Гибридный универсальный полноопорный стенд для контроля технического состояния колесных транспортных средств

Устройство относится к области машиностроения, а именно автомобилестроению, и может быть использовано для контроля тягово-динамических свойств колесных транспортных средств.
Известен стенд модели LPS 2020 4WD [Описание типа средств измерений для Государственного Реестра №34784-07 - Стенды роликовые мощностные торговой марки CARTEC серии LPS модели: 2020, 2020 4WD, 2510, 2510 4WD] для контроля тягово-динамических качеств колесных транспортных средств, принятый за аналог.
Общими признаками с заявляемым устройством является наличие нагружающего устройства в виде электродинамического тормоза, наличие опорных роликов, пневматической системы, выталкивающей колеса контролируемого колёсного транспортного средства.
Недостатками устройства являются:
конструкция стенда, позволяющая проводить контроль тяговых качеств полноприводных автомобилей, заключается в наличии двух одинаковых платформ. Каждая из платформ имеет опорные ролики, пневматические выталкиватели, электродинамический тормоз и датчик измерения тяговой силы. Опорные ролики двух платформ стенда механически не связаны между собой, что не обеспечивает синхронность вращения всех опорных роликов стенда;
система измерения тяговой силы, реализует контактный метод измерения при помощи тензометрических датчиков, на которые опираются рычаги электродинамических тормозов. Это позволяет измерять тяговые силы индивидуально по каждой оси диагностируемого автомобиля, причем, это суммарные силы на обоих колесах каждой оси. Выполнять измерение тяговых сил на каждом колесе индивидуально конструкция стенда не позволяет. Этот недостаток сильно ограничивает диагностические возможности стенда в процессе контроля электромобилей и беспилотных колесных транспортных средств, имеющих мотор-колеса;
в конструкции стенда не предусмотрены инерционные маховые массы. Следовательно, стенд позволяет измерять тяговые характеристики колесных транспортных средств только в установившемся режиме, исключая возможность контроля их тягово-динамических качеств в режиме разгона.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является инерционный полноопроный стенд конструкции ИРНИТУ [Патент RU № 2279361, МПК 7В60Т, G01L, опубл.  10.07.2006].
Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие двух кинематически соединенных между собой секций с опорными роликами и инерционными маховыми массами. Одна из секций имеет возможность перемещаться гидроцилиндром. На каждой паре опорных роликов между инерционной маховой массой и одним из роликов установлены бесконтактные магнитострикционные датчики для измерения сил на колесах. Стенд оборудован роликами следящей системы и пневматическими выталкивателями.
Недостатки устройства полноопорного инерционного стенда конструкции ИРНИТУ.
В конструкции стенда нагружающим устройством являются инерционные маховые массы, что позволяет воспроизводить только неустановившийся режим диагностирования колесных транспортных средств, т.е. режим «разгона» и/или «выбега». При этом конструкция стенда не позволяет воспроизводить установившиеся режимы диагностирования в виде стационарного нагружения при постоянной скорости транспортного средства.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Техническая задача заявляемого устройства направлена на расширение функциональных, диагностических функций стенда за счет добавления возможности воспроизведения установившихся режимов диагностирования при помощи электродинамического тормоза, который позволяет нагружать колесное транспортное средство так, как оно функционирует в реальных дорожных условиях (например, движение в гору), и измерять при этом как силовые, так и кинематические диагностические параметры.
Технический результат достигается тем, что гибридный универсальный полноопорный стенд для контроля технического состояния колесных транспортных средств, в том числе, имеющих индивидуальные электродвигатели на каждом колесе, включающий в себя два блока опорных и поддерживающих роликов, соединенных муфтами и цепями между собой и соединенных через редуктор с маховиком и вихретоковым электродинамическим тормозом, и использующий бесконтактный метод измерения тяговых сил на каждом колесе, согласно полезной модели, устройство имеет  вихретоковый электродинамический тормоз, что способствует расширению функциональных возможностей устройства и позволяет задавать как установившийся, так и неустановившийся режим диагностирования и определять силовые и кинематические диагностические параметры колесного транспортного средства, нагружая при этом колесное транспортное средство так, как оно разгоняется в реальных дорожных условиях.
Схема заявляемого устройства изображена на фиг. 1, где:
1 – маховик; 2 – редуктор; 3 – датчик скорости роликов стенда; 4 – опорный ролик; 5 – подъемное устройство; 6 – отбойный ролик; 7 – ролик следящей системы; 8 – датчик скорости колеса; 9 – поддерживающий ролик; 10 – бесконтактный датчик силы; 11 – блок усилителей и преобразователей; 12 – АЦП; 13 – силовой блок; 14 – электродинамический тормоз; 15 – датчик силы на тормозе
Устройство состоит из рамы, представляющей собой два блока опорных роликов 4 и поддерживающих роликов 9, соединенных муфтами и цепями между собой. Один из блоков роликов имеет возможность перемещаться для изменения расстояния между осями автомобиля. Каждый из блоков роликов соединен через редуктор 2 с маховиком 1 и вихретоковым электродинамическим тормозом 14. Электродинамический тормоз установлен балансирно, с собственным датчиком силы 15, по показаниям которого устанавливается начальная сила торможения автомобиля. У опорных роликов 4 стенда и роликов следящей системы 7 имеются датчики частоты вращения 3 и 8, благодаря чему возможно отследить скорость колёс транспортного средства и роликов стенда. На приводных валах опорных роликов 4 установлены бесконтактные магнитострикционные датчики 10 для измерения силы тяги на каждом колесе.
Испытательный стенд работает следующим образом: колесное транспортное средство устанавливается колесами на опорные ролики. Точность позиционирования колес транспортного средства относительно опорных роликов стенда обеспечивается передвижением его подвижной платформы с блоком роликов. Колесное транспортное средство фиксируется при помощи 4-х натяжных ремней. В процессе контроля тягово-динамических качеств колесное транспортное средство ведущими колесами приводит в движение опорные ролики, ролики следящей системы и маховик. Ролики следящей системы измеряют проскальзывание колес транспортного средства относительно опорных роликов. Электродинамический тормоз, управляемый от персонального компьютера, создает силу, препятствующую разгону ведущих колес транспортного средства. Возникающие при разгоне колесного транспортного средства тяговые силы воздействуют на опорные ролики и их валы с одной стороны, сила сопротивления электродинамического тормоза и сила инерции маховика действуют на валы роликов с другой стороны, в результате чего валы опорных роликов испытывают напряжения кручения. В системах измерения тяговых сил на колесах транспортного средства применяются бесконтактные магнитострикционные датчики, которые установлены на подшипниках, непосредственно на валах опорных роликов. Напряжения кручения, действующие в приводных валах опорных роликов, измеряются магнитострикционными датчиками. Их значения прямо пропорциональны силам тяги на колесах диагностируемого транспортного средства. Сигналы датчиков передаются через блок плат усилителей и преобразователей 11 и АЦП 12 на персональный компьютер.
Положительный результат заявляемого устройства.
Нагружающими элементами являются маховик и электродинамический тормоз, что позволяет задавать как установившийся, так и не установившийся режимы диагностирования и измерять при этом силовые и кинематические диагностические параметры колесного транспортного средства. Устройство использует компактные высокоточные бесконтактные датчики измерения тяговых сил, что позволяет исследовать тяговые свойства колесного транспортного средства, производя измерения силовых параметров на каждом колесе индивидуально.
Вышеописанное устройство позволяет диагностировать колесные транспортные средства, в том числе имеющие индивидуальные электромоторы на каждом колесе, в установившемся и неустановившемся режимах, нагружая при этом колесное транспортное средство так, как оно разгоняется в реальных дорожных условиях.