RU199093U1

RU199093U1 - Hybrid universal full support stand for monitoring the technical condition of wheeled vehicles

Info

Publication number: RU199093U1
Application number: RU2020111732U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Федотов; Олег Сергеевич Яньков; Антон Сергеевич Чернышков
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Устройство относится к области машиностроения, а именно к автомобилестроению, и может быть использовано для контроля тягово-динамических свойств колесных транспортных средств.Нагружающими элементами являются маховик и электродинамический тормоз, что позволяет задавать как установившийся, так и не установившийся режимы диагностирования и измерять при этом силовые и кинематические диагностические параметры колесного транспортного средства. Устройство использует компактные высокоточные бесконтактные датчики измерения тяговых сил, что позволяет исследовать тяговые свойства колесного транспортного средства, производя измерения силовых параметров на каждом колесе индивидуально.Устройство для контроля тягово-динамических качеств колесных транспортных средств, в том числе, имеющих индивидуальные электродвигатели на каждом колесе, включающее в себя два блока опорных и поддерживающих роликов, соединенных муфтами и цепями между собой и соединенных через редуктор с маховиком и вихретоковым электродинамическим тормозом, и использующее бесконтактный метод измерения тяговых сил на каждом колесе, отличающееся от прототипа тем, что в его устройстве присутствует вихретоковый электродинамический тормоз, что способствует расширению функциональных возможностей устройства и позволяет задавать как установившийся, так и неустановившийся режим диагностирования и определять силовые и кинематические диагностические параметры колесного транспортного средства, нагружая при этом колесное транспортное средство так, как оно разгоняется в реальных дорожных условиях. 1 ил.The device belongs to the field of mechanical engineering, namely to the automotive industry, and can be used to control the traction and dynamic properties of wheeled vehicles. The loading elements are the flywheel and the electrodynamic brake, which allows you to set both steady-state and non-steady-state diagnostics modes and measure the power and kinematic diagnostic parameters of the wheeled vehicle. The device uses compact high-precision non-contact sensors for measuring tractive forces, which makes it possible to investigate the traction properties of a wheeled vehicle by measuring the power parameters on each wheel individually. A device for monitoring traction and dynamic qualities of wheeled vehicles, including those with individual electric motors on each wheel, which includes two blocks of supporting and supporting rollers connected by couplings and chains to each other and connected through a gearbox with a flywheel and an eddy-current electrodynamic brake, and using a non-contact method for measuring tractive forces on each wheel, which differs from the prototype in that its device contains an eddy-current electrodynamic brake, which helps to expand the functionality of the device and allows you to set both steady-state and non-steady-state diagnostics and determine the power and kinematic diagnostic parameters of wheeled vehicles vehicle, while loading the wheeled vehicle as it accelerates in real road conditions. 1 ill.

Description

Устройство относится к области машиностроения, а именно автомобилестроению, и может быть использовано для контроля тягово-динамических свойств колесных транспортных средств.The device belongs to the field of mechanical engineering, namely the automotive industry, and can be used to control the traction and dynamic properties of wheeled vehicles.

Известен стенд модели LPS 2020 4WD [Описание типа средств измерений для Государственного Реестра №34784-07 - Стенды роликовые мощностные торговой марки CARTEC серии LPS модели: 2020, 2020 4WD, 2510, 2510 4WD] для контроля тягово-динамических качеств колесных транспортных средств, принятый за аналог.Known stand model LPS 2020 4WD [Description of the type of measuring instruments for the State Register No. 34784-07 - Stands roller power brand CARTEC series LPS model: 2020, 2020 4WD, 2510, 2510 4WD] to control the traction and dynamic qualities of wheeled vehicles, adopted for an analogue.

Общими признаками с заявляемым устройством является наличие нагружающего устройства в виде электродинамического тормоза, наличие опорных роликов, пневматической системы, выталкивающей колеса контролируемого колёсного транспортного средства.Common features with the claimed device are the presence of a loading device in the form of an electrodynamic brake, the presence of support rollers, a pneumatic system that ejects the wheels of a controlled wheeled vehicle.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

конструкция стенда, позволяющая проводить контроль тяговых качеств полноприводных автомобилей, заключается в наличии двух одинаковых платформ. Каждая из платформ имеет опорные ролики, пневматические выталкиватели, электродинамический тормоз и датчик измерения тяговой силы. Опорные ролики двух платформ стенда механически не связаны между собой, что не обеспечивает синхронность вращения всех опорных роликов стенда; the design of the stand, which allows monitoring the traction qualities of all-wheel drive vehicles, consists in the presence of two identical platforms. Each of the platforms has support rollers, pneumatic ejectors, an electrodynamic brake and a traction force measurement sensor. The support rollers of the two platforms of the stand are not mechanically interconnected, which does not ensure synchronous rotation of all support rollers of the stand;

система измерения тяговой силы, реализует контактный метод измерения при помощи тензометрических датчиков, на которые опираются рычаги электродинамических тормозов. Это позволяет измерять тяговые силы индивидуально по каждой оси диагностируемого автомобиля, причем, это суммарные силы на обоих колесах каждой оси. Выполнять измерение тяговых сил на каждом колесе индивидуально конструкция стенда не позволяет. Этот недостаток сильно ограничивает диагностические возможности стенда в процессе контроля электромобилей и беспилотных колесных транспортных средств, имеющих мотор-колеса;traction force measurement system, implements the contact measurement method using strain gauges, on which the electrodynamic brake levers are supported. This allows you to measure tractive forces individually for each axis of the diagnosed vehicle, and these are the total forces on both wheels of each axle. The design of the stand does not allow to measure the tractive forces on each wheel individually. This drawback severely limits the diagnostic capabilities of the stand in the process of monitoring electric vehicles and unmanned wheeled vehicles with wheel motors;

в конструкции стенда не предусмотрены инерционные маховые массы. Следовательно, стенд позволяет измерять тяговые характеристики колесных транспортных средств только в установившемся режиме, исключая возможность контроля их тягово-динамических качеств в режиме разгона.the stand design does not provide for inertial flywheel masses. Consequently, the stand allows you to measure the traction characteristics of wheeled vehicles only in a steady state, excluding the possibility of controlling their traction and dynamic qualities in the acceleration mode.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является инерционный полноопроный стенд конструкции ИРНИТУ [Патент RU № 2279361, МПК 7В60Т, G01L, опубл. 10.07.2006].The closest in technical essence and the achieved result, taken as a prototype, is an inertial full-support stand designed by IRNITU [Patent RU No. 2279361, IPC 7V60T, G01L, publ. 10.07.2006].

Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие двух кинематически соединенных между собой секций с опорными роликами и инерционными маховыми массами. Одна из секций имеет возможность перемещаться гидроцилиндром. На каждой паре опорных роликов между инерционной маховой массой и одним из роликов установлены бесконтактные магнитострикционные датчики для измерения сил на колесах. Стенд оборудован роликами следящей системы и пневматическими выталкивателями. The common features of the claimed device with the prototype is the presence of two kinematically connected sections with support rollers and inertial flywheels. One of the sections can be moved by a hydraulic cylinder. On each pair of support rollers between the inertial flywheel mass and one of the rollers, non-contact magnetostrictive sensors are installed to measure the forces on the wheels. The stand is equipped with follower rollers and pneumatic ejectors.

Недостатки устройства полноопорного инерционного стенда конструкции ИРНИТУ.Disadvantages of the device of a full-support inertial stand of the design of IRNITU.

В конструкции стенда нагружающим устройством являются инерционные маховые массы, что позволяет воспроизводить только неустановившийся режим диагностирования колесных транспортных средств, т.е. режим «разгона» и/или «выбега». При этом конструкция стенда не позволяет воспроизводить установившиеся режимы диагностирования в виде стационарного нагружения при постоянной скорости транспортного средства.In the design of the stand, the loading device is inertial flywheel masses, which makes it possible to reproduce only the unsteady mode of diagnosing wheeled vehicles, i.e. "acceleration" and / or "coasting" mode. In this case, the design of the stand does not allow reproducing the steady-state diagnostics modes in the form of stationary loading at a constant vehicle speed.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed utility model meets the “novelty” condition of patentability.

Техническая задача заявляемого устройства направлена на расширение функциональных, диагностических функций стенда за счет добавления возможности воспроизведения установившихся режимов диагностирования при помощи электродинамического тормоза, который позволяет нагружать колесное транспортное средство так, как оно функционирует в реальных дорожных условиях (например, движение в гору), и измерять при этом как силовые, так и кинематические диагностические параметры.The technical task of the proposed device is aimed at expanding the functional, diagnostic functions of the stand by adding the ability to reproduce steady-state diagnostic modes using an electrodynamic brake, which allows you to load a wheeled vehicle as it functions in real road conditions (for example, driving uphill), and to measure at the same time, both power and kinematic diagnostic parameters.

Технический результат достигается тем, что гибридный универсальный полноопорный стенд для контроля технического состояния колесных транспортных средств, в том числе, имеющих индивидуальные электродвигатели на каждом колесе, включающий в себя два блока опорных и поддерживающих роликов, соединенных муфтами и цепями между собой и соединенных через редуктор с маховиком и вихретоковым электродинамическим тормозом, и использующий бесконтактный метод измерения тяговых сил на каждом колесе, согласно полезной модели, устройство имеет вихретоковый электродинамический тормоз, что способствует расширению функциональных возможностей устройства и позволяет задавать как установившийся, так и неустановившийся режим диагностирования и определять силовые и кинематические диагностические параметры колесного транспортного средства, нагружая при этом колесное транспортное средство так, как оно разгоняется в реальных дорожных условиях.The technical result is achieved by the fact that a hybrid universal full-support stand for monitoring the technical condition of wheeled vehicles, including those with individual electric motors on each wheel, includes two blocks of supporting and supporting rollers connected by couplings and chains to each other and connected through a gearbox with flywheel and eddy-current electrodynamic brake, and using a non-contact method of measuring tractive forces on each wheel, according to the utility model, the device has an eddy-current electrodynamic brake, which helps to expand the functionality of the device and allows you to set both steady-state and unsteady diagnostics and determine the power and kinematic diagnostic parameters of a wheeled vehicle, while loading the wheeled vehicle as it accelerates in real road conditions.

Схема заявляемого устройства изображена на фиг. 1, где:The scheme of the proposed device is shown in Fig. 1, where:

1 – маховик; 2 – редуктор; 3 – датчик скорости роликов стенда; 4 – опорный ролик; 5 – подъемное устройство; 6 – отбойный ролик; 7 – ролик следящей системы; 8 – датчик скорости колеса; 9 – поддерживающий ролик; 10 – бесконтактный датчик силы; 11 – блок усилителей и преобразователей; 12 – АЦП; 13 – силовой блок; 14 – электродинамический тормоз; 15 – датчик силы на тормозе1 - flywheel; 2 - reducer; 3 - speed sensor of the stand rollers; 4 - support roller; 5 - lifting device; 6 - striker roller; 7 - roller of the tracking system; 8 - wheel speed sensor; 9 - supporting roller; 10 - contactless force sensor; 11 - block of amplifiers and converters; 12 - ADC; 13 - power unit; 14 - electrodynamic brake; 15 - brake force sensor

Устройство состоит из рамы, представляющей собой два блока опорных роликов 4 и поддерживающих роликов 9, соединенных муфтами и цепями между собой. Один из блоков роликов имеет возможность перемещаться для изменения расстояния между осями автомобиля. Каждый из блоков роликов соединен через редуктор 2 с маховиком 1 и вихретоковым электродинамическим тормозом 14. Электродинамический тормоз установлен балансирно, с собственным датчиком силы 15, по показаниям которого устанавливается начальная сила торможения автомобиля. У опорных роликов 4 стенда и роликов следящей системы 7 имеются датчики частоты вращения 3 и 8, благодаря чему возможно отследить скорость колёс транспортного средства и роликов стенда. На приводных валах опорных роликов 4 установлены бесконтактные магнитострикционные датчики 10 для измерения силы тяги на каждом колесе.The device consists of a frame, which is two blocks of support rollers 4 and support rollers 9, connected by couplings and chains. One of the roller blocks has the ability to move to change the distance between the axles of the car. Each of the roller blocks is connected through a gearbox 2 with a flywheel 1 and an eddy-current electrodynamic brake 14. The electrodynamic brake is balanced, with its own force sensor 15, according to which the initial braking force of the vehicle is set. The support rollers 4 of the stand and the rollers of the follower system 7 have rotational speed sensors 3 and 8, which makes it possible to track the speed of the vehicle wheels and the stand rollers. Contactless magnetostrictive sensors 10 are installed on the drive shafts of the support rollers 4 to measure the traction force on each wheel.

Испытательный стенд работает следующим образом: колесное транспортное средство устанавливается колесами на опорные ролики. Точность позиционирования колес транспортного средства относительно опорных роликов стенда обеспечивается передвижением его подвижной платформы с блоком роликов. Колесное транспортное средство фиксируется при помощи 4-х натяжных ремней. В процессе контроля тягово-динамических качеств колесное транспортное средство ведущими колесами приводит в движение опорные ролики, ролики следящей системы и маховик. Ролики следящей системы измеряют проскальзывание колес транспортного средства относительно опорных роликов. Электродинамический тормоз, управляемый от персонального компьютера, создает силу, препятствующую разгону ведущих колес транспортного средства. Возникающие при разгоне колесного транспортного средства тяговые силы воздействуют на опорные ролики и их валы с одной стороны, сила сопротивления электродинамического тормоза и сила инерции маховика действуют на валы роликов с другой стороны, в результате чего валы опорных роликов испытывают напряжения кручения. В системах измерения тяговых сил на колесах транспортного средства применяются бесконтактные магнитострикционные датчики, которые установлены на подшипниках, непосредственно на валах опорных роликов. Напряжения кручения, действующие в приводных валах опорных роликов, измеряются магнитострикционными датчиками. Их значения прямо пропорциональны силам тяги на колесах диагностируемого транспортного средства. Сигналы датчиков передаются через блок плат усилителей и преобразователей 11 и АЦП 12 на персональный компьютер. The test bench works as follows: a wheeled vehicle is mounted with wheels on support rollers. The accuracy of positioning the wheels of the vehicle relative to the support rollers of the stand is ensured by the movement of its movable platform with a block of rollers. The wheeled vehicle is secured with 4 tensioning belts. In the process of control of traction and dynamic qualities, the wheeled vehicle drives the support rollers, the rollers of the tracking system and the flywheel with the driving wheels. Follower rollers measure the wheel slip of a vehicle relative to the support rollers. An electrodynamic brake, controlled by a personal computer, creates a force that prevents the vehicle's drive wheels from accelerating. Traction forces arising during acceleration of a wheeled vehicle act on the support rollers and their shafts on the one hand, the resistance force of the electrodynamic brake and the flywheel inertia force act on the roller shafts on the other hand, as a result of which the support roller shafts experience torsional stresses. In systems for measuring tractive forces on the wheels of a vehicle, contactless magnetostrictive sensors are used, which are mounted on bearings, directly on the shafts of support rollers. The torsional stresses acting in the drive shafts of the support rollers are measured by magnetostrictive sensors. Their values are directly proportional to the traction forces on the wheels of the diagnosed vehicle. The sensor signals are transmitted through the block of amplifiers and converters 11 and ADC 12 to a personal computer.

Положительный результат заявляемого устройства.A positive result of the claimed device.

Нагружающими элементами являются маховик и электродинамический тормоз, что позволяет задавать как установившийся, так и не установившийся режимы диагностирования и измерять при этом силовые и кинематические диагностические параметры колесного транспортного средства. Устройство использует компактные высокоточные бесконтактные датчики измерения тяговых сил, что позволяет исследовать тяговые свойства колесного транспортного средства, производя измерения силовых параметров на каждом колесе индивидуально.The loading elements are the flywheel and the electrodynamic brake, which makes it possible to set both steady-state and non-steady-state diagnostic modes and measure the power and kinematic diagnostic parameters of a wheeled vehicle. The device uses compact high-precision non-contact sensors for measuring traction forces, which makes it possible to investigate the traction properties of a wheeled vehicle, making measurements of the power parameters on each wheel individually.

Вышеописанное устройство позволяет диагностировать колесные транспортные средства, в том числе имеющие индивидуальные электромоторы на каждом колесе, в установившемся и неустановившемся режимах, нагружая при этом колесное транспортное средство так, как оно разгоняется в реальных дорожных условиях.The above-described device makes it possible to diagnose wheeled vehicles, including those with individual electric motors on each wheel, in steady and unsteady modes, while loading the wheeled vehicle as it accelerates in real road conditions.

Claims

A hybrid universal full-support stand for monitoring the technical condition of wheeled vehicles, including those with individual electric motors on each wheel, including two blocks of supporting and supporting rollers connected by couplings and chains to each other and connected through a gearbox with a flywheel and an eddy current electrodynamic brake, and using a non-contact method for measuring tractive forces on each wheel, characterized in that the device has an eddy-current electrodynamic brake.