CZ3434U1

CZ3434U1 - Measuring apparatus for determining friction effects of free surfaces

Info

Publication number: CZ3434U1
Application number: CZ19953884U
Authority: CZ
Inventors: Karel Ing. Lokajíček; Jaromír Ing. Nebeský; Vladimír Slezák; František Kaksa; Petr Pospíšil
Original assignee: Delta Army, S.R.O.
Priority date: 1995-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1995-06-05
Also published as: RU4613U1

Description

Měřicí zařízení pro zjišťování třecích účinků volných plochMeasuring device for detecting the frictional effects of open surfaces

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká měřicího zařízení pro zjišťování třecích, účinků volných ploch, např. povrchů letištních ploch nebo komunikací, pomocí vyhodnocování koeficientu tření, zejména za extrémních klimatických podmínek, jako jsou déšť, sněžení či náledí, nebo při znečištění povrchu blátem, ropnými produkty apod. Dosavadní stav technikyThe technical solution relates to a measuring device for detecting frictional effects of free areas, such as airfield or road surfaces, by evaluating the coefficient of friction, especially under extreme climatic conditions such as rain, snow or ice, or when contaminating the surface with mud, petroleum products etc. BACKGROUND OF THE INVENTION

Jsou známa zařízení k měření třecích účinků volných ploch, např. povrchů letištních ploch, u nichž je zprostředkovaně vyhodnocován koeficient tření ze závislosti mezi normálovou přítlačnou silou vyvolávající tření a mezi třecí silou takto vyvolanou. U jednoho typu zařízení se odvozuje silový účinek z měření brzdných momentů působících na měřicí kolo uložené mezi hnacími koly shodného průměru, s nimiž je spřaženo převodovými koly a řetězem. Vzhledem k převodům se měřicí kolo otáčí jinou rychlostí než hnací kola a měří se změny kroutícího momentu na řetězu. Nevýhodou tohoto způsobu měření je, že se do získaných výsledků vnáší chyby způsobené nepřímým měřením silového účinku a nepřesností vnesené pomocnými přídavnými přístroji.Devices are known for measuring the frictional effects of free surfaces, for example airfield surfaces, in which the coefficient of friction is indirectly evaluated as a function of the frictional force causing the friction and the frictional force thus generated. In one type of device, the force effect is derived from the measurement of the braking torques applied to the measuring wheel between the drive wheels of the same diameter with which they are coupled by the gear wheels and the chain. Due to the gears, the measuring wheel rotates at a different speed than the drive wheels and changes in the chain torque are measured. The disadvantage of this method of measurement is that the results obtained include errors caused by indirect measurement of the force effect and inaccuracies introduced by auxiliary devices.

Jiná zařízení pro měření třecích účinků volných ploch zabudovaná ve speciálně upravených osobních automobilech odvozují pohon brzděného měřícího kola od hnacího agregátu vozidla buď mechanicky nebo hydraulicky. Velikost hodnoty skluzu měřicího kola je určena konstrukcí převodu a bývá buď pevně stanovena nebo plynule regulovatelná. Tato zařízení jsou pak většinou doplněna motorovým ústrojím pro zvedání a klesání měřicího kola se zpravidla hydropneumatickým přítlačným zařízením, zajišťujícím potřebný přítlak měřicího kola k povrchu vozovky nebo letiště. Nevýhodou těchto zařízení je jejich pevné zabudování v automobilu, čímž se značně zvyšují náklady na jejich pořízení a navíc takto upravený automobil má značně omezené možnosti dalšího využití v běžném dopravním provozu.Other friction effects measuring devices incorporated in specially adapted passenger cars derive the drive of the braked measuring wheel from the vehicle's drive unit either mechanically or hydraulically. The slip value of the measuring wheel is determined by the design of the gear and is either fixed or continuously adjustable. These devices are then usually complemented by a motor device for lifting and lowering the measuring wheel with a generally hydropneumatic thrust device ensuring the necessary pressure of the measuring wheel to the road surface or the airport. The disadvantage of these devices is their fixed installation in the car, which considerably increases the cost of their purchase and moreover, the modified car has considerably limited possibilities for further use in normal traffic.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry měřicí zařízení pro zjišťování třecích účinků volných ploch, zejména povrchů letištních ploch nebo povrchů komunikací, obsahující minimálně řídící a vyhodnocovací jednotku napojenou na výstupy snímačů parametrů pohybu hnacích kol a měřicího kola, přičemž hnací kola jsou uložena otočně na nosném rámu, dosedají svým vnějším obvodem na měřenou plochu společně s otočně uloženým měřicím kolem, se kterým jsou spřažena. Podstata řešení spočívá v tom, že měřicí kolo má menší průměr než hnací kola, je společně s hnacími koly pevně uloženo na ohebném hřídeli a je otočně uloženo na závěsném mechanismu, spřaženém s nosným rámem a opatřeném přítlačným členem pro vyvození přítlačné síly na měřicí kolo a snímačem síly, přičemž výstupy přítlačného členu a snímače síly jsou přes kontrolní panel napojeny na řídící a vyhodnocovací jednotku.These disadvantages are largely eliminated by a measuring device for detecting the frictional effects of open areas, in particular airfield or road surfaces, comprising at least a control and evaluation unit connected to the outputs of the drive wheel and measuring wheel motion sensor, the drive wheels being rotatably supported on a supporting frame. , their outer periphery abuts the measuring surface together with the rotatably mounted measuring wheel with which they are coupled. The principle of the solution is that the measuring wheel has a smaller diameter than the driving wheels, is fixed together with the driving wheels on a flexible shaft and is rotatably supported on a suspension mechanism coupled to a support frame and provided with a thrust member for exerting pressure on the measuring wheel; a force sensor, wherein the outputs of the pressure member and the force sensor are connected to a control and evaluation unit via a control panel.

-1CZ 3434 U-1GB 3434 U

Ve výhodném provedení je závěsný mechanismus měřicího kola tvořen výsuvnou vidlicí pro otočné uložení měřicího kola a otočně na nosném rámu uloženým výkyvným nosičem, na nebo v němž je výsuvná vidlice zavěšena a suvně uložena, přičemž je mezi výsuvnou vidlicí a výkyvným nosičem závěsného mechanismu uložen snímač síly, který je s uvedenými členy závěsného mechanismu spojen. Ohebný hřídel je pak tvořen dvěma hnacími hřídeli, na jejichž vnějších koncích jsou pevně uchycena hnací kola a jejichž vnitřní konce jsou pomocí spojek a flexibilních členů spojeny s příslušnými konci hnaného hřídele, na kterém je pevně uloženo měřící kolo a který je otočně uložen na výsuvné vidlici závěsného mechanismu. Při optimální konstrukci je nosný rám opatřen tažnou ojí vybavenou výškově stavitelným závěsným členem a sklopným opěrným kolečkem.In a preferred embodiment, the measuring wheel suspension mechanism comprises a pull-out fork for rotatably supporting the measuring wheel and a pivotable support mounted on a support frame rotatably mounted on or in which the pull-out fork is suspended and slidably supported. associated with said suspension mechanism members. The flexible shaft is then made up of two drive shafts, the outer ends of which are fixed to the drive wheels and whose inner ends are connected by means of couplings and flexible members to the respective ends of the driven shaft on which the measuring wheel is mounted and rotatably mounted on the extendable fork suspension mechanism. For optimal construction, the support frame is equipped with a drawbar equipped with a height-adjustable suspension member and a tilting support wheel.

V základním provedení je vyhodnocovací a řídící jednotka tvořena vzájemně propojenými ovládacím panelem, řídícím počítačem a tiskárnou, je umístěna v tažném vozidle nebo v měřicím přívěsu a je připojena k palubní síti tažného vozidla nebo k pomocnému zdroji napájecího proudu a jsou k ní napojeny panel dálkového ovládání a/nebo klávesnice a/nebo přídavný počítač.In the basic version, the evaluation and control unit consists of interconnected control panel, control computer and printer, is located in the towing vehicle or measuring trailer and is connected to the on-board network of the towing vehicle or to the auxiliary power supply and connected to the remote control panel. and / or a keyboard and / or additional computer.

Nové řešení představuje koncepci jednoduchého a spolehlivého a poměrně levného zařízení pro měření třecích účinků volných ploch, které lze případně operativně připojit a provozovat v závěsu za běžným tažným vozidlem, přičemž po odpojení přívěsu umožňuje použít tažné vozidlo jako běžného dopravního prostředku. Vzhledem k tomu, že měřicí zařízení vykazuje vysokou přesnost měření při nízkých i při vysokých rychlostech pojíždění, lze s ním měřit účinky ploch jak při zapojení za tažné vozidlo ale i při ručním tlačení měřicího přívěsu.The new solution represents the concept of a simple and reliable and relatively cheap device for measuring the frictional effects of open areas, which can optionally be operatively coupled and operated in a hitch behind a conventional towing vehicle, allowing the towing vehicle to be used as a conventional means of transport. Since the measuring device shows high measuring accuracy at low and high speeds, it can measure the effects of the surfaces both when towed by the towing vehicle and when pushing the test trailer manually.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Konkrétní objasnění technického řešení je provedeno na přiložených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje půdorysné schéma uspořádání měřicího zařízení na nosném rámu, a to bez zobrazení ovládacích a řídících prvků. Obr. 2 pak představuje základní blokové schéma zapojení měřicích, ovládacích a vyhodnocovacích prvků měřicího zařízení.A specific explanation of the technical solution is made in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 shows a plan view of the arrangement of the measuring device on a supporting frame, without showing the control and control elements. Giant. 2 then represents a basic block diagram of the measurement, control and evaluation elements of the measuring device.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Základní provedení měřicího zařízení je tvořeno zakrytovaným měřicím přívěsem 1, jehož základem je nosný rám 101 opatřený tažnou ojí 102, která je vybavena sklopným opěrným kolečkem 103 a závěsným členem 104, s výhodou výškově stavitelným, pro spojení s neznázorněným tažným zařízením tažného vozidla 2. Na nosném rámu 101 jsou výkyvné upevněna ramena 3_, v nichž je pomocí ložisek 4 otočně uložen ohebný hřídel 5, tvořený dvojicemi hnacích hřídelů 51 a flexibilních členů 52, a dále středovým hnaným hřídelem 52. Na vnějších koncích hnacích fyřídelů 51 jsou pevně uchycena hnací kola 6 stejného průměru dosedající na povrch měřené plochy 7. Vnitřní konce hnacích hřídelů 51 jsou přes spojky 54 prostřednictvím flexibilních členů 52 spojeny s příslušnými konci hnaného hřídele 53., na kterém je pevně uloženo měřicí kolo 8, jehož průměr je menší než průměr hnacích kol 6. a které rovněž dosedá na povrch měřené plochy 7.The basic embodiment of the measuring device consists of a covered measuring trailer 1 based on a supporting frame 101 provided with a drawbar 102, which is equipped with a tilting support wheel 103 and a suspension member 104, preferably height adjustable, for connection with a towing device of a towing vehicle. In the support frame 101, the arms 3 are pivotably fastened, in which a flexible shaft 5 consisting of a pair of drive shafts 51 and flexible members 52 is pivotally supported by bearings 4, and a central drive shaft 52. The drive wheels 6 are fixedly attached to the outer ends of the drive shafts The inner ends of the drive shafts 51 are connected via couplings 54 via flexible members 52 to the respective ends of the driven shaft 53, on which the measuring wheel 8, whose diameter is smaller than the diameter of the drive wheels, is fixed. 6. and which also abuts the surface of the measured area 7.

-2CZ 3434 U-2GB 3434 U

Hnaný hřídel 53 je rovněž po obou stranách měřicího kola 8. spřažen se závěsným mechanismem 9, tvořeným výsuvnou vidlicí 91 a výkyvným nosičem 92. Přitom výkyvný nosič 92 je otočně uložen na nosném rámu 101 a výsuvná vidlice 91 je suvně uložena na nebo ve výkyvném nosiči 92 a celý závěsný mechanismus 9 je opatřen přítlačným členem 10, sloužícím k vyvození definované přítlačné síly na měřicí kolo 8., a snímačem 11 síly, sloužícím ke snímání síly působící na výsuvnou vidlici 91 závěsného mechanismu 9 měřicího kola 8 v důsledku jeho tření při prokluzu na měřené ploše ]_.The driven shaft 53 is also coupled on both sides of the measuring wheel 8 to a suspension mechanism 9 formed by an extension fork 91 and a pivoting carrier 92. The pivoting carrier 92 is rotatably supported on the support frame 101 and 92 and the entire suspension mechanism 9 is provided with a thrust member 10 for exerting a defined thrust on the measuring wheel 8. and a force sensor 11 for detecting the force exerted on the pull-out fork 91 of the measuring wheel 9 of the measuring wheel 8 on the measured area] _.

Jak je znázorněno na obr. 2, je výstup snímače 11 síly napojen na kontrolní panel 12., opatřený ne zná zorněnými ovládacími a spínacími prvky, do kterého jsou rovněž zapojeny kontakty pro spínání spojek 54 ohebného hřídele 5, výstupy snímače 13 úhlové rychlosti hnacích kol 6. a případně výstupy velikosti síly přítlačného členu 10. Na kontrolní panel 12 je pak napojena řídící a vyhodnocovací jednotka 14, sestávající minimálně z ovládacího panelu 141 opatřeného neznázorněnými zobrazovacími a ovládacími prvky, řídícím počítačem 142 a tiskárnou 143. Řídící a vyhodnocovací jednotka 14 je buď umístěna mimo měřicí přívěs 1 na tažném vozidle 2. a nebo přímo na měřicím přívěsu 1, jak je naznačeno čárkovaně na blokovém schématu, a je napájena buď z palubní sítě 15 tažného vozidla 2 a nebo z pomocného zdroje 16, umístěného přímo na měřicím přívěsu 1. K řídící a vyhodnocovací jednotce 14. pak může být v užitném prostoru tažného vozidla 2. připojen přídavný počítač 17, klávesnice 18 a panel 19 dálkového ovládání, jak je rovněž čárkovaně naznačeno na obr. 2.As shown in FIG. 2, the output of the force sensor 11 is connected to a control panel 12. provided with unknown control and switching elements, to which the contacts for engaging the clutches 54 of the flexible shaft 5 are also connected, the outputs of the drive wheel angular speed sensor 13. The control and evaluation unit 14 is then connected to the control panel 12, comprising at least a control panel 141 provided with display and control elements (not shown), a control computer 142 and a printer 143. The control and evaluation unit 14 is either located outside the measuring trailer 1 on the towing vehicle 2. or directly on the measuring trailer 1, as indicated by dashed lines in the block diagram, and powered either from the onboard network 15 of the towing vehicle 2 or from an auxiliary power supply 16 mounted directly on the measuring trailer 1. Control and evaluation For example, an additional computer 17, a keypad 18 and a remote control panel 19 can also be connected in the utility area of the towing vehicle 2, as also indicated in dashed lines in FIG. 2.

Při měření třecích účinků se měřicí zařízení pohybuje po měřené ploše 7, přičemž se hnací kola 6. dotýkají svým obvodem měřené plochy 7 a odvalují se po ní. Po měřené ploše 7 se rovněž vlivem vyhnutí nebo vyklonění flexibilních členů 52 ohebného hřídele odvaluje měřicí kolo 8., přestože je jeho průměr menší než průměr hnacích kol 6. Měřicí kolo 8 je k měřené ploše 7. přitlačováno gravitační silou vyvolanou jeho hmotností a přítlačnou silou nastavitelné velikosti vyvozovanou přítlačným členem 10 upevněným na závěsném mechanismu 9. Při měření se sepne jedna nebo obě spojky 54 ohebného hřídele 5, takže kroutící moment z hnacích kol se přenáší na měřicí kolo 8., které je tímto nuceno otáčet se stejnou úhlovou rychlostí jako hnací kola 6. Vlivem rozdílů průměrů kol 6, 8. a na ně působících přítlačných sil dochází k prokluzu měřicího kola 8. na měřené ploše 7, přičemž vzniká brzdná síla, která je závislá na třecích účincích měřicí plochy 7 a která působí na měřicí kolo 8. ve směru opačném pohybu měřicího zařízení. Působením brzdné síly se pak mění poloha výsuvné vidlice 91, na níž je uloženo měřicí kolo 8, vzhledem k výkyvnému nosiči 92 závěsného mechanismu 9. Při této změně polohy se brzdná síla měří pomocí snímače 11 síly, např. tenzometrickým snímačem, a změřená veličina se přenáší přes kontrolní panel 12 do řídící a vyhodnocovací jednotky 14 a po zpracování se vyhodnocuje přímo z výstupů tiskárny 143 a nebo se převádí a zpracovává v připojeném přídavném počítači 17 či v jiném koncovém a vyhodnocovacím zařízení měřicího systému a předává např. řídícímu letového provozu jako důležitá informace pro přistávací manévry letadel.In measuring the frictional effects, the measuring device moves on the measured surface 7, with the drive wheels 6 touching and measuring the circumference of the measured surface 7. The measuring wheel 8 also rolls over the measuring surface 7 due to the bending or tilting of the flexible shaft members 52, even though its diameter is smaller than the diameter of the drive wheels 6. The measuring wheel 8 is pressed against the measuring surface 7 by gravity caused by its weight and pressing force In the measurement, one or both clutches 54 of the flexible shaft 5 are engaged so that torque from the drive wheels is transmitted to the measuring wheel 8, which is thereby forced to rotate at the same angular speed as the drive Due to differences in wheel diameters 6, 8 and the thrust forces acting on them, the measuring wheel 8 slips on the measured surface 7, producing a braking force which is dependent on the frictional effects of the measuring surface 7 and acting on the measuring wheel 8 in the direction of opposite movement of the measuring device . The braking force then changes the position of the pull-out fork 91 on which the measuring wheel 8 is mounted with respect to the pivot carrier 92 of the suspension mechanism 9. In this position change, the braking force is measured by a force sensor 11, eg a strain gauge. transmitted through the control panel 12 to the control and evaluation unit 14 and after processing it is evaluated directly from the outputs of the printer 143 or is transferred and processed in the connected additional computer 17 or other measuring system end and evaluation device and passed to eg air traffic controller as important information for aircraft landing maneuvers.

Popsané provedení není jediným možným řešením měřicího zařízení, ale např. snímač 13 úhlové rychlosti může být umístěn na obě hnací kola 6, popř. rovněž na měřicí kolo 8. Závěsný členThe described embodiment is not the only possible solution of the measuring device, but e.g. also for measuring wheel 8. Hanging member

-3CZ 3434 U-3GB 3434 U

104 tažné oje 102 pak nemusí být řešen ve výškově nastavitelném provedení ale pro konkrétní typ tažného vozidla 2 být na tažné °ji 102 pevně uchycen.104 of the drawbar 102 then need not be solved in a height-adjustable design but for a particular type of towing vehicle 2 be fixed to the drawbar 102 firmly.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

1. A measuring device for detecting the frictional effects of free areas, in particular airfield or road surfaces, comprising at least a control and evaluation unit connected to the outputs of the drive wheel and measuring wheel motion sensor, rotatably supported on a supporting frame, together with the rotatably mounted measuring wheel to which they are coupled, characterized in that the measuring wheel (8) has a smaller diameter than the drive wheels (6), is fixed together with the drive wheels (6) on the flexible shaft (5) and is rotatably mounted on a suspension mechanism (9) coupled to a support frame (101) and provided with a thrust member (10) for exerting a thrust on the measuring wheel (8) and a force sensor (11), the thrust member (10) and sensor ( 11) forces are connected to control and evaluation unit (14) via control panel (12) .

Measuring device according to claim 1, characterized in that the suspension mechanism (9) of the measuring wheel (8) is formed by an extension fork (91) for rotatably supporting the measuring wheel (8) and rotatably supported on the support frame (101) by the pivoting support ( 92), on or in which the telescopic fork (91) is suspended and slidably mounted.

A measuring device according to claim 2, characterized in that a force sensor (11) is arranged between said telescopic fork (91) and the swivel carrier (92) of the suspension mechanism (9), which is with said suspension mechanism members (91, 92). (9) connected.

The measuring device according to claim 1, characterized in that the flexible shaft (5) is formed by two drive shafts (51), at the outer ends of which the drive wheels (6) are fixed and whose inner ends are by means of couplings (54) and the flexible members (52) connected to respective ends of the driven shaft (53) on which the measuring wheel (8) is mounted.

The measuring device according to claims 2a4, characterized in that the driven shaft (53) of the flexible shaft (5) is rotatably mounted on a withdrawable fork (91) of the suspension mechanism (9).

A measuring device according to claim 1, characterized in that the support frame (101) is provided with a drawbar (102) equipped with a height-adjustable suspension member (104) and a tilting support wheel (103).

-4GB 3434 U

The measuring device according to claim 1, characterized in that the control and evaluation unit (14) is formed by interconnected control panel (141), control computer (142) and printer (143).

Measuring device according to claim 7, characterized in that the control and evaluation unit (14) is located in the towing vehicle (2) or in the measuring trailer (1) and is connected to the onboard network (15) of the towing vehicle (2) or to an auxiliary power supply (16) in the measuring trailer (1).

A measuring device according to claim 8, characterized in that a remote control panel (19) and / or a keyboard (18) and / or an additional computer (17) are connected to the control and evaluation unit (14).