Стенд для исследования колебательных процессов транспортных средств

 

Изобретение относится к испытательному оборудованию, в частности к стендам для исследования колебательных процессов транспортных средств. Сущность: стенд содержит регулируемый источник напряжения постоянного тока, блок регулируемой задержки, выполненный в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, источник сигналов случайного характера, выполненный в виде последовательно соединенных автотрансформатора, трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора, преобразователь случайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных элемента выделения случайного сигнала и трех усилителей на транзисторах, причем на входе второго усилителя установлен конденсатор переменной емкости, исполнительные механизмы стенда, выпрямленные в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа с двумя обмотками управления, два преобразователя колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, закрепленного на днище автомобиля, детектора, выходного резистора, фильтр выделения среднего значения колебаний, блок выделения среднеквадратического отклонения колебаний, измерительные приборы постоянного тока. Изобретение позволяет измерять статистические характеристики случайных колебаний подвески измерительными приборами постоянного тока, изменять статистические характеристики колебаний. 5 ил.

Изобретение относится к испытательному оборудованию, в частности к стендам для исследования колебательных процессов транспортных средств.

Известен способ определения эффективности действия амортизатора в подвеске автомобиля, заключающийся в том, что замеряют статическую нагрузку от колеса на виброплощадку, подвергают колесо вибрации в диапазоне частот, охватывающем резонансную частоту колебаний неподрессоренной массы подвески, замеряют максимальное значение амплитуды вертикальных динамических контактных нагрузок между колесом и виброплощадкой [1].

Недостатком известного способа является то, что в реальных условиях эксплуатации на колесо воздействуют вибрации случайного характера. Эти вибрации характеризуются не амплитудой, а дисперсией или среднеквадратическим отклонением. Поэтому в известном способе имеется недостаточная точность как в воспроизведении вибраций, так и в способе их измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стенду является стенд для исследования колебательных процессов транспортных средств, содержащий опорные площадки передней и задней осей транспортного средства соответственно, исполнительные механизмы в виде электродвигателей постоянного тока, источники питания постоянного тока, преобразователи, усилители, программное устройство выполнено в виде магнитографа, блок регулируемой задержки, выполненный как функциональный преобразователь [2].

Недостатком известного стенда, принятого за прототип, является сложность системы управления, содержащей преобразователи сигналов, считываемых с магнитографа и таким образом искажающих эти сигналы в процессе преобразования, кроме того, электродвигатели постоянного тока при воспроизведении этих сигналов в механические колебания колес имеют большие динамические погрешности и поэтому сигналы на магнитографе и колебания колеса отличаются по статическим характеристикам (по дисперсии, по среднеквадратическому отклонению по среднему значению). Кроме того, в известном стенде не производится измерение статистических характеристик воспроизводимых колебательных процессов перемещения подвески, отражающих те или иные режимы работы транспортного средства. Для повышения же точности исследования колебательных процессов перемещения подвески является необходимых воспроизведение этих процессов с заданными вышеупомянутыми статистическими характеристиками, для чего необходимо измерять эти характеристики колебаний подвески и в процессе исследования поддерживать их на заданных уровнях.

Целью изобретения является повышение точности исследования колебательных процессов транспортного средства путем воспроизведения на стенде этих процессов с заданными статистическими характеристиками и поддержания этих характеристик на заданном уровне в процессе исследования.

Это достигается тем, что в стенде для исследования колебательных процессов транспортных средств, содержащем опорные площадки передней и задней осей транспортного средства соответственно, исполнительные механизмы, источники напряжения, преобразователи, усилители, источник сигналов случайного характера, блок регулируемой задержки, источник напряжения постоянного тока выполнен регулируемым, блок регулируемой задержки выполнен в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, источник сигналов случайного характера выполнен в виде последовательно соединенных автотрансформатора, трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора, преобразователь случайных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения случайного сигнала и трех усилителей на транзисторах, причем на входе второго усилителя установлен конденсатор переменной емкости, а входом преобразователь случайных сигналов подключен к выходу источника сигналов случайного характера, каждый из исполнительных механизмов стенда выполнен в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа, имеющим две обмотки управления, причем первые обмотки управления каждого клапана подсоединены к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока, вторая обмотка управления первого клапана подсоединена к выходу третьего усилителя преобразователя случайных сигналов, вторая обмотка управления второго клапана подсоединена к выходу третьего усилителя преобразователя случайных сигналов посредством фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости. Стенд снабжен двумя преобразователями колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, закрепленного на днище автомобиля, детектора, выходного резистора, фильтром выделения среднего значения колебаний, блоком выделения среднеквадpатического отклонения колебаний, блоком выделения среднеквадратического отклонения колебаний, подключенных параллельно к выходному резистору каждого преобразователя колебаний подвески и снабженных измерительными приборами постоянного тока на своих выходах, при этом первый преобразователь подвески установлен у переднего колеса, второй - у заднего колеса.

Выполнение источника напряжения постоянного тока регулируемым позволяет изменять напряжение, подаваемое в первые обмотки электроуправляемого гидравлического клапана, выполнение блока регулируемой задержки в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости упрощает стенд, выполнение источника сигналов случайного характера в виде последовательно соединенных автотрансформатора, трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора позволяет получить случайный сигнал, выполнение преобразователя случайных сигналов в виде последовательно соединенных элемента выделения случайного сигнала и трех усилителей на транзисторах, причем на входе второго усилителя установлен конденсатор переменной емкости, а входом преобразователь случайных сигналов подключен к выходу источника сигналов случайного характера, позволяет преобразовать случайный сигнал, полученный от источника в случайный сигнал с заданным среднеквадратическим отклонением, соответствующим режиму исследования подвески транспортного средства, выполнение каждого из исполнительных механизмов стенда в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа, имеющим две обмотки управления, позволяет подать непосредственно или через фильтр низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости на вторые обмотки клапана напряжение в виде случайного процесса, и получить случайные колебания пульсаторов, а следовательно, и подвески, при этом сохраняется пропорциональность между подаваемым напряжением на обмотки клапана и механическим колебанием подвески, наличие двух преобразователей колебаний подвески позволяет преобразовать механические колебания подвески в электрический сигнал, наличие фильтра выделения среднего значения колебаний и измерительного прибора постоянного тока на его выходе позволяет получить среднее значение колебаний подвески, наличие блока выделения среднеквадратического отклонения колебаний и измерительного прибора постоянного тока на его выходе позволяет получить и измерить среднеквадратическое отклонение случайного колебания подвески, вследствие чего повышается точность исследования колебательных процессов транспортного средства.

На фиг. 1 изображена общая схема стенда; на фиг.2 - сигналы в обмотках клапанов исполнительных механизмов; на фиг.3 - сигналы в цепях источника и преобразователя случайных сигналов; на фиг.4 - сигналы в цепях преобразователей колебаний подвески; на фиг.5 - сигналы, измеряемые приборами.

Стенд содержит опорные площадки 1 и 2 передней и задней осей соответственно транспортного средства 3, источник 4 напряжения постоянного тока, выполненный регулируемым, фильтр 5 низших частот с блоком 6 конденсаторов переменной емкости, источник 7 сигналов случайного характера, включающий последовательно соединенные автотрансформатор 6, трансформатор 9, выпрямитель 10, сглаживающий конденсатор 11, преобразователь случайных сигналов 12, включающий последовательно соединенные элемент 13 выделения случайного сигнала и три усилителя 14, 15 и 16 на транзисторах, причем на входе усилителя 15 установлен конденсатор 17 переменной емкости, а входом преобразователь 12 случайных сигналов подключен к выходу источника 7 сигналов случайного характера, два исполнительных механизма 18 и 19, каждый из которых состоит из пульсатора 20 с электроуправляемым гидравлическим клапаном 21 пропорционального типа, и двух обмоток 22 и 23 управления, причем обмотки 22 каждого клапана 21 подсоединены к выходу регулируемого источника 4 напряжения постоянного тока, обмотка 23 первого клапана подсоединена к выходу усилителя 16 преобразователя 12 случайных сигналов, обмотка 23 второго клапана подсоединена к выходу усилителя 16 посредством фильтра 5 низших частот с блоком 6 конденсаторов переменной емкости, два преобразователя 24 и 25 колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора 26, согласующего усилителя 27, конденсатора 28, катушки индуктивности 29, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня 30, закрепленного на днище автомобиля, детектора 31, выходного резистора 32, два фильтра выделения 33 среднего значения колебаний, два блока 34 выделения среднеквадратического отклонения колебаний, подключенных параллельно к выходному резистору 32 каждого преобразователя 24 и 25 колебаний подвески и снабженных измерительными приборами 35 и 36 на своих выходах, при этом преобразователь 24 колебаний подвески установлен у переднего колеса, второй преобразователь 25 - у заднего колеса. Каждый блок 34 выделения среднеквадратического отклонения колебаний состоит из фильтра 37 низших частот, диода 38 и конденсатора 39.

Стенд работает следующим образом.

На опорные площадки 1 и 2 устанавливают испытываемое транспортное средство. От источника 4 постоянного тока с помощью движка напряжение подается на обмотки 22 клапанов 21 (фиг. 2а), на обмотку 23 первого клапана подается от третьего усилителя 16 сигнал, изменяющийся случайным образом (фиг. 2б), на обмотку 23 управления второго клапана подается сигнал, изменяющийся случайным образом, задержанный относительно первого сигнала фильтром 5 с блоком 6 конденсаторов переменной емкости (фиг. 2в). Положение первого клапана 21 определяется суммой сигналов, подаваемых на его обмотки (фиг. 2 г), положение второго клапана 21 также определяется суммой сигналов, подаваемых на его обмотки (фиг. 2 д). Колебания подвески происходят в соответствии с сигналами, изображенными на фиг.2г и 2д.

На выходе источника 7 сигналов случайного характера имеется сигнал (фиг. 3 а), случайная составляющая которого выделяется элементом 13 и изображена на фиг.3б. Эта составляющая усиливается и преобразуется емкостью конденсатора 17 и на выходе третьего усилителя 16 формируется сигнал (фиг.2 б), а на выходе блока 6 конденсаторов формируется сигнал (фиг.3 в). Эти сигналы подаются в обмотки 23 клапанов 21. Изменяя емкость конденсатора 17, получают различные по среднеквадратическому отклонению или дисперсии перемещения клапанов, а следовательно, и подвески.

При колебаниях подвески по случайному закону с заданными статистическими характеристиками колеблется днище транспортного средства и вместе с ним стержень 30, на выходе резистора 32 появляется сигнал, измеряющий эти колебания. Происходит это следующим образом. На выходе мультивибратора 26 преобразователей 24 и 25 формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (фиг.4 а), которая посредством согласующего усилителя 27 поступает на последовательный резонансный контур, образованный конденсатором 28 и катушкой 29 индуктивности. Контур имеет резонансную амплитудно-частотную характеристику, изображенную на фиг.4 б с резонансной частотой ω_p. Контур из всего спектра частот входного на контур периодического сигнала с прямоугольными импульсами (спектр изображен на фиг.4 в), имеющего практически неограниченную полосу частот, выделяет гармоническую составляющую с частотой, которая равна резонансной частоте контура. Эта составляющая, выделенная резонансным контуром, изображена на фиг.4 г. При изменении положения стержня 30 меняется индуктивность резонансного контура, поэтому меняется амплитуда гармонической составляющей на выходе резонансного контура (фиг.4 д). Для выделения изменения амплитуды гармонической составляющей сигнал подается на детектор 31, который сначала выпрямляет сигнал, модулированный по амплитуде (фиг.4 е), а затем отфильтровывает высокочастотную составляющую (фиг.4 ж). Поэтому к резистору 32 подается сигнал, пропорциональный колебаниям стержня, т.е. колебаниям транспортного средства 3.

Для получения среднего значения колебаний сигнал подается на фильтр 33 выделения среднего значения колебаний, среднее значение обоих колебаний измеряется приборами 35. Для получения сигнала, пропорционального среднеквадратическому отклонению колебаний подвески, сигналы подаются от преобразователей 24 и 25 на два блока 34 выделения среднеквадратического отклонения колебаний. Полученные сигналы измеряются приборами 36. Показания приборов 35 изображены на фиг.5а, показания приборов 36 изображены на фиг.5б.

Таким образом, на стенке воспроизводятся колебания транспортного средства по заданному случайному закону с определенным средним значением и среднеквадратическим отклонением этих колебаний, измеряются эти статистические характеристики обоих колебаний, поддерживаются заданные уровни статистических характеристик, чем и достигается повышение точности исследования колебательных процессов транспортного средства.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащий опорные площадки передней и задней осей транспортного средства соответственно, исполнительные механизмы, источники напряжения, преобразователи, усилители, источник сигналов случайного характера, блок регулируемой задержки, отличающийся тем, что источник напряжения постоянного тока выполнен регулируемым, блок регулируемой задержки выполнен в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, источник сигналов случайного характера выполнен в виде последовательно соединенных автотрансформатора, трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора, преобразователь случайных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения случайного сигнала и трех усилителей на транзисторах, причем на входе второго усилителя конденсатор переменной емкости, а входом преобразователь случайных сигналов подключен к выходу источника сигналов случайного характера, каждый из исполнительных механизмов стенда выполнен в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа, имеющим две обмотки управления, причем первые обмотки управления каждого клапана подсоединены к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока, вторая обмотка управления первого клапана подсоединена к выходу третьего усилителя преобразователя случайных сигналов, вторая обмотка управления второго клапана подсоединена к выходу третьего усилителя преобразователя случайных сигналов посредством фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, а стенд снабжен двумя преобразователями колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, закрепленного на днище автомобиля, детектора, выходного резистора, фильтром выделения среднего значения колебаний, блоком выделения среднеквадратического отклонения колебаний, подключенных параллельно к выходному резистору каждого преобразователя колебаний подвески и снабженных измерительными приборами постоянного тока на своих выходах, при этом первый преобразователь подвески установлен у переднего колеса, второй - у заднего колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5