Устройство для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием

 

Изобретение относится к устройствам оперативного экспресс-контроля сцепных качеств сооружаемых и эксплуатируемых дорог с твердым покрытием, аэродромов. Устройство включает корпус, на котором смонтированы основной и дополнительный нагрузочные механизмы, кинематически связанные с имитатором шины. Связь последнего с основным нагрузочным механизмом осуществляется через опору качения, взаимодействующую с поверхностью имитатора шины. Имитатор шины выполнен в виде колеса и размещен между двумя пластинами, совместно образующими рычаг, с которыми связан парой диаметрально расположенных шарниров. Рычаг в целом также шарнирно связан со стенками корпуса и подвижным элементом дополнительного нагрузочного механизма. Геометрическая ось поворота имитатора шины совпадает с аналогичной осью поворота рычага относительно стенок корпуса. Технический результат - повышение точности и достоверности оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам оперативного экспресс-контроля сцепных качеств сооружаемых и эксплуатируемых дорог с твердым покрытием, аэродромов, а также может быть использовано при расследовании дорожно-транспортных происшествий (ДТП).

В настоящее время существует три основные типа портативных устройств, предназначенных для оценки сцепных качеств дорог с твердым покрытием: маятникового, ротационного и ударного. Все они основаны на измерении коэффициента трения скольжения в качестве коэффициента сцепления. Наиболее стабильные результаты показывает устройство ударного действия /1/. Оно включает движитель в виде имитатора шины, установленного на конце рычага, связанного шарнирно с регулируемым нагрузочным устройством ударного действия, смонтированного на корпусе. Принцип работы устройства прост - он основан на использовании энергии падающего груза для перемещения резиновых имитаторов шин.

Основным недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для определения коэффициента трения скольжения, который ни количественно, ни качественно не отражает свойств покрытия.

Известно устройство для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, включающее корпус, на котором смонтирован имитатор шины, связанный с основным и дополнительным нагрузочными механизмами для прижатия и перемещения его относительно покрытия (2).

Задачей изобретения является повышение точности и достоверности оценки сцепных качеств дорог с твердым покрытием.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, включающем корпус, на котором смонтирован имитатор шины, связанный с основным и дополнительным нагрузочными механизмами для прижатия и перемещения его относительно покрытия, основной нагрузочный механизм имеет закрепленную на его подвижном элементе опору качения, взаимодействующую с поверхностью имитатора шины. При этом имитатор шины выполнен в виде колеса и размещен между двумя пластинами, совместно образующими рычаг, с которыми связан парой диаметрально расположенных шарниров, а рычаг в целом также шарнирно связан со стенками корпуса и подвижным элементом дополнительного нагрузочного механизма, при этом геометрическая ось поворота имитатора шины совпадает с аналогичной осью поворота рычага относительно стенок корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами,2 где на фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - вертикальный разрез по имитатору шины; на фиг.3 - разрез общего вида индикатора.

Устройство для оценки сцепных качеств дороги с покрытием состоит из корпуса 1 (фиг. 1), снабженного подножками 2, предназначенными для ног оператора, своим весом прижимающего устройство к покрытию. На корпусе 1 смонтированы параллельно друг другу два регулируемых нагрузочных механизма: основное 3 и дополнительное 4. Основу каждого из механизмов 3 и 4, идентичных по конструкции, составляют трубы 5, в которых размещены подвижные элементы, включающие в себя по паре опор, между которыми установлена витая пружина (не показана) и винт 6 с метрической резьбой, предназначенный для перемещения верхней опоры (не показана) с помощью маховика 7, смонтированного на верхней части винта 6 и выведенного наружу и сверху труб 5. Винт 6, перемещая верхнюю опору, сжимает пружину и та, в свою очередь, перемещает нижнюю опору 8, которая в основном нагрузочном механизме 3 несет опору качения в виде нажимного ролика 9, взаимодействующего с образующей поверхностью имитатора шины 10, представляющего собой обрезиненное колесо. Нижняя опора 8 дополнительного нагрузочного механизма 4 посредством шарнира 11 связана с рычагом поворота имитатора шины 10, представляющим собой пару параллельных пластин 12, между которыми смонтирован имитатор. Последний связан с пластинами 12 с помощью пары осей 13, образующих шарниры и установленных диаметрально относительно геометрической оси поворота обрезиненного колеса. В свою очередь, пластины 12 связаны со стенками 14, входящими в корпус 1, посредством осей 15, также образующих шарниры, оси которых совмещены с геометрической осью колеса. Следует отметить, что в колесе физическая ось отсутствует и что геометрические оси всех вышеописанных шарниров лежат в единой вертикальной плоскости, в которой лежит и линия действия силы, создаваемой основным нагрузочным механизмом 3. Естественно, что нажимной ролик 9 монтируется симметрично относительно пластин 14. Шарнирная связь колеса с пластинами 12 допускает перемещение в вертикальном направлении первого относительно вторых на 3-4 мм за счет соответствующих пазов в пластинах (не показаны), в которых размещены оси 13.

Устройство для оперативной оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием снабжено также индикатором количественной оценки сцепных качеств дороги, выполненным в виде двухступенчатого редуктора, представленного на фиг.3. В редукторе в качестве быстроходного вала использован винт 6 дополнительного нагрузочного механизма 4, несущий на себе шестерню 16, кинематически связанную с колесом 17, смонтированным на промежуточном валу 18. Последний консольно размещен в подшипниковой опоре 19 на каретке 20 и несет на себе шестерню 21 второй ступени редуктора. Каретка 20 установлена с возможностью поступательного перемещения на оси 22 в направлении винта 6, при этом сама ось 22 жестко связана с корпусом 1. Колесо второй ступени редуктора выполнено в виде лимба 23, несущего на себе шкалу 24 и смонтированного с возможностью вращения и продольного перемещения на оси 22. Шкала 24 представляет собой ленту из упругоэластичного материала с нанесенными на нее значениями коэффициента сцепления от 0 до 1,0. Лимб 23 через пружину 26 взаимодействует с нажимным элементом 25, также установленным на оси 22 с возможностью осевого перемещения. Нажимной элемент 25 выполнен в виде крышки и имеет резьбовое соединение с корпусом 1.

Устройство работает следующим образом. Корпус 1 устанавливается на исследуемое покрытие подножками 2, которые нагружаются весом оператора, наступающего на них ступнями ног. При этом имитатор шины 10 (колесо) свободно опирается на покрытие. Вращая маховик 7 основного нагрузочного механизма 3, оператор сжимает пружину, которая в свою очередь, передает развиваемое усилие на нижнюю опору 8 и далее на ролик 9, поджимая таким образом колесо к покрытию. Усилие поджатия выбирается в диапазоне от 5 до 6 кг/см², что соответствует давлению на покрытие легкового автомобиля. Следует отметить, что перед определением коэффициента сцепления исследуемый участок покрытия увлажняют в соответствии с ГОСТ 30413-96. Далее, закончив нагружение имитатора шины 10, вращают маховик 7 дополнительного нагрузочного механизма 4, создавая касательные усилия, приложенные к ободу колеса. Способ нагружения аналогичен вышеописанному с той лишь разницей, что нижняя опора 8 механизма 4 через шарнир 11 вращает пластины 12 вокруг осей 15, создавая крутящий момент на колесе за счет пары сил, приложенных к нему через оппозитно расположенные оси 13. Когда крутящий момент станет равным моменту сил трения в месте контакта колеса с покрытием, последнее провернется вокруг своей геометрической оси, перейдя из состояния покоя в режим буксования, этот момент и является сигналом снятия отсчета со шкалы 24 индикатора, который смонтирован на корпусе 1 и кинематически связан с дополнительным нагрузочным механизмом 4.

Работает индикатор следующим образом. При нагружении дополнительным нагрузочным механизмом с помощью маховика 7 вращают винт 6, на котором как на валу закреплена шестерня 16 быстроходной ступени редуктора, сцепленная с колесом 17. Таким образом, вращательное движение с винта 6 передается к лимбу 23, который совмещен с колесом тихоходной ступени редуктора. При вращении лимба 23 перемещается и установленная на нем шкала 24. Подвижность каретки 20 и лимба 23 на оси 22 дает возможность иметь постоянный контакт между рабочими колесами редуктора, которые могут быть выполнены как зубчатыми, так и фрикционными. Усилие поджатия колес друг к другу обеспечивается пружиной 26, степень сжатия которой регулируется нажимным элементом 25, имеющим резьбовое соединение с соответствующей деталью корпуса 1.

Результаты испытаний показали высокие эксплуатационные качества, и первую очередь, надежность и точность, значительно превышающие соответствующие параметры однофункциональных устройств как в Российской Федерации, так и за рубежом.

Источники информации 1. В. В. Вильянов. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог, Москва, Транспорт, 1984, с.287.

2. А.с. СССР 1730327, 1992.

Формула изобретения

1. Устройство для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, включающее корпус, на котором смонтирован имитатор шины, связанный с основным и дополнительным нагрузочными механизмами для прижатия и перемещения его относительно покрытия, отличающееся тем, что основной нагрузочный механизм имеет закрепленную на его подвижном элементе опору качения, взаимодействующую с поверхностью имитатора шины.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что имитатор шины выполнен в виде колеса и размещен между двумя пластинами, совместно образующими рычаг, с которыми связан парой диаметрально расположенных шарниров, а рычаг в целом также шарнирно связан со стенками корпуса и подвижным элементом дополнительного нагрузочного механизма, при этом геометрическая ось поворота имитатора шины совпадает с аналогичной осью поворота рычага относительно стенок корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3