СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ ВАЛОПРОВОДА КОЛЕСНОГО ТРАНСПОТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2005 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к методам стендовых испытаний трансмиссий автомобилей и колесных машин других назначений, например тракторов, автогрейдеров и др.

Известен стенд для испытаний системы валопровода транспортных средств, нагружающее устройство которого выполнено в виде передачи, кинематически жестко соединяющей между собой оси беговых барабанов, причем передаточное отношение передачи нагружающего устройства не равно единице [1]. Однако в указанном стенде вращающий момент, нагружающий систему валопровода, остается постоянным на все время испытаний.

Одним из проводимых в настоящее время способов испытаний системы валопривода является такой, при котором создается предельный вращающий момент, изменяющийся по пилообразному закону [2]. Однако реализация этого способа возможна только в условиях дорожных испытаний, а известные стенды не обеспечивают создание такой нагрузки, так как требуется блокировка дифференциалов (межколесных и межосевых) и снижение давления в шинах, что искажает картину истинного нагружения системы валопривода, кроме того, величину давления в шинах всякий раз должен устанавливать испытатель.

Известен стенд для испытания системы валопривода колесного транспортного средства [3], содержащий два опорных беговых барабана для установки на них ведущего колеса транспортного средства с одновременным контактом поверхностей барабанов с поверхностью ведущего колеса, нагружающее устройство в виде передачи, кинематически связывающей между собой оси беговых барабанов и передаточное отношение которой не равно единице. Стенд обеспечивает проведение испытаний вертикальными вибрационными нагрузками. Однако он не позволяет осуществить проведение испытаний с созданием реальных дорожных условий при нагружении системы валопровода "пилообразным" вращающим моментом.

В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача обеспечить нагружение системы валопровода транспортного средства "пилообразным" вращающим моментом в условиях стендовых испытаний с заданными по абсолютной величине вращающими моментами максимального, минимального и любого другого значения.

Для указанной задачи в стенде для испытаний системы валопровода транспортного средства, включающем основание с размещенными на нем двумя беговыми барабанами для установки на них ведущего колеса транспортного средства, нагружающее устройство в виде передачи, кинематически связывающей между собой оси барабанов, согласно изобретению нагружающая передача выполнена в виде двухпоточного, двухступенчатого редуктора с передаточным отношением, неравным единице, входной вал которого жестко соединен с одной из осей бегового барабана и на котором установлены два ведущих зубчатых колеса, находящихся в попеременном зацеплении с неполными зубчатыми колесами, установленными на промежуточном валу редуктора, на котором расположено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала редуктора, жестко соединенного с осью другого бегового барабана.

Особенностью предлагаемого стенда является то, что нагружающее устройство в виде передачи связывает кинематически жестко оси беговых барабанов таким образом, что в первой фазе вращения выходной вал передачи, кинематически жестко связанной с одним из барабанов, вращается с одной угловой скоростью, отличной от угловой скорости (или равной ей) ведущего колеса испытываемого транспортного средства, а во второй фазе с другой угловой скоростью, также отличной или в, частном случае, равной угловой скорости ведущего колеса транспортного средства, при этом изменение угловой скорости происходит мгновенно без разрыва потока мощности и без использования механизмов переключения.

В силу наличия этих признаков беговые барабаны вращаются с разной угловой скоростью, причем угловая скорость изменяется мгновенно, обеспечивая "пилообразное" изменение сопротивления вращению ведущего колеса испытываемого транспортного средства.

Предлагаемый стенд позволяет проводить испытания системы валопровода колесного транспортного средства в стационарных условиях, обеспечивая сопротивления вращению, максимально приближенные к реальным дорожным условиям, исключается использование комплексных испытательных трасс (КИТ), сокращая и удешевляя процесс доводки транспортных средств. Причем нагружение системы валопровода достигается за счет мощности двигателя испытываемого объекта вплоть до полного исчерпания его мощности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дана структурная схема установки ведущего колеса автомобиля на беговые барабаны; на фиг.2 - то же, вид А; на фиг.3 - вариант кинематической схемы передачи, связывающей беговые барабаны; на фиг.4 - схема зацепления зубчатых колес промежуточного вала, вид Б и В фиг.3; на фиг.5 - график "пилообразного" характера изменения нагружающего момента на ведущем колесе транспортного средства.

Стенд для испытаний системы валопровода транспортного средства состоит из основания 1, на котором установлена нагружающая передача 2 (фиг.1, 2). На входной вал которой установлен беговой барабан 3, а на выходной - барабан 4. Между беговыми барабанами 3 и 4 устанавливается ведущее колесо 5 испытываемого полнокомплектного транспортного средства. Беговые барабаны рационально выполнять в виде ведущего колеса транспортного средства.

На фиг.3 дана схема нагружающей передачи, обеспечивающий "пилообразный" закон нагружения вращающим моментом ведущего колеса испытываемого транспортного средства. Нагружающая передача представляет двухпоточный, двухступенчатый редуктор (в другом случае - мультипликатор) с передаточным отношением, неравным единице и состоящим из ведущих колес 6 и 7, закрепленных на входном валу, и двух ведомых неполных зубчатых колес 9 и 10, посаженных на промежуточный вал редуктора 11, с которого вращающий момент посредством зубчатого колеса 12 через колесо 13 передается на выходной вал редуктора 14 и далее на беговой барабан 4 (фиг.4).

На фиг.5 показан пример характера изменения вращающего момента на ведущем колесе испытываемого транспортного средства, который может быть обеспечен нагружающей передачей, показанной на фиг.3.

Испытания проводят следующим образом.

Полнокомплектное испытуемое транспортное средство устанавливают ведущим колесом 5 на беговые барабаны 3 и 4 таким образом, что ось ведущего колеса располагается между осями беговых барабанов. Испытываемое транспортное средство закрепляется относительно основания стенда. Включается двигатель и заданная передача коробки. Беговые барабаны кинематически жестко связаны между собой посредством нагружающей передачи. Ведущим колесом транспортного средства они приводятся во вращение, но т.к. передаточное отношение нагружающей передачи не равно единице и при этом еще "пилообразно" и периодически изменяется в течение времени в начальной и последующей фазах поворота ведущего колеса транспортного средства, на последнем создается переменный момент сопротивления вращению. Такой эффект создается за счет того, что, например, в начальной фазе поворота вращающий момент с барабана 3 на барабан 4 передается левым потоком через зубчатые колеса 6, 9, 12 и 13 и выходной вал 14 (фиг.3) с одним передаточным отношением, отличным от единицы. Как только неполное зубчатое колесо 9 выйдет из зацепления, в работу вступает неполное зубчатое колесо 10 и вращающий момент начинает передаваться правым потоком через зубчатые колеса 7, 10, 12 и 13 с другим передаточным отношением, также отличным от единицы или, в частном случае - равным единице.

За счет такой кинематики нагружающей передачи обеспечивается "пилообразный" характер нагружения ведущего колеса и всего валопровода до двигателя испытываемого транспортного средства. Если зубья на неполных зубчатых колесах нарезаются на половине делительной окружности (виды Б и В на фиг.4) и устанавливаются на валу 11 со смещением на 180° относительно нарезанной части, то "пилообразный" характер нагружения будет меняться через 180° поворота бегового барабана 3. За счет другого способа нарезания неполных зубчатых колес можно получить иной "пилообразный" характер нагрузки, например, через 90°.

Для обеспечения непрерывного и плавного вращения зубчатые колеса 6, 7, 9 и 10 можно выполнить косозубыми, а нарезанные части зубчатых колес 9 и 10 выполняются на секторе с углом 180°+arcsin(P/d_w), где Р - шаг зацепления, d_w - делительный диаметр зубчатого неполного колеса (для зубчатых колес без модификации). Это условие обеспечивает непрерывность передачи момента сопротивления вращению ведущему колесу транспортного средства. Так как в этом случае вращающий момент будет одновременно передаваться двумя потоками, передаточные отношения которых отличаются, то это вызовет незначительное падение или повышение момента сопротивления вращению в пределах разности окружных шагов и соответствующей ему окружной податливости беговых барабанов 3 и 4, далее момент сопротивления вращению ведущему колесу 5 будет возрастать или падать, в зависимости от передаточного отношения нагружающей передачи, до поворота входного вала нагружающей передачи на 180°. Затем процесс нагружения повторяется.

Таким образом, стенд позволяет испытывать систему валопровода колесного транспортного средства в стационарных условиях переменным вращающим моментом, величина которого ограничивается только условиями сцепления ведущего колеса транспортного средства с беговыми барабанами и мощностью двигателя транспортного средства.

Стенд не требует дополнительных энергозатрат - транспортное средство само создает нагрузки в системе валопровода за счет своего двигателя.

Стенд позволяет "пустить" всю мощность двигателя через одно ведущее колесо транспортного средства, заблокировав второе, тем самым проводить ускоренные испытания, сокращая время доводки новой конструкции с очевидным сокращением расходов.

Промышленная применимость

Промышленная применимость изобретения относится к сфере испытаний и доводки колесных транспортных средств. В связи с этим стенд может быть использован на заводах, производящих автомобили, колесные тракторы и дорожно-строительные машины, заменяя эксплуатационные испытания в реальных условиях и на комплексных испытательных трассах (КИТ), сокращая процесс доводки и освоения новых машин.

Источники информации

1. RU 20679 И1. Стенд для испытаний ведущих мостов полноприводного колесного транспортного средства, G 01 M 15/00 Бюл. №32, 20.11.2001 г.

2. RU 2111470 С1. Способ дорожных испытаний на надежность трансмиссии транспортного средства, G 01 M 17/00 20.05.1998 г.

3. RU 2216718 С1. Стенд для испытания системы валопровода колесного транспортного средства, G 01 M 17/00. Бюл. №32, 20.11.2003 г.

Стенд включает основание с размещенными на нем двумя беговыми барабанами для установки на них ведущего колеса транспортного средства, нагружающее устройство в виде передачи, кинематически связывающей между собой оси барабанов. Нагружающая передача выполнена в виде двухпоточного, двухступенчатого редуктора с передаточным отношением, не равным единице, входной вал которого жестко соединен с одной из осей бегового барабана и на котором установлены два ведущих зубчатых колеса, находящихся в попеременном зацеплении с неполными зубчатыми колесами, установленными на промежуточном валу редуктора, на котором расположено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала редуктора, жестко соединенного с осью другого бегового барабана. В результате испытания приближаются к реальным дорожным условиям. 5 ил.

Стенд для испытания системы валопровода колесного транспортного средства, включающий основание с размещенными на нем двумя беговыми барабанами для установки на них ведущего колеса транспортного средства, нагружающее устройство в виде передачи, кинематически связывающей между собой оси барабанов, отличающийся тем, что нагружающая передача выполнена в виде двухпоточного, двухступенчатого редуктора с передаточным отношением, не равным единице, входной вал которого жестко соединен с одной из осей бегового барабана и на котором установлены два ведущих зубчатых колеса, находящихся в попеременном зацеплении с неполными зубчатыми колесами, установленными на промежуточном валу редуктора, на котором расположено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала редуктора, жестко соединенного с осью другого бегового барабана.