Стенд для исследования влияния боковой силы на тяговые качества одноосного колесного движителя
Владельцы патента RU 2744344:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытаний колесных движителей. В стенд дополнительно введены механизм поворота рамы, закрепленный к раме и водилу, измеритель силы, установленный во втулке, состоящий из соосно расположенных внешней и внутренней обойм и закрепленных между ними вдоль направления оси водила первого и второго датчиков силы, причем внутренний диаметр втулок соответствует внешнему диаметру внешней обоймы, а внутренний диаметр внутренней обоймы соответствует диаметру фиксирующего пальца, датчик угла поворота рамы, установленный на раме, а также последовательно соединенные пульт ввода данных и блок управления, выход которого соединен с механизмом поворота рамы, а выход первого датчика силы, выход второго датчика силы и выход датчика угла поворота рамы соединены со вторым, третьим и четвертым входами блока управления соответственно. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда для определения влияния боковой силы на тяговые качества колесного движителя и его траекторию при криволинейном движении. 1 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытаний колесных движителей.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является «Стенд для испытания одноосного колесного движителя при переменной вертикальной нагрузке и криволинейном движении» [патент на изобретение RU №2284022, МПК: G01M 17/02, G01M 17/013, опубл. 20.09.2006 Бюл. №26], включающий водило, соединяющее опорно-поворотное устройство с рамой, на которой смонтирован привод колесного движителя, а также ведущий мост с исследуемым колесом, который выполнен с дополнительной рамой со вторым колесом, а также загружающим устройством для создания и регулирования переменной нагрузки по величине и частоте, при этом стенд снабжен двумя гидроцилиндрами для снятия вертикальной нагрузки с испытываемых колес и выполнен с возможностью изменения угла установки колесного движителя в плане посредством винтовых тяг и с возможностью изменения радиуса поворота испытываемого колесного движителя посредством втулок, установленных в водиле. Изобретение позволяет производить испытания одноосного колесного движителя с крупногабаритными шинами различных конструкций и моделей при заданных режимах нагружения.
Недостатком данного устройства является ограниченная функциональность стенда, обусловленная невозможностью определения влияния боковой силы на тяговые качества одноосного колесного движителя.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей стенда для определения влияния боковой силы на тяговые качества колесного движителя и его траекторию при криволинейном движении.
Известно [Элис Д.Р. Управляемость автомобиля. Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1975. С. 21.], что предельную величину боковой силы при действии на колесо тяговой или тормозной силы можно определить приближенным методом. Следовательно, точно определить эту величину возможно только экспериментальным путем для чего необходимо разработать специальный стенд.
Указанный технический результат достигается тем, что к известному стенду добавлена функция измерения боковой силы при действии на колесо тяговой или тормозной силы, что позволяет производить испытания одноосного колесного движителя с крупногабаритными шинами различных конструкций и моделей при заданных режимах нагружения при движении по криволинейной траектории.
В соответствии с требуемыми условиями испытаний можно изменять величину тяговой силы, тормозной и вертикальной нагрузки на одноосный колесный движитель и давать объективную оценку влияния указанных параметров на значение боковой силы крупногабаритной шины при ее взаимодействии с опорной поверхностью.
Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены механизмом поворота рамы, закрепленный к раме и водилу, измеритель силы, установленный во втулке, состоящий из соосно расположенных внешней и внутренней обойм, и закрепленных между ними вдоль направления оси водила первого и второго датчика силы, причем внутренний диаметр втулок соответствует внешнему диаметру внешней обоймы, а внутренний диаметр внутренней обоймы соответствует диаметру фиксирующего пальца, датчик угла поворота рамы, установленный на раме, а также последовательно соединенные пульт ввода данных и блок управления, выход которого соединен с механизмом поворота рамы, а выход первого датчика силы, выход второго датчика силы и выход датчика угла поворота рамы соединены со вторым, третьем и четвертым входами блока управления соответственно.
Испытания колесного движителя осуществляются на следующих режимах «ведущий» и «ведомый».
На режиме «ведущий» привод колесного движителя осуществляется механизмом привода движителя, например, электродвигателем с регулятором оборотов, который может устанавливаться на раму и через редуктор и ведущий мост передавать крутящий момент на колеса.
На режиме «ведомый» привод опорно-поворотного устройства по криволинейной (круговой) траектории осуществляется механизмом привода опорно-поворотного устройства, который может устанавливаться на опорно-поворотное устройство и может быть выполнен в виде электродвигателя с регулятором оборотов. Привод колесного движителя осуществляется от опорно-поворотного устройства, которое соединено с рамой и водилом.
При испытании колесного движителя по криволинейной траектории с заданным радиусом опорно-поворотное устройство жестко фиксируется к опорной поверхности, например, к фундаменту.
Механизм поворота рамы, который может быть выполнен в виде гидроцилиндров и крепиться к раме и водилу, обеспечивает поворот колесного движителя в плане на заданный угол, фиксируемый датчиком угла поворота рамы, например, индуктивным, который устанавливаться на раму и передает соответствующее значение в виде сигнала в блок управления.
Измеритель силы, установленный во втулке водила и включающий датчики силы, например, тензометрические, измеряет значение боковой силы и передает соответствующее значение в виде сигнала в блок управления. Один из датчиков силы срабатывает в зависимости от стремления колесного движителя уменьшить или увеличить радиус поворота
Пульт ввода данных, который может быть выполнен в виде клавиатуры, передает команды в виде сигналов в блок управления.
В блок управления, который может быть выполнен в виде микроконтроллера, от пульта ввода данных, датчиков силы и от датчика угла поворота рамы поступают соответствующие сигналы, после обработки которых вырабатывается сигнал управления, действующий на механизм поворота рамы.
Схема предлагаемого стенда исследования влияния боковой силы на тяговые качества одноосного колесного движителя представлена на фиг. 1 и фиг. 2, где: 1 - пульт ввода данных; 2 - блок управления; 3 - водило; 4 - датчики силы; 5 - палец; 6 - измеритель силы; 7 - втулки; 8 - механизм поворота рамы; 9 - датчик угла поворота рамы; 10 - опорно-поворотное устройство; 11 - механизм привода опорно-поворотного устройства; 12 - рама; 13 - колеса с крупногабаритными пневматическими шинами; 14 - механизм снятия вертикальной нагрузки; 15 - механизм привода движителя; 16 - редуктор; 17 - специальное загружающие устройство; 18 - ведущий мост; 19 - тензометрическая тяга; 20 - внешняя обойма измерителя силы; 21 - внутренняя обойма измерителя силы.
Предлагаемый стенд работает следующим образом.
На «ведущем» режиме испытываемый одноосный колесный движитель приводится в движение включением механизма привода движителя 15. От него крутящий момент через редуктор 16 и ведущий мост 18 передается на колеса с крупногабаритными пневматическими шинами 13. К движителю через тензометрическую тягу 19 дополнительно прикладывается тормозное усилие. Тормозная нагрузка может изменяться от 0 до максимальной, при которой линейная скорость движителя будет равна 0, что обуславливается 100% буксованием колесного движителя, загружающее устройство 17 создает вертикальную переменную нагрузку.
На «ведомом» режиме опорно-поворотное устройство 10 приводится во вращательное движение включением механизма привода опорно-поворотного устройства 11, усилие передается к раме 12 через водило 3, а специальное загружающее устройство 17 создает вертикальную переменную нагрузку.
При движении колесного движителя по криволинейной траектории угол поворота колес 13 в плане определяется углом повороты рамы 12 и задается пультом ввода данных 1, сигнал от которого поступает к блоку управления 2, откуда сигнал управления воздействует на механизм поворота рамы 8, его значение регистрируется датчиком угла поворота рамы 9. Измеритель силы 6 регистрирует значение боковой силы. Если первый датчик силы 4, установленный слева относительно вертикальной оси измерителя силы 6, регистрирует значение, то боковая сила стремится увеличить радиус поворота колес 13, если второй датчик силы 4, установленный справа относительно вертикальной оси измерителя силы 6, регистрирует значение, то боковая сила стремится уменьшить радиус поворота колес 13.
Оптимальный угол установки колес 13 в плане на заданной скорости при которой боковая сила принимает нулевое значение определения в автоматическом режиме. Пультом управления 1 подается команда для поворота рамы 8 в любую сторону, далее блок управления 2 передает сигнал управления на механизм поворота рамы 8, рама 12 поворачивается на определенный угол в одну из сторон. Если один из датчиков силы 4, регистрирует значение боковой силы, то с него в блок управления 2 поступает сигнал, после чего блок управления 2, обработав сигналы с датчиков силы 4 и датчика угла поворота рамы 9, вырабатывает сигнал управления на механизм поворота рамы 8 для поворота ее в соответствующую сторону. При достижении нулевых значений обоих датчиков сил 4 измерителя силы 6, значение угла поворота рамы 12 фиксируется датчиком угла поворота рамы 9.
Стенд снабжен механизмом снятия вертикальных нагрузок 14 с колес 13, а втулками 7 устанавливается длина водила 3, определяющая радиус поворота одноосного колесного движителя.
Применение стенда позволяет производить испытания одноосного колесного движителя с крупногабаритными шинами различных конструкций и моделей при заданных режимах нагружения. В соответствии с требуемыми условиями испытаний можно изменять величину тормозной и вертикальной нагрузки на одноосный колесный движитель и давать объективную оценку влияния указанных параметров на значение боковой силы колеса, снабженного крупногабаритными шинами, при криволинейном движении по различными опорным поверхностям.
Стенд, содержащий соединенные между собой водилом опорно-поворотное устройство и раму, на которой смонтированы привод колесного движителя, ведущий мост с закрепленными на нем колесами, загружающее устройство и механизм снятия вертикальной нагрузки с испытываемых колес, стенд выполнен с возможностью изменения угла установки колесного движителя в плане и с возможностью изменения радиуса поворота испытываемого колесного движителя посредством втулок, установленных в водиле, и фиксирующего пальца, отличающийся тем, что дополнительно введены механизм поворота рамы, закрепленный к раме и водилу, измеритель силы, установленный во втулке, состоящий из соосно расположенных внешней и внутренней обойм и закрепленных между ними вдоль направления оси водила первого и второго датчиков силы, причем внутренний диаметр втулок соответствует внешнему диаметру внешней обоймы, а внутренний диаметр внутренней обоймы соответствует диаметру фиксирующего пальца, датчик угла поворота рамы, установленный на раме, а также последовательно соединенные пульт ввода данных и блок управления, выход которого соединен с механизмом поворота рамы, а выход первого датчика силы, выход второго датчика силы и выход датчика угла поворота рамы соединены со вторым, третьим и четвертым входами блока управления соответственно.
