Устройство контроля вибронагруженности многоосных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий Российский патент 2024 года по МПК B60P3/40 G01H13/00 G01H1/14 G01D3/28 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к многоосным специальным колесным шасси, предназначенным для транспортировки длинномерных изделий.

Известно устройство для контроля неровности дорожного покрытия (SU N 1811545, 1993 г.), конструкция которого допускает его использование на любых типах карьерных автосамосвалов, оценка неровности проезжей части дороги получается непосредственно после проезда исследуемого участка дороги или всего маршрута.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет контролировать показатели вибронагруженности автомобильной техники при движении по дорогам различной категории и информировать водителя об оптимальных режимах движения в зависимости от опорной поверхности.

Наиболее близким техническим решением, которое может быть принято в качестве прототипа является устройство для оценки плавности хода гусеничных машин при обучении вождению (RU N 2113015, 1998 г.), содержащее блок датчиков регистрации вертикальных ускорений, счетчики и индикаторы. Предусматривает привитие навыков у водителей в преодолении резонансного режима движения, который представляет для них определенную психологическую и физическую трудность.

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет осуществлять только текущий контроль вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок, действующих на транспортное средство, и не позволяет прогнозировать наличие резонансных режимов движения и информировать водителя об оптимальной скорости движения для исключения негативного влияния резонансных колебаний на конструкцию транспортного средства и экипаж.

Задачей предлагаемого изобретения является: контроль вибронагруженности многоосных специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий при движении по дорогам различной категории с целью прогнозирования опасных режимов движения, при которых в конструкции специальных колесных шасси и транспортируемых изделий возникают резонансные колебания; текущий контроль вибронагруженности для определения величины вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок, действующих на специальные колесные шасси и транспортируемые изделия; помощь водителю в выборе скоростных режимов движения, исключающих резонансные колебания в конструкции изделий и превышение предельных допустимых значений вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок; а также накопление статистической информации об общей картине вибронагруженности специальных колесных шасси с транспортируемыми длинномерными изделиями.

Технический результат заключается в снижении негативного влияния резонансных колебаний и действующих перегрузок на конструкцию специальных колесных шасси и транспортируемых изделий за счет прогнозирования опасных режимов движения, при которых в конструкции специальных колесных шасси и транспортируемых изделий возникают резонансные колебания, текущего контроля вибронагруженности для определения величины вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок и помощи водителю в выборе скоростных режимов движения, исключающих резонансные колебания в конструкции изделий и превышение предельных допустимых значений вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок, а также в накоплении статистической информации об общей картине вибронагруженности специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий с целью совершенствования их конструкции и методов испытаний по контролю плавности хода.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство контроля вибронагруженности специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий содержит блок датчиков регистрации вертикальных ускорений, счетчики и индикаторы, вычислительный компонент с пакетом вычислительных программ, частотомер колебаний, датчик продольного ускорения и аналого-цифровой преобразователь, индикаторы выполнены в виде монитора отображения информации водителя, при этом вычислительный компонент, снабженный пакетом вычислительных программ, соединен электрическими цепями с монитором отображения информации водителя, частотомером колебаний, датчиками измерения вертикальных ускорений, датчиком продольного ускорения, штатным датчиком измерения скорости движения специального колесного шасси через аналого-цифровой преобразователь, причем частотомер колебаний, датчик продольного ускорения, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный компонент и монитор отображения информации устанавливаются в кабине водителя, а датчики измерения вертикальных ускорений устанавливаются на оконечностях несущей системы специального колесного шасси, в центре масс и местах крепления перевозимого изделия к несущей системе шасси.

Характерными особенностями специальных колесных шасси являются: значительные по величине масса и габаритные размеры; использование подвесок с существенными демпфирующими характеристиками; наличие сложных механизмов крепления перевозимых изделий к несущей системе шасси; относительно высокая степень податливости несущей системы шасси на изгиб и кручение. Указанные характерные особенности связаны с необходимостью обеспечения высокой плавности хода при условии транспортировки крупногабаритного и тяжелого груза.

В общем случае, нагружение специального колесного шасси при движении имеет стохастический характер, так как профиль дорожного полотна в значительной степени случаен. Однако многочисленные исследования дорожного профиля показывают, что профиль находящихся в эксплуатации дорог скорее имеет вполне стабильные стохастические характеристики. Это приводит к доминированию в общей картине вибронагруженности транспортного средства, движущегося с постоянной скоростью, установившихся колебаний и, как следствие, возникновению резонансных явлений, сопровождающихся увеличением значений амплитуд колебаний, вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок, способствующих накоплению повреждений в элементах конструкции специальных колесных шасси и транспортируемых изделий, снижению точности работы аппаратуры и повышению утомляемости водителя.

Общее устройство контроля вибронагруженности специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий изображено на фиг 1.

Устройство контроля вибронагруженности специальных колесных шасси 1 при транспортировке длинномерных изделий 2 содержит датчики измерения вертикальных ускорений 3, установленные на оконечностях несущей системы специального колесного шасси 1, в центре масс и в местах крепления транспортируемого длинномерного изделия 2 к несущей системе шасси 1, частотомер колебаний 4, датчик продольного ускорения 5, аналого-цифровой преобразователь 6, вычислительный компонент 7, монитор отображения информации 8, установленные в кабине водителя специального колесного шасси 1.

Устройство контроля вибронагруженности специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий работает следующим образом.

При движении специального колесного шасси 1 частота возникающих колебаний подрессоренной массы измеряется частотомером колебаний 4, установленным в кабине водителя, измеренные значения передаются в вычислительный компонент 7, значения установившейся скорости движения поступают от штатного датчика измерения скорости движения специального колесного шасси 1 через аналого-цифровой преобразователь 6, а для исключения режимов движения «трогание», «разгон» и «торможение» применяется датчик продольного ускорения 5. Значения величин вертикальных ускорений поступают от датчиков измерения вертикальных ускорений 3, расположенных на оконечностях несущей системы специального колесного шасси 1, где проявляются наибольшие значения амплитуд колебаний, в центре масс и в местах крепления транспортируемого длинномерного изделия 2 к несущей системе шасси 1.

В вычислительный компонент 7 внесены исходные данные в виде конструктивных параметров специального колесного шасси 1 таких как: L - длина несущей системы, м; EJ - изгибная жесткость несущей системы, Н м²; ρF - погонная масса несущей системы, кг/м; s_i; - координата; i-й опоры подвески, м; s_j - координата j-го узла навесного оборудования на несущей системе шасси, моделируемого в виде сосредоточенной массы, м; a_j, - величина сосредоточенной массы, кг; n - количество опор подвески; k - количество сосредоточенных масс, с - приведенный модуль упругости подвески и колеса, Н/м; b - коэффициент демпфирования подвески. Исходные данные в совокупности с получаемыми значениями частоты колебаний (ƒ, Гц) подрессоренной массы специального колесного шасси, вертикальных ускорений (a, м/с²) и установившейся скорости движения (V, м/с) позволяют рассчитать амплитудно-частотную характеристику специального колесного шасси с транспортируемым изделием для каждого типа дорог.

Анализ амплитудно-частотной характеристики позволяет прогнозировать опасные режимы движения, при которых возникают условия для появления резонансных колебаний в конструкции изделий, и режимы движения при которых отсутствуют указанные явления. Результаты анализа в виде сообщения с рекомендациями водителю скоростных режимов движения, исключающих возникновение резонансных колебаний, выводятся на мониторе отображения информации 8.

Вместе с тем, при движении специального колесного шасси 1 могут возникать экстремальные нагрузки, обусловленные ударными воздействиями на подвеску транспортного средства или резким изменением профиля дорожного полотна. В этом случае, при превышении предельных допустимых значений вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок, водителю на мониторе отображения информации 8 выводится сообщение о необходимости немедленного изменения скоростного режима движения. Решение о повышении или снижении скорости движения водитель принимает самостоятельно в зависимости от дорожных условий.

Предложенное устройство контроля вибронагруженности специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий обеспечивает прогнозирование возникновения резонансных колебаний в конструкции шасси и транспортируемых изделий в зависимости от опорной поверхности, возможность выбора водителем скоростных режимов движения, исключающих возникновение резонансных колебаний в конструкции шасси и перевозимых изделий, информирование водителя о текущем превышении предельных допустимых значений вертикальных ускорений и вызываемых ими перегрузок, а также накопление статистической информации об общей картине вибронагруженности специальных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Устройство контроля вибронагруженности многоосных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий содержит датчики вертикальных ускорений, счетчики и монитор отображения информации водителя. Дополнительно введены вычислительный компонент, частотомер колебаний, датчик продольного ускорения и аналого-цифровой преобразователь. Вычислительный компонент соединен с монитором, частотомером, датчиками вертикальных ускорений, датчиком продольного ускорения, штатным датчиком скорости движения колесного шасси через аналого-цифровой преобразователь. Частотомер, датчик продольного ускорения, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный компонент и монитор устанавливаются в кабине водителя. Датчики вертикальных ускорений устанавливаются на оконечностях несущей системы шасси, в центре масс и местах крепления перевозимого изделия к несущей системе шасси. Улучшается контроль вибронагруженности шасси, исключаются резонансные колебания. 1 ил.

Устройство контроля вибронагруженности многоосных колесных шасси при транспортировке длинномерных изделий, содержащее блок датчиков регистрации вертикальных ускорений, счетчики и индикаторы, отличающееся тем, что дополнительно введены вычислительный компонент с пакетом вычислительных программ, частотомер колебаний, датчик продольного ускорения и аналого-цифровой преобразователь, индикаторы выполнены в виде монитора отображения информации водителя, при этом вычислительный компонент, снабженный пакетом вычислительных программ, соединен электрическими цепями с монитором отображения информации водителя, частотомером колебаний, датчиками измерения вертикальных ускорений, датчиком продольного ускорения, штатным датчиком измерения скорости движения многоосного колесного шасси через аналого-цифровой преобразователь, причем частотомер колебаний, датчик продольного ускорения, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный компонент и монитор отображения информации устанавливаются в кабине водителя, а датчики измерения вертикальных ускорений устанавливаются на оконечностях несущей системы многоосного колесного шасси, в центре масс и местах крепления перевозимого изделия к несущей системе шасси.