УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ АЭРОДРОМНОГО И ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЙ Российский патент 1998 года по МПК E01C23/07 G01N19/02 

Изобретение относится к средствам исследования материалов механическим способоом, а именно к средствам оценки коэффициента сцепления транспортного средства с поверхностью дорожного покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [1], которое представляет собой подвесной агрегат автомобиля, закрепленный на балке его заднего моста. Для определения искомой величины известное устройство содержит механическую измерительную систему с измерительными датчиками, преобразующими величины измеряемых сил в электрические сигналы, и электронный блок с регистрирующими устройствами, в котором указанные электрические сигналы преобразуются в искомую величину коэффициента сцепления. Механическая измерительная система представляет собой подвесной агрегат автомобиля, закрепленный на балке его заднего моста.

В механическую измерительную систему входят двухступенчатый цепной редуктор, размещенный в составном шарнирно сочлененном корпусе, измерительный датчик, установленный в ступице измерительного колеса, дифференциал и полуоси, размещенные в жесткой балке заднего моста, и задающие колеса, роль которых выполняет неведущие (опорные) колеса транспортного средства.

Измерительный преобразователь, размещенный в ступице измерительного колеса и представляющий собой тензоизмерительную систему, измеряет величину усилий, действующих между измерительным колесом и корпусом редуктора в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Нагружение измерительного колеса вертикальной силой осуществляется грузом, шарнирно закрепленным на кузове автомобиля и воздействующим на измерительное колесо через упругую стойку, корпус редуктора и ступицу измерительного колеса с измерительным датчиком.Нагружение измерительного колеса крутящим моментом, обеспечивающим ему заданную величину проскальзывания относительно поверхности дороги, осуществляется от задних колес автомобиля, размещенных на жесткой балке заднего моста, через полуоси, проходящие внутри этой балки, дифференциал, вращающийся относительно балки в подшипниках, и двухступенчатый цепной редуктор, ведущая звездочка которого закреплена на коробке дифференциала, и ведомая - на выходном валу редуктора, соединенном с измерительным колесом.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, заключающаяся в разделении корпуса редуктора на две части, сложности конструкции измерительной ступицы. Кроме того, известное устройство имеет сложную многозвенную силовую схему с тремя независимыми колебательными системами: кузовом, измерительной системой и измерительным колесом, что вызывает возникновение в измерительном канале трех независимых погрешностей, снижающих точность измерения.

На точность измерения известного устройства влияет также и тот факт, что измерение горизонтальной силы осуществляется тензодатчиками, размещенными в ступице измерительного колеса, преобразующими в измеряемый сигнал величину деформации измерительных балок, которая пропорциональна величине горизонтальной и вертикальной сил. Однако деформация измерительных балок сопряжена с изменением положения измерительного колеса относительно несущего корпуса, а следовательно, возрастание измеряемой силы увеличивает отклонение плоскости вращения измерительного колеса от плоскости движения автомобиля, вызывающее возникновение в измерительной системе появление боковых сил, что вносит дополнительную погрешность в измеряемую величину.

Задача изобретения направлена на упрощение конструкции и повышение точности измерения механической измерительной системы.

Для решения этой задачи предлагается конструкция, содержащая тележку с кузовом и установленными на полуосях задающими колесами и в которую введен узел определения угла между поверхностью дороги и редуктором, подключенный выходом к вычислительному блоку, полуоси тележки выполнены качающимися и соединены с задающими колесами шарнирно, измерительная система размещена на кузове тележки независимо от ее подвески и связана с кузовом посредством шарнирного соединения, имеющего вращательную степень свободы в плоскости движения тележки, и измерительного преобразователя, установленного с возможностью предотвращения поворота измерительной системы вокруг опорного шарнира.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентноспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлен вид сбоку на механическую измерительную систему; фиг. 2 - то же, вид сверху.

Механическая измерительная система соединена с кузовом 1 транспортного средства независимо от его подвески посредством опорного шарнира 2, имеющего вращательную степень свободы в плоскости движения транспортного средства, и измерительного преобразователя 3, предотвращающего поворот механической измерительной системы вокруг опорного шарнира 2. Основа механической измерительной системы образована редуктором 4 и рычагом 5, соединенными между собой шарниром 6. На свободном конце редуктора размещено колесо 7. При этой реакция измерительного преобразователя 3 пропорциональна силе, действующей на измерительное колесо 7.

Для нагружения измерительного колеса 7 вертикальной нагрузкой в механической измерительной системе имеется груз 8, закрепленный на рычаге 9, соединенном с рычагом 5 посредством шарнира 10. Нагружающее усилие от груза 8 на измерительное колесо 7 передается посредством упругой связи 11 (например, пружины), а относительное колебание рычага 9 и редуктора 4 гасится при помощи демпфера 12. Нагружение измерительного колеса 7 задающим крутящим моментом осуществляется от неведущих (опорных) колес 13 транспортного средства через шарнирные качающие полуоси 14, 15 и редуктор 4.

При переводе механической измерительной системы в измерительное положение подъемный механизм опускает редуктор 4, при этом поток мощности, идущий от задних неведущих колес 13 через шарнирные качающие полуоси 14, 15, редуктор 4 начинает передаваться на измерительное колесо 7, которое начинает вращаться. При дальнейшем опускании механической измерительной системы измерительное колесо 7 входит в контакт с покрытием и прижимается к нему с заданным усилием, создаваемым при помощи груза 8.

Вследствие разницы радиусов качения задающих 13 (r₁) и измерительного 7 (r₂) колес (r₁ > r₂), измерительное колесо 7 при одинаковых с задающими колесами 13 оборотах начинает с постоянным коэффициентом проскальзывать относительно покрытия, вследствие чего на него начинает действовать сила торможения (F_т), которая передается через вал измерительного колеса 7 на корпус редуктора 4 и далее через шарнир 6, рычаг 5 на измерительный преобразователь 3, преобразовывающую полученную силу в выходной измерительный сигнал, пропорциональный величине измеренной силы.

Одновременно специальным измерителем (не показан) осуществляется регистрация действующего значения угла α , образуемого с поверхностью дороги редуктором 4. Измеренные величины F_т и α непрерывно вводятся в процессор, в память которого предварительно введена определенная при предварительных замерах величина силы нормального давления (P_н.д.) измерительного колеса 7 на покрытие.

Процессор вычисляет искомую величину коэффициента сцепления (K_сц.) по следующей формуле

где
K_п - коэффициент пропорциональности, определяемый передачей тензоусилителя и соотношение плеч рычагов узла подвеса редуктора;
F_т - сила, действующая на измерительное колесо со стороны покрытия, обусловленная трением колеса при проскальзывании;
P_н.д. - сила нормального давления измерительного колеса на покрытие, замеренная в статике;
r - радиус качения измерительного колеса;
l - расстояние между осью дифференциала и осью измерительного колеса;
α - угол между линией, проходящей через ось дифференциала и измерительного колеса и горизонтальной поверхности покрытия.

Применение предлагаемого устройства аэродромными службами позволяет оперативно оценивать фрикционные свойства покрытия взлетно-посадочной полосы аэродрома, что имеет особое значение для обеспечения безопасности полетов самолетов.

Изобретение относится к области исследования материалов механическими методами, а именно к аппаратуре, оценивающей коэффициент сцепления транспортного средства с поверхностью дорожного покрытия. Задача изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измерения. Устройство содержит тележку с кузовом и установленными на полуосях задающими колесами, а также механическую измерительную систему с измерительным колесом, редуктором, органами нагружения измерительного колеса, измерительным преобразователем силы торможения и вычислительным блоком. В устройстве, кроме того, имеются узел определения угла между поверхностью дороги и редуктором. Полуоси тележки выполнены качающимися и соединены с задающими колесами шарнирно. Измерительная система размещена на кузове тележки независимо от ее подвески и связана с кузовом посредством шарнирного соединения. 2 ил.

Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытий, содержащее тележку с кузовом и установленными на полуосях задающими колесами, механическую измерительную систему, состоящую из измерительного колеса, выполненного с диаметром, большим диаметра задающих колес тележки, и связанного через редуктор и соответствующую полуось как минимум с одним из задающих колес, органов нагружения измерительного колеса вертикальной нагрузкой и крутящим моментом, и измерительного преобразователя силы торможения, подключенного выходом к вычислительному блоку, механизм перемещения измерительной системы в транспортное или измерительное положение, отличающееся тем, что в него введен узел определения угла между поверхностью дороги и редуктором, подключенный выходом к вычислительному блоку, полуоси тележки выполнены качающимися и соединены с задающими колесами шарнирно, измерительная система размещена на кузове тележки независимо от ее подвески и связана с кузовом посредством шарнирного соединения, имеющего вращательную степень свободы в плоскости движения тележки, и измерительного преобразователя, установленного с возможностью предотвращения поворота измерительной системы вокруг опорного шарнира.