Способ контроля технического состояния динамической системы курсовой стабилизации автомобиля на стендах с беговыми барабанами и устройство для его осуществления
METHOD FOR MONITORING TECHNICAL CONDITION OF DYNAMIC SYSTEM OF COURSE STABILITY OF CAR AT STANDS WITH RUNNING DRUMS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технической диагностике динамической системы курсовой стабилизации (ДСКС). Способ и устройство для его осуществления, предназначены для диагностики и контроля работоспособности динамической системы курсовой стабилизации автомобилей, оценки ее технического состояния, через измерение и анализ продольных реакций на колесах.
Существуют способы контроля технического состояния динамической системы курсовой стабилизации, основанные на одновременном измерении продольных реакций на колесах функционирующего автомобиля, и стендовое оборудование для реализации этих способов.
Известен способ диагностирования ДСКС, реализуемый на оборудовании американской фирмы MTS Flat-Trac Rolling Road Systems (https://test.mts.com/en/products/automotive/nill-vehicle-test-systems/flat-trac-rolling-road) при котором автомобиль, неподвижно закрепленный относительно стенда, продолжает функционировать как в реальных дорожных условиях за счет использования на данном стенде гибкого перемещающегося полотна, выполняющего роль дороги, на который устанавливается автомобиль всеми колесами. Стенд позволяет задать тестовые воздействия, близкие к реальным дорожным условиям. Диагностирование ДСКС осуществляется при помощи сканера. Общими признаками с заявляемым способом является задание тестовых воздействий на автомобиль. Недостатком данного способа является невозможность измерения продольных реакций на каждом отдельном колесе автомобиля.
Известен способ диагностики ДСКС, основанный на измерении продольных реакций на колесах испытуемого автомобиля (https://test.mts.com/en/products/automotive/full-vehicle-test-systems/flat-trac-ride-comfort-roadway). Способ реализуется американской фирмой MTS с использованием оборудования Flat-Trac Comfort Roadways. Общими признаками с заявляемым изобретением является задание тестовых режимов и определение неисправностей ДСКС. Недостатком стенда является отсутствие возможности измерения продольной реакции на каждом колесе отдельно. Также оборудование, реализующее данный способ является технически сложным и очень дорогим.
Также известен дорожный способ диагностирования ДСКС, описанный в глобальном регистре GE.08-24699 (R) 021208 031208 ECE/TRANS/180/Add.8 от 31 июля 2008 (https://textarchive.ru/c-1599551-pall.html). Недостатками этого способа является проведение дорожных испытаний, которые напрямую влияют на точность измерений, обусловленную погодными и климатическими условиями, необходимостью наличия испытательного полигона, также существует вероятность повреждения автомобиля.
Наиболее близким, принятым в качестве прототипа, является способ, при котором производится диагностирование ДСКС за счет измерений продольных реакций на колесах автомобиля. (https://test.mts.com/en/products/automotive/rull-vehicle-test-systems/flat-trac-handling-roadway). Реализация способа осуществлена на испытательном оборудовании фирмы MTS Flat-Trac Handling Roadway. Данный способ и реализующее его оборудование применяется в качестве инструмента для контроля технического состояния ДСКС или ее диагностики в условиях производства автомобилей. Недостатком данного способа является невозможность проведения диагностики в условиях эксплуатации автомобилей и невозможность оперативного проведения диагностики ДСКС из-за высокой сложности и дороговизны оборудования и из-за высокой трудоемкости работ. Общими признаками способа с заявляемым изобретением является задание тестовых режимов и определение силовых факторов для каждого колеса, характеризующих работоспособность ДСКС.
Известно устройство 5-Belt фирмы MTS Flat-Trac Handling Roadway, рассматриваемое в качестве аналога и предназначенное для реализации способа диагностирования ДСКС. Недостатком данного оборудования является сложность его конструкции, а также большие габариты устройства, что приводит к его высокой стоимости и делает невозможным его применение для диагностики ДСКС в условиях эксплуатации. Общими признаками являются задание тестовых режимов и измерение продольных реакций на колесах автомобиля.
Известно устройство (патент № 199093, МПК G01L 5/13, опубликовано 23.03.2020), принятое за прототип и предназначенное для контроля технического состояния автомобилей. Общими признаками данного устройства с предлагаемым устройством является конструкция, а именно: наличие двух блоков опорных роликов с бесконтактными измерителями продольных реакций для каждого колеса автомобиля, датчиков скорости опорных роликов, датчиков скорости колеса. К недостаткам аналога можно отнести отсутствие возможности поворота стенда вместе с установленным на нем автомобилем, что ограничивает тестовые воздействия на диагностируемый автомобиль, а именно на систему ДСКС.
Схема заявляемого устройства изображена:
На фиг. 1 изображен вид устройства спереди, на котором отображено расположение элементов подъемного механизма.
На фиг. 2 изображен вид устройства сверху, на котором отображено исходное положение устройства и положение устройства при максимальном угле поворота, где: 1 - подъемный механизм; 2 - линейные подшипники (поворотный механизм); 3 - ось вращения платформы; 4 - опорный ролик; 5 - ролик следящей системы; 6 - маховик; 7 - датчик стабилизирующего момента; 8 - гидроцилиндр; 9 - магнитострикционный датчик; 10 - датчик частоты вращения ролика следящей системы; 11 - датчик угла и скорости поворота платформы.
Испытательный стенд состоит из платформы, установленной на подъемно-поворотном механизме, состоящий из пневмокамер 1, линейных подшипников 2, оси вращения 3, гидроцилиндра 8, датчика угла и скорости поворота стенда 11 и датчика стабилизирующего момента системы «автомобиль-стенд» 7, характеризующего техническое состояние ДСКС автомобиля. На раме установлены две секции роликов (беговых барабанов) 4, между которыми расположены ролики следящей системы 5. Опорные ролики 4 в каждой секции соединены между собой цепными передачами. Каждая пара опорных роликов 4 соединена с одной маховой массой 6 посредством цепной передачи. Таким образом, связь роликов 4 левой и правой секции стенда осуществляется через маховики 6, которые соединены между собой валом через муфты. Разгон маховиков 6 стенда производится посредством колес автомобиля. На валах роликов 4 установлены устройства 9 (магнитострикционные датчики) для измерения продольных реакций.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит подъемный механизм 1, поворотный механизм 2, ось вращения 3, датчик стабилизирующего момента 7, гидроцилиндр 8, датчик угла и скорости поворота платформы 11, что позволяет расширить диагностический функционал устройства.
Наличие новой совокупности существенных отличительных от прототипа признаков в заявляемом изобретении позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».
Проведенный дополнительный сопоставительный анализ патентной и научно-технической информации не выявил источники, содержащие сведения об известности совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Технический результат предлагаемого устройства заключается в расширении диагностического функционала, который заключается в способности задавать тестовые режимы для диагностирования ДСКС.
Технический результат достигается устройством контроля технического состояния динамической системы курсовой стабилизации автомобиля, содержащим раму с опорными роликами и четырьмя маховиками, кинематически связанными между собой посредством валов, муфт и цепных передач, ролики следящей системы, предназначенные для измерения скорости вращения колес, а также устройства для измерения тормозных сил на колесах автомобиля, расположенные на валах привода опорных роликов, согласно изобретению, дополнительно содержащем подъемно-поворотный механизм, включающий в себя пневмокамеры, обеспечивающие подъем платформы с автомобилем, линейные подшипники, на которых платформа поворачивается относительно оси вращения, гидроцилиндр, поворачивающий платформу, ось поворота платформы, расположенную на пересечении продольной оси симметрии стенда и оси вращения колес, а также датчик стабилизирующего момента системы «автомобиль-стенд», датчик угла и скорости поворота платформы.
Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении возможности задания тестового режима диагностирования ДСКС автомобиля путем измерения продольных реакций на каждом колесе автомобиля и стабилизирующего момента системы «автомобиль-стенд» в процессе поворота стенда.
Технический результат достигается способом контроля технического состояния динамической системы курсовой стабилизации автомобиля на стендах с беговыми барабанами на автомобилях, оснащенных ею, основанным на установке автомобиля на опорные ролики испытательного стенда колесами, задании тестового режима диагностирования путем разгона при помощи силовой установки автомобиля инерционных масс стенда и колес автомобиля, установленных на опорные ролики стенда, до начальной скорости срабатывания динамической системы курсовой стабилизации, согласно изобретению, контроль технического состояния динамической системы курсовой устойчивости автомобиля осуществляется за счет измерения продольных реакций на каждом колесе автомобиля и стабилизирующего момента системы «автомобиль-стенд» при повороте стенда.
Предлагаемый способ диагностирования ДСКС автомобиля реализуется с применением описанного устройства и заключается в следующем: диагностируемый автомобиль устанавливают колесами на опорные ролики 4 диагностического стенда; затем фиксируют кузов автомобиля к раме стенда стяжными ремнями, исключая перемещение кузова автомобиля относительно рамы стенда; поднимают стенд подъемным механизмом 1; после этого колесами автомобиля разгоняют опорные ролики 4 и маховые массы 6 стенда до заданной скорости, которую измеряют роликами следящей системы 5; затем поворачивают стенд на заданный угол с заданной скоростью гидроцилиндром 8, при этом отслеживают скорость и угол поворота стенда датчиком 11; в процессе поворота измеряют магнитострикционными датчиками 9 продольные реакции на каждом колесе; измеряют стабилизирующий момент системы «автомобиль-стенд» датчиком 7; после этого останавливают колеса автомобиля и возвращают стенд в исходное положение; сгоняют автомобиль со стенда; затем по полученным данным производят контроль технического состояния ДСКС автомобиля, учитывая продольные реакции на каждом колесе и общий стабилизирующий момент.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что реализуется на оборудовании, имеющем значительно упрощенную конструкцию, что позволяет применять предлагаемый способ для диагностирования ДСКС в условиях эксплуатации автомобилей.
Испытания, подтверждающие корректность способа и функциональные возможности устройства, проведены в Научно-исследовательской лаборатории контроля технического состояния и диагностики автомобилей на базе ИрНИТУ.