СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ШИНЫ Российский патент 2014 года по МПК G01M17/02 

Изобретение относится к сухопутным транспортным средствам, а именно к шинам колес. Оно касается исследования автомобильных шин.

Известны различные стенды для исследования автомобильных шин, показанные, например, в авторских свидетельствах №№1215014, 1805313, выданных в СССР, в заявках №№2141475, 2141476 на выдачу европейского патента.

В качестве ближайшего аналога принят стенд для исследования автомобильной шины, изображенный в патенте №4335740, G01M 17/02, выданном в Японии. На этом стенде производят качение шины по телу вращения, сделанному в виде цилиндрического барабана, и измеряют ее температуру в зоне контакта с опорной поверхностью. На этом стенде определяют возможный нагрев шины, влияющий на ее свойства, но не оценивают экологическую опасность продуктов ее износа. Экологическая опасность автомобильных шин обусловлена тем, что в процессе эксплуатации в окружающую среду из шины выделяется более ста видов химических веществ, часть которых представляют токсичные и канцерогенные соединения. Загрязнение атмосферы происходит за счет образования резиновой пыли и газовой эмиссии, которые, попадая в легкие человека, способны вызвать онкологические заболевания.

Задача - оценить экологическую опасность образующихся при износе автомобильной шины продуктов ее износа путем получения продуктов износа автомобильных шин для дальнейшего их исследования на предмет экологического воздействия на живую природу.

Решение задачи оценки экологической опасности продуктов износа шины обеспечено тем, что стенд для исследования автомобильной шины содержит тело вращения, выполненное в виде конического барабана, который совместно с автомобильным колесом и установленной на нем исследуемой шиной помещен в закрытую камеру, имеющую фильтр очистки поступающего в камеру атмосферного воздуха и заборник воздуха к аспиратору, помещенный напротив зоны контакта шины с барабаном для сбора и последующего отложения на фильтрах продуктов износа автомобильной шины.

Такой стенд обеспечивает возможность ускоренного получения, для целей исследования, продуктов износа различных автомобильных шин и позволяет выполнять оперативную оценку их токсичности.

Конический барабан стенда покрыт абразивным материалом, сделанным в виде зернистой пленки, наклеенной на коническую поверхность барабана.

Заборник воздуха содержит два вытяжных патрубка, расположенных по разные стороны от места касания шины с зернистой пленкой, наклеенной на барабан.

Для обеспечения возможности проводить испытания шин в тропических условиях закрытая камера снабжена электрическим нагревателем и посредством паропровода соединена с парогенератором.

На фигуре 1 изображен стенд для исследования шины для определения экологической опасности продуктов ее износа, вид сбоку.

На фигуре 2 показан вид сверху на упомянутый стенд.

На фигуре 3 представлена кинематика взаимодействия шины с опорной поверхностью.

Представленный на фигурах 1 и 2 стенд для исследования автомобильной шины на предмет определения экологической опасности продуктов ее износа содержит испытательную камеру 1, закрытую кожухом 2. На кожухе 2 расположены фильтры 3 для очистки поступающего в камеру 1 атмосферного воздуха. В камере 1 на кронштейне 4, прикрепленном к основанию стенда, установлен конический барабан 5, покрытый абразивным материалом. Абразивный материал сделан в виде зернистой пленки, наклеенной на коническую поверхность барабана 5. Конический барабан 5 имеет привод от электродвигателя 6 через редуктор 7. Напротив барабана 5 в камере 1 вертикально установлено колесо 8, имеющее обод для установки на него исследуемой шины 9. Колесо 8 подвешено на двух стойках 10, расположенных по разные стороны колеса 8. Стойки 10 шарнирно соединены с подставкой 11, прикрепленной к полу камеры 1. Со стойками 10 шарнирно соединен хомут 12, к которому прикреплен шток 13 пневмоцилиндра 14. Корпус пневмоцилиндра 14 шарнирно соединен с расположенным снаружи камеры 1 кронштейном 15, прикрепленным резьбовыми крепежными элементами к основанию стенда. Шток 13 охвачен резиновой манжетой 16, прикрепленной к стенке кожуха 2.

Напротив зоны контакта шины 9 с коническим барабаном 5 помещен заборник 17 воздуха, направляемого по воздуховоду 18 к электрическому аспиратору 19 через установленный в фильтродержателе фильтр 20 сбора продуктов износа шины. Заборник 17 содержит два вытяжных патрубка 21 и 22, расположенных по разные стороны от места касания шины 9 с барабаном 5, то есть сверху и снизу от места их касания. Внутри защитного кожуха на основании стенда установлен электрический нагревательный элемент 23 испытательной камеры 1. Посредством паропровода 24 испытательная камера 1 соединена с парогенератором 25.

При исследовании автомобильной шины, для определения ее экологической опасности, с помощью электродвигателя 6 вращают конический барабан 5, по коническому участку которого катят исследуемую шину 9. Кинематика взаимодействия шины с конической поверхностью барабана создает разнонаправленную эпюру скорости ее скольжения по барабану, представленную на фиг.3, что создает фиксированные условия умеренно форсированного износа. Вследствие переменного радиуса кривизны наружной поверхности барабана происходит интенсивное скольжение крайних участков шины по барабану, что вызывает ускоренный ее износ. По мере износа шины собирают продукты ее износа и газообразной эмиссии путем их отсоса аспиратором 19 из зоны контакта шины с барабаном и осаждают их на фильтре 20.

Собранные на фильтре 20 продукты износа для исследования их физических свойств и химического состава передают в физико-химическую лабораторию. Для экологического экспресс-анализа, после сбора продуктов износа шины за определенное время, фильтр 20 помещают в сосуд с фиксированным объемом жидкости, представляющей собой дистиллированную воду или водно-органическую смесь. После выдержки фильтра в указанной жидкости, в которую происходит экстракция химических веществ из продуктов износа шины, экстракт помещают в емкость с биосенсором, представляющим собой культуры люминесцентных бактерий, и измеряют параметры биолюминесценции. По уменьшению интенсивности биолюминесценции полученной пробы по сравнению с пробой, не содержащей токсических веществ, судят об уровне токсического эффекта продуктов износа автомобильной шины. Для испытания шин в тропических условиях в испытательной камере устанавливают необходимые климатические параметры с помощью нагревательного элемента 23 и парогенератора 25, соединенного с камерой 1 паропроводом 24.

Необходимое для исследований количество продукта износа забирают из зоны контакта колеса посредством вытяжных патрубков 21 и 22 (фиг.1) при помощи электроаспиратора 19 и накапливают на фильтре 20. В первом варианте отбор продуктов износа производят с фиксированным объемом отбираемого воздуха. Во втором варианте фиксируют массу шинной пыли посредством взвешивания на лабораторных весах. В третьем варианте фиксируют время или пройденный шиной путь, при которых происходит генерация продуктов износа. При необходимости выполнять исследования физического и химического состава продуктов износа фильтр 20 с собранными на нем продуктами износа шины передают в физико-химическую лабораторию.

Для оперативного экспрессного анализа токсичности продуктов износа выполняют подготовку измерительных проб в соответствии с нормативным документом по применению способов интегрального биотестирования МР 01.018-07. Для чего фильтр 20 с накопленными на нем продуктами износа шины опускают в фиксированный объем дистиллированной воды или водно-органической смеси. После выдержки фильтра в указанной жидкости, в которую происходит экстракция химических веществ из продуктов износа шины, экстракт помещают в емкость с биосенсором, представляющим собой культуры люминесцентных бактерий, и измеряют параметры биолюминесценции с помощью прибора «Биотокс-10М». По уменьшению интенсивности биолюминесценции полученной пробы по сравнению с пробой, не содержащей токсических веществ, судят об уровне токсического эффекта продуктов износа автомобильной шины.

Тело вращения, выполненное в виде конического барабана 5, совместно с автомобильным колесом 8 и установленной на нем исследуемой шиной 9 помещены в закрытую камеру 1. Камера содержит фильтр 3 очистки поступающего в нее атмосферного воздуха и заборник воздуха 17 с патрубками 21 и 22, помещенными напротив зоны контакта шины с барабаном. Патрубки соединены воздуховодом с аспиратором 19 через фильтр 20 для сбора и отложения на нем продуктов износа автомобильной шины. Для имитации различных климатических условий с необходимой температурой и необходимой влажностью закрытая камера оснащена электрическим нагревательным элементом и соединена паропроводом с парогенератором. Технический результат - возможность получать продукты износа различных автомобильных шин в условиях умеренно форсированного износа для проведения экспресс-анализов их токсичности с использованием методов биотестирования и оценить вредность продуктов износа различных шин при их сопоставлении между собой. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стенд для исследования автомобильной шины, содержащий тело вращения, отличающийся тем, что тело вращения выполнено в виде конического барабана, который совместно с автомобильным колесом и установленной на нем исследуемой шиной помещен в закрытую камеру, имеющую фильтр очистки поступающего в камеру атмосферного воздуха и заборник воздуха с патрубками, помещенными напротив зоны контакта шины с барабаном и соединенными воздуховодом с аспиратором через фильтр для сбора и отложения на нем продуктов износа автомобильной шины.

2. Стенд для исследования шины по п.1, отличающийся тем, что барабан покрыт абразивным материалом, сделанным в виде зернистой пленки, наклеенной на коническую поверхность барабана.

3. Стенд для исследования шины по п.2, отличающийся тем, что заборник воздуха содержит два вытяжных патрубка, расположенных по разные стороны от места касания шины с зернистой пленкой, наклеенной на барабан.

4. Стенд для исследования автомобильной шины по п.1, отличающийся тем, что для имитации различных климатических условий с необходимой температурой и необходимой влажностью закрытая камера оснащена электрическим нагревательным элементом и соединена паропроводом с парогенератором.