Стенд для динамических испытаний пневматической шины Советский патент 1984 года по МПК G01M17/02 

11

Изобретение относится к стендовому оборудованию, в частности к области исследования пневматических шин транспортных средств.

Известен стенд для динамических испытаний пневматических шин, содержащий основание, механизм для установки и нагружения колеса с испытуемой шинрй и подвижную в горизонтальном направлении опорную плиту, связанную через динамометр с механизмом тангенциального нагружения шины lj .

Однако данный стенд позволяет исследовать только переходные характеристики шины в режиме затухающих колебаний, тогда как на практике во время движения шина ведущего колеса работает в режиме вынужденных колебаний.

Известен также стенд для динамических испытаний пневматической шины, содержащий основание, механизм для установки и нагружения колеса с испытуемой шиной, подвижную в го,ризонтальном направлении опорную плиту, связанную через кривошипношатунный механизм с подвижной компенсационной плитой для уравновешивания сил инерции, измерительные устройства, установленные по обе стороны кри- вошипно-шатунного механизма, между ним, опорной и компенсационной плитами JYJ .

Этот стенд позволяет определять динамическую жесткость и демпфирование шины в тангенциально направлении в режиме вынужденных колебаний, однако конструкция стенда не позволяет учесть влияние других изменяющихся эксплуатационных факторов.

Наиболее близким к изобретению является стенд для динамических испытаний пневматической шины, содержащий основание, механизм для установки и нагружения колеса с испытуемой шиной, подвижную в горизонтальном направлении опорную плиту, связанную через крйвошипно-шатунный механизм с подвижной компенсационной плитой для уравновешивания сил инерции, измерительные устройства, установленные по обе стороны кривошипношатунного механизма, между ним, опорной и компенсационной плитами, причем на компенсационной плите на опоpax качения установлена каретка с дополнительным устройством нагружения, ,а механизм установки и нагружения

77, 2

колеса снабжен элементом фиксации колеса и вибратором, связанным с элементом фиксации колеса посредством вертикальных штанг, установленных в направляющих с возможностью аксиального перемещения относительно груза, установленного на упругих элементах над вибратором 3j .

Известный стенд дает возможность определять динамическую жесткость и демпфирование шины как в радиальном, так и в тангенциальном направлениях одновременно при одном эксперименте . Однако в реальных условиях эксплуатации автомобиля колесо испытывает еще целый ряд нагрузок, которые на известном стенде нельзя воспроизвести. Например, есть основания считать, что при движении переднего ведущего колеса на повороте на большой скорости вследствие движения шины с уводом резко меняются жесткостные и диссипативные характеристики шины. Неизученность этого явления приводит к возникновению в ряде случаев опасных автоколебаний шин в системе рулевого управления, приводящих к- уходу автомобиля с дороги. Кроме того, при повороте автомобиля на склоне деформация шины увеличивается в боковом направлении, что вызывает значительные изменения жесткостных и диссипативных характеристик шины. Поэтому полученные в результате испатаний на известном стенде выходные динамические характеристики шины имеют значительные по-грешнбсти.

Цель изобретения - расширений функциональных возможностей етенда по исследованию жесткостных и диссипативных характеристик шин с имитацией эксплуатационных режимов цагруженйя.

Поставленная цель достигается тем что стенд для динамических испытаний пневматической шины, содержащий основание, механизм для установки и вертикального нагружения колеса с испытуемой шиной, подвижную в горизонтальном направлении опорную плиту, связаннуЮдчерез крйвошипношатунный механизм с подвижной компенсационной плитой, на которой на опорах качения установлена каретка с дополнительным устройством вертикального нагружения, измерительные устройства, установленные по обе стороны кривошипно-шатунного меха311

низма,-между ним, опорной и компенсационной плитами, элемент фиксации колеса и вибратор, связанный с элементом фиксации колеса посредством вертикальных штанг, установленных в направляющих с возможностью аксиального перемещения относительно груза, установленного на упругих элементах над вибратором, снабжен связанным с основанием механизмом углового нагружения колеса и приводом его бокового сдвига, при этом основание стенда установлено с возможностью углового поворота вокруг плавающего центра, находящегося под проекцией средней зоны контакта испытуемой шины с. опорной плитой на плоскость основания, а подвижная опорная плита выполнена из двух элементов, соединенных между собой с возможностью углового поворота в вертикальной плоскости, и снабжена устройством для их взаимной фиксации в требуемом положении, причем нижний из этих элементов снабжен упорными роликами, плоскости вращения которых параллельны плоскости оснбвания, стенда.

Кроме того, для установки плаваю|щего центра основание выполнено с па {зами для прохода фиксирующих болтов.

Устройство для взаимной фиксации элементов опорной плиты выполнено в виде сектора с отверстиями для фиксирующих пальцев.

Указанное вьтолнение стенда позволяет проводить исследование диссипативных и жесткостных.характеристик шин в условиях,- имитирующих работу шины ведущего управляемого колеса на поворотеi а именно позволяет моделировать: пульсации, крутящего момента, возникающие, например, от колебаний в трансмиссии и шарнирах равных угловых скоростей; смещение направления цульсаций крутящего момента относительно оси и центра колеса, вызываемое уводом и смещением центра отпечатка шины от действия центробежной силы на повороте; имитацию перекоса оси вращения колеса в результате поперечного крена автомобиля на повороте.

На фиг. 1 изображен предлагаемый стенд, общий вид; на фиг. 2 - схема устройства для нагружения шины в боковом направлении; на фиг. 3 схема устройства для исследования

7 4.

характ.еристик шины в наклонном положении; на фиг. 4 - схема устройства для углового нагружения испытуемого колеса.

Пневматическая шина 1 со ступицей 2 установлены жестко на элементе 3 фиксации колеса, связанном с обеих сторон со штангами 4, перемещающимися в направляющих цилинд- pax 5. Штанги 4 связаны с горизонтальной плитой 6, на которой жестко закреплены упругие элементы 7, нагружаемые грузом 8, и вибратор 9, приводимый в действие электродвигателем постоянного тока. Кривошипношатунным механизмом 10 осуществляется возвратно-поступательное движение подвижной опорной плиты 11. Между подвижной опорной плитой 11 и ползуном 12 с помощью сферических шарниров установлен тензометрический динамометр 13. На оси крепления колеса установлен тензометрический датчик 14 для измерения крутящего момента. Кривошипно-шатунньй механизм с помощью шатуна 15, ползуна 16 и тензометрического динамометра 17 связан с компенсационной подвижной плитой 18, на которой установлена подвижная нагрузочная тележка 19, нагружаемая винтом 20. Перемещение подвижной опорной плиты в горизонтальном направлении записывается реохордным датчиком 21. Для обеспечения равномерного вращения кривошипа предусмотрен маховик 22. Изменение амплитуды колебания производится за счет радиального смещения гайки 23 по винту 24. Реохордным датчиком 25 записывается перемещение оси шины в вертикальном направлении, вертикальное усилие измеряется ладометром 26, расположенным под подвижной опорной плитой 11. При помощи винта 27 (фиг. 2) нагружают шину 1 боковыми усилиями. К поверхности фундамента 28 болтами 29 крепится основание 30, на котором установлены механизмы фиксации и нагружения колеса. Поперечное перемещение подвижной опорной плиты 11, установленной на рельсах 31, исключается упорными роликами 32. Боковое усилие измеряется с помощью датчика 33. Наклон подвижной опорной плиты 11 на заданный угол осуществляется при помощи сектора 34, который фиксирует ее под определенным углом (фиг. 3). Для углового нагружения испытуемого колеса служит рычаг 35, соединенный с датчиком тензопреобразователя 36 и электромеханизмом 37 типа АПС-чад (фиг. 4), который обеспечивает поворот основания 30. Параметры силового нагружения шины при испытаниях измеряют при помощи стандартных преобразователей типа РА Определение демпфирующей способности шины в тангенциальном направле нии производят при вынужденных колебаниях шины, задаваемых возвратнопоступательным движением опорной под вижной плиты 11 при помощи кривошипно-шатунного механизма 10, связанног с компенсационной подвижной плитой 18, равной по массе опорной подвижной плите 11. Компенсационная подвижная шшта 18 уравновешивает си лу инерции опорной подвижной плиты 11. При помовщ винта 20 нагрузочная тележка 19 прижимается к компенсационной подвижной плите 18, создавая на ней такую же нагрузку, какая Приходится на опорную подвижную плиту 1 1 , благодаря чему происходит уравновешивание сил трения опорной и компенсационной подвижных плит. Необходимое усилие нагрузочной тележ ки измеряется ладометром 26, который заранее тарируется. Тензометрический динамометр 17 измеряет суммарную сил инерции и трения Р Р + Р. Тензометри ческий динамометр 13 измеряют суммарную силу Разность показателей тензометрических динамометров- 13 и 17 даст значение суммы упругой и неупругой сил РСЧ« -Р Pjjnp Ривипр Тен зодатчики динамометров 13 и 17 соеди няют так, чтобы получить сигнал разности. Сигнал деформации записбшается на двухкатодном осциллографе, который дает динамометрическую петлю гистерезиса. Для определения динамической жест кости и демпфирования шины в радиальном нащхавлешш одновременно записывают перемещение оси шины в вертикальном направлении реохордньм датчиком 25 и вертикальное усилие ладометром 26. Стенд дает возможность также определять жесткость и демпфирующие свойства упругого элемента 7, записывая аналогично перемещение груза В и усилие на ладометре 26, тогда, когда известны динамическая жесткость и демпфирование шины в радиальном направлении; Чтобы учесть при определении жесткости и демпфирующей способности пшны боковую нагрузку, при помощи винта 27 сдвигают основание 30 и тем самым нагружают колесо боковым усилием. Величину бокового усилия измеряют с помощью датчика 33. Для углового нагружения испытуемого колеса при помощи рычага 35 поворачивают основание 30 вокруг болтов 29, расположенных в пазах осно(вания. Параметры силового нагружения шины при испытании измеряют при помощи стандартных преобразователей типа РА. Чаклонную поверхность, часто встречающуюся в реальных условиях эксплуатации, .можно воспроизвести при помощи верхнего элемента подвижной опорной плиТы 11, который посредством сектора 34 осуществляет угловой поворот опорной поверхности колеса в вертикальной плоскости и фиксирует его под определенным углом. Нагружая шину комплексно постоянными усилиями в тангенциальном, радиальном, боковом и окружном направлениях, апотом изменяя амплитуду и частоту колебаний, можно задавать колебания шины в радиальном и тангенциальном направлениях, имеющие место в реальных дорожных условиях. Р.асширение функциональных возможностей стенда способствует повьш1ению точности измерения выходньк характеристик шин, приближая их к per альным.

1. СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ, содержащий основание, механизм для установки и вертикального нагружения колеса- с испытуемой шиной, подвкжнзпо в горизонтальном направлении опорную плиту, связанную через кривошипношатунный механизм с подвижной компенсационной плитой, на которой на опорах качения установлена каретка с дополнительным устройством вертикального нагружения, измерительные устройства, установленные по обе стороны кривошйпно-шатунного механизма, между ним, опорной и компенсационной плитами, элемент фиксации колеса и вибратор, связанный с элементом фиксации колеса посредством вертикальных штанг, установленных в направляющих с возможностью аксиального перемещения относительно груза, установленного на упругих элементах над вибратором, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей по исследованию жесткостных и диссипативных: характеристик шин с имитацией эксплуатационных режимов нагружения, он снабжен связанным с основанием механизмом углового нагружения колеса и приводом его бокового сдвига, при этом основание стенда установлено с возможностью углового поворота во- . круг плавающего центра, находящегося под проекцией средней зоны контакта испытуемой шины с опорной плитой на плоскость основания, а подвижная опорная плита выполнена из двух элементов, соединенных между собой с возможностью углового поворота в вер.тикальной плоскости, и снабжена устройством для их взаимной фиксации в требуемом положении, причем нижний из этих элементов снабжен упорными роликами, плоскости вращения которых параллельны плоскости основания стенда. 2.Стенд по п. 1, отличающийся тем, что для установки плавающего центра основание выполнено с пазами для прохода фиксирукицих болтов. 3.Стенд поп, 1,отличающ и и с я тем, что устройство для взаимной фиксации элементов опорной плиты выполнено в виде сектора с отверстиями для фиксирующих пальцев.

30