УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСА ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ОТ ИЗНОСА ШИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2023 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств, при проведении которых определяют выброс твердых частиц от износа шины, возникающий при движении колесного транспортного средства.

При движении транспортного средства в атмосферу попадает большое количество вредных веществ, из которых в настоящее время наибольшую опасность для здоровья человека представляют твердые частицы невыхлопного происхождения, в частности, от износа шин. Ключевой задачей для решения этой важной проблемы является проведение испытаний в режиме реальных дорожных условий (на движущемся транспортном средстве) для определения выброса твердых частиц от износа шины. Анализ результатов таких исследований позволит своевременно, на стадии проектирования автомобильной шины, вносить изменения в конструкцию последней или в состав композиции, основу которой составляет материал, из которого изготовлена шина, для снижения выброса в атмосферу вредных веществ, представляющих большую угрозу для здоровья человека.

Из уровня техники известно устройство для определения выброса твердых частиц от износа автомобильной шины, раскрытое в патенте №2527617, выданном в РФ. Указанное устройство представляет собой испытательный стенд, что не позволяет исследовать шину в реальных дорожных условиях.

В японском центре JASIC (Japan Automobile Standards Internationalization Center) для определения выброса твердых частиц от износа шины используют лабораторно-дорожный комплекс. Пробы воздуха забирают при помощи всасывающего сопла позади «пятого колеса», расположенного в базе автомобиля-тягача, а определение выброса твердых частиц ведут измерительной аппаратурой, расположенной на прицепе автомобиля-тягача. Вертикальная нагрузка, боковые и продольные усилия на «пятое колесо» передаются автомобилем-тягачом во время его движения (см. Tonegawa Yoshio. Development of tire dust emission measurement for passenger vehicle. - JASIC, 2018. URL: https://www.nanoparticles.ch/archive/2015_Tonegawa_PO.pdf). Однако при использовании такой конструкции существует неопределенность, связанная с отличием процесса качения «пятого колеса» от процесса качения реального колеса автомобиля (тяговый режим, разгон-торможение, поворот).

Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (США) при исследовании влияния массы транспортного средства и интенсивности торможения на выброс твердых частиц было применено устройство для определения выброса твердых частиц от износа шины и тормозного механизма. Устройство содержит первый воздуховод с всасывающим отверстием для забора проб воздуха, содержащего твердые частицы от износа шины, второй воздуховод с всасывающим отверстием для забора проб воздуха, содержащего твердые частицы от износа тормозного механизма, анализаторы твердых частиц от износа шины и тормозного механизма, соединенные с выходами соответствующих воздуховодов. При этом пробы воздуха от износа шины отбирались с задней стороны правого переднего колеса в 2,5 см от его верхней части. Твердые частицы от износа тормозного механизма отбирались в 5 см от центра правого переднего колеса с его внешней стороны (см. Farzan Oroumiyeh, Yifang Zhu. Brake and tire particles measured from on-road vehicles: Effects of vehicle mass and braking intensity. Atmospheric Environment: X Volume 12, December 2021, 100121. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590162121000216?via%3Dihub). Однако при таком расположении всасывающего отверстия первого воздуховода существует значительная неопределенность, связанная с формированием воздушных потоков внутри колесной арки, в которых одновременно содержатся твердые частицы от износа тормозного механизма, шины, а также твердые частицы из ресуспендированной дорожной пыли.

Более близким к технической сущности изобретения является устройство для определения выброса твердых частиц от износа шины транспортного средства, содержащее воздуховод с всасывающим отверстием, расположенным напротив беговой дорожки шины рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса транспортного средства (см. Marcel Mathissen, Volker Scheer, Rainer Vogt, Thorsten Benter. Investigation on the potential generation of ultra the particles from the tire-road interface. Atmospheric Environment 45 (2011) 6172-6179. URL: http://dx.doi.Org/10.1016/j.atmosenv.2011.08.032). Однако такая конструкция устройства не позволяет исследовать выброс твердых частиц на разных участках беговой дорожки шины. Так, по причине малого диаметра всасывающего отверстия воздуховода отсутствует возможность забора проб воздуха, например, по всей ширине беговой дорожки шины или с одного из участков беговой дорожки (среднего или крайних).

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в разработке конструкции всасывающего сопла, которая бы позволила осуществлять забор проб воздуха с разных участков беговой дорожки шины.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении достоверности результатов исследования выброса твердых частиц от износа разных участков шины транспортного средства.

Решение указанной технической проблемы и получение технического результата обеспечено тем, что в устройстве для определения выброса твердых частиц от износа шины транспортного средства, содержащем воздуховод с всасывающим соплом, расположенным напротив беговой дорожки шины рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса транспортного средства, анализатор твердых частиц, сообщенный с воздуховодом, воздушный насос, соединенный с выходом анализатора, внутри всасывающего сопла в его верхней и нижней стенках вдоль его входного отверстия выполнены продольные пазы, в которых установлена съемная пластина из набора нескольких разных съемных пластин, каждая из которых имеет по меньшей мере одно прямоугольное отверстие.

За счет выполнения внутри всасывающего сопла в его верхней и нижней стенках вдоль его входного отверстия продольных пазов, в которых установлена съемная пластина из набора нескольких разных съемных пластин, каждая из которых имеет по меньшей мере одно прямоугольное отверстие, возможно осуществлять забор проб воздуха с разных участков беговой дорожки шины. В результате повышается достоверность результатов исследования выброса твердых частиц от износа разных участков шины транспортного средства.

Ширина прямоугольного отверстия в первой съемной пластине из упомянутого набора пластин соответствует ширине беговой дорожки шины. Прямоугольное отверстие во второй съемной пластине расположено в средней ее части, причем ширина отверстия во второй пластине соответствует ширине среднего участка беговой дорожки шины. Прямоугольное отверстие в третьей съемной пластине расположено с одной ее стороны, причем ширина отверстия в третьей пластине соответствует ширине крайнего участка беговой дорожки шины. В четвертой съемной пластине сделаны два прямоугольных отверстия, расположенных с одной и с другой ее стороны, причем ширина отверстий в четвертой пластине соответствует ширине крайних участков беговой дорожки шины.

На краю первой, второй и четвертой съемных пластин сделано вспомогательное отверстие, отделенное от края пластины перемычкой, образующей ручку. Это обеспечивает удобство снятия и установки съемных пластин в продольные пазы всасывающего сопла.

На фигуре 1 показано транспортное средство с устройством для определения выброса твердых частиц от износа шины.

На фигуре 2 изображено транспортное средство (вид сверху), показанное на фигуре 1.

На фигуре 3 приведена схема устройства для определения выброса твердых частиц от износа шины транспортного средства.

На фигуре 4 показано всасывающее сопло с установленной в нем пластиной.

На фигуре 5 показано всасывающее сопло, вид спереди. На фигуре 6 показан разрез А-А всасывающего сопла, изображенного на фигуре 5.

На фигурах 7а-7г изображены съемные пластины с различным расположением в них прямоугольных отверстий.

Устройство для определения выброса твердых частиц от износа шины транспортного средства, представленное на фигурах 1-3, содержит воздуховод 1 с всасывающим соплом 2, анализатор 3 твердых частиц, сообщенный с воздуховодом 1, воздушный насос 4, соединенный с выходом анализатора 3. Воздушный насос 4 может быть выполнен в виде вакуумного насоса (фигура 3). В качестве анализатора 3 может применяться, например, лазерный счетчик частиц, спектрометр или фотометр.

Сопло 2 расположено напротив беговой дорожки 5 шины 6 рядом с пятном контакта шины 6 с дорожным полотном 7 позади колеса 8 транспортного средства 9. Внутри сопла 2 в его верхней и нижней стенках вдоль его входного отверстия выполнены продольные пазы 10, образующие канавки (фигуры 4, 6). В этих канавках установлена съемная плоская пластина, извлеченная из готового набора нескольких разных съемных пластин 11-14 (фигуры 7а-7г), каждая из которых имеет по меньшей мере одно прямоугольное отверстие.

Ширина прямоугольного отверстия 15 в пластине 11 (фигура 7а) соответствует ширине беговой дорожки 5 шины 6. Прямоугольное отверстие 16 в пластине 12 (фигура 7б) расположено в средней ее части, причем ширина отверстия 16 в пластине 12 соответствует ширине среднего участка 17 беговой дорожки 5 шины 6. Прямоугольное отверстие 18 в пластине 13 (фигура 7в) расположено с одной ее стороны, причем ширина отверстия 18 в пластине 13 соответствует ширине крайнего участка 19 беговой дорожки 5 шины 6 и ширине крайнего участка 20 беговой дорожки 5 шины 6. В пластине 14 (фигура 7г) сделаны два прямоугольных отверстия 21, 22, расположенных с одной и с другой ее стороны, причем ширина отверстий 21, 22 в пластине 14 соответствует ширине крайних участков 19, 20 беговой дорожки 5 шины 6.

На краю пластин 11, 12, 14 (фигуры 7а, 7б, 7г) сделано вспомогательное отверстие 23, отделенное от края пластины перемычкой, образующей ручку 24.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением испытаний, целью которых является определение выброса твердых частиц от износа шины по всей ширине ее беговой дорожки, выбирают пластину 11 (фигура 7а) из набора пластин, ширина прямоугольного отверстия 15 в которой соответствует ширине беговой дорожки 5 шины 6. Далее пластину 11, удерживая за ручку 24, устанавливают в продольные пазы 10 всасывающего сопла 2.

В момент начала движения транспортного средства 9 включается насос 4. Атмосферный воздух, засасываемый насосом 4, поступает на вход сопла 2, проходя через отверстие 15 в пластине 11, и далее по воздуховоду 1 направляется в анализатор 3. В анализаторе 3 во время движения транспортного средства 9 определяется количество, размер и т.п. параметры твердых частиц от износа шины 6, содержащихся в воздушном потоке.

Аналогично, перед проведением испытаний, целью которых является определение выброса твердых частиц от износа шины по ширине среднего участка 17 ее беговой дорожки 5, выбирают пластину 12 (фигура 7б) из набора, ширина прямоугольного отверстия 16 в которой соответствует ширине среднего участка 17 беговой дорожки 5 шины 6, после чего пластину 12 устанавливают в продольные пазы 10 всасывающего сопла 2.

Точно так же могут быть проведены испытания по определению выброса твердых частиц от износа шины 6 на крайнем участке 19 или крайнем участке 20 ее беговой дорожки 5, используя пластину 13 (фигура 7в). При исследовании выброса твердых частиц на крайнем участке 20 переворачивают пластину 13 на 180°. Исследование выброса твердых частиц на обоих крайних участках 19 и 20 беговой дорожки 5 шины 6 одновременно проводят при помощи пластины 14. Созданное устройство может быть применено аналогичным образом для исследования выброса твердых частиц любой другой шиной транспортного средства на различных участках ее беговой дорожки.

Таким образом, в устройстве для определения выброса твердых частиц от износа шины транспортного средства, содержащем воздуховод с всасывающим соплом, расположенным напротив беговой дорожки шины рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса транспортного средства, анализатор твердых частиц, сообщенный с воздуховодом, воздушный насос, соединенный с выходом анализатора, при выполнении в этом устройстве внутри всасывающего сопла в его верхней и нижней стенках вдоль его входного отверстия продольных пазов, в которых установлена съемная пластина из набора нескольких разных съемных пластин, каждая из которых имеет по меньшей мере одно прямоугольное отверстие, обеспечивается забор проб воздуха с разных участков беговой дорожки шины. В результате повышается достоверность результатов исследования выброса твердых частиц от износа разных участков шины транспортного средства.

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств. Устройство для определения выброса твердых частиц от износа шины содержит воздуховод с всасывающим соплом, анализатор твердых частиц, сообщенный с воздуховодом, воздушный насос, соединенный с выходом анализатора. Сопло расположено напротив беговой дорожки шины рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса транспортного средства. Внутри сопла в его верхней и нижней стенках вдоль его входного отверстия выполнены продольные пазы, в которых установлена съемная пластина из набора нескольких разных съемных пластин, каждая из которых имеет по меньшей мере одно прямоугольное отверстие. Технический результат - повышение достоверности результатов исследования выброса твердых частиц от износа разных участков шины транспортного средства. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для определения выброса твердых частиц от износа шины транспортного средства, содержащее воздуховод с всасывающим соплом, расположенным напротив беговой дорожки шины рядом с пятном контакта шины с дорожным полотном позади колеса транспортного средства, анализатор твердых частиц, сообщенный с воздуховодом, воздушный насос, соединенный с выходом анализатора, внутри всасывающего сопла в его верхней и нижней стенках вдоль его входного отверстия выполнены продольные пазы, в которых установлена съемная пластина из набора нескольких разных съемных пластин, каждая из которых имеет по меньшей мере одно прямоугольное отверстие.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ширина прямоугольного отверстия в первой съемной пластине из упомянутого набора пластин соответствует ширине беговой дорожки шины, прямоугольное отверстие во второй съемной пластине расположено в средней ее части, причем ширина отверстия во второй пластине соответствует ширине среднего участка беговой дорожки шины, прямоугольное отверстие в третьей съемной пластине расположено с одной ее стороны, причем ширина отверстия в третьей пластине соответствует ширине крайнего участка беговой дорожки шины, в четвертой съемной пластине сделаны два прямоугольных отверстия, расположенных с одной и с другой ее стороны, причем ширина отверстий в четвертой пластине соответствует ширине крайних участков беговой дорожки шины.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на краю первой, второй и четвертой съемных пластин сделано вспомогательное отверстие, отделенное от края пластины перемычкой, образующей ручку.