № 8. С. 5-7.

3. Катаргин В.Н., Терских В.М. Оптимизация процессов управления складом автомобильных запасных частей // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 3. С. 61-66.

4. Князьков А.Н., Махнов Ю.Н. Применение моделирования при управлении складскими запасами // Материалы IV Всероссийской НТК «Политранспортные системы», 22-24 ноября 2006 г., Красноярск: в 2

4. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. Ч. 1. С. 156-161.

5. Терских В.М., Катаргин В.Н. Оценка спроса на автомобильные запасные части на основе модели

смеси вероятностных распределений // Вестник ИрГТУ. 2014. № 4. С. 110-114.

6. Katargin V.N., Terskikh V.M. Technique of creating an automatic control system to con-trol stocks at the official automobile dealers' enterprises. International Automotive Conference. KONMOT 2012. Design and exploitation of automobiles - safety and environment protection. Cra-cow University of Technology, on September 27-28, 2012, Cracow: University of Technology, 2012, pp. 216-222.

7. Katargin V.N., Terskikh V.M. Technique of Creating an Automatic Control System to Control Stocks at the Official Automobile Dealers Enterprises. The proceedings of the 17th Interna-tional Conference Transport Means 2013 contain selected papers from 6 sections: Automotive Transport, Aviation, Defense Technologies, Intellectualized Transport Systems, Railway Transport, Waterborne Transport, on October 24-25, 2013, Kaunas University of Technology, Lithuani, 2013, pp. 317-321.

УДК 629.113

ШИННЫЙ ТЕСТЕР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛАСТИЧНЫХ ШИН ПРИ ДВИЖЕНИИ КОЛЕСА С УВОДОМ

© А.И. Федотов1, Н.Ю. Кузнецов2, А.В. Лысенко3, Д.А. Тихов-Тинников4

12 3

'' Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

4Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, 670013, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40В.

Приведено описание стенда, предназначенного для исследования характеристик шин при наезде колеса, катящегося по поверхности бегового барабана с уводом, на единичную неровность. Дано краткое описание измерительного комплекса шинного тестера, предназначенного для измерения угла увода, угловой скорости колеса катящегося колеса по поверхности бегового барабана, боковой и нормальной силы, действующей на колесо, при переезде колеса единичной неровности.

Ключевые слова: беговой барабан; шинный тестер; увод; единичная неровность; боковая сила; тензометри-ческий датчик; нормальная нагрузка; потенциальные способности эластичных шин.

TIRE TESTER TO STUDY ELASTIC TIRE CHARACTERISTICS WHEN A WHEEL ROLLS WITH A SKID A.I. Fedotov, N.Yu. Kuznetsov, A.V. Lysenko, D.A. Tikhov-Tinnikov

Irkutsk National Research Technical University'

83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

East Siberian State University of Technology and Management,

40B Klyuchevskaya St., Ulan-Ude, 670013, Russia.

The article describes a test-bench designed to study the characteristics of tires when the wheel rolling on the surface of a

Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного транспорта, e-mail:fai@istu.edu

Fedotov Aleksandr, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Automobile Transport, e-mail:fai@istu.edu

2Кузнецов Николай Юрьевич, аспирант кафедры автомобильного транспорта, e-mail: Kuznetsovk92@mail.ru Kuznetsov Nikolai, Postgraduate of the Department of Automobile Transport, e-mail: Kuznetsovk92@mail.ru

3Лысенко Андрей Владимирович, аспирант кафедры автомобильного транспорта, e-mail: stobravo@gmail.com Lysenko Andrei, Postgraduate of the Department of Automobile Transport, e-mail: stobravo@gmail.com

4Тихов-Тинников Дмитрий Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автомобилей, e-mail: dm_tt@mail.ru

Tikhov-Tinnikov Dmitriy, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Automobile Department, e-mail: dm_tt@mail.ru

chassis dynamometer with a slip hits a single roughness. It provides a brief description of the measuring complex of a tire tester designed to measure the slip angle, angular speed of the wheel rolling on the chassis dynamometer surface and lateral and normal forces acting on the wheel when it travels over a single roughness.

Keywords: chassis dynamometer test bench; tire tester; slip (skid); single roughness; lateral force; strain-gage transducer; normal load; potential capabilities of elastic tires.

В процессе движения автомобиля его устойчивость, управляемость и плавность хода обеспечивает не только подвеска, но и характеристики эластичных шин, их жесткость, способность сцепления с опорной поверхностью и способность сглаживать вертикальные колебания [1].

Процесс качения колеса с эластичной шиной с уводом по опорной поверхности, с наездом на единичную неровность -один из наиболее сложных процессов с точки зрения изучения. Для разработки математического описания этого процесса требуются эмпирические коэффициенты, с

помощью которых можно рассчитать выходные характеристики эластичных шин и исследуемого процесса.

Наиболее качественные стационарные характеристики сцепления шин при их движении уводом получают в лабораторных условиях на шинном тестере. На основе этих характеристик можно определять коэффициенты, необходимые для моделирования процессов работы шин. Для решения вышеперечисленных задач в лаборатории ИРНИТУ был модернизирован стенд, исходная схема которого представлена на рис. 1 [ 3, 4].

Рис. 1. Схема шинного тестера для исследования характеристик шин с углами увода:

а - вид спереди, б - вид сверху

lamnl

Транспорт

Позициями на рис. 1 и 2 обозначены: 1 - беговой барабан, диаметром 1,8 м.; 2 - колесо с эластичной шиной; 3 - рулевое колесо; 4 - рулевой механизм (червячный редуктор); 5 - рулевая тяга; 6 - вилка; 7 - тензометрическая балка, измеряющая боковую силу; 8 - рычаг; 9 - гидроцилиндр; 10 - электродвигатель; 11 - сцепление;

12 - коробка переменных передач;

13 - цепная передача.

Для проведения экспериментальных исследований авторами принято решение несколько изменить конструкцию шинного тестера, а именно систему измерения параметров, характеризующих процесс качения колеса с уводом [3]. Целью такого изменения являлась доработка системы нагружения колеса нормальной нагрузкой для устранения колебаний колеса, для чего требовалась установка тензометрических измерителей нормальной нагрузки на колесо, а также системы измерения углов увода.

Схема конструктивно измененного стенда изображена на рис. 2 и 3.

На краях бегового барабана 1 закреплена единичная неровность 13. Она имеет несколько профилей и геометрических характеристик (рис. 2 и 3).

Концы вилки 6 и пластин, крепящих подшипники вращения колесам 2, соединены между собою двумя упругими элементами, изготовленными из рессорной стали,

представляющими собой тензометрический датчик 12 для измерения нормальной нагрузки, действующей на колесо при его наезде на единичную неровность (рис. 2 и 3).

На краях бегового барабана 1 закреплена единичная неровность 13. Она имеет несколько профилей и геометрических характеристик. Концы вилки 6 и пластин, крепящих подшипники вращения колесам 2, соединены между собою двумя упругими элементами, изготовленными из рессорной стали, представляющими собой тензометрический датчик 12 для измерения нормальной нагрузки, действующей на колесо при его наезде на единичную неровность (рис. 2 и 3).

Испытания процесса переезда единичной неровности колесом, движущимся с уводом, предусматривается проводить на высоких скоростях. При этом следует учитывать большие динамические ударные нагрузки, действующие на шину колеса 2, а также на гидравлическое оборудование 8 (см. рис. 1). Авторами было принято решение установить пневматический упругий элемент, способный уменьшить эти нагрузки. В качестве этого элемента применили пневматическую подушку 10, способную значительно уменьшить величину нагрузки и частоту вертикальных колебаний (рис. 3), а также погасить колебания колеса с нагружающей системой стенда.

Рис. 2. Схема измененного шинного тестера для исследования характеристик шин при качении колеса с уводом (вид спереди): 1 - беговой барабан, 2 - колесо с эластичной шиной, 3 - рулевое колесо, 4 - рулевой механизм, 5 - рулевая тяга, 6 - вилка, 7 - пневматическая подушка, 8 -система рычагов, 9 - рычаг, 10 - гидроцилиндр, 11 - датчик измерения боковой силы, 12 - датчик измерения нормальной реакции, 13 - единичная неровность

4

Рис. 3. Схема измененного шинного тестера для исследования характеристик шин при качении колеса: 1 - беговой барабан, 2 - колесо с эластичной шиной, 3 - лазерный луч, 4 - проградуированная шкала, 5 - рулевое колесо, 6 - рулевой механизм, 7 - рулевая тяга, 8 -вилка, 9 - система рычагов, 10 - пневматическая подушка, 11 - датчик измерения боковой силы, 12 - датчик измерения нормальной реакции, 13 - единичная неровность, 14 - коробка переменных передач, 15 - электродвигатель, 16 - сцепление, 17 - цепная передача

Из конструктивных соображений, а также с целью исключить отклонения главной оси пневматической подушки при воздействии на нее нагрузки принято решение нагружающий рычаг 7 (см. рис. 1) заменить нагружающей системой 9 (см. рис. 3), дающей необходимую степень свободы нагружающей подушке 10 (см. рис. 3). Тензомет-рическую балку 9 (см. рис. 1), измеряющую боковую силу, заменили датчиком типа «9034 ДСТ» 11 (см. рис. 2), который позволяет измерять боковую силу и упростить конструкцию системы ее измерения.

Для измерения угла увода 8 используется лазерный луч 3 и проградуированная шкала 4, установленная на расстоянии 1500 мм и имеющая цену деления, равную 15' (см. рис. 3).

Для регистрации выходных параметров исследуемого процесса используется измерительная система, позволяющая построить графики зависимостей угловой

скорости колеса = f(t); боковой реакции R = f (h,S); нормальной нагрузки

Rz = f (h,S). Измеряемые параметры записываются в виде файлов на жесткий диск компьютера и выводятся на монитор. Системы измерения обеспечивают вывод сигналов измеряемых параметров на компьютер через АЦП модели ZET 210 [2, 5].

В заключение отметим, что изменение конструкции шинного тестера позволяет исследовать характеристики шин при наезде колеса, катящегося по поверхности бегового барабана с кинематическим уводом, на единичную неровность. Количественные показатели, полученные при экспериментах, позволят аналитически оценивать потенциальные способности автомобильных шин, создавать боковые реакции с опорной поверхностью.

Статья поступила 06.11.2015 г.

Библиографический список

1. Федотов А.И. Диагностика автомобиля: учебник. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2012. 467 с.

2. Федотов А.И. Диагностика пневматического тормозного привода автомобилей на основе компьютерных технологий: дис. ... доктора технических наук: 05.20.03. Иркутск, 1999. 507 с.

3. Федотов А.И., Кузнецов Н.Ю. Шинный тестер с беговым барабаном для исследования характеристик шин // Автомобиль для Сибири и Крайнего Севера. Конструкция, эксплуатация, экономика: мате-

риалы 90-й Международной конференции, 9-10 апреля 2015 г., Иркутск). Иркутск, 2015. С. 138-147.

4. Экспериментальное исследование параметров, характеризующих взаимодействие автомобильного колеса с опорными роликами диагностических стендов // Федотов А.И., Бойко А.В., Буранов А.В., Цогт Д. // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2009. № 4 (40). С. 72-77.

5. Модули АЦП ЦАП [Электронный ресурс]. URL: http://www.zetlab.ru/catalog/platy-atsp-tsap/ZET_210/ (08.12.2015).