Стенд для исследования работы спаренных колес транспортных средств

Данная полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для исследования рабочего процесса в контакте с дорогой шин спаренных колес, находящихся под разными вертикальными нагрузками, с разными типами рисунков протектора шин и разными внутренними давлениями воздуха в них, а также на разных типах дорожных покрытий.
Аналогом является стенд для исследования работы спаренных колес грузовых транспортных средств (Патент №138221 от 10.03.2014 г. Бюл. №7), содержащий металлическую неподвижную раму корытообразной формы с горизонтальной контактной поверхностью для установки колеса, на которой размещен сменный фрагмент, имитирующий определенный тип дорожного покрытия, по краям рамы установлены стойки с конечным выключателем для ограничения движения колеса, узел создания вертикальной нагрузки на исследуемое колесо, состоящий из Г-образной серьги, установленной на оси колеса и смешанного груза, прикрепленного к вертикальной оси серьги, узел горизонтального перемещения колеса, состоящий из шкива, установленного на одном конце рамы и троса, прикрепленного к горизонтальной оси серьги и к сменному грузу, узел создания крутящего и тормозного моментов, состоящий из сдвоенного силового шкива, установленного на оси колеса, двойного шкива, закрепленного на другом конце рамы и троса, концы которого закреплены на двух частях силового шкива, и перекинуты на через двойной шкив уравновешивающий шкив со сменным грузом, узел замера и регистрации, включающий датчик импульсов и электронный секундомер, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с компьютером, при этом на оси исследуемого колеса дополнительно установлена ступица с подшипниками, для закрепления на ней второго из спаренных колес совместно с датчиками импульсов, кроме того, на оси спаренных колес установлены сменные распорные поставки разной длины, находящиеся между самими исследуемыми колесами и стенками Г-образной серьги для изменения расстояния между спаренными колесами, и съемный фиксирующий штифт для блокировки ступицы на ось, а сменный груз для создания вертикальной нагрузки на спаренные колеса прикреплен к вертикальной оси Г-образной серьги через компенсирующий шкив.
Недостатком аналога является низкая точность ввиду значительного трения в опорах бетонной поверхности при ее продольном перемещение. Кроме того, нет возможности определить параметры проскальзывания каждого из спаренных колес при его торможении на бетонной поверхности.
Прототипом предлагаемой полезной модели является стенд для исследования работы спаренных колес транспортных средств (Пол. №182915), содержащий металлическую неподвижную раму корытообразной формы с горизонтальной контактной поверхностью для установки спаренных колес, на которой размещен сменный фрагмент, имитирующий определенный тип дорожного покрытия, по краям рамы установлены стойки с включателем и конечным выключателем для ограничения движения колеса, узел создания вертикальной нагрузки на колесо, состоящий из Г-образной серьги, установленной на оси колеса, и сменного груза, прикрепленного к вертикальной оси серьги, узел горизонтального перемещения колеса, состоящий из шкива, установленного на одном конце рамы, и троса, прикрепленного к горизонтальной оси серьги и к сменному грузу, узел создания крутящего и тормозного моментов, состоящий из сдвоенных силовых шкивов, которые установлены на оси колеса, один из шкивов закреплен на другом конце рамы и троса, концы которого закреплены на двух частях силового шкива и перекинуты через двойной шкив и уравновешивающий шкив со сменным грузом, узел замера и регистрации, включающий датчик импульсов и электронный отметчик времени, соединенные через аналого-цифровой преобразователь с компьютером, на оси исследуемых колес установлена ступица с подшипниками совместно с датчиком импульсов, при этом ступица выполнена составной из двух частей - неподвижной части, жестко закрепленной на валу распорными втулками, и подвижной части, входящей в неподвижную часть, закрепленную контргайкой, установленную на подшипниках, которые обеспечивают свободное вращение исследуемых колес относительно друг друга, кроме того, для жесткого соединения двух исследуемых колес предусмотрена блокировка ступицы на ось с помощью фиксирующего штифта, а для изменения угла наклона колес используется контргайка.
Недостатком этого стенда является длительное время исследования, так как для изменения условия проведения испытания (блокировки или разблокировки) спаренных колес необходима остановка стенда и ручная блокировка или разблокировки спаренных колес, что увеличивает время проведения испытаний и снижает их точность, за счет ручной блокировки, а также отсутствие возможности исследования работы испытуемых спаренных колес при проведении текущего эксперимента как в заблокированном, так и в разблокированном состоянии.
Задачей предлагаемой полезной модели является усовершенствование конструкции стенда и расширение его функциональных возможностей.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности исследований и сокращение времени проведения исследования.
Технический результат достигается предлагаемым стендом для исследования работы спаренных колес транспортных средств, содержащим металлическую неподвижную раму корытообразной формы с горизонтальной контактной поверхностью для установки спаренных колес, на которой размещен сменный фрагмент, имитирующий определенный тип дорожного покрытия, по краям рамы установлены стойки с включателем и конечным выключателем, для ограничения движения колеса, узел создания вертикальной нагрузки на колесо, состоящий из Г-образной серьги, установленной на оси колеса и сменного груза, прикрепленного к вертикальной оси серьги, узел горизонтального перемещения колеса, состоящий из шкива, установленного на одном конце рамы и троса прикрепленного к горизонтальной оси серьги и к сменному грузу, узел создания крутящего и тормозного моментов, состоящий из сдвоенных силовых шкивов, которые установлены на оси колеса, один из шкивов, закреплен на другом конце рамы и троса, концы которого закреплены на двух частях силового шкива и перекинуты через двойной шкив и уравновешивающий шкив со сменным грузом, узел замера и регистрации, включающий датчик импульсов и электронный отметчик времени, соединенные через аналого-цифровой преобразователь с компьютером, на оси исследуемых колес установлена, совместно с датчиком импульсов, составная ступица с подшипниками, неподвижная часть которой жестко закреплена на валу распорными втулками, а подвижная часть, входит в неподвижную, закреплена контргайкой, установленной на подшипниках, при этом дополнительно на подвижной части ступицы установлена электромагнитная муфта, состоящая из магнитопровода и обмотки электромагнитной муфты, и токосъемное кольцо, установленное на торце неподвижной части ступицы и соединенное с датчиком импульсов и электронным отметчиком времени.
Сокращение времени и повышение точности проведения исследования достигается за счет дополнительной установки на подвижной части ступицы электромагнитной муфты, состоящей из магнитопровода и обмотки электромагнитной муфты и токосъемного кольца, закрепленного на торце неподвижной части ступицы и соединенного с датчиком импульсов и электронным отметчиком времени. Это позволяет сократить время подготовительно-заключительных работ на проведение эксперимента, а также повышает точность позиционирования подвижной и неподвижной частей ступицы друг относительно друга, что приводит к параллельному расположению исследуемых колес и снижает погрешность проводимых измерений.
На фиг. 1, 2, 3, показаны общий вид и принципиальная схема работы предлагаемого стенда для исследования работы спаренных колес транспортного средства.
гр1
Стенд содержит раму 1, испытуемые колеса 2,3, груз с массой m 4, компенсирующий шкив 5, сдвоенные силовые шкивы 6, серьгу 7, фланец 8, датчик импульса вращения колес 9, рабочую поверхность стенда 10, трос 11, неподвижную часть ступицы 12, подвижную часть ступицы 13, подшипник ступицы 14, контргайки 15,16, гайки 17,18, распорные втулки 19, 20, 21, болты крепления колеса 22, электромагнитная муфта, включающая обмотку электромагнитной муфты 23 и магнитопровод 24, токосъемное кольцо 25, электронный отметчик времени (ЭОВ) 26, датчик включения электромагнитной муфты (ДВЭМ) 27, реле включения электромагнитной муфты (РВЭМ) 28, включатель схемы управления (ВК-1) 29, реле включения питания (РВ) 30, электронный блок управления (ЭБУ) 31, блок питания (БП) 32, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - 33.
Данная модель стенда работает следующим образом: исследуемые колеса 2 и 3 устанавливают на рабочую поверхность стенда 10 имитируемого дорожного покрытия с разблокированной от оси неподвижной 12 и подвижной частью 13 ступицы для независимого качения.
Перед началом эксперимента, на выбранном типе покрытия, оператор при помощи включателя схемы управления 29 и реле включения 30 подключает блок питания 32 к узлу управления ЭБУ 31.
Эксперименты проводятся в двух вариантах:
1-й вариант - при независимом свободном качении спаренных колес;
2-й вариант - при жестком соединении спаренных колес в тормозном режиме и в тяговом режиме;
3-й вариант - комбинированный, т.е. проведение эксперимента поочередно то по 1-му варианту, то по 2-му варианту без выключения стенда.
При проведении эксперимента по 1-му варианту, при качении спаренных колес 2, 3 на выбранном покрытии подключают комбинированный высокочастотный датчик 9 и электронный отметчик времени 26 к преобразователям АЦП 33 и к ЭБУ 31, (фиг. 1), при этом обмотка электромагнитной муфты отключена, дополнительная циркулирующая мощность ΔN при качении колес не возникает.
1
10
Сигналы от комбинированного высокочастотного датчика 9 частоты вращения колес 2, 3 совместно с сигналом электронного отметчика времени 26, позволяют ЭБУ 31 рассчитать скорости V и V каждого из исследуемых колес.
При проведении эксперимента по 2-му варианту, в тяговом режиме датчик включения электромагнитной муфты (ДВЭМ) 27 и ЭБУ 31 с помощью электромагнитной муфты блокирует муфту, обеспечивая эффективные разгон за счет надежного сцепления с дорогой скрепленных спаренных колес.
В тормозном режиме также срабатывает датчик включения электромагнитной муфты (ДВЭМ) 27 и ЭБУ 31 с помощью электромагнитной муфты блокирует колеса между собой, обеспечивая эффективное торможение скрепленными спаренными колесами.
В тяговом или тормозном режимах в контуре: «покрытие - колесо 2 - усовершенствованная ступица - колесо 3 - покрытие» возникает паразитная циркулирующая мощность, за счет разности радиусов исследуемых спаренных колес 2, 3.
Циркулирующая мощность всегда характерна для реальной эксплуатации транспортного средства с жестко скрепленными спаренными колесами и вызывает дополнительные потери энергии при его движении.
Величина циркулирующей мощности зависит от эксплуатационных факторов и является причиной повышенного сопротивления движению транспортного средства, а в реальной эксплуатации это влечет за собой существенное повышение износа шин и дополнительный расход топлива.
Таким образом, зависимость численных величин циркулирующей мощности является необходимой информацией для оценки износа и для рационального подбора шин спаренных колес, устанавливаемых на данную ступицу транспортного средства.