Устройство для определения коэффициентов вязкого трения и жесткости упругого элемента транспортного средства

 

Изобретение относится к оборудованию для диагностирования агрегатов транспортных средств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства . Устройство для определения коэффициентов вязкого трения и жесткости упругого элемента транспортного средства содержит реостатный датчик 1, магнитоанизотропный датчик 2 измерения механического давления, воздействуюш.его на упругий элемент , и пьезоэлектрический датчик 3 давления газа в шине. В нагруженном состоянии при воздействии возмущающего сигнала вследствие анизотропии магнитных свойств материала магнитное поле обмотки возбуждения изменяется, и появляется составляющая магнитного потока, сцепляющаяся с витками измерительной обмотки. В измерительной обмотке наводится ЭДС, которая поступает на вход измерительного устройства. 10 ил. о (Л ю со ел 05

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д11 4 G 01 М 17 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3560682/31-11 (22) 08.12.82 (46) 07.03.87. Бюл. № 9 (71) Омский политехнический институт (72) В. В. Барболин, В. В. Барболин, Д. С. Гордыч, В. Я. Зяблицев и Н. Ф. Рожков (53) 620.178.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 612155, кл. G 01 N 17/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЯЗКОГО ТРЕНИЯ И

ЖЕСТКОСТИ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к оборудованию для диагностирования агрегатов транспортных средств. Цель изобретения — расшиÄÄSUÄÄ 1295267 А1 рение функциональных возможностей устройства. Устройство для определения коэффициентов вязкого трения и жесткости упругого элемента транспортного средства содержит реостатный датчик 1, магнитоанизотропный датчик 2 измерения механического давления, воздействующего на упругий элемент, и пьезоэлектрический датчик 3 давления газа в шине. В нагруженном состоянии при воздействии возмущающего сигнала вследствие анизотропии магнитных свойств материала магнитное поле обмотки возбуждения изменяется, и появляется составляющая магнитного потока, сцепляющаяся с витками измерительной обмотки. В измерительной обмотке наводится ЭДС, которая поступает на вход измерительного устройства.

10 ил.

1295267

Изобретение относится к оборудованию для диагностирования агрегатов транспортных средств и, в частности, к устройствам для определения коэффициентов вязкого трения и жесткости упругого элемента транспортного средства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — реостатный датчик устройства; на фиг.3 — сечение А — А на фиг.2; на фиг.4 — вид Б на фиг.2; на фиг.5 — вид В на фиг.2; на фиг.6 — магнитоанизотропный датчик устройства; на фиг.7 — пьезоэлектрический датчик устройства; на фиг.8 — установка датчика на амортизаторе транспортного средства; на фиг.9 — установка датчика на рессоре транспортного средства; на фиг.10 — установка датчика в шине транспортного средства.

Устройство для определения коэффициентов вязкого трения и жесткости упругого элемента транспортного средства содержит реостатный датчик 1, магнитоанизотропный датчик 2 измерения механического давления, воздействующего на упругий элемент и пьезоэлектрический датчик 3 давления газа в шине. Реостатный датчик 1 соединен с первым входом аналогового ключа 4, второй вход аналогового ключа 4 соединен с первым выходом блока 5 управления, выход аналогового ключа 4 соединен с входами пороговых устройств 6 и 7 и пиковым детектором 8. Второй вход детектора 8 соединен с выходом блока 5 управления, выход порогового устройства 6 связан с входом электронного ключа 9 и входом блока 5 управления, второй вход электронного ключа связан с выходом генератора 10 опорной частоты, выход электронного ключа 9 связан с входом счетчика 11.

Выход порогового устройства 7 связан с электронным ключом 12 и вторым входом блока 5 управления, второй вход электронного ключа 12 соединен с выходом генератора 10 опорной частоты, выход электронного ключа 12 соединен с входом счетчика 11, третий вход счетчика 11 соединен с выходом блока 5 управления. Выход счетчика 11 соединен с входом адресного распределителя 13, выход пикового детектора 8 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14 и входом масштабируюшего блока 15, второй вход которого соединен с выходом блока 5 управления. Выход масштабирующего блока

15 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14, первый выход которого соединен с входом блока 5 управления и второй выход соединен с входом адресного распределителя 13.

Выход магнитоанизотропного датчика 2 измерения приложенной механической силы соединен с усилителем 16, выход которого соединен с пиковым детектором 17. Второй вход пикового детектора 17 соединен с выходом блока 5 управления, выход пикового детектора 17 соединен с аналого-цифровым преобразователем 14, выход пьезоэлектрического датчика 3 измерения давления газа

5 в шине соединен с усилителем 18, выход которого соединен с коротковолновым передатчиком 19.

Устройство содержит коротковолновый приемник 20, выход которого связан с пиковым детектором 21, второй вход пикового детектора 21 связан с выходом блока 5 управления, выход пикового детектора 21 связан с входом аналого-цифрового преобразователя 14. Выход адресного распределителя 13 соединен с оперативно-запоминаю15 шим устройством 22, выход которого соединен с вычислительным блоком 23, содержащим блок 24 задатчика массы, выход которого соединен с первым входом делителя 25. Второй вход делителя 25 соединен с выходом оперативно-запоминающего ycrpoAства 22, выход делителя 25 соединен с входом умножителя 26, второй вход которого соединен с логарифматором 27. Вход логарифматора 27 соединен с выходом делителя 28, входы которого соединены с выходом оперативно-запоминающего устройст25 ва 22.

Выход умножителя 26 соединен с коммутатором 29, выход оперативно-запоминаюшего устройства 22 соединен с входом делителя 30, выход которого соединен с комму30 татором 29. Выходы оперативно-запоминающего устройства 22 также соединены с входом коммутатора 29, выход которого соединен с цифровым отсчетным устройством 31 и цифровым печатаюшим устройством 32.

Согласно известной методике математически коэффициент вязкого трения находи-35 ся по формуле

V. = 4.щ 1п Ь ., (1)

Г Ь. где Т вЂ” период первой волны затухания;

m — масса, приложенная к исследуемому

40 об ьекту;

А„— амплитуда напряжения первой полуволны возмушаюшего сигнала;

A„ i — амплитуда напряжения второй полуволны возмушающего сигнала.

Коэффициент жесткости определяется по формуле

С вЂ” — — — Р—, (2) где P — сила, приложенная к исследуемому упругому элементу;

ЛХ вЂ” вынужденные колебания упругого элемента.

В известном устройстве величина Р является функцией аргумента А„(амплитуды напряжения первой полуволны), т. е.

Р=1((А„), где fi строго возрастающая функция (фиг.5), так как если

X ) Хь то fl (Хр) ) 12 (Xl)95267

12 з

Величина ЛХ также связан;. с А„ являясь функцией аргумента А„, отличной от аргумента А. величины Р, из-за несоразмерности величин P и ЛХ. Так м образом

ЛХ = 4 (А„), где 4 также строго . зра: -,àþщая функция, так как Х ) Хь то и

4 (Хг) ) fz (Xi).

При измерении необходимых величин Т, А„, А„ ь Р, ЛХ применяются три различных типа датчиков. Датчик 1 (фиг.2) состоит из керамического основания 33, на которое намотаны пораздельно две равные по количеству витков обмотки 34 манганиновым проводом или любым другим проводом, обладающим высоким сопротивлением, и разделены посередине зоной 35. Начальные концы об мотки, расположенные на противоположных концах основания, соединены с клеммами

36 и 37, на которые подается положительный и отрицательный потенциалы напряжения. Вторые концы обмоток, сходящихся в середине, соединены вместе и выведены на клеммы 38, к которым подсоединяется средняя (общая) точка питания.

Съем информации ведется с подвижных щеток 39, выполненных в виде вращающихся колесиков, закрепленных на токопроводящих рамках 40 и токопроводе 41.

Токопровод помещен в пружину 42, которая обеспечивает постоянное прижимное усилие щеток 39 к обмоткам 34. Для большей надежности работы реостатного датчика в нем вмонтировано три щетки. Токопроводы 41 закреплены в фиксаторе 43, который через держатель 44 жестко соединяется с исследуемым объектом. Токопровод 41 изолирован от фиксатора 43 изоляционными втулками 45 и шайбами 46. Клеммы 47 съема измеряемого сигнала соединены между собой проводом 48, который идет на вход аналогового ключа 4. Данное соединение позволяет производить дифференцированный съем сигнала с обмоток датчика во время работы, а также избежать съема ложной информации в случае, если во время работы произойдет отрыв одной из щеток от рабоч е и по вер х ности.

С помощью данного датчика измеряются величины Т, А„, А„+ь ЛХ. Датчик 2 для измерения давления упругих элементов (фиг.3) магнитоанизотропный, выполненный из металла в виде куба, в котором просверлены отверстия 49 таким образом, что если через них намотать две обмотки 50 и 51, то угол между обмотками составляет

90 . Если на одну из обмоток, например, 50, подать напряжение, то в магнитоанизотропном датчике 2 в исходном (ненапряженном) состоянии суммарный вектор магнитного потока, создаваемого обмоткой

50 возбуждения, направлен вдоль витков измеритсльной обмотки, в данном случае обмотки 51, расположенной перпендикулярно оси катушки 50 возбуждения. При этом пересечения витков измерительной обмотки потоком не происходит, т. е. связь межд обмотками отсутствует.

В нагруженном состоянии нри воздействии возмущающего сигнала, вследствие анизотропии магнитных свойств материала магнитное поле обмотки возбуждения изменяется и появляется составляющая магнитного потока, сцепляющая с витками измерительной обмотки. В измерительной обмотке наводится ЭДС, которая поступает на

10 вход измерительного устройства.

Третий датчик (фиг.4) пьезоэлектрический 3 для измерения давления газа в шине.

Он помещается в камере колеса транспортного средства. Конструктивно датчик выполнен в виде шайбы с нанесенным на его

15 поверхность токопроводящим слоем 52, который соединен с токоподводдержателями

53. закрепленными на изолированном основании 54. В основе работы преобразователя лежит зависимость эквивалентного сопро20 тивления R„ от давления газообразной среды. Как известно для резонаторов, излучаюших в газ сдвиговые волны, сопротивление

R» изменяется пропорционально Ð. Г1ри излучении продольных волн Rê — P датчики при испытании амортизационных средств

25 транспорта располагаются следующим образом (фиг.5) .

Для измерения давления в камере колеса 55 транспорта пьезоэлектрический датчик 3 располагают внутри камеры колеса 55. Выход датчика 3 подсоединяют к

З0 коротковолновому передатчику 56. Для измерения механического давления на другие упругие элементы магнитоанизотропный датчик 2 размещается между неподвижной осью 57 и исследуемым упругим элементом. Реостатный датчик 1 крепится к неЗ5 подвижной оси 57 или любому другому основанию, относительно которого производится измерение, с помощью кронштейнов 58, и держатель 44 соединен с подвижной частью рессоры 59 или гидроамортизатора 60.

40 Измерение величин Т, А„, А.» 1 и ЛХ производится с помощью реостатного датчика, а для измерения приложенной силы Р используются магнитоанизотропный датчик механического воздействия и пьезоэлектрический датчик 3 для измерения давления

45 газа.

Устройство работает следующим образом.

При наезде транспорта на препятствие на колесо, рессору, гидроамортизатор воздействует возмущающий сигнал. При поступлении возмущающего сигнала на реостатный датчик 1 на выходе появляется аналоговый сигнал, который поступает на вход аналогового ключа 4, с выхода которого сигнал поступает на вход пороговых устройств 6 и 7 и пикового детектора 8. Пороговые устройства рассчитаны таким образом, что положительную полуволну с амплитудой А. сигнала пропускает пороговое

1295267!

50

5 устройство 6, а отрицательную полуволну с амплитудой А„+ — пороговое устройство 7.

Таким образом, на выходе порогового устройства 6 появляется сигнал, который поступает на вход электронного ключа 9 и вход блока 5 управления. На второй вход электронного ключа 9 поступает сигнал с генератора 10 опорной частоты. Сигнал с выхода электронного ключа 9 поступает на счетчик

11, где пока проходит положительная полуволна возмущающего сигнала, электронный ключ 9 открыт, и на счетчик 11 проходит сигнал с генератора 10 опорной частоты.

Счетчик 11 производит подсчет импульсов, поступивших с генератора 10 опорной частоты, которое будет пропорционально времени действия положительной волны возмущающего сигнала. Пиковый детектор 8 выделяет максимальную амплитуду положительной полуволны А„, сигнал с которого поступает на входы масштабирующего блока 15 и аналого-цифрового преобразователя 14. В масштабирующем блоке 15 сигнал преобразуется в величину, пропорциональную ЛХ, т. е. величина А„, выраженная в вольтах, преобразуется в величину, пропорциональную АХ, выраженную в сантиметрах.

С выхода масштабирующего блока 15 сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 14. Положительная полуволна возмущающего сигнала воздействует на магнитоанизотропный датчик 2 измерения механического давления (фиг.10), на выходе которого появляется сигнал. Сигнал с датчика 2 поступает на вход усилителя 16.

С выхода последнего сигнал поступает на вход пикового детектора 17, который выделяет максимальную величину сигнала P. С выхода пикового детектора 17 максимальная величина сигнала поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 14. Аналогично положительная полуволна возмущающего сигнала воздействует на пьезоэлектрический датчик 3 измерения давления, расположенный в камере шины колеса 56, на выходе которого появляется сигнал. Сигнал с датчика 3 поступает на вход усилителя 18, с выхода которого сигнал поступает на коротковолновой передатчик 19. Сигнал с коротковолнового передатчика 19 поступает на вход коротковолнового приемника 20, с выхода которого сигнал поступит на вход пикового детектора 21. На второй вход пикового детектора 21 поступает сигнал с блока 5 управления, выход пикового детектора 21 связан с входом аналого-цифрового преобразователя 14.

По окончании поступления сигнала положительной полуволны блок 5 управления выдает сигнал на вход аналого-цифрового преобразователя 4 для последовательного преобразования аналоговых сигналов в код с масштабирующего блока 15, пиковых детекторов 8,1? и 21 в код и записи их в оперативно-запоминающее устройство 22.

При окончании преобразования сигналов через аналого-цифровой преобразователь 14 с масштабирующего блока 15 пиковых детекторов 8,17 и 21 на втором выходе аналогоцифрового преобразователя 14 появляется сигнал окончания преобразования, который поступает на вход блока 5 управления.

На выходе блока 5 управления появляются сигналы, поступающие на вход пикового детектора 8 для сброса информации и подготовки к дальнейшей работе, на масштабирующий блок 15 для сброса информации и отключения от дальнейшей работы и на входы пиковых детекторов 17 и 21 для сброса информации и запрещения работы.

При появлении отрицательной полуволны с амплитудой A„ i сигнала на выходе реостатного датчика 1 появляется сигнал, который поступает на вход аналогового ключа 4 и на вход пороговых устройств 6 и 7 и пикового детектора 8. Г1о отрицательной полуволне срабатывает пороговое устройство 7, на выходе которого появляется сигнал. Сигнал с выхода порогового устройства 7 поступает на вход электронного ключа 12 и на вход блока 5 управления. На второй вход электронного ключа 12 поступает сигнал с генератора 10 опорной частоты. На выходе электронного ключа 12 появляется сигнал, который поступает на вход счетчика 11, где производится дальнейший подсчет периода сигнала, т. е. Т (фиг.5), аналогично как при положительной полуволне возмущаюгцего сигнала.

Пиковый детектор 8 выделяет максимальную амплитуду отрицательной полуволны сигнала, т. е. А„ ь Сигнал с выхода пикового детектора 8 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 14. По окончании действия отрицательной полуволны возмущающего сигнала блок 5 управления выдает сигналы на аналоговый ключ 4 и закрывает его, на аналого-цифровой преобразователь 14 для преобразования аналоговой величины с пикового детектора 8 в код, адресный распределитель !3 для переписи сигнала в оперативно-запоминающее устройство 22, а также на счетчик 11 для переписи сигнала через адресный распределитель 13 в оперативно-запоминающее устройство 22.

После преобразования сигнала в аналогоцифровом преобразователе 14 и переписи его через адресный распределитель 13 в оперативно-запоминающее устройство 22 с второго выхода аналого-цифрового преобразователя

14 поступает сигнал на вход блока 5 управления. С выхода блока 5 поступает сигнал на второй вход пикового детектора 8 для сброса информации и подготовки к дальнейшей работе, на вход масштабирующего блока 15 и пиковых детекторов 17 и 21 для подготовки к дальнейшей работе.

С оперативно-запоминающего устройства

22 информация поступает на вход вычис1295267

20 вход умножителя 26.

Формула изобретения

7 лительного блока 23, который работает следующим образом.

Командный сигнал с выхода оперативнозапоминающего устройства 22 поступает на вход блока 24 задатчика массы, с выхода которого сигнал, соответствующий величине 4m, поступает на вход делителя 25, на второй вход которого поступает сигнал с оперативно-запоминающего устройства 22, соответствующий величине Т. С выхода делителя 25 полученный результат - - поступает

Т на вход умножителя 26. С выхода оперативно-запоминающего устройства 22 информация, соответствующая величинам А„и

А„+ь поступает на вход делителя 28. С выхода делителя 28 величина, соответствующая отношению — —, поступает на вход логаAIIiX рифматора 27 и далее величина, соответствующая In юа —, поступает яа второй

Ам

С выхода умножителя вычисления величина, соответствующая р,, через коммутатор

29 поступает в цифровое отсчетное устройство 31 и цифровое печатающее устройство 32. С выхода оперативно-запоминающего устройства 22 сигналы, соответствующие величинам P и ЛХ, поступают на вход делителя 30, с выхода которого вычисленная величина С поступает через коммутатор 29 на цифровое отсчетное устройство 31 и цифровое печатающее устройство 32. Величины, соответствующие значениям А„, А„ i, Т, P и ЛХ, с оперативно-запоминающего устройства 22 поступают также через коммутатор 29 на цифровое отсчетное устройство

31 и цифровое печатающее устройство 32.

Устройство для определения коэффициентов вязкого трения и жесткости упругого элемента транспортного средства, преимущественно шины колеса, содержащее привод нагружения упругого элемента, регистрирующий прибор, соединенный с датчиками жесткости и перемещений упругого элемента, и блок индикации, включающий в себя электронный осциллограф, связанный с указанным прибором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено пьезоэлектрическим датчиком для измерения давлений в упругом элементе транспортного средства, усилителями, аналоговым ключом, пороговыми устройствами, пиковыми детекторами, коротковол новым приемопередающим устройством, аналого-цифровыми преобразователями, масштабирующим блоком, выполненным в виде усилителя постоянного тока, адресным распределителем, выполненным в виде

8 комплекта аналоговых ключей, оперативнозапоминающим устройством, коммутатором, вычислительным устройством, имеющим блок задания массы упругого элемента, логарифматором, делителями сигналов, цифровым отсчетным устройством, умножителем сигналов, цифровым печатающим устройством и блоком управления, состоящим из генератора опорной частоты, пяти формирующих устройств, двух электронных ключей, двух счетчиков импульсов генератора опорной частоты, двух блоков ИЛИ и двух триггеров, причем вход первого формирующего устройства, являющийся первым входом блока управления, связан с первым пороговым устройством, а выход — с первым входом первого электронного ключа, второй вход которого связан с выходом генератора опорной частоты, а выход этого ключа связан с входом первого счетчика импульсов генератора опорной частоты, выход которого связан с первым входом первого блока ИЛИ, вход второго формирующего устройства, являющийся вторым входом блока управления, связан с вторым пороговым устройством, а выход — с первым входом второго блока ИЛИ и с первым входом второго электронного ключа, второй вход которого связан с выходом генератора опорной частоты, а выход этого ключа связан с входом второго счетчика импульсов генератора опорной частоты, выход которого связан с вторым входом первого блока ИЛИ, выход которого, являющийся первым выходом блока управления, связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого связан с входами первого тригера и третьего формирующего устройства, выход которого, являющийся вторым выходом блока управления, связан с первым пиковым детектором, а выход первого триггера, являющийся третьим выходом блока управления, связан с входами пиковых детекторов, масштабирующего блока и четвертого формирующего устройства, выход которого связан с вторым входом второго блока ИЛИ, связанного выходом, являющимся четвертым выходом блока управления, с аналоговым ключом и с пятым формирующим устройством, выход которого связан с входом счетчика импульсов, а датчик жесткости упругого элемента выполнен магнитоанизотропным, датчик перемещения упругого элемента выполнен реостатным и соединен с первым входом аналогового ключа, второй вход которого соединен с первым входом блока управления, выход аналогового ключа соединен с входами первого и второго пороговых устройств и с первым входом первого пикового детектора, выход счетчика импульсов связан с входом адресного распределителя, выход первого пикового детектора связан с входом масштабирующего блока и с входом аналого-цифрового преобразователя, выход масштабирующего блока

9 соединен с входом аналого-цифрового преоб разователя, магнитоанизотропный датчик связан с входом первого усилителя, выход которого связан с входом второго пикового де.l;.ктора, выход которого связан с входом ана.. ого-цифрового преобразователя, пьезоэлектрический датчик связан с входом второго усилителя, выход которого связан с коротковолновым приемопередающим устройством, выход которого связан с входом третьего пиково- 10

ro детектора, выход которого связан с входом адресного радпределителя. связанного выходом с входом оперативнозапоминающего устройства, выход которого связан с коммутатором и вычислительным

10 устройством, выход которого связан с первым входом первого делителя, второй вход которого связан с выходом оперативно-запоминающего устройства, выход этого делителя связан с первым входом блока управления, связанным с выходом логарифматора, вход которого связан с выходом второго делителя, входы которого связаны с выходами оперативно-запоминающего устройства, выход умно>кителя связан с коммутатором, выход третьего делителя связан с коммутатором, входы которого связаны с выходами оперативно-запоминающего устройства, а выход коммутатора связан с входами цифрового отсчетного устройства и цифрового печатаюгцего устройства. юг. 2

1295267

1295267

Составитель Ю. Наумов

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 556/49 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4