RU182915U1

RU182915U1 - The stand for the study of the twin wheels of vehicles

Info

Publication number: RU182915U1
Application number: RU2018119023U
Authority: RU
Inventors: Вадим Вадимович Куюков; Аслан Дантесович Ниров; Николай Сергеевич Комардин; Вадим Евгеньевич Демченко
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2018-09-05

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для исследования рабочего процесса в контакте с дорогой шин спаренных колес, находящихся под разными вертикальными нагрузками, с разными типами рисунков протектора шин и разными внутренними давлениями воздуха в них, а также на разных типах дорожных покрытий.The utility model relates to mechanical engineering and can be used to study the working process in contact with the road of twin wheels under different vertical loads, with different types of tire tread patterns and different internal air pressures in them, as well as on different types of road surfaces.

Стенд для исследования работы спаренных колес транспортных средств содержит ступицу, выполненную составной из двух частей - неподвижной части, жестко закрепленной на волу распорными втулками, и подвижной части, входящей в неподвижную часть, закрепленную контргайкой, установленную на подшипниках, которые обеспечивают свободное вращение исследуемых колес относительно друг друга, кроме того, для жесткого соединения двух исследуемых колес предусмотрена блокировка ступицы на ось с помощью фиксирующего штифта, а для изменения угла наклона колес используется контргайка.The bench for researching the operation of paired wheels of vehicles contains a hub made up of two parts - a fixed part, rigidly fixed to the ox with spacer sleeves, and a movable part included in the fixed part, fixed with a lock nut, mounted on bearings that provide free rotation of the wheels under study relative to each other, in addition, for a rigid connection of the two wheels under study, a hub lock on the axle is provided with a fixing pin, and for changing the angle of inclination wheel lock nut is used.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности измерений параметров и зависимости численных величин проскальзывания колес от сцепных свойств покрытий, расширение диапазона исследований.

The technical result of the proposed utility model is to increase the accuracy of parameter measurements and the dependence of the numerical values of wheel slippage on the adhesion properties of coatings, expanding the range of studies.

Description

Аналогом предлагаемой полезной модели является стенд для исследования параметров проскальзывания колеса транспортного средства по опорной поверхности.(Патент №126463 от 27.03 2013 г. Бюл. №9)An analogue of the proposed utility model is a stand for researching the parameters of slipping of a vehicle wheel on a supporting surface. (Patent No. 126463 of March 27, 2013, Bull. No. 9)

Существенным недостатком стенда является то, что он позволят определить проскальзывание только для одного колеса, на этом стенде нет возможности исследовать работу спаренных колес.A significant drawback of the stand is that it will allow slippage to be determined for only one wheel; on this stand there is no way to examine the operation of twin wheels.

Известен стенд для диагностирования тормозов автотранспортных средств, колеса которого устанавливаются на плоскую бетонную поверхность. (Патент №2323841 от 10.05. 2008 г. Бюл. №13)A known stand for diagnosing brakes of motor vehicles, the wheels of which are mounted on a flat concrete surface. (Patent No. 2323841 dated May 10, 2008, Bull. No. 13)

Процесс торможения автомобиля имитируется путем продольного перемещения бетонной поверхности под колесами автомобиля. Стенд позволяет определить силы трения в контактах заторможенных колес и таким образом рассчитать коэффициент сцепления.The process of braking a car is simulated by longitudinally moving a concrete surface under the wheels of a car. The stand allows you to determine the friction forces in the contacts of the braked wheels and thus calculate the coefficient of adhesion.

Существенным недостатком стенда является значительное трение в Опорах бетонной поверхности при ее продольном перемещении, что влияет на точность результатов. Кроме того, нет возможности определить параметры проскальзывания каждого из спаренных колес при его торможении на бетонной поверхности.A significant drawback of the stand is significant friction in the supports of the concrete surface during its longitudinal movement, which affects the accuracy of the results. In addition, it is not possible to determine the slippage parameters of each of the twin wheels when it brakes on a concrete surface.

Прототипом предлагаемой полезной модели является стенд для исследования работы спаренных колес грузовых транспортных средств, (Патент №138221 от 10.03.2014 г. Бюл. №7.), содержащий металлическую неподвижную раму корытообразной формы с горизонтальной контактной поверхностью для установки колеса, на которой размещен сменный фрагмент, имитирующий определенный тип дорожного покрытия, по краям рамы установлены стойки с конечным включателем и конечным выключателем для ограничения движения колеса, узел создания вертикальной нагрузки на исследуемое колесо, состоящий из Г-образной серьги, установленной на оси колеса и сменного груза, прикрепленного к вертикальной оси серьги, узел горизонтального перемещения колеса, состоящий из шкива, установленного на одном конце рамы и троса, прикрепленного к горизонтальной оси серьги и к сменному грузу, узел создания крутящего и тормозного моментов, состоящий из сдвоенного силового шкива, установленного на оси колеса, двойного шкива, закрепленного на другом конце рамы и троса, концы которого закреплены на двух частях силового шкива и перекинуты через двойной шкив и уравновешивающий шкив со сменным грузом, узел замера и регистрации, включающий датчик импульсов и электронный секундомер, соединенные через аналого-цифровой преобразователь с компьютером, при этом на оси исследуемого колеса дополнительно установлена ступица с подшипниками для закрепления на ней второго из спаренных колес совместно с датчиком импульсов, кроме того, на оси спаренных колес установлены сменные распорные проставки разной длины, находящиеся между самими исследуемыми колесами и стенками Г-образной серьги для изменения расстояния между спаренными колесами, и съемный фиксирующий штифт для блокировки ступицы на ось, а сменный груз для создания вертикальной нагрузки на спаренные колеса прикреплен к вертикальной оси Г-образной серьги через компенсирующий шкив.The prototype of the proposed utility model is a bench for researching the operation of twin wheels of freight vehicles, (Patent No. 133821 of March 10, 2014, Bull. No. 7.), containing a metal fixed frame of a trough-shaped form with a horizontal contact surface for mounting the wheel, on which the interchangeable fragment imitating a certain type of road surface, racks with a limit switch and a limit switch are installed at the edges of the frame to limit the movement of the wheel, a node for creating a vertical load on the studied e wheel, consisting of a L-shaped earring mounted on the axis of the wheel and a removable load attached to the vertical axis of the earring, a horizontal wheel assembly consisting of a pulley mounted on one end of the frame and a cable attached to the horizontal axis of the earring and to the removable load , a unit for creating torque and braking moments, consisting of a double power pulley mounted on the axis of the wheel, a double pulley mounted on the other end of the frame and cable, the ends of which are fixed on two parts of the power pulley and thrown through a double pulley and a balancing pulley with a removable load, a metering and recording unit, including a pulse sensor and an electronic stopwatch, connected via an analog-to-digital converter to a computer, while a hub with bearings is additionally installed on the axis of the studied wheel to fix the second of the twin wheels together with the impulse sensor, in addition, interchangeable spacers of different lengths are located on the axis of the paired wheels, located between the studied wheels and the walls of the L-shaped earring and to change the distance between the twin wheels, and a removable locking pin to lock the hub on the axle, and a removable load for creating a vertical load on the twin wheels is attached to the vertical axis of the L-shaped earring through a compensating pulley.

Недостатком этого стенда является то, что на нем нет возможности провести длительные ресурсные дорожные испытания каждого из спаренных колес и, следовательно, определить влияние на их износ реально циркулирующей мощности в контуре жестко спаренных колес транспортных средств.The disadvantage of this stand is that it is not possible to carry out long-term resource road tests of each of the paired wheels and, therefore, to determine the effect on their wear of actually circulating power in the contour of the rigidly paired wheels of vehicles.

Задачей предлагаемой полезной модели является усовершенствование конструкции стенда, позволяющее исследовать работу спаренных колес транспортных средств при их жестком соединении и каждого колеса в отдельности, а также расширение функциональных возможностей предлагаемого стенда.The objective of the proposed utility model is to improve the design of the stand, allowing you to explore the operation of the twin wheels of vehicles with their rigid connection and each wheel separately, as well as expanding the functionality of the proposed stand.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности исследований зависимости численных величин проскальзывания колес от сцепных свойств покрытий, расширение диапазона исследований.The technical result of the proposed utility model is to increase the accuracy of studies of the dependence of the numerical values of wheel slippage on the adhesion properties of coatings, expanding the research range.

Технический результат достигается предлагаемым стендом для исследования работы спаренных колес транспортных средств, содержащим металлическую неподвижную раму корытообразной формы с горизонтальной контактной поверхностью для установки спаренных колес, на которой размещен сменный фрагмент, имитирующий определенный тип дорожного покрытия, по краям рамы установлены стойки с включателем и конечным выключателем, для ограничения движения колеса, узел создания вертикальной нагрузки на колесо, состоящий из Г-образной серьги, установленной на оси колеса и сменного груза, прикрепленного к вертикальной оси серьги, узел горизонтального перемещения колеса, состоящий из шкива, установленного на одном конце рамы и троса прикрепленного к горизонтальной оси серьги и к сменному грузу, узел создания крутящего и тормозного моментов, состоящий из сдвоенных силовых шкивов, которые установлены на оси колеса, один из шкивов, закреплен на другом конце рамы и троса, концы которого закреплены на двух частях силового шкива и перекинуты через двойной шкив и уравновешивающий шкив со сменным грузом, узел замера и регистрации, включающий датчик импульсов и электронный отметчик времени, соединенные через аналого-цифровой преобразователь с компьютером, на оси исследуемых колес установлена ступица с подшипниками, совместно с датчиком импульсов при этом, ступица выполнена составной из двух частей - неподвижной части, жестко закрепленной на валу распорными втулками, и подвижной части, входящей в неподвижную часть, закрепленную контргайкой, установленную на подшипниках, которые обеспечивают свободное вращение исследуемых колес относительно друг друга, кроме того для жесткого соединения двух исследуемых колес, предусмотрена блокировка ступицы на ось с помощью фиксирующего штифта, а для изменения угла наклона колес используется контргайка.The technical result is achieved by the proposed stand for studying the operation of twin wheels of vehicles, containing a metal fixed frame of a trough-shaped form with a horizontal contact surface for installing twin wheels, on which a replaceable fragment imitating a certain type of road surface is placed, racks with a switch and a limit switch are installed at the edges of the frame , to limit the movement of the wheel, a node for creating a vertical load on the wheel, consisting of an L-shaped earring, is installed on the axis of the wheel and the removable load attached to the vertical axis of the earring, the horizontal wheel assembly consisting of a pulley mounted on one end of the frame and the cable attached to the horizontal axis of the earring and the removable load, the torque and braking unit, consisting of double power pulleys, which are mounted on the axis of the wheel, one of the pulleys is fixed on the other end of the frame and the cable, the ends of which are fixed on two parts of the power pulley and thrown over the double pulley and balancing pulley with interchangeable g with a ruse, a metering and recording unit, including a pulse sensor and an electronic timer connected via an analog-to-digital converter to a computer, a hub with bearings is mounted on the axis of the wheels under study, together with a pulse sensor, the hub is made up of two parts - the fixed part, rigidly fixed to the shaft with spacer sleeves, and the movable part included in the fixed part, fixed with a lock nut, mounted on bearings that provide free rotation of the wheels under study about in relative to each other, except for the rigid connection of two study wheels provided on the axle hub lock via the locking pin, and to change the inclination angle of the wheels is used locknut.

Повышение точности исследований зависимости численных величин проскальзывания колес от сцепных свойств покрытий достигается за счет применения ступицы, выполненной из неподвижной части, жестко закрепленной на валу распорными втулками, и подвижной части, входящей в неподвижную часть, закрепленную контргайкой, установленную на подшипниках, за счет возможности проведения испытаний спаренных колес при жестком закреплении двух колес при блокировке ступицы на ось с помощью фиксирующего штифта, при жестком соединении с осью, и в случае свободного качения, как двух, так и каждого колеса в отдельности, а также под разными углами наклона, которые регулируются контргайкой.Improving the accuracy of studies of the dependence of the numerical values of wheel slippage on the adhesion properties of coatings is achieved through the use of a hub made of a fixed part, rigidly fixed to the shaft with spacer sleeves, and a moving part included in the fixed part, fixed with a lock nut mounted on bearings, due to the possibility of tests of twin wheels when two wheels are rigidly fixed when the hub is locked onto the axle with the help of a fixing pin, with a rigid connection to the axle, and in case of one rolling as two, and each wheel individually, as well as at different angles of inclination, which are regulated by a lock nut.

На фиг. 1, показана общая схема стенда. Стенд содержит раму 1; испытуемые колеса 2, 3; груз с массой m гр1 4; компенсирующий шкив 5; сдвоенные силовые шкивы 6; серьгу 7; датчики импульсов 8,9 вращения колес 2, 3; рабочую поверхность 10 стенда; трос 11; неподвижную часть 12 ступицы; подвижную часть 13 ступицы; подшипники 14 ступицы; отверстие 15 под съемный фиксирующий штифт; контргайки 16, 17; распорные втулки 18, 19, 20, 21; регулирующую шайбу 22; фланец 23;отверстие 24 для жесткого соединения колес.In FIG. 1, a general layout of the stand is shown. The stand contains frame 1; test wheels 2, 3; cargo with mass m gr1 4; compensating pulley 5; dual power pulleys 6; earring 7; impulse sensors 8.9 wheel rotation 2, 3; work surface 10 of the stand; cable 11; fixed part 12 of the hub; the movable part 13 of the hub; bearings 14 of the hub; a hole 15 for a removable locking pin; locknuts 16, 17; spacer sleeves 18, 19, 20, 21; adjusting washer 22; flange 23; hole 24 for rigid connection of wheels.

Полезная модель стенда работает следующим образом:A useful stand model works as follows:

Исследуемые колеса 2 и 3 устанавливают на рабочую поверхность 10 стенда с разблокированной от оси неподвижной 12 и подвижной частью 13 ступицы для независимого вращения колес 2 и 3.The investigated wheels 2 and 3 are installed on the working surface 10 of the stand with the stationary 12 and the movable part 13 of the hub unlocked from the axis for independent rotation of the wheels 2 and 3.

Перед началом экспериментов, колеса 2 и 3 вместе с серьгой 7 принудительно прокатывают на выбранном типе дорожного покрытия по рабочей поверхности стенда в крайнее левое положение до размыкания конечного включателя, после чего подключают включателем блок питания к схеме управления.Before starting the experiments, wheels 2 and 3, together with the earring 7, are forcibly rolled on the selected type of road surface along the working surface of the stand to the leftmost position until the end switch opens, and then the power supply unit is connected to the control circuit by the switch.

Эксперименты проводят в двух вариантах:The experiments are carried out in two versions:

1-й вариант - при независимом качении спаренных колес;1st option - with independent rolling of twin wheels;

2-й вариант - при жестком соединении спаренных колес2nd option - with a rigid connection of twin wheels

При проведении эксперимента по 1-му варианту, в момент начала качения спаренных колес 2 и 3 по рабочей поверхности 10 стенда срабатывает конечный включатель, подключающий датчики импульсов 8 и 9 и электронный отметчик времени к аналого-цифровому преобразователю и к компьютеру. Спаренные колеса 2 и 5, в соответствии с выбранным режимом, вместе с серьгой 7 и осью принудительно перекатывают по опорной поверхности покрытия вдоль рамы 1. Так как каждое из спаренных колес 2 и 3 снабжены датчиками импульсов 8 и 9, то их сигналы, совместно с сигналом электронного отметчика времени, позволяют компьютеру рассчитать угловые скорости ω₂ и ω₃ каждого из них.When conducting the experiment according to the 1st option, at the moment of the start of rolling of the twin wheels 2 and 3 along the working surface 10 of the stand, the end switch is activated, connecting the pulse sensors 8 and 9 and the electronic timer to the analog-to-digital converter and to the computer. Paired wheels 2 and 5, in accordance with the selected mode, together with the earring 7 and the axis are forcibly rolled along the supporting surface of the coating along the frame 1. Since each of the paired wheels 2 and 3 are equipped with pulse sensors 8 and 9, their signals, together with signal of an electronic timer, allow the computer to calculate the angular velocities ω ₂ and ω _{3 of} each of them.

В ведомом режиме определяют теоретические скорости каждого из исследуемых колес 2 и 3:In slave mode, the theoretical speeds of each of the investigated wheels 2 and 3 are determined:

где r_T2, r_T3 - теоретические радиусы качения колес 2 и 3, соответственно.where r _T2 , r _T3 are the theoretical rolling radii of wheels 2 and 3, respectively.

В тормозном или ведущем режиме определяют действительные скорости каждого из исследуемых колес:In braking or driving mode, the actual speeds of each of the studied wheels are determined:

где r_∂2, r_∂3 - действительные радиусы качения колес 2 и 3, соответственно.where r _∂2 , r _∂3 are the actual rolling radii of wheels 2 and 3, respectively.

Теоретические и действительные радиусы колес 2 и 3 отличаются друг от друга за счет влияния на них разных эксплуатационных факторов.Theoretical and actual radii of wheels 2 and 3 differ from each other due to the influence of different operational factors on them.

Показания датчиков импульсов 8, 9 и отметчика времени позволяют рассчитать также пути качения каждого из исследуемых колес 2 и 3 по опорной поверхности.The readings of the impulse sensors 8, 9 and the timer allow you to also calculate the rolling paths of each of the studied wheels 2 and 3 along the supporting surface.

Разность путей по сигналам датчиков 8 и 9 или по показаниям счетчиков импульсов определяет интегральное значение пути проскальзывания шины каждого из исследуемых колес зоны контакта на заданном участке качения колес, а отношением разности путей по сигналам датчиков импульсов 8 и 9 или по показаниям счетчиков импульсов и отметчика времени ко времени прохождения участка определяют средняя скорость проскальзывания, в той же точке контакта.The path difference according to the signals of the sensors 8 and 9 or according to the readings of the pulse counters determines the integral value of the tire slip path of each of the examined wheels of the contact zone at a given wheel rolling section, and the ratio of the path difference according to the signals of the pulse sensors 8 and 9 or according to the readings of the pulse counters and the timer by the time the passage passes, the average slippage rate is determined at the same contact point.

Относительная разность теоретической V_T и действительной V_∂ скоростей позволяет определить коэффициенты буксования и скольжения каждого из исследуемых колес:The relative difference between the theoretical V _T and the actual V _∂ speeds allows you to determine the slipping and sliding coefficients of each of the studied wheels:

где δ - коэффициент буксования каждого из исследуемых колес 2 и 3 в ведущем режиме;where δ is the slipping coefficient of each of the investigated wheels 2 and 3 in the driving mode;

где S - коэффициент скольжения каждого из исследуемых колес 2 и 3 в тормозном режиме.where S is the slip coefficient of each of the investigated wheels 2 and 3 in the braking mode.

В случае необходимости проводят эксперименты, когда колеса 2 и 3 исследуют под разными углами наклона за счет изменения положения регулирующей шайбы 22. При изменении углов наклона колес 2 и 3 на рабочей поверхности 10 стенда, изменяется площадь контакта шин с поверхностью.If necessary, experiments are conducted when the wheels 2 and 3 are examined at different angles of inclination by changing the position of the adjusting washer 22. When changing the angles of inclination of the wheels 2 and 3 on the working surface 10 of the stand, the contact area of the tires with the surface changes.

При исследовании по 2-му варианту предусмотрена блокировка неподвижной части 13 ступицы колеса 3 на ось съемным фиксирующим штифтом, а также предусмотрено отверстие 15 для жесткого соединения колес 2 и 3 между собой.In the study according to the 2nd embodiment, the fixed part 13 of the wheel hub 3 is locked onto the axle with a removable fixing pin, and an opening 15 is provided for rigidly connecting the wheels 2 and 3 to each other.

В этом случае, в контуре: «опорная поверхность - колесо 2 - ось колес - колесо 3 - опорная поверхность» возникает циркуляции мощности ΔN, что характерно для реальной эксплуатации автомобиля, при этом действительные радиусы колес 2 и 3 могут существенно отличаться друг от друга. Итак, в тормозном режиме:In this case, in the circuit: "bearing surface - wheel 2 - wheel axis - wheel 3 - bearing surface" there is a power circulation ΔN, which is typical for the actual operation of the car, while the actual radii of the wheels 2 and 3 can differ significantly from each other. So, in braking mode:

где P_T - тормозная сила в контакте;where P _T is the braking force in the contact;

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

В тяговом режиме:In traction mode:

где Р_к - тяговая сила в контакте.where R _to - traction in contact.

Таким образом, ΔN - зависит от эксплуатационных факторов, вызывающих буксование или скольжение в контактах спаренных колес и является причиной повышенного сопротивления движению автомобиля, а в реальной эксплуатации это влечет за собой существенное повышение износа шин.Thus, ΔN - depends on operational factors causing skidding or slipping in the contacts of the twin wheels and is the reason for the increased resistance to the movement of the car, and in real use this entails a significant increase in tire wear.

Стенд позволяет исследовать колеса при жестком их соединении и каждого колеса в отдельности, в случае свободного качения и под разными углами. Таким образом, расширение диапазона исследований позволяет повысить точность исследований зависимости численных величин проскальзывания колес 2 и 3 от сцепных свойств покрытий, что является необходимой информацией для рационального подбора шин спаренных колес.The stand allows you to explore the wheels with their rigid connection and each wheel separately, in the case of free rolling and at different angles. Thus, expanding the range of studies allows to increase the accuracy of studies of the dependence of the numerical values of wheel slippage 2 and 3 on the adhesion properties of coatings, which is necessary information for the rational selection of tires of paired wheels.

Claims

A stand for studying the operation of twin wheels of vehicles, containing a metal fixed frame of a trough-like shape with a horizontal contact surface for installing twin wheels, on which a replaceable fragment imitating a certain type of road surface is placed, racks with a switch and a limit switch are installed at the edges of the frame to limit wheel movement , a node for creating a vertical load on the wheel, consisting of a L-shaped earring mounted on the axis of the wheel, and a removable load attached to the vertical axis of the earring, a horizontal wheel displacement assembly, consisting of a pulley mounted on one end of the frame, and a cable attached to the horizontal axis of the earring and a removable load, a torque and braking moments assembly, consisting of dual power pulleys that are mounted on the wheel axis , one of the pulleys is fixed on the other end of the frame and the cable, the ends of which are fixed on two parts of the power pulley and thrown over the double pulley and balancing pulley with a removable load, measuring and recording unit, including sensors pulses and an electronic timer connected via an analog-to-digital converter to a computer, a hub with bearings is mounted on the axis of the wheels under study together with a pulse sensor, characterized in that the hub is made up of two parts - a fixed part, rigidly fixed to the ox with spacer sleeves, and the movable part included in the fixed part, secured by a lock nut, mounted on bearings that provide free rotation of the wheels under study relative to each other, in addition, for a rigid connection of the two wheels under study provides for locking the hub on the axle with the help of a fixing pin, and a lock nut is used to change the angle of inclination of the wheels.