Устройство для измерения знакопеременных боковых сил на колесе транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для определения боковых реакций, действующих на колесо при криволинейном движении, преимущественно полноприводных колесных машин

Цель изобретения - уменьшение габаритов и повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства; на фиг. 2 - развертка измерительных колец со спицами; на фиг. 3 - схема их объединения в плечи измерительного моста; на фиг. 4-7 - нагрузочная схема колец при разных возможных реакциях на колесе при движении машины.

Устройство состоит из ступицы 1, например, ведущего опорного колеса с приводом от колесного редуктора 2 к которому

прифланцована цапфа 3. Ведущая шестерня 4 и приводной 5 обеспечивают вращение ступицы. На цапфе установлен подшипниковый узел с опорами 6-8, между которыми устанавливаются распорные кольца 9, закрепленные на цапфе от проворачивания шпонкой tO. Концевая гайка 11 обеспечивает необходимую затяжку подшипникового узла. В неподвижной цапфе выполнены пазы и сверления для вывода проводов на колодку 12, затем на разьем 13 и далее к регистратору.

В данном техническом решении преобразователем боковой силы являются два кольца 9, развертка которых показана на фиг. 2. Кольца выполнены в виде ажурной конструкции спицеобразной формы, на спицах 14 размещены тензорезисторы RH i 1.2;

VJ

СО

о ел о

j 1,2...8, которые по мостовой схеме электрически соединены с разьемом 13. Тензо- резисторы каждой спицы соединены через один в две группы, составляющие два противоположных плеча а, б, в и г измеритель- ного моста (фиг. 3). Площадь сечения спиц F выбирается исходя из условия прочности материала и устойчивости при сжатии спиц от максимальной боковой нагрузки. Предварительное сжатие спиц до напряжений, рав- ных 0,40-0.45 предела текучести, обеспечивается концевой гайкой 11, Выбор этого значения обусловлен срединным значением деформации в линейной части зоны сжатия спиц колец.

Принцип работы измерителя боковых реакций может быть пояснен по упрощенной схеме нагружения колеса движущегося транспортного средства (фиг. 4-7) и по пояснениям, приведенным в таблице.

Известно, что на колеса машины действуют три ортогональные силы: тангенциальная RX, боковая Ry и нормальная RZ, которые вызывают изгибные и нормальные напряжения в спицах измерителя (7Изг И (7у.

При отсутствии внешних сил (фиг. 4) спицы равномерно по окружности сжаты до напряжений о и Oi величиной затяжки концевой гайки РпрДО напряжений аПр. Эта величина принята за нулевое положение из- мерительного сигнала. При действии только боковой силы (фиг. 5) спицы одного кольца дополнительно сжимаются, а напряжения на спицах другого - снижаются. Этим достигается удвоение чувствительности измери- тельного преобразователя. При прямолинейном движении машины (фиг. 6) происходит изгиб спиц, а принятое соединение тензорезисторов моста ведет к компенсации изгибных напряжений и, следовательно, суммарный сигнал от боковой силы равен нулю. В общем случае воздействия внешних нагрузок на колесо (фиг. 7) преобразователь выделяет только боковые реакции, которые подлежат регистра- ции.

Опытный образец устройства проверен в ходовых условиях на макете колесного шасси с бортовым способом поворота (колесная формула 8 х 8). Кольца выполнены в диаметрах 105 мм и 95 мм при ширине 40 мм, сечение спиц выбрано прямоугольной формы с размерами 8x4 мм , момент затяжки концевой гайки составил 0,8 -1.0 кНм. а сопротивление одного плеча моста - 700 Ом. Диапазон регистрируемых боковых усилий равен от -25 до +25 кН.

Применение устройства в экспериментальных работах позволило выявить реальные боковые нагрузки, действующие на колеса опытного шасси в процессе поворота. Данные использованы для оценки достоверности расчетных моделей, при разработке рекомендаций по рациональному выбору соотношений размеров опорной поверхности (база-колея) новых конструкций шасси на стадии проектирования.

Расширение области использования изобретения применительно к другим транспортным средствам позволит с достаточной надежностью и точностью оценивать нагруженность колес, а в совокупности с другими показателями оценивать эффективность возможных конструкций транспортных средств.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения знакопеременных боковых сил на колесе транспортного средства, содержащее ступицу, силоизмерительный тензопреобразова- тель, установленный на оси колеса, расположенный внутри подшипникового узла, состоящего из радиальных и упорного подшипников, и соединенный с регистрирующим прибором, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения точности измерений, указанный тен- зопреобразователь выполнен в виде двух одинаковых колец, установленных соосно и последовательно на оси колеса по обе стороны взаимодействующего с ними и установленного в ступице колеса упорного подшипника и между двумя радиальными подшипниками, один из которых установлен с возможностью осевого перемещения, взаимодействует с одним из колец и соединен с механизмом создания предварительного напряжения в кольцах.

2.Устройство поп.1, отличающее- с я тем, что механизм создания предварительного напряжения в кольцах выполнен в виде пары винт-гайка.

3.Устройство поп.1, отличающее- с я тем, что каждое кольцо тензопреобразо- вателя выполнено в виде двух обечаек, соединенных распорными спицами, равномерно расположенными по окружности, причем количество спиц кратно четырем, а размеры их выбраны из условия

1мин 0

FI2 Е

где IMHH - наименьший момент инерции сечения; F - площадь поперечного сечения; I -длина спицы; предельно допустимое напряжение сжатия спицы; Е - модуль упругости материала спицы.

4.Устройство поп.1, отличающее- с я тем, что тензорезисторы тензопреобразователя установлены на спицах колец и электрически соединены на каждом кольце через один, образуя по два противоположных плеча тензомоста, которые между собой

Напряжение в спицах преобразователя

соединены по схе каждое плечо сод резисторов.

соединены по схеме полного моста, причем каждое плечо содержит четное число тензо- резисторов.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для определения боковых реакций, действующих на колесо при криволинейном движении, преимущественно полноприводных колесных машин. Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение точности измерения. Преобразователи сил выполнены в виде встроенных внутри ступицы двух ажурных спицеобразных колец 9, расположенных между подшипниками 6, 7 и 8 ступицы 1 и зафиксированных от проворачивания на цапфе 3 шпонками 10, а наклеенные на спицах каждого из колец тензорезисторы соединены через один в две группы, составляющие два противоположных плеча измерительного моста, причем кольца сжаты концевой гайкой до величины напряжений в спицах 0,40-0,45 предела текучести материала колец, а сечение спицы выбирается исходя из максимальной боковой нагрузки на колесо. 3 з п. ф-лы, 7 ил. w Ё

К ре гистрятору

I/2

Q 5 и г

Фиг.З

4

R .

, 6ff %w fy ЛлллмМ

УI

-.J

Ptn.7

/

у