УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ АЭРОДРОМНОГО И ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1999 года по МПК G01N19/02 

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

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (прототип - патент США N 4098111, H. кл. 73/9, 73/129), 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 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 выполняют неведущие (опорные) колеса транспортного средства.

Измерительный датчик, 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 дорожного (аэродромного) покрытия 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, а 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, где измерительное колесо установлено на отдельной раме, шарнирно соединенной с балкой заднего моста посредством зажимного устройства. На раме измерительного колеса установлен шарнир, выполненный вместе с измерительным датчиком. Груз расположен на шарнирно подвешенных рычагах, которые соединены с кузовом и поддерживается пружинными амортизаторами. Ось симметрии груза проходит через ось вращения измерительного колеса.

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 патентноспособности "промышленная применимость".

Сущность технического решения поясняется на чертежах:
на фиг. 1 - вид сбоку на механическую измерительную систему;
на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытия при помощи зажимного устройства 1 крепится к балке заднего моста 2 транспортного средства. Основа механической измерительной системы состоит из рамы 3 с измерительным колесом 4 и механизма перемещения 5 устройства в транспортное или измерительное положение и системы нагружения.

Измерительное колесо 4 в своей ступице имеет дифференциал 6 и через полуоси 7 соединено с задающими колесами 8. В шарнир 9 рамы 3 измерительного колеса 4 установлен измерительный датчик 10, при помощи которого замеряется сила, возникающая при "проскальзывании" измерительного колеса 4.

Для нагружения измерительного колеса 4 вертикальной нагрузкой в устройстве имеется груз 11, закрепленный на шарнирно подвешенных рычагах 12, которые посредством шарниров 13 крепятся к кузову 14. Нагружающее усилие от груза 11 на измерительное колесо 4 передается посредством пружинного амортизатора 15, который сглаживает колебания измерительного колеса 4 при движении.

Вследствие разницы радиусов качения, задающих 8 и r₁ и измерительного 4 и r₂ колес (r₁>r₂), измерительное колесо 4 при одинаковых с задающими колесами 8 оборотах, начинает с постоянным коэффициентом проскальзывать относительно покрытия, вследствие чего на него начинает действовать сила торможения F_т, которая передается через раму 3 измерительного колеса 4 и далее через шарнир 9, перемещение которого фиксирует измерительный датчик 10, преобразующий перемещение в выходной измерительный сигнал, пропорциональный величине измеренной силы.

Величина F_т непрерывно вводится в процессор, в память которого предварительно введена определенная при предварительных замерах величина силы нормального давления P_н.д. измерительного колеса 4 на покрытие.

Процессор вычисляет искомую величину коэффициента сцепления (K_сц.) по следующей формуле:
K_сц. = F_т/P_н.д.;
где 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.

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

Устройство предназначено для исследования материалов механическим способом. Устройство содержит измерительное колесо, которое установлено на отдельной раме, соединенной с балкой заднего моста посредством зажимного устройства. На раме установлен шарнир с измерительным датчиком. Измерительное колесо через полуоси соединено с задающим колесом. Для нагружения измерительного колеса вертикальной нагрузкой в механической измерительной системе имеется груз, закрепленный на шарнирно подвешенных рычагах, которые крепятся к кузову. Нагружающее усилие от груза передается посредством пружинного амортизатора. Обеспечивается повышение точности при упрощении конструкции. 2 ил.

Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытий на базе тележки или транспортного средства, содержащее механическую измерительную систему с системой нагружения измерительного колеса вертикальной нагрузкой и системой нагружения его крутящим моментом, состоящее из по меньшей мере одного задающего колеса, по меньшей мере одного измерительного датчика, дифференциала с измерительным колесом, соединенным через полуось с задающим колесом, груза, механизма перемещения механической измерительной системы в транспортное или измерительное положение, отличающееся тем, что измерительное колесо установлено на отдельной раме, шарнирно соединенной посредством зажимного устройства с балкой заднего моста, на которой установлен шарнир с измерительным датчиком, груз закреплен на шарнирно подвешенных к кузову рычагах и посредством пружинного амортизатора соединен с измерительным колесом, причем ось симметрии груза проходит через ось вращения измерительного колеса.