Стенд для исследования давлений в области контакта колеса с опорной поверхностью

 

Л

:1 изобретения ф

Горловский филиал Донецкого ордена Трудового КраЬви,Знамени, политехнического института т, Ф

1, 5 (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДАВЛЕНИЙ В .ОБЛАСТИ КОНТАКТА

КОЛЕСА С ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТЬВ

Изобретение относится к стендовому обору-. дованию для исследования взаимодействия колес с пневматическими шинами с опорной поверхностью.

Известно устройство для измерения смл в контакте колеса с опорной поверхностью, содержащее систему трехкомпонентных, тензометрических преобразователей, встроенных в измерительной площадке и своими выводами подключенных к полумостам измерительной цени Щ.

Недосыпсами известного устройства являются сложность конструкции и измерительной цепи, чувствительность к влиянию внешней среды, трудоемкость тарировки и балансировки датчиков, а также возможность измерения только удельных нормальных давлений и тангенциальных напряжений в отдельных областях контакта шины с опорной поверхностью.

Наиболее, близким по технической сущности к предлагаемому является стенд для исследования давлений в области контакта колеса с опорной поверхностью, содержащее устройство для закрепления и привод исследуеll 2 мого колеса, опорный элемент, состоящий иэ двух блоков, изготовленных из оптически неактивного материала, между которыми перпендикулярно опорной поверхности уста« новлена измерительная пластина иэ оптически чувствительного материала, поляризационную и проекционную установку с экраном, фотокамеру с блоком уцравлеиия и блок управления стендом (2).

Известный стенд позволяет проводить исследования давлений s области контакта колеса с ойорной поверхностью методом фотоупругости, однако на нем измерение нормальных сил возможно только по одной линии пятна контакта колеса с опорной поверхностью.

Известный стенд не позволяет наблюдать характер распределения нормалыых can no всей зоне контакта колеса с опорной повер ьностью и исключает возможность сршнейия этого характера с оптивальным, а форма опорного элемента искажает реальйае условия взаимодействия колеса с дорогой.

Зпюры нормальных сил по продольной линии контакта в этом случае зависят от точ985734 ности установки колеса по отношению к вертикальной оси симметрии опорного элемента, что не позволяет использовать известный стенд для контроля эксплуатационного состояния колеса с пневматической шиной.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда и использование его для контроля эксплуатационного соЪтояния пневматических шин.

Указанная цель достигается тем, что у стенда для исследования давлений в области контакта колеса с опорной поверхностью, характеризующемся совокупностью существенных признаков, опорный элемент выполнен в виде параллелепипеда, установленного нижней своей гранью на плоской горизонтальной опоре, причем измерительная пластина из оптически чувствительного материала расположена перпендикулярно направлению качения исследуемого колеса, а привод колеса имеет механизм дискретного перемещения с индикатором перемещения колеса и синхронно связан с проекционной установкой.

Кроме того, механизм дискретного перемещения колеса содержит штангу с поперечными сквозными равноудаленными отверстиями и шаговый двигатель, кинематически, связанный со штангой, например, посредством зубчатой передачи, и подключенный к блоку управления стендом, а индикатор перемещения колеса выполнен в виде фотодатчика, установленного против отверстий упомянутой штанги, и подключен к блоку управления фотокамерой.

Проекционная установка содержит устройство для подачи эталонных масок, состоящее из кассеты с эталонными. масками в рамках, кинематически связанной с механизмом подачи и возвращения масок в поле экрана, механизма перемещения кассеты и электропривода, подключенного к блоку управления стендом.

На чертеже изображена схема стенда.

Стенд содержит фотоупругую пластинку 1, материал которой становится оптически анизатропным под действием механической нагрузки и имеет такой же модуль упругости как прозрачные оптически изотропные блоки

2 и 3, между которыми она вмонтирована, причем верхние грани блоков 2, 3 и пластинки 1 образуют горизонтальную опорную площадку 4, а нижние их грани установлены на горизонтальной опоре 51 оптическую систему, состоящую иэ двух частей 6 и 7, механизм 8 дискретного перемещения, узел 9 фиксирования и сравнения полученной информации, а также нагрузочное устройство 30 и блок 11 управления стендом.

5 !

Первая часть б оптической системы, размещенная перед фотоупрутой пластинкой 1, включает последовательно установленные рсветитель 12, светофильтр 13, оптический конденсатор 14, фильтр 15, поляризатор 16, четвертьволновую пластинку 17 в откидной оправе, Вторая часть 7 оптической системы размещена за пластинкой 1 и включает последовательно установленные четвертьволновую пластинку 18 в откидной оправе, анализатор 19, обьектив 20 и демонстрационный экран 21. Механизм 8 дискретного перемещения состоит иэ штанги .22 шагового двигателя 23, индикатора 24 перемещения, включающего фотодатчик 25 и источник

26 света, в электрическую цепь питания которого введен выключатель в виде кнопки

К с фиксированным положением. Один конец штанги 22 снабжен захватом 27, другой

20 установлен в направляющей 28. Штанга 22 кинематически связана посредством зубчатой передачи 29 с двигателем 23, а источник 26 света оптически связан с фотодатчиком 25 через сквозные равноудаленные отверстия 30

25 в штанге 22. Узел 9 фиксирования и сравнения полученной информации включает механизм

31 цодачи и возврата сменных эталонных масок, фотокамеру 32 с блоком 33 ее управления, связанного с фотодатчиком 25, и рамщ ку 34 для установки эталонной маски. Блок

33 управления фотокамерой 32 выполнен в виде электромагнита с подвижным якорем.

Механизм 31 подачи сменных эталонных масок включает кассету 35 с эталонными масками в рамках, толкатель 36 с захватом и электропривод 37, который кинематически связан с кассетой 35 и толкателем 36, а электрически — с блоком 11 управления стендом.

Стенд работает следующим образом.

Шина устанавливается на площадку 4, с помощью захвата 27 соединяется со штангой

22 и нагружается устройством 10 до номинальной величины. При этом положение штанги 22 регулируется таким образом, чтобы оптическая ось индикатора 24 перемещения была совмещена с осью первого по ходу перемещения штанги 22 отверстия 30. В этом случае передний фронт пятна контакта шины

56 при нормальном ее техническом состоянии должен соответствовать началу входа шины в контакт с пластиной 1 (фиг. 1). После этого включается осветитель 12 оптической системы. Измерение нормальных сил в области контакта шины с опорной поверхностью осуществляется следующим образом.

Воздействием на кнопку К индикатора 24 перемещения замыкается электрическая цепь питания источника 26 света. Свет от последшаг эквивалентно-поступательному перемещению штанги 22 на величину, равную расстоянию между осями смежных отверстий 30 в штанге 22, и снова приводит в движение толкатель 36, который своим захватом извлекает вторую эталонную маску из кассеты

35 и устанавливает ее в рамку 34. В это время двигатель 23 механизма дискретного перемещения через зубчатую передачу 29 перемещает штангу 22 до совмещения следующего отверстия 30 в ней с оптической осью индикатора 24 перемещения. Испытуемая шина, увлекаясь захватом 27 штанги 22, перекатывается по опорной площадке 4 и входит в контакт с пластинкой 1 другим своим участком, взаимодействует с ней, вызывая формирование второй интерференционной картины. В дальнейшем процесс повторяется до тех пор, пока шина не выйдет из контакта с пласпшкой 1.

Предлагаемая конструкция стенда позволяет в условиях автотранспортных предприятий осуществлять диагностирование эксплуатационного состояния шин транспортных средств путем анализа картин распределения нормальных сил в различных сечениях площади контакта шины с опорной поверхностью с высокой точностью и при необходимости вести процесс измерения,в автоматическом режиме.

Причем постановка диагноза в этом случае возможна в двух режимах: режиме экспрессдиагностирования с разделением испытуемых шин цо признаку, "Годен", "Не годен"; режиме качественного анализа распределения нормальных сил в контакте шины с опорной поверхностью.

Использование предлагаемого стенда повыrIIaer точность определения эксплуатационного состояния шины и сокращает затраты труда и времени на их диагностирование. Кроме того, оптимизация диагностических параметров шин позволит снизить расход топлива до 5 — 7%, повысить долговечность шин на 6%.

5 985734

1 него попадает через отверстие 30 на фотодатчик 25, который вырабатывает электрический импульс, поступающий на блок 33 управления фотокамерой 32. Якорь электромагнита блока 33 воздействует на спускной э механизм фотокамеры 32, с помощью которой фотографируется изображение на демонстрационном экране 21. Если шина вошла в соприкосновение с пластиной 1, то иэображение на экране 21 представляет собой интерфе- 10 ренционную картину, полученную вследствие двойного лучепреломления в пластинке 1, под воздействием приложенной со стороны шины нагрузки. После проведения операции запуска стенда в работу с фотокамеры 32 по цепи обратной связи поступает сигнал на блок 11 управления, С блока 11 подается управляющий импульс одновременно на двигатель 23 устройства дискретного перемещения и электропривод

37 механизма 31 подачи и возврата сменных эталонных масок. По этой команде двигатель

23 через зубчатую передачу 29 обеспечивает перемещение штанги 22 с испьпуемой шиной, которая при этом будет перекатываться по площадке 4, на величину, равную расстоянию между осями отверстий 30 в штанге

22. Одновременно с этим электропривод 37 механизма 31 подачи сменных эталонных масок посредством кинематической связи меха- 30 нического типа перемещает кассету 35, а толкатель 36 своим захватом увлекает первую по ходу движения кассеты эталонную маску и устанавливает ее в рамке 34 в поле экрана 21. При совмещении оси второго отверстия 30 в штанге 22 с оптической осью индикатора 24 перемещения свет от источника 26 света попадает на фотодатчик 25. Электрический импульс с его выхода поступает на блок 33, BKopb которого воздействует на 40 спусковой механизм фотокамеры 32, посредством которой фотографируются два наложенных друг на друга изображения интерфереиционных картин, проектируемых на экране 21, полученных вследствие двойного лучепреломпения в пластинке 1 при ее деформации под воздействием нагрузки со стороны испытуемой шины, полученной по изображению на эталонной маске.

После съемки совмещенных изображений с фотокамеры 32 по цепи обратной связи поступает сигнал на блок 11 управления стендом, откупа подается импульс соответственно на двигатель 23 и электропривод 37 механизма 31 перемещения кассеты 35. ЭлектроМ привод 37 через кинематическую связь приводит в движение толкатель 36, который возвращает первую эталонную маску в гнездо кассеты, перемещает кассету 35 на один

Формула изобретения

1. Стенд для исследования давлений в области контакта колеса с опорной поверхностью, содержащий устройство для закрепления и привод исследуемого колеса, опорный элемент, состоящий из двух блоков, изготовленных из оптически неактивного материала, между которыми перпендикулярно опорной поверхности установлена измерительная пластина из оптически чувствительного материала, поляризационную и проекционную установку с экраном, фотокамеру с блоком

7 98573 управления и блок управления стендом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью рас. ширения функциональных воэможностей стенда и использования его для контроля эксплуатационного состояния пневматических шин, 5 опорный элемент выполнен в виде параллелепипеда, установленного нижней своей гранью на плоской горизонтальной опоре, причем из мерительная пластина из оптически чувствительного материала расположена пер ендикулярно направлению качения исследуемого колеса, а привод колеса имеет механизм дискретного перемещения с индикатором перемещения колеса и синхронно связан с проекционной установкой. t 5

2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что механизм дискретного перемещения колеса содержит штангу с поперечными сквозными равноудаленными отверстиями и шаговый двигатель, кинематически свя. 20 занный со штангой, например, посредством

ВНИИПИ Заказ 101бО/бб

Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная,4 зубчатой передачи и подключенный к блоку управления стендом, а индикатор перемещения колеса выполнен в виде фотодатчика, установленного против отверстий упомянутой штанги, и подключен к блоку управления фотокамерой.

3. Стенд по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проекционная установка содержит устройство для подачи эталонных масок, состоящее иэ кассеты с эталонными масками в рамках, кинематически связанной с меынизмом подачи и возврата масок в поле экрана, механизма перемещения кассеты и злектропривода, подключенного к блоку управления стендом.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Цымбалин В. И. и др. Испытание автомобилей, М., "Машиностроение", 1978, с. 145.

2. Авторское свидетельство СССР Р 631791, кл. G 01 1. 1/24, опублик. 1978 (прототип).