Стенд для испытания фрикционных тормозов Советский патент 1993 года по МПК G01M13/00 

Изобретение относится к измерению и испытанию и предназначено для стендовых испытаний фрикционных тормозов.

В основу изобретения положена задача создать стенд с повышенной точностью моделирования инерционной массы. Эта задача решается тем, что стенд снабжен блоком задания инерционной массы, первым и вторым масштабными блоками, инвертором и интегрирующим устройством, причем вход инвертора подключен к выходу блока управления тормозом, а выход ко второму входу второго множительного блока, выход блока задания инерционной массы подключен к входам первого и второго масштабных блоков, выход первого масштабного блока под- ключен ко второму входу первого множительного блока, выход второго масштабного блока подключен ко второму входу второго множительного блока, выход третьего суммирующего устройства подключен к входу интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго суммирующего устройства.

На фиг. 1 представлено устройство; на фиг.2 - графики переходных процессов.

Устройство состоит из тормозного устройства 1, блока управления тормозом 2. приводного двигателя 3, усилителя мощности 4, первого суммирующего устройства 5, второго суммирующего устройства 6, блока задания скорости 7, датчика скорости 8, датчика момента 9, первого множительного блока 10, инвертора 11, блока задания инерционной массы 12, первого масштабного блока 13, второго масштабного блока 14, третьего суммирующего блока 15, второго множительного блока 16, интегрирующего устройства 17.

Вал приводного двигателя 3 соединен с тормозным 1 и датчиком скорости 8, Выход датчика скорости подключен к первому входу первого суммирующего устройства 5, второй вход которого подключен к выходу второго суммирующего устройства 6, а выход через усилитель мощности 4 подключен к двигателю 3.

Первый вход второго суммирующего устройства подключен к блоку задания скорости 7, а второй вход через интегрирующее устройство 17 подключен к выходу третьего суммирующего устройства 15. Первый вход третьего суммирующего устройства под00

со ел -N ю VI

ключей к выходу первого множительного блока 10, первый вход которого через дат- чик момента 9 соединен с первым входом тормозного устройства, а второй вход подключен к выходу первого масштабного бло- ка 13. Второй вход третьего суммирующего блока подключен к выходу второго множительного блока 16, первый вход которого подключен к выходу второго масштабного блока 14, а второй вход через инвертор 11 подключен ко второму входу тормозного устройства и к выходу блока управления 2 тормозом 1. Входа первого и второго масштабных блоков задания инерционной массы 12.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на выходе блока 2 управления тормозом сигнал на выходе инвертора равен единице, а на выходе датчика момента 9 и первого множительного устройства равен 0. При этом сигнал на выходе интегрирующего устройства устанавливается равным нулю сигналом с выхода второго множительного устройства. При наличии сигнала на выходе блока задания скорости 7 двигатель 3 разгоняется до скорости i о)о - и(фиг.2}. При наличии сигнала на выходе блока 2 управления тормозом включается тормоз и на выходе датчика момента 9 появляется сигнал, а на выходе инвертора 11 сигнал будет равен нулю. Сигнал на выходе множительного блока to пропорционален отношению

и -М

Uio у,

О)

9-

где М - тормозной момент;

3 - суммарный момент инерции двигателя стенда и моделируемой массы подвижного объекта, задаваемый блоком 12. Сигнал Uio поступает через сумматор 15 на вход интегратора 17.

Сигнал на выходе интегратора будет из- меняться по закону

Ui7-K/MIt).dti.

(2)

где К - масштабный коэффициент.

Сигнал на выходе суммирующего устройства 6 будет изменяться по выражению

Ue U7-Ui7

или

Ue - U - К /

dt

(3)

При М (t) const выражение (3) и, следовательно, торможение двигателя будет происходить по линейному закону (прямая 1 на

фиг.2). При M(t) const закон изменения выражения 3 и, следовательно, процесс торможения будет определяться законом изменения момента торможения.

В частности процесс торможения может происходить по кривой 2 (фиг.2).

Из фиг.2 видно, что мгновенное значение скорости ft) в процессе торможения равно

а)о

0)0)о

(4)

Известно, что для свободно вращающихся масс время торможения равно

tT a

ftJb М

(5)

где аъ- начальная скорость процесса торможения,

М - момент торможения.

При М const и 3 const процесс торможения проходит по прямой 1 (фиг.2), которая описывается уравнением

(О Шо - a t a tga

(6)

30

40

tT - время торможения до полной остановки.

При нелинейности графика торможения (кривая 2 на фиг.2) текущее значение скорости будет изменяться по выражению 4.

Поделим процесс торможения на интервалы времени At, в течение которого можно считать момент торможения M(t) постоянным.

Тогда на интервале п + 1 текущее значение (п + 1) (фиг.2) будет равно

xf(n + V (7)

Откуда со1 (г, + 1)- fti + у A t

M(t)

-ST 3Wили

Aft) oi+i -oAгде

50 Переходя к дифференциалу получим

М (t)

- «-Лр откуда

(8)

55 с учетом выражения (8) выражение 4 запишется в виде

«,) dt

(9)

Таким образом выражение 9 дает математическое обоснование моделирования

инерционной массы подвижного объекта, т.к.

J Jfl + JO

где 3д - момент инерции двигателя стенда;

Зо - момент инерции моделируемой массы подвижного объекта.

Процесс торможения будет происходить по выражению 9 до полной остановки. При У1 0 момент торможения становится равным нулю и, следовательно, сигнал на входе интегратора 17 также равен нулю. Сигнал на выходе интегратора будет равен UIT U а сигнал на выходе сумматора 6 будет равен нулю. Двигатель 3 будет неподвижен, Такое состояние будет сохраняться до тех пор, пока будег присутствовать сигнал на выходе блока 2 управления тормозом.

При снятии сигнала управления тормозом (Uz 0} сигнал на выходе множительного блока 16 будет равен

Ui6 Ki4Ui2Un,(10)

где Кц - масштабный коэффициент блока

И

Ui2 - определяет суммарный момент

инерции двигателя стенда и моделируемого подвижного объекта,

Un 1 - сигнал инвертора 11. Сигнал на входе интегратора будет равен

Ui5 Uio-Ui6 -Ui6(11)

т.к. в этом случае Uio 0

Сигнал на выходе интегратора будет меняться по выражению

Ui7 U7-KJUi6-dt U7-KUi6t (12)

Лри этом сигнал на выходе сумматора 6 будет изменяться по выражению Ue U - Ui7 K-Ui6-t, ..(13)

а скорость двигателя o K-Uie-t

Таким образом, разгон двигателя после торможения будет проводится по линейному закону. При этом интенсивность разгона будет определяться заданной суммарной инерционной массой, т.к.

Ui6s3

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет более точно моделировать

инерционные массы подвижных объектов при испытании фрикционных тормозов.

Устройство прошло лабораторные испытания и в настоящее время проходит

опытно-промышленные испытания на стенде для испытания фрикционных тормозов вагонов метрополитена на Мытищенском машиностроительном заводе.

Формула изобретения

Стенд для испытания фрикционных тормозов, включающий испытываемый тормоз, соединенный одним входом датчика тормозного момента и другим входом с выходом блока управления тормозом, приводной

двигатель, соединенный валом с тормозом и датчиком скорости, выход которого подключен к первому входу первого суммирующего устройства, усилитель мощности, вход которого подключен к выходу первого суммирующего устройства, а выход подключен к приводному двигателю, блок задания скорости, подключенный к первому входу второго суммирующего устройства первое множительное устройство, первый вход которого подключен к выходу датчика момента, а выход подключен к первому входу третьего суммирующего устройства, второй множительный блок, выход которого подключен к второму входу суммирующего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности моделирования инерционной массы, стенд снабжен блоком задания инерционной массы, первым и вторым масштабными блоками, инвертором и

интегрирующим устройством, причем вход инвертора подключен к выходу блока управления тормозом, а выход - второму второго множительного блока, выход блока задания инерционной массы подключен к входам

первого и второго масштабных блоков, выход первого масштабного блока подключен к второму входу первого множительного блока, а выход второго масштабного блока подключен к второму входу второго множительного блока, выход третьего суммирующего устройства подключен к входу интегратора, (выход хоторого подключен к второму входу второго суммирующего устройства,

Использование: в стендовых испытаниях фрикционных тормозов. Сущность: стенд снабжен блоком задания инерционной массы, масштабными блоками, инвертором и интегрирующим устройством. За счет непрерывного изменения тормозного момента с последующим вычислением текущего значения скорости в процессе торможения приводного двигателя осуществляется точность моделирования инерционной массы. Система управления устанавливает вычисленное значение скорости. 2 ил.

фиг.1