Стенд для исследования давлений в области контакта колеса с опорной поверхностью Советский патент 1982 года по МПК G01M17/02 G01L1/24 

(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДАВЛЕНИЙ В .ОБЛАСТИ КОНТАКТА КОЛЕСА С ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

. 1

Изобретение относится к стендовому оборудованию для исследования взаимодействия колес с пневматическими шинами с опорной поверхностью.

Известно устройство для измерения сил в контакте колеса с опорной поверхностью, содержащее систему трехкомпонентных, тензометрических преобразователей, встроенных в измерительной площадке и своими выводами подключенных к полумостам измерительной цепи С1.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и измерительной цепи, чувствительность к влиянию внеишей среды, трудоемкость тарировки и балансировки датчиков, а также возможность измерения только удельных нормальных давлений и тангенциальных напря юний в отдельных областях контакта ип/еш с опорной поверзшостью.

Налболее близким по технической сущности к предлагаемому является стенд для исспедовашЕя давлений в области контакта колеса с опорной поверхностью, содержащее устройство для закрепления и привод исследуе- ;

2

мого колеса, опорный элемент, состоящий из двух блоков, изготовленных из оптически неактивного материала, между которыми перпендикулярно опорной поверхности установлена измерительная пластина из оптически чувствительного материала, поляризационную и проекционную установку с зкршом, фотокамеру с блоком управления и блок joipaBления стендом 2.

Известный стенд позволяет проводить иссле одования травлений в области контакта колеса с опорной поверхностью методом фотоу1Ц угости, однако на нем измерение норьюльных сил возможно только по одной линии пятна контакта колеса с опорной поверхностью.

15

Извеслтый стенд не позволяет наблюдать характер распределения нормальных сип по 1зсей зоне колеса с опортюй поверхностью и исключаетвозможность сравнения это2Q го характера с оптимальным, а форма опорного элемента искажает реальйые условия взаимодействия колеса с дорогой.

Эпюры нормальных сил по продольной линии контакта в этом случае зависят от точности установки колеса по отношению к вертикальной оси симметрии опорного элемен та, что не позволяет использовать известный стенд для контроля эксплуатационного состояния колеса с пневматической шиной. Цель изобретения - расширен функциональных возможностей стенда и использование его для контроля эксплуатационного состояния пневматических шин. Указанная цель достигается тем, что у стен да для исследования давлений в области ко такта колеса с опорной поверхностью, характ ризующемся совокзшностью существенных при знаков, опорный элемент вьшолнен в виде параллелепипеда, установленного нижней своей гранью на плоской горизонтальной опоре, причем измерительная пластина из оптически чувствительного материала расположена перпендикулярно направлению качения исследуемого колеса, а привод колеса имеет механизм дискретного перемещения с индикатором перемещения колеса и синхро но связан с проекционной установкой. Кроме того, механизм дискретного перемещения колеса содержит штангу с поперечными сквозными равноудаленными отверстия ми и шаговый двигатель, кинематически. связанный со штангой, например, посредством зубчатой передачи, и подключенный к блоку управления стендом, а индикатор перемещения колеса вьшолнен в виде фотодатчика, установленного против отверстий упомяну той штанги, и подключен к блоку управления фотокамерой. Проекционная установка содержит устройст во для подачи эталонных масок, состоящее из кассеты с эталонными. масками в рамках кинематически связанной с механизмом пода чи и возвращевдя масок в поле экрана, механизма перемещения кассеты и электропривода, подключенного к блоку управления стендом. На чертеже изображена схема стенда. Стенд содержит фотоупругую пластинку 1, материал которой становится оптически аиизатропным под действием механической нагрузки и имеет такой же модуль упругости как прозрачные оптически изотропные блоки 2 и 3, между которыми она вмонтирована, причем верхние грани блоков 2, 3 и пластинки 1 образуют горизонтальную опорную площадку 4, а нижние их грани установлены на горизонтальной опоре 5j оптическую систему, состоящую из двух частей 6 и 7, механизм 8 дискретного перемещения, узел фиксирования и сравнения полученной инфор мации, а также нагрузочное устройство 10 и блок И управления стендом. 4 Первая часть 6 оптической системы, размещенная перед фотоупрутой пластинкой 1, включает последовательно установленные рсветитель 12, светофильтр 13, оптический конденсатор 14, фильтр 15, поляризатор 16, четвертьволновую пластинку 17 в откидной оправе. Вторая часть 7 оптической системы размещена за пластинкой 1 и включает последовательно установленные четвертьволновую пластинку 18 в откидной оправе, анализатор 19, о&ьектив 20 и демонстрационный экран 21. Механизм 8 дискретного перемещения состоит из штанги 22 шагового двигателя 23, индикатора 24 перемещения, включающего фотодатчик. 25 и источник 26 света, в электрическую цепь питания которого введен выключатель в виде кнопки К с фиксированным положением. Один конец штанги 22 снабжен захватом 27, другой установлен в направляющей 28. Штанга 22 кинематически связана посредством зубчатой передачи 29 с двигателем 23, а источник 26 света оптически связан с фотодатчиком 25 через сквозные равноудаленные отверстия 30 в штанге 22. Узел 9 фиксирования и сравнения полученной информации включает механизм 31 додачи и возврата сменных эталонных масок, фотокамеру 32 с блоком 33 ее управления, связанного 9 фотодатчиком 25, и рамку 34 для установки эталонной маски. Блок 33 управления фотокамерой 32 вьшолнен в виде электромагнита с подвижным якорем. Механизм 31 подачи сменных эталонных масок включает кассету 35 с эталонными, масками в рамках, толкатель 36 с захватом и электропривод 37, который кинематически связан с кассетой 35 и толкателем 36, а электрически - с блоком И управления стендом. Стенд работает следующим образом. . Шина устанавливается на площадку 4, с помощью захвата 27 соединяется со штангой 22 и нагружается устройством 10 до номинальной величины. При этом положение штанги 22 регулируется таким образом, чтобы оптическая ось индикатора 24 перемещения была совмещена с осью первого по ходу перемещения штанги 22 отверстия 30. В этом случае передний фронт пятна контакта шины при нормальном ее техническом состоянии должен соответствовать началу входа шины в контакт с пластиной 1(фиг. 1). После этого включается осветитель 12 оптической системы. Измерение нормальных сил в области контакта шины с опорной поверхностью осуществляется следующим обртзом. Воздействием на кнопку К индикатора 24 перемещения замыкается электрическая цепь питания источника 26 света. Свет от послед5него попадает через отверстие 30 на фотодатчик 25, который вырабатывает электрический импульс, поступающий на блок 33 управления фотокамерой 32. Якорь электромагнита блока 33 воздействует на спускной механизм фотокамеры 32, с помощью которой фотографируется изображение на демонстрационном экране 21. Если шина вощла в соприкосновение с пластиной 1, то изображение на экране 21 представляет собой интерф рен1даонную картину, полученную вследствие двойного лучепреломления в пластинке I, по воздействием приложенной со стороны шины нагрузки. После проведения операции запуска стенда в работу с фотокамеры 32 по цепи обратной связи поступает сигнал на блок 1Г управления. С блока И подается управляющий импуль одновременно на двигатель 23 устройства дискретного перемещения и электропривод 37 механизма 31 подачи и возврата сменных эталонных масок. По этой команде двигатель 23 через зубчатую передачу 29 обеспечивает перемещение щтаиги 22 с испытуемой щиной, которая при этом будет перекатываться по площадке 4, на величину, равную расстоянию между осями отверстий 30 в штанге 22. Одновременно с этим электропривод 37 механизма 31 подачи сменных эталонных масок посредством кинематической связи механического типа перемещает кассету 35, а толкатель 36 своим захватом увлекает первую по ходу движения кассеты зталоннзто маску и устанавливает ее в рамке 34 в поле экрана 21. При совмещении оси второго отверстия 30 в штанге 22 с оптической осью индикатора 24 перемещения свет от источника 26 света попадает на фотодатчик 25. Элек рический импульс с его выхода поступает на блок 33, якорь которого воздействует на спусковой механизм фотокамеры 32, посредством которой фотографируются два наложенных друг на друга изображения интерференционных картин, проектируемых на экране 21, полученных вследствие двойного лучепреломления в пластинке 1 при ее деформации под воздействием нагрузки со стороны испьггуемой шины, полученной по изображени на эталонной маске. После съемки совмещенных изображений с фотокамеры 32 по цепи обратной связи поступает сигнал на блок 11 управления стендом, откзша подается импульс соответственно на двигатель 23 и электропривод 37 механизма 31 перемещения кассеты 35. Электропривод 37 через кинематическую связь приво дит в движение толкатель 36, который возвращает первую эталонную маску в гнездо кассеты, перемещает кассету 35 на один шаг эквивалентно-поступательному перемещению штанги 22 на величину, равную расстоянию между осями смежных отверстий 30 в штанге 22, и снова приводит в движение толкатель 36, который своим захватом извлекает вторую эталонную маску из кассеты 35 и устанавливает ее в рамку 34. В это время двигатель 23 механизма дискретного перемещения через зубчатую передачу 29 перемещает штангу 22 до совмещения следующего отверстия 30 в с оптической осью индикатора 24 перемещения. Испытуемая шина, увлекаясь захватом 27 штанги 22, перекатывается по опорной площадке 4 и входит в контакт с пластинкой 1 другим своим участком, взаимодействует с ней, вызывая формирование второй интерференционной картины. В дальнейшем процесс повторяется до тех пор, пока шина не выйдет из . контакта с Ш1аст1шкой 1. Предлагаемая конструкция стенда позволяет в условиях автотранспортных предприятий осуществлять диагностирование эксплуатационного состояния шин транспортных средств путем анализа картин распределения нормальных сил в различных сечениях площади контакта шины с опорной поверхностью с высокой точностью и при необходимости вести процесс измерешш ,в автоматическом режиме. Причем постановка диагноза в этом случае возможна в двух режимах: режиме экспрессдиагностирования с разделением испытуемых шин по признаку Годен, Не годен ; режиме качественного анализа распределения нормальных сил в контакте цпшы с опорной поверхностью. Использование предлагаемого стенда повышает точность определения эксплуатационного состояния шины и сокращает затраты труда; и времени на юс диагностирование. Кроме того, оптимизация диагностических параметров шин позволит снизить расход топлива до 5-7%, повысить долговечность шин на 6%. Формула изобретения 1. Стенд для исследования давлений в обпасти контакта колеса с опорной поверхностью, содержащий устройство для закрепления и привод исследуемого колеса, опорный элемент, состоящий из двух блоков, гоготовленных из оптически неактивного материала, между которыми перпендикулярно опорной поверхности установлена измерительная пластина из оптически чувствительного материала, поляризационную и проекционную установку с экраном, фотокамеру с блоком