Способ установки колесного транспортного средства на испытательном стенде Советский патент 1985 года по МПК B60T17/22 

Изобретение относится к способам установки колесных транспортных средств на испытательных стендах в частности, имеющих спаренные мосты, например трехосных автомобилей, преимущественно при проверке и диагностировании их в условиях эксплуатации, на стенде с беговыми барабанами.

Цель изобретения - расщирение области применения путем обеспечения испытаний транспортных средств со спаренными мостами.

На фиг. 1 дана схема установки на стенд транспортного средства со спаренными мостами при испытаниях; на фиг. 2 - схема сил, действующих при тяговых испытаниях; на фиг. 3 - в разрезе возможное смещение колес и мостов транспортного средства при тяговых испытаниях; на фиг. 4 - схема сил, действующих при тормозных испытаниях; на фиг. 5 - в разрезе возможное смещение колес и мостов при тормозных испытаниях; на фиг. б - стенд, вид сверху; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6.

Транспортное средство 1 со спаренными мостами устанавливают на стенд 2, имеющий две пары беговых барабанов. Поскольку расстояние между осями спаренных мостов Оз-Об (в данном примере4320 мм) больше, чем расстояние между осями барабанов Qj,-Об (в данном примере 630 мм) можно установить транспортное средство 1 таким образом, чтобы колеса 3 среднего места опирались на передниебарабаны 4 стенда 2, перейдя через их верщины, а колеса 5 заднего моста,опирались на задние барабаны 6 стенда 2, не дойдя до их верщин. Наклонная плоскость) в которой лежат оси колеса 3 и барабана 4 (проектируется на фиг. 1 в прямую Оз;-O), расположена под углом c(. к вертикальной плоскости, в которой лежит ось колеса 3 (проектируется на фиг. 1 в вертикальную прямую Оз - Oj), а наклонная плоскость в которой лежат оси колеса 5 и барабана 6 (проектируется на фиг. 1 в прямую OgOs) расположена под уллом «-г к вертикальной плоскости, Б которой лежит ось барабана 6 проектируется на фиг. 1 в вертикальную прямую Об-Ое). В данном примере при симметричной установке (ki 313°. Указанные наклонные плоскости пересекаются по прямой линии, которая лежит ниже плоскости осей барабанов Ол - Об (в данном примере на 487 мм) и между указанными вертикальными плоскостями и проектируется на фиг. 1 в точку ОгПод свободные колеса 7 переднего моста спереди и сзади устанавливают страховочные упоры 8 и 9. Включают двигатель транспортного средства 1, при необходимости блокируют межосевой дифференциал (не показан) , вращают колеса 3 и 5 и барабаны 4 и 6. Доводят скорость до заданной величины, включат, нагрузочное устройство и нз.мерительную систему стенда (не показаны), измеряют и регистрируют .параметры тяговых испытаний, например тяговую силу или мощность.

Нижние точки 10 колеса 3 и 11 колеса 5 расположены ниже, чем верщины 12 барабана 4 и .13 барабана 6 (в данном примере при симметричной установке в среднем на 102 мм). Находящиеся под точками 10 и

И участки пола и(или) конструкции стенда опущены относительно верщин 12 и 13 на величину «а, которая превышает разницу уровней точки 10 и верщины 12 и точки 11 и верщины 13 в любой момент испытаНИИ, кроме момента установки транспортного сред,ства на стенд и съезда с него.

При тяговых испытаниях смещению препятствует сила FI, создаваемая страховочным упором 8, а сопротивление, развиваемое нагрузочным устройством стенда, создает

тангенциальные силы Fa и РЗ в контактах колес с барабанами (фиг. 2). Эти силы стремятся сдвинуть транспортное средство вперед. Продольная сила Р, которая стремится сдвинуть транспортное средство вперед, составляет,. Р Facos Fs-cosot. При данном способе установки снижается вероятность съезда. Во-первых, меньще сила Р, смещающая транспортное средство. Во-вторых, скатывающие силы на передних и задних барабанах направлены в разные

стороны и полностью или частично компенсируют друг друга. В-третьих, при перемещении транспортного средства вперед колеса 3 переднего из спаренных мостов смещаются вперед и вниз в положение а (фиг. 3) а колеса 5 смещаются вперед и вверх. Смещение возможно до тех пор, пока балка 14 .заднего из спаренных мостов не упрется в ограничитель 15 на раме 16 или другом элементе транспортного средства (фиг. 3). При этом угол 1 увеличится до величины (4

угол с думеньщится до величины ,которая однако, существенно отлична от нуля. В дан ном примере наибольшее возможное смещение заднего моста 150 мм. При этом л 59°. 9,3°, разница уровней точек 10 и 12 308 мм. Величина «а может составлять, например, 350 мм.

Так как углы oti и лг имеют разные знаки относительно вертикали, скатывающие силы будут направлены в разные стороны, а их алгебраическая сумма, способствующая смещению транспортного средства, намного меньще, чем в известном способе. Это повышает безопасность испытаний.

Кроме того, когда балка 14 упирается в ограничитель 15, происходит перераспределение весовых нагрузок на колеса переднего и заднего спаренных мостов: нагрузка на задний мост возрастает, на передний - уменьшается (в предельном случае до величины собственного веса моста с колесами). Благодаря этому радиальная реакция NI барабана 4 на колесо 3 уменьшается, увеличивается радиальная реакция Ng барабана 6 на колесо 5, в результате чего разность горизонтальных составляющих N и NZ оказывается направленной назад, препятствует дальнейшему смеш,ению транспортного средства и обеспечивает его устойчивость на стенде. Это позволяет обойтить без крепления транспортного средства тягами, как в изестном способе, а ограничиться применением страховочных упоров, что значительно сокраш.ает подготовительнозаключительное время и затраты ручного труда.

Для испытания тормозов инерционным способом блокируют межосевой дифференциал, доводят скорость колес и барабанов до заданной величины, разблокируют межосевой дифференциал, отключают привод колес и барабанов, чтобы они вращались только по инерции, прерывают кинематическую связь между правыми и левыми барабанами, для чего например, размыкают сцепную муфту, включают измерительные системы стенда и тормозную систему транспортного средства. В процессе торможения измеряют и регистрируют параметры испытаний, например замедление и тормозной путь каждого колеса или барабана. Чтобы последнее было возможно, стенд должен иметь отдельные датчики измерительных систем для каждого из барабанов (или колес).

Стенд для испытаний тормозов указанным способом не должен иметь связи между передними и задними барабанами. Если такая имеется (например, цепная передача), в нее должен быть встроен элемент, позволяющий разрывать связь, например сцепная муфта, установленная между одной из звездочек передачи и валом барабана.

При испытании тормозов силыРИ Fj смещают транспортное средство назад (фиг. 4). Смещению, препятствует сила сцепления с полом заторможенных свободных колес 7 (сила Н) и реакция страховочного упора 9 FJ. Если суммы этих двух сил недостаточно для удержания транспортного средства (в ненормальной ситуации: например, полностью отказали тормоза свободных колес, а под упор 9 попало смазочное масло), транспортное средство будет смещаться назад до тех пор, пока балка 17 переднего из спаренных мостов не упрется в ограничитель 18 на раме 16 (фиг. 5). Дальнейшему смещению будет препятствовать горизонтальная составляющая силы Nt, возросшей в результате перераспределения, аналогичного указанному.

Стенд для осуществления испытаний колесных транспортных средств со спаренными мостами, например для испытаний силового агрегата и тормозных систем, устроен

следующим образом (описан в качестве примера один из возможных вариантов вьшолнения стенда).

На основании 19 (фиг. 6) которое закреплено на фундаменте 20 в углублении 21 пола 22 испытательного поста, соосно установлены с возможностью вращения два передних беговых барабана 4 и параллельно им два задних барабана 6. Расстояние межQ ду осями передних 4 и задних 6 барабанов (А, фиг. 6) меньще расстояния между осями спаренных мостов транспортного средства. Валы беговых барабанов опираются на подшипники 23. Наружный конец вала

24одного из передних барабанов 4, напри5 мер правого, через соединительную муфту

25соединен с нагрузочно-приводным устройством 26, например электрической машиной, могущей работать в режиме двигателя или тормоза (в других вариантах исполнения стенда могут использоваться другие виды нагрузочно приводных устройств, например обратимые гидравлические машины, раздельные нагрузочные и приводные устройства, только нагрузочные или тлько приводные устройства, это устройство или устройства

5 могут быть соединены с любым другим барабаном стенда или одновременно с несколькими или всеми барабанами - в последнем случае через сцепные муфты). Внутренний конец вала 27 правого переднего барабана 4 соединен с внутренним концом 28 левого

0 переднего барабана 4 через сцепную муфту 29, например электромагнитную. На наружном конгде вала 30 левого переднего барабана 4 установлен маховик 31, выполненный таким образом, чтобы суммарный момент левого переднего барабана 4, маховика 31 и других вращающихся элементов стенда, постоянно связанных с левым передним барабаном, был равен суммарному моменту инерции правого переднего барабана, муфты 25, ротора нагрузочно-приводного устройства 26 (не показан) и других вращающихся элементов стенда, постоянно связанных с правым передним барабаном (в других вариантах исполнения стенда маховики могут отсутствовать, например, если стенд предназначен для испытаний в установившихся режимах, если необходимый момент инерции достигается за счет увеличения толщины цилиндрической оболочки барабанов 4 и 6). На наружных концах валов 24 и 30 передних барабанов 4 закреплены ве0 дущие элементы механических передач, связывающих передние барабаны 4 с задними барабанами 6, например звездочки 32 цепных передач (в других вариантах выполнения стенда механические передачи и все их элементы могут отсутствовать или быть

5 установлены иначе). На продолжении наружного конца вала 30 переднего барабана 4 установлен датчик скорости и замедления (ускорения) 33, например тахогенератор (в

других вариантах испытания стенда датчики 33 могут быть установлены в других местах стенда).

Внутренние 34 и наружные 35 концы валов задних барабанов б опираются на подшипники 23, проходя сквозь них. На протяжении внутреннего конца вала 34 каждого заднего барабана 6 установлен датчик скорости и замедления (ускорения) 33. На продолжении наружного конца вала 35 каждого барабана 6 установлен маховик, выполненный таким образом, что суммарный момент инерции заднего барабана 6, маховика 36 и других вращающихся элементов стенда, постоянно связанных с задним барабаном, равен суммарному моменту инерции любого из передних барабанов и связанных с ним вращающихся элементов стенда. Благодаря этому суммарные моменты инерции каждого из барабанов равны друг другу.

На продолжении наружных концов валов 35 задних барабанов 6 установлены с возможностью вращения ведомые элементы механических передач, соединяющих передние и задние барабаны, например звездочки цепных передач 37, которые соединены с концами валом 35 через сцепные муфты 38, например электромагнитные. Ведомые звездочки 37 соединены с ведущими звездочками 32 соединительными элементами, например цепями 39.

Статор нагрузочно-приводного устройства 26 установлен с возможностью вращения относитель оси О в подщипниках 40, закрепленных на основании 19. Подщипники 40 имеют внутренние отверстия,, через которые свободно проходят внутренний 41 и наружный 42 концы вала ротора нагрузочно-приводного устройства (ротор не показан). Внутренний конец 41 вала ротора соединен через муфту 25 с передним барабаном 4. На наружном конце 42 вала ротора установлен датчик скорости и замедления (ускорения) 33. Статор нагрузочно-приводного устройства 26 через рычаг 43 соединен с датчиком силы 44, который закреплен на опорном элементе 45 основания 19 (в других вариантах исполнения стенда конструкция нагрузочно-приводного устройства, его установка на стенде, связь с датчиками может быть иной).

Между передними 4 и задними 6 барабанами установлены средние подъемники колес 46. С внещней стороны а аждого переднего барабана установлен передний подъемник колес 47, с внещней .стороны каждого заднего барабана установлен задний подъемник колес 48. Каждый подъемник состоит из площадки 49 и привода 50, например силового цилиндра (показан вариант, в котором площадка перемещается поступательно, а цилиндр закреплен неподвижно, в других вариантах площадка и привод могут быть

соединены с основанием и друг с другом шарнирно и перемещаться по дуге; в некоторых вариантах исполнения стенда подъемники 47,48 и/или 46 могут отсутствовать. Подъемники 47 и 48 выполнены таким образом, что расстояние между уровнями верщин 12, 13 барабанг)я и опущенными в крайнее нижнее положение площадками 49 имеет величину «а. Подъемники 46 выполнены таким образом, что опущенная в крайнее нижнее положение площадка 49 находится ниже любой точки колеса транспортного средства, когда колесо опирается на барабаны 4 и 6.

На площадках 49 установлены предохранительные элементы 51, например ролики с вертикальной осью, выполненные так, что при правильной установке транспортного средства на стенд они не касаются колес транспортного средства, но при чрезмерных поперечных перемещениях колес ролики ограничивают их смещение, не препятствуя вращению.

Выполнение испытаний при указанном взаимном расположении колес и беговых барабанов вызывает появление в контактах щин с барабанами сил, которые повышают устойчивость транспортного средства на стенде при испытаниях. Благодаря этому отпадает необходимость крепления транспортного средства, снижается подготовиQ тельно-заключительное время, повышается пропускная способность стенда.

Благодаря указанному взаимному расположению колес и беговых барабанов расстояние между последними оказывается небольщйм, практически таким же, как на известных стендах со спаренными барабанам (роликами), что позволяет осуществлять способ на обычных серийных стендах (при необходимости с небольшим изменением их установки, чтобы обеспечить требуемую величину «а). Кроме того, одиночные мосты транспортного средства можно испытывать на таком стенде известным способом, устанавливая каждое колесо на два спаренных ролика и используя -все преимущества известного способа. Необходимое превышение уровня верщин барабанов над уровнем пола может быть достаточно большим (в данном примере 350 мм). В этом случае для обеспечения въезда автомобиля на стенд и съезда с него после испытаний перед стендом и после него следует установить подъемники колес или другие элементы аналогичного действия.

При испытаниях транспортного средства, например трехосного автомобиля, указанный стенд работает следующим образом. 5 В исходном положении барабаны 4 и б не вращаются, сцепные муфты 29 и 38 замкнуты, площадки 49 подъемников колес подняты в крайнее верхнее положение.

К стенду подают автомобиль по направлению, указанному на фиг. 7 стрелкой, усстанавливают передние колеса 7 на площадки 49 средний подъемников 46. Включают приводы 50 подъемников 46, опускают их площадки 49 в крайние нижние положения. При этом каждое из колес опирается на один передний 4 и один задний 6 барабаны, как в известных способах испытаний на стендах со спаренными барабанами. Под свободные задние колеса автомобиля сзади устанавливают страховочные упоры. Включают нагрузочное-приводное устройство 26 (в режиме двигателя), вращают барабаны 4,6 и опирающиеся на них колеса. Скорость контролируют по показаниям измерительной системы, связанной с датчиками 33. По достижении заданной скорости регистрируют величину усилия, воздействующего на датчик 44, по этой величине судят о силе, необходимой для свободного вращения колес. Если усилие выще нормы, что может быть при неправильно отрегулированных подшипниках или тормозных колес, размыкают муфту 29 и повторяют замер усилия. Если оно выще нормы для одного колеса, то неправильно отрегулировано правое колесо, если усилие в норме, то неправильно отрегулировано левое колесо.

Увеличивают скорость до величины, при которой проводятся испытания тормозов передних колес, и включают тормоза передних колес. Одновременно обесточивают устройство щ26, размыкают муфту 29 и включают измерительные и регистрирующие системы, связанные с датчиками 33. Тормозной механизм каждого колеса поглощает кинетическую энергию вращающегося колеса, двух барабанов маховиков и других элементов транспортного средства и стенда. Датчики 33 выдают меняющийся по величине сигнал, пропорциональный текущему значению угловой скорости барабанов. По его изменению определяют величину углового замедления, которая пропорциональна действующему тормозному моменту, время срабатывания тормоза, время полного торможения. Эти параметры регистрируются отдельно для каждого колеса. Сопоставляя их с нормативами, судят о результатах испытаний. Испытания одиночного моста выполняются так же, как на известных стендах со спаренными барабанами при испытаниях известными способами.

После полной остановки барабанов включают приводы 50, поднимают площадки подъемников 46 в крайнее верхнее положение. Подают автомобиль вперед до тех пор, пока колеса 3 среднего моста не окажутся на площадках передних подъемников 47, а колеса 5 заднего моста - на площадках задних подъемников 48. Останавливают автомобиль. Включают его стояночный тормоз. Опускают площадки подъемников 47 и 48 в крайнее нижнее положение. Колеса 3 опираются на передние барабаны 4, перейдя через их верщины 12, колеса 5 - на задние барабаны 6, не дойдя до их верщин 13. Если из-за неточного заезда автомобиля на стенд балка 14 заднего моста уперлась в ограничитель 15 (или балка 17 среднего моста уперлась в ограничитель 18) включают устройство 26 в режиме двигателя и, медленно вращая барабаны по часовой стрелке (во втором случае против часовой стрелки), смещают автомобиль назад (вперед) до тех пор, пока колеса 3 и 5 не установятся примерно на одном уровне. Под свободные передние колеса 7 устанавливают спереди и сзади страховочные упоры 8 и 9. - Автомобиль занимает на стенде положение, показанное на фиг. 1. Отключают стояночные тормоза. Разобщают трансмиссию. Включают устройство 26 в режиме привода,

0 вращают барабаны 4 и 6 и колеса 3 и 5, измеряют усилие, затрачиваемое на- свободное вращение колес и разобщенной транс миссии. Если измерительная система, связанная с датчиком 44, покажет чрезмерное усилие, то, поочередно отключая правую и левую муфты 38, а затем муфту 29, определяют, в каком из колес неправильно отрегулированы подщипники или тормоза. Отключают устройство 26. Включают двигатель транспортного средства, замыкают трансмиссию, вращают колеса и барабаны стенда. По достижении заданной скорости испытаний включат устройство 26 в режиме тормоза (создания нагрузки). Увеличивают подачу топлива в двигатель транспортного средства до максимальной, одновременно увеличивая нагрузку, создаваемую устройством 26, до такой величи- ны, при которой скорость стабилизируется на заданном уровне. По показаниям измерительной системы, связанной с датчиком 44, определяют развиваемую транспортным средством тяговую силу. Умножив ее на величину скорости, определенную с помощью датчиков 33, определяют тяговую мощность. Отключают устройство 26, одновременно регулируя подачу торлива в двигатель транспортного средства. Доводят скорость до величины, предписанной для проверки тормозов средних и задних колес, включают тормоза. Одновременно размыкают муфту 29 и 38 и включают измерительные и регистрирующие системы, срязанные с датчиками 33. Процесс торможения и регистрации параметров происходит так же, как и передних колес, с той разницей, что каждый тормозной механизм поглощает энергию не двух барабанов, а одного, каждый

е датчик 33 выдает сигнал, позволяющий оценить работу одного из тормозных механизмов.

1. СПОСОБ УСТАНОВКИ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕ, заключающийся в расположении каждого из колес по крайней мере одного моста на соответствующем беговом барабане в положении скатывания и установку под колеса недиагностируемого моста страховочных средств, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения испытаний транспортных средств со спаренными мостами, колеса спаренного моста устанавливают на беговые барабаны таким образом, чтобы плоскости, проходящие через ось каждого колеса и ось соответствующего барабана, пересекались ниже уровня осей барабанов и между вертикальными плоскостями, проходящими через оси барабанов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что колеса спаренных мостов устанавливают так, чтобы между балками спаренных мостов и ограничителями их перемещения, имеющимися на транспортном средстве, оставался зазор: Од Фт.1

Фиг.7 // / 7 Sff 2f