Способ выявления явных и скрытых повреждений пневматических автомобильных шин и устройство для его осуществления Российский патент 2022 года по МПК G01M17/02 

Изобретение относится к диагностированию автомобильных шин, в частности к способам выявления явных и скрытых повреждений пневматических автомобильных шин.

Известен способ определения наличия дефектов структуры шины (см. заявка № 200116282/28 РФ, МПК G01M 17/02), заключающийся в том, что при проверке целостности внешней поверхности и внутренней структуры шины производят сравнение одноименных параметров оценки состояния структуры смежно расположенных участков шины, причем для проверки целостности структуры холодную шину нагревают до температуры не выше температуры вулканизации этой шины и горячую шину сканируют термовизором, а в качестве параметров оценки используют цветовое отображение температур участка шины. Недостатком данного способы являются технологическая сложность контролируемого нагрева поверхности шины до температуры не выше температуры вулканизации, высокая вероятность повреждения или возгорания шины из-за нагрева, а также необходимость применения дорогостоящего оборудования.

Известно устройство (см. а.с. № 1515077 СССР МПК G01L 1/22) для измерения сил на колесе транспортного средства, содержащее раму, соединенную с помощью шарнирного узла со стойкой, жестко закрепленной на фундаменте, ось, установленную в опорных узлах, ступицу для установки колеса с испытуемой шиной и измерительным звеном и два кронштейна, связанные между собой регулируемой тягой, причем один кронштейн жестко закреплен на стойке под шарнирным узлом, а другой на оси, установленной на опорных узлах и ступице посредством сферических подшипников по посадке с гарантированным зазором. Недостатками данного устройства является сложность конструкции, трудоемкость установки колеса на стенд и большие временные затраты на измерение силы сопротивления покрышки в разных ее точках, так как опорная поверхность не подвижна.

За прототип выбран стенд для исследования шин пневматических колес (см. патент № 192280 U1 РФ МПК G01M 17/00), содержащий раму, механизм нагружения, подвижную опорную поверхность, ее привод, с регулировкой частоты вращения, блок питания, усилитель и преобразователь электрического сигнала, на раме также установлены электродвигатель с двухскоростным редуктором, пульт управления, тензометрическая ось, выполненная с возможностью крепления колеса с шиной, причем подвижная опора имеет вид сменных деформаторов различного профиля, которые соосно закреплены на выходном валу редуктора, а реохордный датчик имеет обкатывающий ролик. Недостатками данного устройства является сложность и металлоемкость конструкции.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение простоты и безопасности осуществления диагностирования явных и скрытых повреждений пневматических автомобильных шин за счет использования в качестве оценочного параметра статической жесткости шины и простоты конструкции предлагаемого устройства.

Предлагаемый способ использует в качестве диагностического параметра усредненную статическую жесткость шины и заключается в многократном измерении статической жесткости шины через равные углы ее поворота относительно оси вращения, усреднении полученных значений, получении доверительного интервала значений с заданной вероятностью и выявлении участков шины с статической жесткостью, выходящей за нижнюю границу полученного доверительного интервала.

Для реализации предложенного способа предлагается следующее техническое решение (фиг. 1, фиг. 2). Устройство состоит из рамы 1 с установленным на ней валом 2, приводимым в движение через цепную передачу 3 при помощи электродвигателя 4. На валу 2 закреплена ступица, позволяющая устанавливать диагностируемое колесо 5. С рамой 1 через ось 6 шарнирно соединен рычаг 7, причем сама ось 6 жестко соединена с рычагом 7. На правом конце рычага 7 в вилке установлен ролик 8, который может свободно вращаться вокруг своей оси. На левом конце рычага 7 имеются отверстия 9, которые служат для фиксации подвижной планки 10 с грузом 11, обеспечивающим изменение силы прижатия ролика к колесу 5. Фиксация подвижной планки осуществляется при помощи пальца 12. С осью 6 жестко связана ручка потенциометра 13. Его выходные контакты подключаются через преобразователь 14 к персональному компьютеру.

Диагностирование осуществляется следующим образом. Колесо устанавливается на ступицу вала 2 стенда. Затем при помощи подвижной планки 10 с грузом 11 через рычаг 7 производятся прижатие ролика 8 к колесу 5 с усилием примерно равным весу, приходящемуся на колесо, установленное на автомобиль. Регулировка силы прижатия осуществляется за счет перемещения подвижной планки 10 с грузом 11 и фиксации их пальцем 12 в отверстиях 9. После нагружения колеса на персональный компьютер передается значение сопротивления на потенциометре соответствующее некоторому повороту ручки потенциометра 13. Напротив точки контакта колеса 5 и ролика 8 ставят мелом риску - нулевая точка, соответствующая нулевому углу поворота колеса. После включают привод и колесо начинает вращаться с некоторой частотой против хода часовой стрелки. Время включения привода должно обеспечить, как минимум, один полный оборот колеса и будет зависеть от диаметра колеса. При вращении колеса рычаг будет перемещаться вверх или вниз в зависимости от величины статической жесткости шины в конкретном месте, а так как ручка потенциометра 13 жестко связана с осью 6, которая в свою очередь также жестко связана с рычагом 7, то все линейные перемещения ролика будут преобразовываться в некоторый угол поворота ручки потенциометра 13, которому будут соответствовать некоторые значения сопротивления. Значения сопротивления и соответствующий им угол поворота колеса через преобразователь 14 передаются на персональный компьютер и обрабатываются специальной компьютерной программой, которая после остановки электродвигателя 4 привода произведет вычисление среднего значения статической жесткости шины и определит границы доверительного интервала значений с заданной вероятностью, а также выведет значения углов поворота колеса, соответствующие местам на шине со статической жесткостью выходящей за нижнюю границу полученного доверительного интервала. В местах шины, где будет отмечено значительное отклонение статической жесткости шины, предположительно может быть явный или скрытый дефект. Для нахождения данной точки выданное программой значение угла поворота шины откладывают от нулевой точки, а затем производят визуальный осмотр данного места шины и принимают окончательное решение о техническом состоянии шины.

Предлагаемые способ и устройство для его реализации позволяют снизить трудоемкость и упростить процесс выявления явных и скрытых повреждений шин, а также исключить вероятность повреждения или воспламенения шины за счет исключения необходимости нагрева ее поверхности при диагностировании и простоты конструкции предлагаемого устройства.

Способ использует в качестве диагностического параметра усредненную статическую жесткость шины и заключается в многократном измерении статической жесткости шины через равные углы ее поворота относительно оси вращения, усреднении полученных значений, получении доверительного интервала значений с заданной вероятностью и выявлении участков шины с статической жесткостью, выходящей за нижнюю границу полученного доверительного интервала. Устройство состоит из рамы с установленным на ней валом, приводимым в движение через цепную передачу при помощи электродвигателя. На валу закреплена ступица для установки диагностируемого колеса. Также имеется рычаг, шарнирно соединенный с рамой через ось. Ось рычага жестко соединена с ручкой потенциометра, выходные контакты которого подключены через преобразователь к персональному компьютеру. Оценка жесткости шины в разных ее точках осуществляется путем преобразования поступательных движений ролика в угловые перемещения ручки потенциометра. Технический результат – упрощение диагностики шин. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ выявления явных и скрытых повреждений пневматических автомобильных шин, заключающийся в многократном измерении статической жесткости шины через равные углы ее поворота относительно оси вращения, усреднении полученных значений, получении доверительного интервала значений с заданной вероятностью и выявлении участков шины со статической жесткостью, выходящей за нижнюю границу полученного доверительного интервала, отличающийся тем, что в качестве диагностического параметра используется усредненная статическая жесткость шины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заключение о наличии повреждения в конкретном месте шины делается при выходе значения ее статической жесткости в этом месте за нижнюю границу доверительного интервала, полученного с заданной вероятностью по результатам многократно произведенных измерений статической жесткости шины, выполненных через равные углы ее поворота относительно оси вращения.

3. Устройство для выявления явных и скрытых повреждений пневматических автомобильных шин, реализующее способ по п. 1, состоящее из рамы с установленным на ней валом, приводимым в движение через цепную передачу при помощи электродвигателя, причем на валу закреплена ступица, позволяющая устанавливать диагностируемое колесо, а также шарнирно соединенного с рамой через ось жестко связанного с ней рычага, причем ось рычага жестко соединена с ручкой потенциометра, выходные контакты которого подключены через преобразователь к персональному компьютеру, на правом конце рычага в вилке установлен ролик, который может свободно вращаться вокруг своей оси, а на левом конце рычага имеются отверстия, служащие для фиксации пальцем подвижной планки с грузом, обеспечивающим изменение силы прижатия ролика к колесу, отличающееся тем, что оценка жесткости шины в разных ее точках осуществляется путем преобразования поступательных движений ролика в угловые перемещения ручки потенциометра.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что привод диагностируемого колеса осуществляется через цепную передачу.