Стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств
Механизм нагружения установлен на поворотной раме, ось которой закреплена на нижней части основания стенда и совпадает с вертикальной осью нагружения шины. Привод толкателя выполнен в виде гидропривода, включающего первый гидроцилиндр, второй гидроцилиндр и гидропульсатор. Первый гидроцилиндр установлен на поворотной раме стенда внутри гусеничного движителя по вертикальной оси нагружения шины, а его шток соединен с рольгангом. Второй гидроцилиндр установлен на вертикальной части основания стенда, а его шток соосно соединен со штоком гидропульсатора, корпус которого установлен на нижней части основания стенда. Поршневая и штоковая полости гидропульсатора через сервогидравлический распределитель сообщены с насосом и баком гидростанции. Поршневая и штоковая полости первого гидроцилиндра сообщены, соответственно, с поршневой и штоковой полостями второго гидроцилиндра. Первый гидроцилиндр образует толкатель, на который через рольганг опирается верхняя ветвь гусеничной ленты. Технический результат - проведение стендовых испытаний блока одноопорной подвески вместе с катящимся колесом, а также облегчение установки и проведения испытаний, в том числе колес большого диаметра. 10 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания упругих элементов подвесок транспортных средств и пневматических шин, предназначенным для определения статических и динамических упругих характеристик и виброзащитных свойств испытуемых элементов, а также характеристик бокового увода и сопротивления качению шин.
Известен стенд для статических испытаний шин колесных транспортных средств, содержащий механизм нагружения колеса вертикальной силой, обеспечивающий моделирование различных нагрузок, механизм поворота колеса вокруг вертикальной оси и пластинчатый цепной конвейер с плоской жесткой опорной поверхностью пластин, фиксированных от смещения в боковых направлениях и обеспечивающих неограниченную длину качения колеса с минимальным трением, и датчики действующих усилий, перемещения опорной площадки и деформации шины колеса (патент на полезную модель 161103 РФ, МПК G 01 M 17/02, 2015).
Недостатком данного стенда является невозможность определения динамических характеристик и виброзащитных свойств шин и элементов подвесок при нагружении колеса и подвески реальной подрессоренной массой и задании разного характера кинематического нагружения, имитирующего качение колеса по твердой поверхности с разной высотой и частотой появления неровностей, в том числе по случайному закону, который является основным режимом нагружения транспортных средств.
Наиболее близким из известных технических решений является стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств, содержащий основание, на котором установлен механизм нагружения испытуемых элементов, включающий связанный с приводом кривошипно-шатунный механизм и опирающееся своей средней частью на основание через подвижную опору коромысло, один конец которого связан с шатуном через предохранительный механизм и соединен с основанием через уравновешивающий механизм, а другой конец связан через испытуемые элементы с траверсой, на которой посредством подвижной рамы подвешен груз, два откидывающихся гидроцилиндра, установленных между траверсой и основанием, инерционный механизм, установленный между грузом и основанием, и измерительные элементы. Механизм нагружения дополнительно снабжен толкателем, установленным в смонтированной на основании вертикальной направляющей, связанным с коромыслом и имеющим на верхней части опорные элементы, выполненные в виде двух обрезиненных роликов и установленных между ними в шахматном порядке жестких роликов, на которые через гусеничную ленту со сменными неровностями, имеющую упругий механизм натяжения и охватывающую установленные на основании ведомый и ведущий барабаны, опираются испытуемые элементы, связанные с траверсой, причем привод ведущего барабана связан через муфту с приводом кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, механизм нагружения дополнительно снабжен поворотной вилкой, на вертикальных стойках которой установлена ось ступицы испытуемого колеса, верхняя часть вилки через испытуемый упругий элемент соединена с траверсой, а через качающийся рычаг с карданным шарниром соединена с подвижной рамой, причем концы вертикальных стоек посредством двух параллельных друг другу регулируемых тяг связаны с основанием, а одна из этих стоек расположена между роликами поворотного рычага, соединенного с толкателем, при этом поворотный рычаг и поворотная вилка имеют одну вертикальную ось, пересекающуюся с осью вращения испытуемого колеса и проходящую через центр карданного шарнира, а оси роликов и регулируемых тяг расположены в плоскости контакта испытуемого колеса с гусеничной лентой (патент на изобретение 2133459 РФ, МПК G 01 M 17/02, 1999).
Данный стенд имеет относительно низкий технический уровень, обусловленный ограниченными функциональными возможностями по обеспечению его механизмом нагружения случайного характера кинематического возбуждения колебаний, который является основным режимом нагружения шин и элементов подвесок транспортных средств. Вследствие этого стенд не позволяет определять реальные динамические упругие характеристики катящегося колеса, силы и моменты сопротивления качению, характеристики бокового увода, а также виброзащитные свойства катящегося колеса и подвески с учетом случайного характера воздействия со стороны неровностей дороги во всем частотном диапазоне транспортной вибрации. Кроме того, из-за расположения грузов под гусеничным движителем путем их подвешивания к траверсе посредством подвижной рамы, имеющей большой вертикальный ход, у данного стенда высоко расположен гусеничный движитель относительно основания, что затрудняет установку и проведение испытаний особенно колес большого диаметра.
В этой связи важной технической задачей является создание новой конструкции стенда для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств с креплением грузов сверху траверсы и новым механизмом нагружения, обеспечивающим разные законы кинематического нагружения, включая случайный характер распределения неровностей, а также поворот гусеничного движителя относительно основания на небольшие углы и его установку на более малой высоте.
Техническим результатом заявленного изобретения является возможность проведения стендовых испытаний блока одноопорной подвески вместе с катящимся колесом без и с боковым уводом шины по твердой поверхности с разным профилем неровностей, включая и случайный характер их распределения, свойственный реальным дорогам, а также облегчение установки и проведения испытаний, в том числе колес большого диаметра, а также облегчение установки и фиксации поворотной рамы на заданный угол.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств, содержащем основание, на котором посредством подвижной в вертикальном направлении рамы установлена траверса, соединенная с грузами, откидывающийся гидроцилиндр, установленный между траверсой и основанием, и механизм нагружения испытуемых элементов, включающий гусеничный движитель и толкатель, связанный с приводом толкателя, установленный в вертикальной направляющей и имеющий на верхней части опорные элементы, выполненные в виде установленных в шахматном порядке жестких роликов, образующих рольганг, на который через гусеничную ленту, охватывающую ведомый барабан и ведущий барабан, связанный с приводом гусеничного движителя, опираются испытуемые элементы, связанные с траверсой, грузы закреплены сверху траверсы, а механизм нагружения установлен на поворотной раме, ось которой закреплена на нижней части основания стенда и совпадает с вертикальной осью нагружения шины, привод толкателя выполнен в виде гидропривода, включающего первый гидроцилиндр с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, второй гидроцилиндр с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, и гидропульсатор с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, первый гидроцилиндр установлен на поворотной раме стенда внутри гусеничного движителя по вертикальной оси нагружения шины, а его шток соединен с рольгангом, второй гидроцилиндр установлен на вертикальной части основания стенда, а его шток соосно соединен со штоком гидропульсатора, корпус которого установлен на нижней части основания стенда, поршневая и штоковая полости гидропульсатора через сервогидравлический распределитель сообщены с насосом и баком гидростанции, поршневая и штоковая полости первого гидроцилиндра сообщены, соответственно, с поршневой и штоковой полостями второго гидроцилиндра, первый гидроцилиндр образует толкатель, на который через рольганг опирается верхняя ветвь гусеничной ленты, фиксируемая от смещения в боковом направлении с помощью бокового катка, ось которого параллельна вертикальной оси нагружения шины, первый и второй гидроцилиндры имеют одинаковые диаметры поршней и штоков, штоковые полости первого и второго гидроцилиндров сообщены с пневмогидравлическим аккумулятором, вертикальная направляющая толкателя выполнена в виде двух направляющих букс, установленных с двух сторон первого гидроцилиндра параллельно его оси и закрепленных на поворотной раме, внутри направляющих букс размещены направляющие штоки, верхние концы которых соединены с рольгангом, боковой каток установлен подвижно в осевом направлении на штоке, закрепленном на поворотной раме, и выполнен с ребордами, в которые входит боковая часть верхней ветви гусеничной ленты, между основанием и концом поворотной рамы шарнирно установлен винтовой механизм, ось которого перпендикулярна радиусу, проведенному от оси поворотной рамы до установленного на ней шарнира винтового механизма.
Благодаря тому, что грузы закреплены сверху траверсы, обеспечивается существенное уменьшение высоты установки гусеничного движителя и испытуемых элементов относительно основания стенда, что облегчает подготовку и проведение испытаний, особенно колес большого диаметра.
Вследствие того, что механизм нагружения установлен на поворотной раме, ось которой закреплена на нижней части основания стенда и совпадает с вертикальной осью нагружения шины, верхняя ветвь гусеничной ленты фиксируется от смещения в боковом направлении с помощью бокового катка, ось которого параллельна вертикальной оси нагружения шины, обеспечивается возможность испытания шины с боковым уводом без поворота колеса относительно основания и подвижной рамы стенда, что упрощает крепление элементов подвески и колеса с пневматической шиной к подвижной раме и регистрацию действующих на колесо и подвеску сил и моментов, а также позволяет испытывать колеса большого диаметра.
Благодаря тому, что привод толкателя выполнен в виде гидропривода, включающего первый гидроцилиндр с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, второй гидроцилиндр с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, и гидропульсатор с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, первый гидроцилиндр установлен на поворотной раме стенда внутри гусеничного движителя по вертикальной оси нагружения шины, а его шток соединен с рольгангом, второй гидроцилиндр установлен на вертикальной части основания стенда, а его шток соосно соединен со штоком гидропульсатора, корпус которого установлен на нижней части основания стенда, поршневая и штоковая полости гидропульсатора через сервогидравлический распределитель сообщены с насосом и баком гидростанции, поршневая и штоковая полости первого гидроцилиндра сообщены, соответственно, с поршневой и штоковой полостями второго гидроцилиндра, первый гидроцилиндр образует толкатель, на который через рольганг опирается верхняя ветвь гусеничной ленты, обеспечиваются разные законы кинематического нагружения толкателя, включая их случайный характер, что расширяет условия стендовых испытаний и приближает их к реальным режимам работы подвески и качения колеса по неровной дороге.
Вследствие того, что боковой каток установлен подвижно в осевом направлении на штоке, закрепленном на поворотной раме, и выполнен с ребордами, в которые входит боковая часть верхней ветви гусеничной ленты, обеспечивается вертикальное перемещение бокового катка вместе с верхней ветвью гусеничной ленты под действием толкателя и восприятие боковой силы, которая возникает при боковом уводе шины в пятне контакта с опорной поверхностью. В результате верхняя ветвь гусеничной ленты не меняет своей траектории движения при повороте на небольшой угол поворотной рамы вместе с гусеничным движителем против хода часовой стрелки, что позволяет точнее определять силу бокового увода шины.
Благодаря тому, что первый и второй гидроцилиндры имеют одинаковые диаметры поршней и штоков, а штоковые полости первого и второго гидроцилиндров сообщены с пневмогидравлическим аккумулятором, обеспечиваются одинаковые хода штоков первого и второго гидроцилиндров и возможность расширения жидкости при ее нагреве, что повышает надежность работы гидропривода толкателя.
Вследствие того, что вертикальная направляющая толкателя выполнена в виде двух направляющих букс, установленных с двух сторон первого гидроцилиндра параллельно его оси и закрепленных на поворотной раме, внутри направляющих букс размещены направляющие штоки, верхние концы которых соединены с рольгангом, на который опирается верхняя ветвь гусеничной ленты, обеспечивается вертикальное перемещение рольганга и восприятие боковых сил и моментов, действующих на него со стороны верхней ветви гусеничной ленты при боковом уводе шины.
Благодаря тому, что между основанием и концом поворотной рамы шарнирно установлен винтовой механизм, ось которого перпендикулярна радиусу, проведенному от оси поворотной рамы до установленного на ней шарнира винтового механизма, обеспечивается минимальный момент на винте, а также облегчается установка на требуемый угол и фиксация поворотной рамы относительно основания стенда при испытаниях шин с боковым уводом.
Общий вид стенда (без испытуемых элементов) изображен на фиг. 1, гусеничный движитель с толкателем (вид со стороны электропривода) – на фиг. 2, толкатель – на фиг. 3, вид стенда сбоку (с испытуемыми элементами) – на фиг. 4, выносные элементы фиг. 3 и фиг. 4 – на фиг. 5-10.
Стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств содержит основание 1, имеющее нижнюю плоскую часть и верхнюю часть, выполненную в виде вертикальной стойки 2, на которой установлены вертикальные направляющие элементы в виде двух продольных полозьев с четырьмя подвижными шариковыми опорами 3, соединенными с подвижной рамой 4, выполненной в виде плиты с многочисленными отверстиями для крепления разных типов испытуемых элементов. На верхней части подвижной рамы 4 установлена траверса 5 с закрепленным сверху на ней грузом 6, который выполнен составным из отдельных чугунных брусков, что позволяет изменять подрессоренную массу (фиг. 1 и 4).
На нижней части основания 1 установлена поворотная рама 7 (фиг. 1, 2 и 4), ось 8 которой закреплена на основании 1 и совпадает с вертикальной осью нагружения испытуемой шины 9 (фиг. 4). Между нижней частью основания 1 и концом поворотной рамы 7 шарнирно установлен винтовой механизм 10, винт которого соединен с основанием 1, а гайка 11 шарнирно связана с поворотной рамой 7 (фиг. 2). При этом ось винтового механизма 10 перпендикулярна радиусу, проведенному от оси 8 поворотной рамы 7 до установленной на ней гайки 11 винтового механизма 10, позволяющего обеспечить поворот рамы 7 вокруг оси 8 на небольшой угол б = 0…10 град. (фиг. 1, 2).
На поворотной раме 7 установлен механизм нагружения испытуемых элементов, который включает гусеничный движитель (фиг. 1, 2) и толкатель (фиг. 2, 3).
Гусеничный движитель включает гусеничную ленту 12, охватывающую установленные на поворотной раме 7 ведомый барабан 13 и ведущий барабан 14, соединенный с электродвигателем 15 через ременную или цепную передачу 16. Ведущий барабан 14 и ведомый барабан 13 выполнены в виде обрезиненных катков, причем ведомый барабан 13 установлен на кривошипе, соединенном пружиной растяжения 17 с поворотной рамой 7, что обеспечивает натяжение верхней и нижней ветвей гусеничной ленты 12 при вертикальном перемещении верхней ветви под действием толкателя (фиг. 2).
Толкатель выполнен в виде первого гидроцилиндра 18, корпус которого установлен по вертикальной оси нагружения шины 9 внутри гусеничного движителя на горизонтальной поперечине 19, выполненной из перпендикулярно соединенных одного продольного и двух поперечных швеллеров, которые через пару длинных и пару коротких вертикальных стоек 20 соединены с поворотной рамой 7. Шток 21 первого гидроцилиндра 18 соединен с рольгангом 22, выполненным в виде установленных в шахматном порядке жестких роликов, на которые опирается верхняя ветвь гусеничной ленты 12. Рольганг 22 установлен на вертикальной направляющей, выполненной в виде двух направляющих букс 23, закрепленных на горизонтальной поперечине 19 поворотной рамы 7 и установленных с двух сторон первого гидроцилиндра 18 параллельно его оси. Внутри направляющих букс 23 размещены направляющие штоки 24, верхние концы которых соединены с рольгангом 22 (фиг. 3).
Привод толкателя выполнен в виде гидропривода, включающего первый гидроцилиндр 18 с поршнем 25 и штоком 21, образующие поршневую 26 и штоковую 27 полости, второй гидроцилиндр 28 с поршнем 29 и штоком 30, образующие поршневую 31 и штоковую 32 полости, и гидропульсатор 33 с поршнем 34 и штоком 35, образующие поршневую 36 и штоковую 37 полости (фиг. 4 и фиг. 5-7).
Второй гидроцилиндр 28 установлен сбоку вертикальной стойки 2 основания 1, а его шток 30 соосно соединен со штоком 35 гидропульсатора 33, корпус которого установлен на нижней части основания 1 (фиг. 1 и 4).
Поршневая 36 и штоковая 37 полости гидропульсатора 33 через сервогидравлический распределитель 38 сообщены с насосом и баком гидростанции (на рисунках не показаны). Программное обеспечение работой сервогидравлического распределителя 38 позволяет выполнять следующие режимы перемещения штока 35: гармонический; треугольный (с постоянной скоростью); прямоугольный; в виде короткого импульса; случайный закон, имитирующий реальный профиль дороги.
Поршневая 26 и штоковая 27 полости первого гидроцилиндра 18 сообщены, соответственно, с поршневой 31 и штоковой 32 полостями второго гидроцилиндра 28. Первый 18 и второй 28 гидроцилиндры имеют одинаковые диаметры поршней 25, 29 и штоков 21, 30. К линии, соединяющей штоковые полости 27 и 32, подключен пневмогидравлический аккумулятор 39, установленный на вертикальной стойке 2 (фиг. 1 и 4).
Первый гидроцилиндр 18, второй гидроцилиндр 28 и гидропульсатор 33 вместе с пневмогидравлическим аккумулятором 39, насосом и баком гидростанции образуют гидравлический привод толкателя.
Верхняя ветвь гусеничной ленты 12 фиксируется от смещения в боковом направлении с помощью бокового катка 40, установленного подвижно в осевом направлении на штоке 41, закрепленном с помощью кронштейна на двух длинных вертикальных стойках 20 поворотной рамы 7. Боковой каток 40, ось которого параллельна вертикальной оси нагружения испытуемой шины 9, выполнен с ребордами, в которые входит боковая часть верхней ветви гусеничной ленты 12.
Испытуемая шина 9 устанавливается на верхнюю ветвь гусеничной ленты 12 и крепится к подвижной раме 4 с помощью направляющих рычагов 42, на которых установлены упругий и демпфирующий элементы испытуемой подвески (на фиг. 4).
Для обеспечения установки и снятия испытуемых элементов подвески и шины 9 на основании 1 установлена лебедка 43, а на вертикальной стойке 2 – стрела 44 с блоками, через которые перекинут трос 45 с крюком 46 на его конце (фиг. 1 и 4).
Для дополнительной возможности перемещения подвижной рамы 4 относительно вертикальной стойки 2 и проведения испытаний при свободных колебаниях подрессоренной массы на испытуемой подвеске и шине 9 вдоль вертикальной стойки 2 между основанием 1 и подвижной рамой 4 установлен откидывающийся гидроцилиндр 47, имеющий на конце его штока ролики 48, входящие в гнездо 49, закрепленное на подвижной раме 4 (фиг. 1 и 4; фиг. 8, вид Г и фиг. 10, вид Е).
Для откидывания гидроцилиндра 47 на подвижной раме 4 установлен рычажный стопорно-откидывающий механизм, рычаг 50 которого через тягу 51 шарнирно соединен с поворотным замком 52, имеющим штырь для вхождения в торцевое отверстие штока гидроцилиндра 47 и подпружиненный болт 53, установленный перпендикулярно оси гидроцилиндра 47 и взаимодействующий с верхним концом его штока (фиг. 10, вид Е).
Для фиксации подвижной рамы 4 с траверсой 5 и грузом 6 относительно вертикальной стойки 2 основания 1 при любом их взаимном положении между ними установлен блокирующий механизм, который выполнен в виде двух подпружиненных прижимных планок 54, установленных вертикально на стопорных болтах 55. Болты 55 установлены подвижно в горизонтальных отверстиях подвижной рамы 4. Левые концы болтов 55 расположены в продольных щелях вертикальной стойки 2, выполненной в виде двутавров, и имеют резьбу для соединения с левой прижимной планкой 54. Правая прижимная планка 54 имеет возможность перемещения вдоль оси болтов 55 до упора в наружные выступы болтов 55. Между планками на болтах 55 установлены пружины сжатия, разжимающие прижимные планки 54 в разные стороны, что обеспечивает зазоры с двух сторон полок двутавров вертикальной стойки 2. С помощью болтов 55 обеспечивается надежная фиксация подвижной рамы 4 относительно вертикальной стойки 2, что необходимо для определения статических упругих характеристик шины 9 и упругого элемента подвески, а также для определения рабочих диаграмм испытуемых элементов при динамических испытаниях. Для восприятия вертикальной нагрузки при фиксации подвижной рамы 4 относительно вертикальной стойки 2 на подвижной раме 4 закреплены верхний и нижний горизонтальные упоры 56, которые установлены в продольных щелях вертикальной стойки 2 с двух сторон вплотную к верхнему и нижнему торцам прижимных планок 54 (фиг. 4; фиг. 9, вид Д).
Измерительные элементы стенда включают четыре датчика силы, четыре датчика перемещений, два датчика вертикальных ускорений и датчик угла поворота, которые подключены к измерительному комплексу стенда. Для фиксации показаний используется тензометрическая измерительная аппаратура.
Предлагаемый стенд работает следующим образом.
Для установки испытуемых элементов подвески и шины 9 на стенд откидывающийся гидроцилиндр 47 вручную переводят в вертикальное положение (фиг. 1 и 4). При этом длину гидроцилиндра 47 устанавливают такой, чтобы его ролики 48 вошли в клинообразное гнездо 49, установленное на подвижной раме 4, а штырь поворотного замка 52 рычажного стопорно-откидывающего механизма – в торцевое отверстие штока гидроцилиндра 47. (фиг. 8, вид Г и фиг. 10, вид Е). Далее с помощью стопорных болтов 55 блокирующего механизма создают зазор между полками двутавров вертикальной стойки 2 и подпружиненными прижимными планками 54, вследствие чего подвижная рама 4 разблокируется относительно вертикальной стойки 2 основания 1 (фиг. 9, вид Д).
С помощью гидроцилиндра 47 осуществляют подъем траверсы 5 с грузом 6 на необходимую высоту для возможности установки на верхнюю ветвь гусеничной ленты 12 испытуемой подвески и шины 9, подъем которых осуществляют лебедкой 43 посредством троса 45, стрелы 44 и крюка 46. Затем закрепляют испытуемую подвеску с шиной 9 на подвижной раме 4 с помощью направляющих рычагов 42 (фиг. 4). При этом с помощью винтового механизма 10 и гайки 11 устанавливают необходимый угол б поворота рамы 7 вокруг оси 8, обеспечивая заданный угол увода шины 9 в пределах 0…10 градусов относительно направления движения гусеничной ленты 12 (фиг. 1 и 2).
Определение статических упругих характеристик испытуемой подвески и шины 9 возможно двумя способами: с помощью гидроцилиндра 47 и гидропульсатора 33.
При использовании гидроцилиндра 47 подвижную раму 4 медленно перемещают вверх и вниз, сжимая или разжимая испытуемые элементы.
При использовании гидропульсатора 33 подвижную раму фиксируют относительно вертикальной стойки 2 с помощью стопорных болтов 55, прижимающих с двух сторон подпружиненные планки 54 к полкам двутавров вертикальной стойки 2, которые установлены между верхним и нижним горизонтальными упорами 56, закрепленными на подвижной раме 4. Далее с помощью гидропривода толкателя медленно перемещают шток 21 первого гидроцилиндра 18, который установлен по вертикальной оси нагружения испытуемой шины 9 внутри гусеничного движителя 12 на горизонтальной поперечине 19, соединенной с поворотной рамой 7. Вместе со штоком 21 перемещается и рольганг 22 с жесткими роликами, установленный на вертикальной направляющей, выполненной в виде двух закрепленных на поперечине 19 направляющих букс 23, внутри которых размещены направляющие штоки 24, верхние концы которых соединены с рольгангом 22 (фиг. 3). Перемещение рольганга 22 приводит к вертикальному перемещению верхней ветви гусеничной ленты 12 и сжатию или растяжению испытуемых элементов подвески и шины 9, установленной сверху гусеничной ленты 12 (фиг. 3 и 4). При этом гидропривод толкателя работает следующим образом.
На ходе сжатия испытуемых элементов жидкость от насосной станции через сервогидравлический распределитель 38 поступает в поршневую полость 36 гидропульсатора 33, поршень 34 со штоком 35 перемещаются вверх и вытесняют жидкость из штоковой полости 37 в бак насосной станции. Вместе со штоком 35 вверх движется и шток 30 с поршнем 29 второго гидроцилиндра 28, вытесняя жидкость из поршневой полости 31 в поршневую полость 26 первого гидроцилиндра 18. В результате этого происходит движение вверх поршня 25 и штока 21 первого гидроцилиндра 18, а жидкость из штоковой полости 27 вытесняется в штоковую полость 32. Поскольку первый 18 и второй 28 гидроцилиндры имеют одинаковые диаметры поршней 25, 29 и штоков 21, 30, то перемещения штоков 21 и 30 имеют одинаковые значения. При изменении температуры жидкости ее объем компенсируется пневмогидравлическим гидроаккумулятором 39, который подключен к линии, соединяющей штоковые полости 27 и 32 между собой.
На ходе растяжения испытуемых элементов жидкость от насосной станции через сервогидравлический распределитель 38 поступает в штоковую полость 37 гидропульсатора 33, поршень 34 со штоком 35 перемещается вниз и вытесняет жидкость из поршневой полости 36 в бак насосной станции. Вместе со штоком 35 вниз движется и шток 30 с поршнем 29 второго гидроцилиндра 28, вытесняя жидкость из штоковой полости 32 в штоковую полость 27 первого гидроцилиндра 18. В результате этого происходит движение вниз поршня 25 и штока 21, а жидкость из поршневой полости 26 вытесняется в поршневую полость 31 (фиг. 5-7, виды А, Б и В).
При этом одновременно измеряют деформации испытуемых элементов соответствующими датчиками перемещений и нагрузку по оси нагружения датчиком силы. По результатам измерений в координатах «сила – деформация» строят статические упругие характеристики каждого испытуемого элемента.
Испытания элементов одноопорной подвески и шины 9 при свободных колебаниях могут производиться на стенде следующими способами: методом сбрасывания подрессоренной массы и методом подтягивания с помощью откидывающегося гидроцилиндра 47, а также методом толчка испытуемых элементов вверх или вниз с помощью гидропульсатора 33.
Для проведения испытаний при свободных колебаниях методом сбрасывания подвижная рама 4 вместе с грузом 6 и испытуемыми элементами поднимается гидроцилиндром 47 до момента отрыва испытуемой шины 9 от верхней ветви гусеничной ленты 12 на заданную величину. Затем производится резкое нажатие вниз на рычаг 50 стопорно-откидывающего механизма, в результате чего через тягу 51 поворачивается против хода часовой стрелки замок 52, штырь которого выходит из торцевого отверстия штока гидроцилиндра 47. Одновременно с этим происходит выталкивание подпружиненным болтом 53 верхнего конца штока гидроцилиндра 47 в правую сторону, вследствие чего ролики 48 выходят из гнезда 49 (фиг. 10, вид Е), и гидроцилиндр 47 откидывается в сторону до упора в ограничительный буфер вертикальной стойки 2 (фиг. 1). Под действием подрессоренного веса груз 6 падает вниз и после касания испытуемой шиной 9 верхней ветви гусеничной ленты 12 подрессоренная масса совершает свободные затухающие колебания на испытуемой подвеске и шине 9, которые могут быть записаны с помощью датчика перемещений и регистрирующей аппаратуры стенда.
Для проведения испытаний при свободных колебаниях методом подтягивания гидроцилиндром 47 опускают подвижную раму 4 вместе с грузом 6 вниз, сжимая испытуемую подвеску и шину 9 на расчетную величину. Нажатием на рычаг управления 50 гидроцилиндр 47 откидывается в сторону. Под действием силы сжатия испытуемых элементов груз 6 вместе с траверсой 5 и подвижной рамой 4 движется вверх. При этом подвижная рама 4 движется по вертикальным направляющим стенда в шариковых опорах 3.
Для проведения испытаний при свободных колебаниях методом толчка с помощью гидропульсатора 33 задается импульс вверх или вниз, в результате чего его шток 35 перемещается резко вверх или вниз на заданную величину. Это приводит к резкому перемещению вертикальной направляющей и рольганга 22, на который через верхнюю ветвь гусеничной ленты 12 опирается испытуемое колесо с шиной 9. В результате груз 6 через испытуемые элементы получает импульс силы вверх или вниз, что вызывает его свободные затухающие колебания на подвижной раме 4, которые также фиксируются измерительной системой стенда.
Для определения динамических характеристик испытуемой подвески с шиной 9 их сжимают гидроцилиндром 47 на заданную величину и блокируют подвижную раму 4 относительно вертикальной стойки 2 с помощью прижимных планок 54 и стопорных болтов 55 блокирующего механизма (фиг. 9, вид. Д). С помощью гидропульсатора 33 задают режим нагружения с разной частотой и амплитудой перемещения его штока 35, в том числе и при случайном характере их распределения.
Перемещение штока 35 вызывает вертикальное перемещение штоков 30, 21, рольганга 22 и верхней ветви гусеничной ленты 12, охватывающей установленные на поворотной раме 7 ведомый 13 и ведущий 14 барабаны. При включении привода гусеничного движителя ведущий барабан 14, соединенный с электродвигателем 15 через ременную или цепную передачу 16, приводит в движение гусеничную ленту 12, натяжение которой обеспечивается пружиной растяжения 17 механизма натяжения. Движение гусеничной ленты 12 вызывает вращение испытуемого колеса с шиной 9. Скорость движения гусеничной ленты 12, а значит и скорость качения испытуемого колеса с шиной 9, может изменяться плавно путем регулирования оборотов электродвигателя 15 (фиг. 1 и 2), например, с помощью частотного преобразователя. При этом с помощью датчиков силы и датчиков перемещений определяют динамические характеристики испытуемых элементов (рабочие диаграммы, динамические упругие характеристики и демпфирующие характеристики).
Для определения амплитудно- и фазо-частотных характеристик колебаний подрессоренной и неподрессоренной масс испытуемая подвеска и шина 9 нагружаются подрессоренной массой, величина которой задается весом чугунных брусков, закрепленных на траверсе 5. Далее гидропульсатором 33 задается гармонический закон перемещения штока 21 с разной частотой, вызывающий вынужденные колебания подрессоренной и неподрессоренной масс. Перемещения штока 21 (кинематическое возмущение), грузов 6 (подрессоренной массы) и оси колеса с шиной 9 (неподрессоренной массы), а также их ускорения фиксируются с помощью датчиков. Эти данные поступают в измерительный комплекс стенда, записывающий осциллограммы колебаний подрессоренной и неподрессоренной масс и кинематическое возмущение, на основании чего можно построить амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики абсолютных и относительных перемещений и ускорений, характеризующие виброзащитные свойства упругих элементов подвески и невращающейся шины 9. Аналогично проводят испытания и при вращающейся шине 9, для чего включают гусеничный привод.
Для определения коэффициента сопротивления качению шины по твердой поверхности дороги при отсутствии кинематического возмущения испытуемую шину 9 прижимают к гусеничной ленте 12 либо гидроцилиндром 47, либо штоком 35 гидропульсатора 33 до заданной нагрузки, определяемой по датчику силы, и блокируют подвижную раму 4 относительно вертикальной стойки 2 основания 1 стопорными болтами 55 и прижимными планками 54 блокирующего механизма. Включают электропривод 15 гусеничной ленты 10, с помощью частотного преобразователя задают необходимую скорость качения испытуемой шины 9 и с помощью датчиков силы определяют суммарную тангенциальную силу. Делением последней на вертикальную силу определяют коэффициент сопротивления качению. Данное испытание проводят при различных скоростях качения испытуемой шины 9 и по результатам измерений строят график в координатах «коэффициент сопротивления качению – скорость».
Для определения коэффициента сопротивления качению шины при силовом возбуждении колебаний и отсутствии кинематического возмущения на обод испытуемой шины 9 эксцентрично закрепляют небольшой груз для задания необходимой величины дисбаланса. Далее испытания проводят аналогично указанному выше.
Для определения коэффициента сопротивления качению шины при кинематическом возбуждении колебаний испытуемую шину 9 прижимают к гусеничной ленте 12 подрессоренной массой. Включают электропривод 15 гусеничной ленты 12 и испытания проводят аналогично указанному выше.
Для определения характеристик бокового увода шины 9 поворотная рама 7, ось 8 которой закреплена на основании 1, поворачивается с помощью винтового механизма 10 на заданный угол, определяемый датчиком угла поворота. Для этого вращают винт, вдоль которого перемещается гайка 11, шарнирно связанная с поворотной рамой 7. Включают электропривод 15 гусеничной ленты 12, верхняя ветвь которой при боковом уводе шины 9 удерживается от смещения в боковом направлении с помощью бокового катка 40, ось которого параллельна вертикальной оси нагружения испытуемой шины 9. Благодаря тому, что боковой каток 40 выполнен с ребордами и установлен подвижно в осевом направлении на штоке 41, закрепленном с помощью кронштейна на двух длинных вертикальных стойках 20 поворотной рамы 7, обеспечивается его свободное вертикальное перемещение вместе с верхней ветвью гусеничной ленты 12 и восприятие боковой силы, которая возникает при боковом уводе вращающейся шины 9 в пятне контакта с опорной поверхностью.
Далее испытания проводят аналогично указанному выше. При этом измеряется боковая сила испытуемой шины 9 датчиком силы, установленным на подвижной раме 4. По результатам измерений строят график в координатах «боковая сила – угол поворота» при различных скоростях качения.
Таким образом, достигается заявленный технический результат, заключающийся в возможности проведения стендовых испытаний блока одноопорной подвески вместе с катящимся колесом без и с боковым уводом шины по твердой поверхности с разным профилем неровностей, включая и случайный характер их распределения, свойственный реальным дорогам, в облегчении установки и проведения испытаний, в том числе колес большого диаметра, а также в облегчении установки и фиксации поворотной рамы на заданный угол.
Стенд для испытания пневматических шин и упругих элементов подвесок транспортных средств, содержащий основание, на котором посредством подвижной в вертикальном направлении рамы установлена траверса, соединенная с грузами, откидывающийся гидроцилиндр, установленный между траверсой и основанием, и механизм нагружения испытуемых элементов, включающий гусеничный движитель и толкатель, связанный с приводом толкателя, установленный в вертикальной направляющей и имеющий на верхней части опорные элементы, выполненные в виде установленных в шахматном порядке жестких роликов, образующих рольганг, на который через гусеничную ленту, охватывающую ведомый барабан и ведущий барабан, связанный с приводом гусеничного движителя, опираются испытуемые элементы, связанные с траверсой, отличающийся тем, что грузы закреплены сверху траверсы, а механизм нагружения установлен на поворотной раме, ось которой закреплена на нижней части основания стенда и совпадает с вертикальной осью нагружения шины, привод толкателя выполнен в виде гидропривода, включающего первый гидроцилиндр с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, второй гидроцилиндр с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, и гидропульсатор с поршнем и штоком, образующие поршневую и штоковую полости, первый гидроцилиндр установлен на поворотной раме стенда внутри гусеничного движителя по вертикальной оси нагружения шины, а его шток соединен с рольгангом, второй гидроцилиндр установлен на вертикальной части основания стенда, а его шток соосно соединен со штоком гидропульсатора, корпус которого установлен на нижней части основания стенда, поршневая и штоковая полости гидропульсатора через сервогидравлический распределитель сообщены с насосом и баком гидростанции, поршневая и штоковая полости первого гидроцилиндра сообщены, соответственно, с поршневой и штоковой полостями второго гидроцилиндра, первый гидроцилиндр образует толкатель, на который через рольганг опирается верхняя ветвь гусеничной ленты, фиксируемая от смещения в боковом направлении с помощью бокового катка, ось которого параллельна вертикальной оси нагружения шины, первый и второй гидроцилиндры имеют одинаковые диаметры поршней и штоков, штоковые полости первого и второго гидроцилиндров сообщены с пневмогидравлическим аккумулятором, вертикальная направляющая толкателя выполнена в виде двух направляющих букс, установленных с двух сторон первого гидроцилиндра параллельно его оси и закрепленных на поворотной раме, внутри направляющих букс размещены направляющие штоки, верхние концы которых соединены с рольгангом, боковой каток установлен подвижно в осевом направлении на штоке, закрепленном на поворотной раме, и выполнен с ребордами, в которые входит боковая часть верхней ветви гусеничной ленты, между основанием и концом поворотной рамы шарнирно установлен винтовой механизм, ось которого перпендикулярна радиусу, проведенному от оси поворотной рамы до установленного на ней шарнира винтового механизма.
