RU1795336C - Стенд дл динамических испытаний пневматической шины - Google Patents

Description

подвижной плите (14) посредством вертикальной поворотной опоры 30. шарнирно св занной плечом 48 с. кривошипно-шатунным

механизмом привода. Корпус вертикальной поворотной опоры 30 одновременно  вл етс  тензометрическим динамометром. 3 ил.

Изобретение относитс  к стендовому оборудованию, в частности, к исследовани-  м пйевматических шин транспортных средств.

Известен стенд дл  динамических испытаний пневматической шины содержа- -щий основание, механизм дл  установки и вертикальной нагрузки колеса с испытуемой шиной, подвижную в горизонтальном направлении опорную плиту, св занную через кривошипно-шатунный механизм качени  с подвижной компенсационной плитой, на которой на опорах установлена каретка с дополнительным устройством вертикального нагружени , измерительные устройства , установленные по обе стороны кривошипно-шатунного механизма, между ними, опорной и компенсационной плитами , элемент фиксации колеса и вибратор, св занный с элементом фиксации колеса посредством вертикальных штанг, установленных в направл ющих с возможностью аксиального перемещени  относительно груза, установленного на упругих элементах над вибратором. Стенд снабжен св занным с основанием механизмом углового нагружени  колеса и приводом его бокового сдвига , при этом основание стенда установлено с возможностью углового поворота вокруг плавающего центра, основание которого выполнено с пазами дл  прохода фиксирующего болтов, и наход щегос  под проекцией средней зоны контакта испытуемой шины с опорной плитой на плоскости основани , а подвижна  опорна  плита выполнена из двух элементов, соединенных между собой с возможностью углового поворота в вертикальной плоскости и снабжена устройством дл  их фиксации в требуемом положе- нии, выполненным в виде сектора с отверсти ми дл  фиксирующих болтов, причем нижний из этих элементов снабжен упорными роликами, плоскости вращени  которых параллельны плоскости основани  стенда.

Известный стенд дает возможность определ ть динамическую жесткость и демпфирование шины как в радиальном, так и тангенциальном направлени х одновременно при одном эксперименте, а также конструкци  стенда дает возможность исследовать изменени  жеслкостных и дисси- пативных характеристик шины при ее

угловом и боковом нагружении; кроме того, в услови х поворота колеса на склоне, что безусловно повышает точность исследовани  вышеуказанных характеристик.

Однако, в реальных услови х эксплуатации пневматической шины вышеуказанные упруго-деформирующие характеристики во многом завис т от режима качени  колеса, особенно от скорости его движени . Известно , что демпфирование и жесткость вращающейс  и невращающейс  шин значительно отличаютс  друг от друга, Недостатком известного стенда  вл етс  то, что его конструкци  не дает возможность

создать на вращающейс  шине одновременно циклического тангенциального возмущени  в контакте шины с опорной поверхностью и радиальной динамической нагрузки (измен ющейс  по синусоидальному закону); вместе с тем, на вращающейс  шине не создаютс  возмущени , имитирующие угловые колебани  - Шимми управл емых колес.

Известен также стенд и способ определени  динамических характеристик шин, содержащий беговую дорожку, приводимую поочередно с испытываемой.шиной от одной коробки передач посредством общего карданного вала.

Недостатком известного стенда  вл етс  то, что он не имеет возможности воспроизведени  угловых колебаний на шину в горизонтальной плоскости, а также стационарного поворота и бокового сдвига колеса.

. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей стенда по исследованию жесткостных и диссипативных характеристик шины путем создани  на вращающейс  шине колебательных возмущений , с различными амплитудами и частотами при различных ее угловых скорост х и ускорени х.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что на стенде дл  динамических испытаний

пневматической шины, содержащем основание , механизм дл  установки и вертикальной нагрузки колеса с испытуемой шиной, подвижную в горизонтальном направлении опорную плиту с опорной поверхностью,

св занную через кривошипно-шатунный механизм с подвижной компенсационной плитой, на которой на опорах качени  установлена каретка с дополнительным устройством вертикального нагружени , измерительные устройства, установленные по обе стороны кривошипно-шатунного механизма , между ним, опорной и компенсационной плитами, элемент фиксации колеса и вибратор, св занный с элементом фиксации колеса посредством вертикальных штанг, установленных в направл ющих цилиндрах с возможност х аксиального перемещени  I относительно груза, установленного на упругих элементах над вибратором, св занным с основанием механизмом углового нагружени  колеса и приводом его бокового сдвига, причем основание стенда, выполненное с пазами дл  прохода фиксирующих болтов, установленного с возможностью уг- лового поворота вокруг плавающего центра и- наход щейс  под проекцией средней зо- ны контакта испытуемой шины с опорной поверхностью на плоскости основани , Опорна  поверхность выполнена в виде ;синхронно св занных между собой ведущего со съемными маховыми массами на оси и ;ведомых роликов, которые установлены во вращательных опорах рамы, установленной :на подвижной плите посредством вертикальной поворотной опоры, и шарнирно ;св занной плечом с кривошипно-шатунным механизмом привода, при этом корпус вертикальной поворотной опоры одновремен- |но  вл етс  тензометрическим динамометром дл  измерени  вертикаль- Ной реакции в контакте шины с опорной поверхностью.

На фиг.1 изображен предлагаемый Стенд, общий вид сбоку; на фиг.2 - схема устройства дл  нагружени  шины, вид спереди; на фиг.З - схема привода стенда устройства дл  углового нагружени  Испытуемого колеса, вид сверху. 1 Стенд дл  динамических испытаний Пневматической шины содержит колесо с Пневматической шиной 1 со ступицей 2, установленной в опорах вращени , 3,4 и 5, св занных с обеих сторон со штампами 6, перемещающихс  в направл ющих цилиндрах 7. Штанги б св заны с горизонтальной Плитой 8, на которой жестко закреплены упругие элементы 9, нагружаемые грузом 10, и вибратор 11, закрепленный на грузе 12, и приводимый в действие электродвига- |елем посто нного тока (на фиг. не показан). | ривошипно-шатунным механизмом 13 осуществл етс  возвратно-поступательное движение подвижной опорной плиты 14. 1у1ежду подвижной опорной плитой 14 и пол- Зуном 15с помощью сферических шарниров установлен тензометрический динамометр 6. На оси креплени  колеса установлен Тензометрический датчик 17 дл  измерени 

возмущающего радиального усили . Криво- шипно-шатунный механизм 13 с помощью шатуна 18, ползуна 19 и тензометрического динамометра 20 св зан с компенсационной 5 подвижной плитой 21, на которой установлена подвижна  нагрузочна  каретка 22, нагружаема  винтом 23. Перемещение подвижной опорной плиты 14 в горизонтальном направлении записываетс  рео0 хордным датчиком 24. Дл  обеспечени  равномерного вращени  кривошипа предусмотрен маховик 25. Изменение амплитуды колебани  производитс  за счет радиального смещени  гайки 26 по винту 27.

5 Реохордным датчиком 28 записываетс  перемещение оси шины 1 в вертикальном направлении . Вертикальное усилие в контакте шины с опорной поверхностью измер етс  тензометрическим датчиком 29. наклеен0 ным на корпусе вертикальной поворотной опоры 30. При помощи винта 31 нагружают шину 1 боковым усилием, которое измер етс  тензометрическим динамометром 32, расположенным между винтом 31 и ползу5 ном 33. К поверхности фундамента 34 болтами 35 крепитс  поворотна  плита 36, на которой установлены механизмы фиксации и нагружени х колеса. Поперечное перемещение подвижной опорной плиты 14, уста0 новленной на рельсах 37, исключаетс  роликами 38. Электродвигателем 39 приводитс  в действие редуктор 40, св занный с винтом 31 шлицевым соединением. Дл  углового нагружени  испытуемого колеса слу5 жит рычаг 41, соединенный шлицами с датчиком тензопреобразовател  42 и электромеханизмом 43 типа АПС-4МД, который обеспечивает поворот поворотной плиты 36 вокруг болтов 35. Параметры силового на0 гружени  шины при испытани х измер ютс  при помощи стандартных преобразователей типа РА. На вертикальной поворотной опоре 30 установлена рама

44 во вращательных опорах (не показаны), 5 на которой установлены ведущей ролик 45 со съемными маховыми массами 46 и ведомые ролики 47. Рама 44 плечом 48 сферическим шарниром 49 через тензометрический динамометр 50 св зана с ползуном 51 при- 0 водного шатуном 52 кривошипа 53 приводного вала 54. На валу ведущего ролика 45 установлен тормоз 55. Ведомые ролики 47 кинематически св заны с ведущим роликом

45 посредством пр мой цепной передачи 5 (на фиг. не показана). Дл  торможени  колеса с шиной 1 с разнымтормозным моментом примен етс  клиновой тормозной механизм . Клин 56 св зан с диафрагмой 57 тормозной камеры 58. Регулированием давлени  воздуха в тормозной камере 58.

создаетс  различный момент сопротивлени  через ступицы 2 на полуоси 59 колеса 1. Пружина 60 служит дл  возвращени  клина 56 в исходное положение. Полуось 59 колеса 1 и ось (на фиг.не показана) ведущего ролика 45 поочередно приводт с  в действие посредством карданной передачи 61 от углового редуктора 62, приводимого вместе с приводным валом 54 от электродвигател  63 через муфту 64 коробок передачи 65, 66 и редуктора 67, с двум  выходными валами, посредством карданных передач (не показаны ).

Боковое смещение колеса 1 измер етс  реохордным датчиком 68, з вертикальное перемещение подрессоренной массы измер етс  реохордным датчиком 69. В качестве демпфера в подвеске колеса использованы гидравлические амортизаторы 70. Изменение момента на валу ведущего ролика 45 и на полуось 59 колеса 1 передаетс  тахосъ- емниками 71 и 72 от датчиков 73 и 74, а частота вращени  - тахометром 75. Угловые колебани  рамы 44 в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси с помощью опоры 30 измер ютс  реохордным датчиком 76. Дл  измерени  тормозного момента колеса предусмотрен тензометрический датчик 77, который наклеен на цапфе 78. Основание стенда 79 закреплено на ползунах 33, которые перемещаютс  на направл ющих цилиндрах 80.

Стенд дл  динамических испытаний пневматической шины работает следующим образом.

Крут щий момент от электродвигател  63 через фрикционную муфту 64 посредством карданных валов (не показаны) передаетс  коробкам передач 65 и 66 и редуктору 67 с двум  выходными валами, через которые крут щий момент посредством карданных валов передаетс  на приводной вал 54 кривошипа 13 и через угловой редуктор 62 с помощью карданного вала 61 на полуось 59, который, в свою очередь, передает крут щий момент ступице 2 и колесу с пневматической шиной 1. Дл  торможени  колеса с шиной 1 с разным тормозным моментом примен етс  клиновой тормозной механизм . Клин 56 св зан с диафрагмой 57 тормозной камеры 58. Регулированием давлени  воздуха в тормозной камере создаетс  различный момент сопротивлени  на полуоси 59. Пружина 60 служит дл  возвращени  клина 56 в исходное положение, Величина тормозного момента измер етс  тензометрическим датчиком 77, который на-, клеен на цапфе 78.

Вертикальные синусоидальные колебани  на вращающейс  шине создаютс  вибратором 11, который закреплен на грузе 12. Сумма масс груза 12 и механизма установки колеса представл ет неподрессоренную массу, приход щуюс  на колесо 1, а масса

груза 10 - подрессоренную. В приводе вибратора 11 предусмотрен электродвигатель посто нного тока (не показан), регулируемый частотой вращени . С помощью такой конструкции на колесе создаютс  верти0 кальные колебани  с различными частотами и амплитудами, С помощью тензометриче- ского датчика 29 измер етс  усилие в контакте с опорной поверхностью, а радиальна  деформаци  шины измер етс 

5 реохордным датчиком 28. По этим измер емым величинам строитс  динамическа  пет л  гистерезиса и вычисл етс  радиальна  жесткость и демпфирование шины.

Создание тангенциальной циклической

0 возмущающей силы в контакте вращающейс  шины с опорными роликами 45,47 осуще- ствл етс  следующим образом. При колебании подвижной плиты 14 в горизонтальном направлении, перемещение кото5 рой записываетс  реохордным датчиком 24 (указанное перемещение равно перемещению центров опорных роликов). Ввиду того, что существует сцепление шины 1 с опорными роликами 45,47 и наличие съемных ма0 ховых масс 46, которые жестко закреплены на оси ведущего ролика 45, представл ющих собой инерционный нагружатель, происход т дополнительные угловые смещени  роликов 45, 47 при их вращении то в одну,

5 то в другую сторону, т.е. угловые колебани  роликов, Вращени  ведомых роликов 47 производ тс  от ведущего ролика 45 посредством пр мой цепной передачи. Амплитуда колебаний зависит от момента инерции

0 Jm маховых масс и от амплитуды колебаний опорной плиты 14, а частота колебаний от частоты колебани  опорной плиты 14.

При вращении маховых масс с ускорением , колебани  которых соответствуют си5 нусоидальному закону:

ТЗс.зИРт.+ ) где р- амплитуда колебаний, Р - частота колебаний, W- начальна  фаза,

0 t- произвольное врем .

Производитс  инерционный момент:

MrJ-i (2) где Jm - момент инерции маховых масс, 5 dt d

Шт - частота вращени  маховых масс. Подставл   значени  р в формуле (2), получим:

ускорение маховых масс,

P6 P2 Sln(Pt+4/ )-M0 Sin (Pt+V) (3)

где poP - амплитуда колебаний мо- NJeHTa.

В результате этого инерционный мо- Цент, мен ющийс  по синусоидальному за- к ону, производит соответствующую т|ангенциальную циклическую силу (мен ю- и емус  по синусоидальному закону) в зоне фнтакта шины с каждым опорным роликом, котора  равна (например, дл  ведущего ро- Л;ика 45):

; sin(Pt+W)(4) где - амплитуда колебаний тангенциальной силы. А суммарное тангенциаль- н|ое усилие в зоне контакта шины со всеми Контактирующими роликами будет равно:

F- 2 F, (5) I 1

где п - число контактирующих роликов.

Циклическое усилие, измерение которо- ф происходит по синусоидальному закону, вызывает циклическую вынужденную деформацию шины в тангенциальном направлении , Частота вынужденной циклической деформации зависит от частоты колебаний опорной плиты 14, а амплитуда-от момента инерции маховых масс 4.6 и от амплитуды флебани  опорной плиты 14. Момент на о|си ведущего ролика, который равен момен- тУ на ос х остальных роликов, передаетс  тзхосъемником 71 от тензометрического датчика 73, а перемещение опорной подвижной плиты с опорной поверхностью из- « ер етс  реохордным датчиком 24.

; Дл  создани  на вращающейс  шине 1 у-левого колебани  рама 44 вместе с роликами 45, 47 имеет возможность поворота в горизонтальной плоскости вокруг верти- кйльной оси с помощью поворотной опоры Зр. Угловое колебание осуществл етс  по- сЬедством плеча 48, который шарнирно соединен с тензометрическим динамометром 50, шарнирно соединенным с ползуном 51, приводимым в движение шатуном52 криво- ц|ипа 53 от приводного вала 54.

Дл  обеспечени  равномерного вращени  кривошипа предусмотрен маховик 25. Изменение амплитуды колебани  произво-. дитс  за счет радиального смещени  гайки по винту 27, а изменение частоты ползу- н|ов 15 и 51 производитс  с изменением частоты вращени  кривошипов 13 и 53, т.е. с изменением частоты вращени  приводно- гф вала 54, которое осуществл етс  с помощью коробок передач 65 и 66. Колебание прлзуна 51 в горизонтальном направлении с помощью сферического шарнира 49 и плеча 48 преобразуетс  в угловое колебание

рамы 44, с роликами 45 и 47, что вызывает угловую циклическую деформацию вращающейс  шины. Угловое смещение рамы 44, т.е. углова  деформаци  шины, записывает- 5 с  реохордным датчиком 76. Изменение момента поворота рамы 44 измер етс  следующим образом: тензометрическим ди- намометромбО записываетс  усилие Р, действующие на шарнир 49. Момент поворота

0 рамы 44 равен:

R(6) где Р - горизонтальное усилие,

R - радиус плеча, который равен рассто нию от центра наход щегос  под проек5 цией средней зоны контакта испытуемой шины с опорной поверхностью.

По измер емым величинам угловое смещение и момента поворота рамы 44 строитс  динамическа  петл  гистерезиса и

0 вычисл ютс  углова  жесткость и демпфирование шины при различных частотах и амплитудах углового колебани  рамы 44 и различных частотах вращени  шины 1. Боковой сдвиг колеса с пневматической

5 шиной осуществл етс  следующим образом . Электродвигатель 39 приводит в действие редуктор 40, св занный шлицевым соединением с винтом 31, который в свою очередь сферически шарнирно св зан с тен0 зометрическим динамометром 32, шарнирно св занным с ползуном 33, на котором крепитс  основание стенда 79. При вращении винта 31 с помощью электродвигател  39 и редуктора 40 ползуны 33 перемещают5 с  в направл ющих цилиндрах 80, перемеща  одновременно основание стенда 79 и механизм креплени  колеса с шиной 1, что при наличии сцеплени  шины с опорной поверхностью с опорной поверхностью вызы0 вает боковую деформацию шины. Боковое усилие, действующее на колесо, измер етс  тензометрическим динамометром 32, а боковое смещение измер етс  реохордным датчиком 68.

5 Дл  имитации стационарного криволинейного движени  в стенде предусмотрен механизм поворота колеса, т.е. механизм углового нагружени .

Поворот рычага 41 с возможностью из0 менени  длины, который св зан с поворотной плитой 36 с закрепленными на ней направл ющими цилиндрами 80 дл  ползунов 33 осуществл етс  электромеханизмом 43 типа АПС-4МД. Поворотна  плита 36 вме5 сте с основанием 79 при помощи рычага 41 поворачиваетс  вокруг болтов 35, расположенных в пазах плиты 36. Параметры силового нагружени  шины при испытани х измер ютс  при помощи стандартных преобразователей типа РА.

Компенсационна  подвижна  плита 21 уравновешивает силу инерции опорной подвижной плиты 14. При помощи винта 23 нагрузочна  каретка 22 прижимаетс  к компенсационной подвижной плите 21, создава  на ней такую же нагрузку, кака  приходитс  на опорную подвижную плиту 14, благодар  чему происходит уравновешивание сил вращени  опорной и компенсационной подвижных плит. Тензометрические динамометры 16 и 20 измер ют суммарную силу инерции и трени :

(7) где Pi - сила инерции,

Рт - сила трени  качени .

На стенде можно проводить исследовани  упруго-демпфирующих характеристик подвески колеса с амортизаторами и без них, при этом измер ютс  возмущающее усилие на оси колеса тензометрическим дат чиком 17 и относительна  деформаци  подвески реохордным датчиком 69. Строитс  соответствующа  динамическа  петл  гистерезиса и вычисл ютс  жесткость и деФ о р м у л а и з о б р ете н и   Стенд дл  динамических испытаний пневматической шины, содержащий основание , механизм дл  установки и вертикальной нагрузки колеса с испытуемой шиной, подвижную в горизонтальном направлении опорную плиту с опорной поверхностью, св занную через кривошипно-шатунный механизм с подвижной компенсационной плитой , на которой на опорах установлена каретка с дополнительным устройством вертикального нагружени , измерительные устройства , установленные по обе стороны кривошипно-шатунного механизма между ним, опорной и компенсационной плитами, элемент фиксации колеса и вибратор, св занный с элементом фиксации колеса посредством вертикальных штанг, установленных в направл ющих цилиндрах с возможностью аксиального перемещени  относительного груза, установленного на упругих элементах над вибратором, св занный с основанием механизмом углового нагружени  и приводом его бокового сдвига, при этом основание стенда установлено с

мпфирование упругого элемента, в данном случае рессор 9,

На стенде испытани  можно проводить в ведущем, ведомом и тормозном режимах1

качени  шины.

- В ведущем режиме крут щий момент передаетс  на полуось колеса. При этом клиновым тормозным механизмом осуществл етс  соответственно замедление и ускорениё вращени  колеса.

В ведомом режиме крут щий момент передаетс  ведущему ролику 45, который посредством цепной передачи передает крут щий момент остальным роликам.

Торможение колеса в ведущем режиме осуществл етс  тормозным механизмом 55, а в ведомом режиме клиновым тормозным механизмом колеса.

Предлагаемое изобретение позвол ет

более приближенно определ ть жесткост- ные и диссипативные характеристики шины путем дополнительного нагружени  шины колебательными возмущени ми в вертикальной и горизонтальной плоскост х.

возможностью углового поворота вокруг плавающего центра, причем основание стенда выполнено с пазами дл  прохода фиксирующих болтов и наход щегос  под проекцией средней зоны контакта испытуемой шины с опорной поверхностью на плоскости основани , отличающийс  тем, что, с целью расширени  его функциональных возможностей по исследованию жест- костных и диссипативных характеристик шины путем создани  на вращающейс  шине колебательных возмущений с различными амплитудами и частотами при ее различных угловых скорост х и ускорени х, опорна  поверхность выполнена в виде синхронно св занных между собой ведущего со съемными массами на оси и ведомых роликов , которые установлены во вращательных опорах рамы, размещенной на подвижной плите посредством вертикальной поворотной опоры, шарнирно св занной плечом с кривошипно-шатунным механизмом привода , при этом корпус вертикальной поворотной опоры одновременно  вл етс  тензометрическим динамометром.