Устройство для определения радиуса качения упругого колеса Советский патент 1993 года по МПК G01B21/00 G01M17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях основных кинематических параметров колеса.

Известно устройство для определения радиуса качения шин и средней скорости движения транспортного средства в дорожных условиях, которое содержит пассивные элементы (экраны), излучающий элемент (фара), приемник излучения, формирователь импульсов, триггер, электронные ключи, датчик оборотов колеса, генератор, счетчики импульсов и цифровые индикаторы.

Испытания транспортного средства с целью определения радиуса качения колеса с помощью известного устройства проводят следующим образом. Пассивные элементы устанавливают в начале и конце мерного участка пути по линии движения автомоби-. ля. Автомобиль разгоняют до заданной скорости и поддерживают ее постоянной при прохождении мерного участка пути. В момент пересечения начала мерного участка пассивный элемент экранирует источник излучений. Приемник излучений своим выходным сигналом через формирователь переключает триггер, который в свою очередь отпирает ключи. Тогда через усилитель-формирователь и электронный ключ на счетчик начинают поступать импульсы датчика количества оборотов колеса, а через второй электронный ключ на счетчик импульсы от генератора импульсов времени. При пересечении автомобилем конца мерного участка источник излучения будет за- экранирован вторым пассивным элементом, В результате сигнал приемника излучения через формирователь переключит триггер, в исходное состояние, ключи закроются. Количество оборотов колеса определяют по показанию индикатора счетчика, а длительность прохождения автомобилем мерного участка пути - по показанию индикатора счетчика времени.

По полученным данным рассчитывают радиус качения шины и среднюю скорость автомобиля.

К недостаткам известного устройства относится применение пассивных элементов. При высоких скоростях возникает опасность наезда на пассивные элементы, что требует от оператора ювелирного вождения автомобиля, особенно при высоких скоростях, чтобы пропустить пассивные элементы

XI 00 О СО XI

в пространстве между излучателем и приемником.Если даже удается работа такого устройства по результатам показаний прибора, оператор должен по этим результатам рассчитать по известной формуле радиус качения вручную.

изобретения повышение точности и производительности измерения за счет автоматизации процесса определения величины радиуса качения колеса.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено двумя световозвращателями и светоотражающей пленкой, размещенной на боковой поверхности колеса, источник света выполнен в виде двух осветителей, приемник в виде двух фотоэлектрических преобразователей, а регистратор выполнен в виде блока управления, счетчика времени прохождения базового участка пути, счетчика измерения периода вращения колеса, коммутатора и блока вычисления с цифро- печатью.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема алгоритма управления блоком вычисления. Устройство для определения радиуса качения колеса посредством измерения Т и t содержит фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) 1 и 2 с осветителями, блок 3 управления, счетчики 4 и 5, коммутатор б и блок 7 вычисления и цмфропечатью.

Устройство работает следующим образом..

ФЭР 1 установлен, на автомобиле и направлен к поверхности дорожного полотна, на которой установлены два световозвращателя на определенном расстоянии S. Одновременно на боковые шины колеса приклеена световозвращающая пленка и на нее направлен ФЭП 2, прикрепленный к кузову автомобиля.

При испытательном заезде луч света, отраженный от первого встречного световозвращателя ФЭП, преобразуется в элект-. рический импульс и запускает соответствующий счетчик времени (t), после чего второй ФЭП при первом попадании отражательной пленки, прикрепленной к шине в поле его зрения, запускает второй счетчик времени (Т), а при повторном останавливается и таким образом измеряется продолжительность одного оборота Т.

Первый ФЭП при прохождении второго световозвращателя останавливает счетчик времени (t) и этим самым измеряет время прохождений t мерного участка S.

Результаты измерениям и Т счетчиков 4 и 5 через коммутатор 6 по заранее составленной программе (фиг.2) на основании алгоритма rk тг

Т S

вводятся автоматиче0

5

In-

ски в блок 7 вычисления, где заранее Записи

сано в памяти значение S и 2 л (или х ),

. i 2 Jt

результаты расчета гк выводятся на индикаторе, а на бумаге печатается весь процесс расчета с указанием скорости движения и угловой скорости испытуемого колеса.

Т S

Алгоритм rk о к . t является преобfL JL t

разованием физического смысла радиуса качения колеса, определяемого по ГОСТ 17697-72, т.е. отношение продольной составляющей поступательной скорости колеса (Vk) к его угловой скорости ( ш )

r,-Vx

k т однако Vk S/t, а ш 2jrf

Подставив значения Vk и ш получим предложенный алгоритм для rk.

Использование предлагаемого способа определения радиуса качения и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с существующим повысить точность измерения максимальной скорости, топливной экономичности автомобиля, а также не только радиуса качения, но и определения таких параметров качения колеса, как сила сопротивления качению колеса Pf Mf/rk,

М полная окружная сила колеса Pk0 - коГк

эффициент тангенциальной эластичности дГк

0

5

0

5

0

5

шины А

дМ

скольжения колеса S

коэффициент продольного Vs

которые

0

Шг ГК

нормированы ГОСТ 17697-72.

Возможности предложенного устройства не|исчерпываются измерением радиуса качения колеса. Оно может работать в режиме измерения скорости и в режиме тахомет-. ра.

При выключении сигнала от ФЭП-2, мо жет работать в режиме измерения скорости, реализуя алгоритм Va S/t (м/с) или Va

3,6 S i i -(км/ч)..

При выключении сигнала от ФЭП-1 может работать в режиме измерения частоты

вращсэния, реализуя алгоритм со 2л:-60

2л:

(О

5 или ш --у(). При этом можно

измерить частоту вращения любого вала или барабана, на котором можно наклеить полосу светоотражателя или нанести цветоконтрастную полосу.

Предельная измеряемая частота вращения ограничена частотной характеристикой фотоприемника, которая составляет 6-8 кГц, Практический предел достигает а) 300000 мин 1.

Одновременно появляется возможность проведения исследований в реальных дорожных условиях с сокращением времени на подготовыку. к испытаниям и обработку результатов измерения,

Формула изобретения

Устройство для определения радиуса качения упругого колеса, содержащее платформу, связываемую с колесом и установленную с возможностью перемещения, источник света, приемник и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено двумя световозвращателями и светооторажающей пленкой, размещенной на боковой поверхности колеса, источник света выполнен в виде двух осветителей, приемник - в виде

0

5

0

двух фотоэлектрических преобразователей, а регистратор выполнен в виде блока управления, счетчика времени прохождения базового участка пути, счетчика измерения периода вращения колеса, коммутатора и блока вычисления с цифропечатью, подключенного к выходу коммутатора, каждый из фотоэлектрических преобразователей подключен через блок управления соответственно к счетчику времени прохождения базового пути и счетчику измерения периода вращения колеса, информационные и управляющие выходы счетчиков соединены с входами коммутатора, световозвращатели установлены на базовом расстоянии друг от друга по ходу движения колеса и предназначены для оптической связи первого осветителя с первым фотоэлектрическим преобразователем, установленным на платформе, светоотражающая пленка предназначена для оптической связи вторых фотоэлектрического преобразователя и осветителя, установленных на платформе.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при экспериментальных исследованиях технических свойств упругого кол еса. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерения за счет автоматизации процесса определения радиуса качения колеса. В устройстве измеряется период одного оборота колеса и время прохождения мерного участка и результаты замера вводятся в блок вычисления, который производит расчет по программе и выдает результат в цифровом виде. 2 ил.

ФигА

Фиг. 2