УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ПОВЕРХНОСТЬЮ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

Полезная модель относится к устройствам для оценки качества состояний дорожных покрытий.
Известно устройство выпускаемое шведской фирмой Saab-Scania система измерения коэффициента сцепления Saab 900/9000 (Описание работы системы приведено в журнале Hoverfoil News, 1977 г., 8 №9-10.1 - определение коэффициента сцепления ВПП).
Известное устройство размещается на автомобиле и имеет в своем составе измерительное колесо, связанное через редуктор с ведущими колесами автомобиля, датчик продольной силы, вертикальный груз, датчик вертикальной нагрузки, пульт управления, дисплей, датчик скорости, компьютер измерений и вычислений, бак с водой для смачивания поверхности ВПП во время проведения измерений.
Однако данное устройство имеет ряд существенных недостатков:
- в известном устройстве проскальзывание измерительного колеса постоянное - без учета состояния дорожного покрытия, что вносит ошибку в измерение коэффициента;
- не учитывается пробуксовка ведущих колес, что также увеличивает ошибки в измерениях;
- дороговизна эксплуатации.
Наиболее близким аналогом является устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием (пат. РФ №2259569 G01P 15/08 от 08.01.2004 г.), содержащее измерительную тележку и блок регистрации, измерительная тележка содержит измерительное колесо, блокировочную муфту, редуктор, измерительный элемент и раму измерительной тележки, при этом измерительное колесо блокировочной муфтой механически соединяется с редуктором, блок регистрации содержит вычислитель и пульт управления, который подключается к первому входу вычислителя, а выход измерительного элемента по гибкому кабелю подключен ко второму входу вычислителя, измерительная тележка дополнительно содержит независимый груз, муфту свободного хода, генератор постоянного тока, блок силовых ключей, блок активной нагрузки, первый и второй датчики угловых скоростей, пусковое сопротивление, аккумуляторную батарею, регулятор напряжения, контактор, ведомые колеса, при этом независимый груз нормально соединен с измерительным колесом, муфта свободного хода соединяет редуктор с ротором генератора постоянного тока, силовая шина аккумуляторной батареи через контактор и пусковое сопротивление подключена к силовому входу/выходу генератора постоянного тока, силовой вход/выход которого через блок силовых ключей соединен с блоком активной нагрузки, а также через регулятор напряжения подключен ко входу генератора постоянного тока, являющегося входом его обмотки возбуждения, второй выход аккумуляторной батареи подключен ко второму входу контактора, а измерительное и ведомое колеса соединены соответственно с первым и вторым датчиками угловых скоростей, ведомые колеса соединены с рамой измерительной тележки, которая через измерительный элемент подключена к транспортному средству, при этом блок регистрации дополнительно содержит блок управления, блок памяти, дисплей и контроллер, причем порт входа/выхода вычислителя подключен к блоку памяти, а первый, второй и третий выходы вычислителя подключены соответственно к дисплею, блоку управления и контроллеру, через который осуществляется связь с внешними устройствами, причем измерительная тележка гибким кабелем соединена с блоком регистрации, при этом выходы первого и второго датчиков угловых скоростей подключены соответственно к третьему и четвертому аналоговым входам вычислителя, выход блока управления подключен ко второму входу блока силовых ключей, а второй выход контактора и выходы силовой шины генератора постоянного тока и аккумуляторной батареи подключены соответственно к первому и второму входам пульта управления, пятый - свободный аналоговый вход вычислителя предусмотрен для подключения динамометра силового стенда (при проведении тарирования устройства), при этом максимальное значение коэффициента сцепления (макс) вычисляется путем измерения максимальной силы продольного динамического торможения измерительного колеса по поверхности аэродромного покрытия, получаемой при работе генератора постоянного тока в генераторном режиме, когда максимальная механическая сила сцепления (Рсцп макс) измерительного колеса превращается в электрическую и выделяется в виде тепловой энергии в блоке активной нагрузки, при этом коэффициент сцепления (макс) вычисляется по формуле
макс=Рсцп макс/Рг,
где макс - максимальное значение коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием;
Рсцп макс - максимальная продольная сила сцепления измерительного колеса с поверхностью аэродромного покрытия;
Рг - нормальная сила нагрузки на измерительное колесо.
Недостатками данного устройства являются:
1. Сложность конструкции;
2. Невозможность исследования качества дорожного подсыпного материала.
Задача - упрощение конструкции устройства при изучении различного качества посыпного на дорожное покрытие материала, для повышения безопасности движения транспортных средств на дороге.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для определения сцепления колес транспортного средства с поверхностью дорожных покрытий содержащее измерительную тележку, на раме которой установлен независимый груз, блокировку, колесо, регистратор. Регистратор одним концом соединен с рамой измерительной тележки, а другим через П-образную подпружиненную с двух сторон тягу соединен с осью вращения колеса, на которую установлен привод вращения колеса, при этом колесо установлено на подвижной каретке измерительной тележки, на которую сверху устанавливается независимый переменный груз, при этом на верхних концах П-образных стоек рамы, выполнены направляющие, на верхнем конце которых установлены с возможностью вращения ролики, на которые опираются направляющие балки подвижной каретки, жестко закрепленные между собой как верхними, так и нижними перекладинами, к которым жестко крепятся две пластины, расположенные с двух сторон колеса и проходящей через них осью вращения колеса, выше которой установлена блокировка колеса, в виде стержня, проходящего через диск колеса и обе пластины, и с наружной стороны имеющего ручку, а на основании рамы симметрично по ее углам установлены регулируемые по высоте винты и установленные за ними регулируемые по высоте транспортировочные ролики.
Новые существенные признаки:
1. Регистратор одним концом соединен с рамой измерительной тележки, а другим через П-образную подпружиненную с двух сторон тягу соединен с осью вращения колеса, на которую установлен привод вращения колеса.
2. Колесо установлено на подвижной каретке измерительной тележки, на которую сверху устанавливается независимый переменный груз.
3. На верхних концах П-образных стоек рамы, выполнены направляющие, на верхних концах которых установлены с возможностью вращения ролики, на которые опираются направляющие балки подвижной каретки, жестко закрепленные между собой как верхними, так и нижними перекладинами.
4. К перекладинам жестко крепятся две пластины, расположенные с двух сторон колеса и проходящей через них осью вращения колеса, выше которой установлена блокировка колеса, в виде стержня, проходящего через диск колеса и обе пластины, и с наружной стороны имеющего ручку.
5. На основании рамы симметрично по ее углам установлены регулируемые по высоте винты и установленные за ними регулируемые по высоте транспортировочные ролики.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат
Предложенное устройство обладает простотой конструкции и позволяет определять уровень сцепления колес с дорожным покрытием различного состояния и с присутствием различного посыпного материала, и исследовать при этом сцепные характеристики при возможности создания «юзовых» движений на покрытии, изменяя весовую нагрузку на колесо.
Устройство работает следующим образом
Для определения сцепления колес транспортного средства с поверхностью дорожных покрытий (например: асфальт сухой, мокрый, покрытый снегом, льдом, снегом и льдом, лед и снег посыпаны противогололедными подсыпками) при качении, необходимо установить измерительную тележку на определяемой по сцеплению поверхности дорожного покрытия, выровняв по ватерпасу основание 15 рамы 1, с помощью регулируемых по высоте винтов 16. Затем необходимо осуществить привод колеса 3 вокруг оси 6 посредством вращения привода 7, перемещая направляющие балки 18 подвижной каретки 8 вдоль рамы 1, согласно направляющих 13 верхних концов П-образных стоек 12, при участии роликов 14. При этом создаваемое тяговое усилие через П-образную подпружиненную с двух сторон тягу 5 передается на регистратор 4, например динамометр, соединенный другим концом с неподвижной рамой 1. Тяговое усилие измеряется для каждого из значений переменного груза 2 на каждой из поверхностей дорожных покрытий (асфальт сухой, мокрый, покрытый снегом, льдом, снегом и льдом, лед и снег посыпаны противогололедными подсыпками). Показания регистратора 4 фиксируются при проскальзывании колеса 3, при каждом установлении независимого переменного груза 2 на данном определяемом по сцеплению типе покрытия.
Для определения сцепления колес транспортного средства с поверхностью дорожных покрытий при качении, необходимо установить измерительную тележку на определяемой по сцеплению поверхности дорожного покрытия, выровняв по ватерпасу основание 15 рамы 1, с помощью регулируемых по высоте винтов 16. Затем необходимо заблокировать вращение диска 11 колеса 3, посредством установки стержня 9, с ручкой 10. При этом регистратор 4 отсоединяется от неподвижной рамы 1. При воздействии вектора силы в плоскости поверхности дорожного покрытия и перпендикулярного оси 6 вращения колеса 3, происходит перемещение направляющих балки 18 подвижной каретки 8 вдоль рамы 1, согласно направляющих 13 верхних концов П-образных стоек 12, при участии роликов 14. Осуществляется фиксация показаний регистратора 4 при каждом установлении независимого переменного груза 2 при проскальзывании колеса 3 на каждом определяемом по сцеплению типе дорожного покрытия (асфальт сухой, мокрый, покрытый снегом, льдом, снегом и льдом, лед и снег посыпаны противогололедными подсыпками).