Стенд для динамических испытаний транспортных средств Советский патент 1989 года по МПК G01M17/00 

4: СО С71

О5 О 05

3149

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к испытательным, обкаточным и тормозным стендам для диагностики колесных машин, в которых активные колеса транспортного средства опираются на пару катков каждое.

Целью изобретения является повьппе- ние эффективности путем увеличен ия номенклатуры испытываемых транспортных средств и расширение функциональных возможностей стенда путем расширения диапазона режимов испытаний .

На фиг.1 представлена силовая электромеханическая схема испытательного барабанного стенда; на фиг.2 - схема автоматического регулирования нагружателей стенда.

Испытательный стенд (фиг.1) представляет собой систему опорных беговых барабанов 1 и 2, число пар которых равно числу активных колес 3 испытуемой машины 4. Каждый из бараба- нов 1 и 2 связан с электрической машиной 5 и 6 соответственно, якорные обмотки -которых соединены попарно последовательно и подключены к регуляторам 7 напряжения, а их обмотки 8 и 9 независимого возбуждения подключены к регуляторам 10 и 11 тока возбуждения.соответственно. Регуляторы 7, 10 и 11 подключены к сети 12 питающего напряжения посредством вы- ключателей (не показаны) и связаны с системой 13 автоматического регулирования. Последняя также связана с питающей сетью 12 и с системой 14 управления стендом.

Часть системы 13 автоматического регулирования относится к паре опорных барабанов 1 и 2, предназначена для регулирования нагрузки на активное колесо 3 транспортного-средства 4 (фиг;2) и содержит блок 15 регулирования напряжения регулятора 7 напряжения, блоки 16 и 17 регулирования тока возбуждения регуляторов 10 и 11 тока возбуждения и электричес- ких машин-5 и 6, датчик 18 и задат- чик 19 тока якоря пары машин 5 и 6, связанные с регулятором 7 напряжения посредством блока 20 сравнения и блока 15 регулирования напряжения, дат- чик 21 и задатчик 22 суммарного тока возбуждения, связанные с регуляторам 16 и 17 токов возбуждения посредством блока 23 сравнения и блоков 16 и

17 регулирования токов возбуждения, . датчик 24 и задатчик 25 разности токов возбуждения, связанные с регулятором 16 посредством блока 26 сравнения. Датчик 18 установлен в цепи якорей машин 5 и 6. Датчики 21 и 24 представляют собой функциональные вычислительные блоки, включающие собственно датчики тока, установленные в цепях обмоток 8 и 9 возбуждения, и блоки суммирования. Задатчики 19, 22 и 25 связаны с системой 14 управления стендом. Кроме того, система

13автоматического регулирования содержит каналы регулирования частоты вращения колес 3 и углов поворота (не показаны).

Стенд работает следующим образом.

Транспортное средство 4 въезжает на стенд, причем каждое его активное колесо 3 устанавливаются на пару барабанов 1 и 2. Регуляторы 7, 10 и 11 и систему 13 автоматического регулирования подключают к сети 12 питающего напряжения.

Затем испытуемая машина 4 начинает разгоняться своим двигаталем, приводят во вращение своими активными колесами 3 барабаны 1 и 2. При холостой обкатке .система 14 управления не вьщает сигнала к включению регуляторов 7, 10 и 11 и электрические машины 5 и 6 вращаются без активной нагрузки, создавая на валах барабанов 1 и 2 лишь инерционную нагруз- ку.

При обкатке под нагрузкой система

14управления дает сигнал на включение регуляторов 7, 10.,и 1 1 . По обмоткам машин 5 и 6 начинают протекать токи якоря и возбуждения, а на валах машин 5 и 6 и барабанов 1 и 2 появляются тормозные моменты, создающие нагрузки для колес 3 испытуемого транспортного средства 4, По команде системы 14 управления, задающей одинаковые уставки управления для всех машин 5 и 6, система 13 автоматического регулирования поддерживает одинаковую величину тормозного момента на валах всех барабанов.

При обкатке задним ходом порядок и характер работы стенда не меняется.

Тормозные испытания проводятся В аналогичном порядке, но перед началом торможения по сигналу системы 14 управления машина 5 и 6 реверсируется, для чего к одной из обмоток 8

и 9 - якорной или возбуждения - меняется полярность подключения соответствующего регулятора 7 или 10 и 11 тока.

В зависимости от условий испытания может быть обеспечено либо равенство крутящих моментов машин 5 и 6 на всех валах барабанов I и 2, либо их заранее заданная различная величи на для каждого из активных колес 3 машины 4. В этом случае система 14 управления задает различные уставки .тока для каждого регулятора 7 и суммы токов возбуждения для каждой пары регуляторов 10 и 11, а система

13регулирования поддерживает соответствующую величину тока якоря и токов возбуждения каждой пары машин

5. и 6.

При имитации на стенде режима по- ворота транспортного средства систем

14управления задает разные уставки токов для электрических машин, сопряженных посредством барабанов с коле- сами разных бортов транспортного средства. Для управления такими режимами, система 14 управления корректирует сигналы задатчиков 19 и 22 в соответствии с сигналами датчиков частоты вращения колес и углов поворота.

Испытание на стенде транспортных ;редств разного веса и с различным распределением веса по мостам требуе изменения общей испытательной нагрузки на колеса транспортного средства и изменения распределения общей нагрузки между барабанами. Эта задача , решается заданием различного общего уровня сигнала задатчиков 19, и различного уровня сигналов разных задатчиков 19 системой 14 управления стендом.

Известно, что при работе нагружа- телей стенда в точках контакта каждого колеса 3 с соответствующими барабанами 1 и 2 возникают касательные силы, появление которых приводит к перераспределению и нормальных реакций в этих точках. В результате этого меняются соотношения нормальных и касательных сил в точках касания и соответственно, условия сцепления ко леса с катками. При торможении нормальная реакция в точке контакта колеса 3 с передним по направлению установки машины 4 на стенде барабаном 1 уменьшается, а в точке контак

д 5

0

5

та с барабаном 2 увел1 1ивается. При очень больших тормозных усилиях нормальная реакция от первого катка па дает до нуля и машина сбрасывается с катков назад. При меньших условиях нормальная реакция снижается до величины касательной и каток нячинает проскальзывать относительно колеса 3.

Условия сцепления в двух точках контакта колеса 3 с барабанами 1 и 2 при больших усилиях могут быть выравп нены посредством перераспределения касательных сил между катками - снижения касательной силы на первом и увеличения на втором катке при торможении и наоборот при разгоне. Для этого система 14 управления задает сигнал рассогласования крутящих моментов машин 5 и 6 в виде сигнала рассогласования токов возбуждения в обмотках 8 и 9 этих машин. Система 13 регулирования поддерживает заданную этим сигналом разницу в процессе торможения независимо от абсолютной величины крутящих моментов. При этом суммарная величина нагрузки на коле- со сохраняется неизменной.

В процессе регулирования сигналы задатчиков 19, 22 и 25 тока якоря, суммарного тока возбуждения и разности токов возбуждения поступают на входы бдоков 20, 23 и 26 сравнения, на другие входы которых поступают сигналы соответствующих датчиков 18, 21 и 24. Сигналы рассогласования с выхода блоков 20, 23 и 26 сравнения поступают на входы блоков 15-17 регулирования. В блоке 16 они склады- Q вaютcяj затем во всех блоках усилива-

0

5

ется, пр еобразуются в сигналы управления, поступающие на входы регуляторов 7, 10 и 11, вызывая соответствующее изменение регулируемых па-

раметров.

В зависимости от знака сигнала задания блока 25 ток возбуждения машины 5 меняется в том или ином направлении. Ток возбуждения машины

6 меняется в противоположном направлении под действием сигнала блока 21 обратной связи по суммарному току возбуждения. В результате этого нагрузочный момент (тяговый или тормозной) каждой пары электрических машин 5 и 6

м сФр 1„,

где С - электромагнитная постоянная . машин 5 и 6;

ф - магнитный поток соответствующей машины;

IPJ- ток якоря, а разность крутящих моментов машин каждой пары

4М - (|СФу- СФб|). т.е суммарный момент пары машин не зависит от их разности.

Благодаря обеспеченной в схеме стенда возможности как согласованноiro, так и независимого регулирования пар нагрузочных электрических машин, связанных с каждым колесом транспорт:Ного средства в отдельности, стенд обладает полной универсальностью. Он позволяет проводить испытания транспортного средства при работе последнего от собственног о двигателя и вхог лостую при работе от электрических машин стенда. Позволяет имитировать любые режимы разгона, торможения, поворота, -реверсирования,- заднего хода при любых возможных в дорожных условиях нагрузках и при нагрузках, значительно их превьш1ающих по величине. Последнее достигается благодаря созданию оптимальных условий сцепления каждого колеса с барабанами стенда за счет взаимного подрегулировани нагрузочных моментов электрических машин каждой пары, связанных с одним KOjiecoM транспортного средства каждая, при неизменной величине суммар- ного нагрузочного момента на колесе. Это позволяет существенно отодвинуть границу возможных на стенде нагрузок в область весьма больших значени не прибегая к конструктивному услож- нению стенда. Этот эффект, достигается исключительно за счет автоматики стенда и поэтому эксплуатация и проведение испытаний на стенде упрощается.

Формула изобретения

Стенд для динамических испытаний транспортных средств, содержащий смотированную на основании раму и укрепленными на ней опорными барабанами по паре на каждое активное колесо транспортного средства, нагрузочные устройства, вьшолненные в виде электрических машин, регуляторы напряжения и тока возбуждения машин, систе- му автоматического регулирования машин и систему управления стендом, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности пу тем увеличения номенклатуры испытываемых транспортных средств и расширения функциональных возможностей стенда путем расширения диапазона режимов испытаний, с каждым барабаном кинематически связана электрическая машина, якорные обмотки каждых двух машин, связанных посредством барабанов с одним колесом транспортного средства, попарно соединены между собой последовательно и подсоединены к регулятору напряжения, обмотки возбуждения всех электрических машин соединены с индивидуальными регуляторами тока возбуждения, а система автоматического регулировани включает в себя датчики и задатчики тока якоря каждой пары электрических машин, связанные с регуляторами напряжения соответствующей пары машин, датчики и задатчики суммарного тока возбуждения каждой пары электрически машин, связанные с регуляторами тока возбуждения соответствующих машин, и датчики и задатчики разности токов возбуждения каждой пары электрических машин, связанные с одним из регуляторов тока возбуждения каждой пары машин.

фиг. 2

Изобретение предназначено для обкатки и разнообразных испытаний и представляет собой полноприводную систему беговых барабанов с нагружателями, в котором каждое колесо транспортного средства опирается на пару беговых барабанов. Цель изобретения - повышение эффективности путем увеличения номенклатуры испытываемых транспортных средств и расширение функциональных возможностей стенда путем расширения диапазона режимов испытаний. С каждым барабаном 1 и 2 стенда связана электрическая машина 5 и 6 соответственно, якорные обмотки каждой пары машин, связанных посредством барабанов 1 и 2 с одним колесом 3, соединены между собой последовательно и подключены к регулятору 7. К другим регуляторам 10 и 11 подключены обмотки 8 и 9 возбуждения, а система 13 регулирования содержит датчики и задатчики токов якоря, суммы разности токов возбуждения каждой пары машин. 2 ил.