RU2156333C1

RU2156333C1 - Device for measuring wheel-road adhesion coefficient

Info

Publication number: RU2156333C1
Application number: RU99115927A
Authority: RU
Inventors: С.Е. Полещук; А.Г. Прихода; В.М. Круглов; В.В. Щербаков
Original assignee: Сибирский государственный университет путей сообщения; Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2000-09-20

Abstract

FIELD: automotive industry; testing facilities. SUBSTANCE: proposed device has trailer with wheels mounted on two axle-shafts, reduction gear, brake system, and recording unit. According to invention, device is furnished with first and second path transducers coupled with corresponding axle-shafts of trailer. Brake system includes guide member with movable roller installed on reduction gear and secured on end of flexible member whose other end is coupled with axle of trailer. Reduction gear is installed on one of trailer axle-shafts, and outputs of path transducers are coupled with inputs of recording unit. Owing to difference in distances measured by wheels of single-axle trailer, with anti-torque moment of one of which exceeding anti-torque moment of other wheel, result obtained does not depend on road profile, and owing to discrete action of brake system high accuracy information of wheel-road adhesion is provided. EFFECT: provision of accurate results of measurement. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерению коэффициента сцепления колеса, например автомобильного, с дорожным покрытием. The invention relates to measuring the coefficient of adhesion of a wheel, for example, an automobile, with a road surface.

Известно определение сцепных качеств дорожного покрытия, основанное на контроле разности вращения ведущего и ведомого колес автотранспортного средства. По разности числа оборотов указанных колес судят о величине коэффициента сцепления обследуемого дорожного покрытия (авт. св. СССР N 1749334, E 01 C 23/07, 1989; патент РФ N 1764400, G 01 C 5/00, 1988). The definition of the coupling qualities of the road surface is known, based on the control of the difference in rotation of the driving and driven wheels of a vehicle. The difference in the number of revolutions of these wheels is used to judge the magnitude of the coefficient of adhesion of the surveyed road surface (ed. St. USSR N 1749334, E 01 C 23/07, 1989; RF patent N 1764400, G 01 C 5/00, 1988).

Недостатком такого технического решения является недостаточная достоверность измерений, так как в данном случае на результаты измерений помимо качества дорожного покрытия влияет - рельеф местности, например уклоны, а также динамика движения транспортного средства. The disadvantage of this technical solution is the lack of reliability of the measurements, since in this case, in addition to the quality of the road surface, the measurement results are affected by the terrain, for example, slopes, as well as the dynamics of the vehicle.

Известно также устройство для измерения коэффициента сцепления автодорожных и аэродромных покрытий (авт. св. СССР N 1604881, E 01 C 23/07 1988), содержащее двухосный прицеп с межосевой тормозной системой, приспособление для измерения тормозного усилия, тормозящую систему, выполненную в виде коробки передач и дифференциальными механизмами (редукторами) и сцепной муфтой на одном из карданных валов, а также регистрирующую аппаратуру. Устройство по принципу своей работы, в частности, с использованием динамометрического приспособления, эффективно при измерениях на ровных поверхностях, что соответственно обуславливает его ограниченные технологические возможности и недостаточную достоверность измерений особенно на участках дороги с различными уклонами. Also known is a device for measuring the adhesion coefficient of road and airfield coatings (ed. St. USSR N 1604881, E 01 C 23/07 1988), containing a biaxial trailer with an interaxal brake system, a device for measuring braking force, a braking system made in the form of a box gears and differential mechanisms (gears) and a coupling on one of the driveshafts, as well as recording equipment. The device according to the principle of its work, in particular, using a dynamometer, is effective when measuring on flat surfaces, which accordingly leads to its limited technological capabilities and insufficient reliability of measurements, especially on road sections with different slopes.

Задачей изобретения является создание устройства для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием, обеспечивающего эффективность и достоверность измерений при различных дорожных условиях. The objective of the invention is to provide a device for measuring the coefficient of adhesion of a wheel to a road surface, which ensures the effectiveness and reliability of measurements under various road conditions.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием, включающее прицеп с установленными на двух полуосях колесами, редуктор, тормозящую систему, блок регистрации, согласно изобретению, снабжено первым и вторым датчиком пути, связанными с соответствующими полуосями прицепа, а тормозящая система включает установленный на редукторе направляющий элемент с расположенным в нем подвижным роликом, закрепленным на конце упругого элемента, другой конец которого связан с осью прицепа, при этом редуктор установлен на одной из полуосей прицепа, а выходы датчиков пути связаны с входами блока регистрации. The problem is solved due to the fact that the device for measuring the coefficient of adhesion of the wheel with the road surface, including a trailer with wheels mounted on two axles, a reducer, a braking system, a registration unit, according to the invention, is equipped with a first and second track sensor associated with the corresponding axles of the trailer and the braking system includes a guide element mounted on the gearbox with a movable roller located in it, fixed to the end of the elastic element, the other end of which is connected to the axis of the trailer, while the gearbox is mounted on one of the axles of the trailer, and the outputs of the track sensors are connected to the inputs of the registration unit.

На чертеже схематично представлено устройство согласно изобретению, общий вид. The drawing schematically shows the device according to the invention, General view.

Устройство содержит прицеп 1, включающий колеса 2 и 3, установленные соответственно на полуосях 4 и 5, первый и второй датчики пути 6 и 7, установленные на оси 8 и связанные через ременные передачи 9 соответственно с полуосями 4 и 5. Редуктор 10 установлен на полуоси 4. На фланце редуктора 10 закреплен направляющий элемент 11 с расположенным в нем подвижным роликом 12, укрепленным на конце упругого элемента 13, другой конец которого связан с осью 8 прицепа 1. The device comprises a trailer 1, including wheels 2 and 3, mounted respectively on the axles 4 and 5, the first and second track sensors 6 and 7, mounted on the axle 8 and connected through belt drives 9, respectively, with the axles 4 and 5. The gearbox 10 is mounted on the axles 4. On the flange of the gearbox 10, a guide element 11 is fixed with a movable roller 12 located therein, mounted on the end of the elastic element 13, the other end of which is connected with the axis 8 of the trailer 1.

Направляющий элемент 11 включает также амортизирующие пружины 14. Выходы датчиков пути 6 и 7 соединены с входами блока регистрации 15. The guide element 11 also includes shock absorbing springs 14. The outputs of the sensors of the path 6 and 7 are connected to the inputs of the registration unit 15.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При движении прицепа 1 колеса 2 и 3 вращаются с частотой, соответствующей скорости движения, при этом колесо 2 периодически и дискретно тормозится за счет того, что его вращение через полуось 4 и редуктор 8 передается на направляющий элемент 11, который, вращаясь, растягивает упругий элемент 13, чем создается дополнительный момент сопротивления вращению колеса 2. При повороте направляющего элемента 11 более чем на 90^o, ролик 12 перемещается на противоположный конец направляющего элемента 11, упругий элемент 13 при этом возвращается в свое исходное состояние (сжимается) и затем вновь начинает растягиваться. Момент сопротивления вращению колеса 2 может регулироваться исходным натяжением упругого элемента 13.When the trailer 1 moves, the wheels 2 and 3 rotate with a frequency corresponding to the speed of movement, while the wheel 2 is periodically and discretely braked due to the fact that its rotation through the axle shaft 4 and the gearbox 8 is transmitted to the guide element 11, which, rotating, stretches the elastic element 13, which creates an additional moment of resistance to rotation of the wheel 2. When the guide element 11 is rotated more than 90 ^o , the roller 12 moves to the opposite end of the guide element 11, the elastic element 13 then returns to its original state (contracts) and then begins to stretch again. The moment of resistance to rotation of the wheel 2 can be adjusted by the initial tension of the elastic element 13.

Датчики пути 6 и 7, выполненные, например, в виде пары магнит - геркон, регистрируют число оборотов колес 2 и 3. Информация с выходов датчиков пути 6 и 7 подается на блок регистрации 15, например микропроцессор. The sensors of the path 6 and 7, made, for example, in the form of a magnet-reed switch pair, record the number of revolutions of the wheels 2 and 3. Information from the outputs of the sensors of the path 6 and 7 is fed to the registration unit 15, for example, a microprocessor.

Путь, пройденный вращающимся с дискретным торможением колесом 2 и фиксируемый датчиком пути 6, будет существенно зависеть от сцепных качеств дорожного покрытия. Чем меньше коэффициент сцепления, тем меньший путь пройдет колесо 2, и наоборот. При этом путь, пройденный колесом 3, свободным от притормаживания, из-за несоизмеримо меньшего момента сопротивления вращению по сравнению с колесом 2, практически не зависит от дорожных условий. Таким образом, сравнивая разницу расстояний ΔS, пройденных колесами 2 и 3, можно получить информацию о коэффициенте сцепления дорожного покрытия. Чем больше ΔS, тем меньше коэффициент сцепления, и наоборот. The path traveled by the wheel 2 rotating with discrete braking and fixed by the path sensor 6 will substantially depend on the coupling qualities of the road surface. The lower the coefficient of adhesion, the less the path 2 will travel, and vice versa. In this case, the path traveled by the wheel 3, free from braking, due to the disproportionately lower moment of resistance to rotation in comparison with the wheel 2, is practically independent of road conditions. Thus, comparing the difference in the distances ΔS traveled by wheels 2 and 3, information on the coefficient of adhesion of the road surface can be obtained. The larger ΔS, the lower the coefficient of adhesion, and vice versa.

Для осуществления измерений с помощью патентуемого устройства поступают следующим образом. To carry out measurements using the patented device proceed as follows.

Предварительно на эталонном базисе с отключенной системой торможения (упругий элемент 13 отсоединен от оси 8) приводят измеряемый путь колесами 2 и 3 прицепа 1 к равным и соответствующим эталонному значениям. Далее осуществляют проезд автотранспортного средства, снабженного прицепом 1 согласно изобретению, по нескольким (n) опытным участкам дорожного покрытия с известными коэффициентами сцепления (K₁...K_n) и измеряют разность расстояний ΔS, пройденных колесами 2 и 3 на каждом из n участков. По результатам измерений устанавливают зависимость K = f(ΔS) разности расстояний ΔS, пройденных колесами 2 и 3, от коэффициента сцепления K. На обследуемом участке дороги осуществляют проезд транспортного средства с прицепом 1. С помощью датчиков пути 6 и 7 и блока регистрации 15 измеряют разность расстояний ΔS, пройденных колесами 2 и 3. По полученной разности, с использованием установленной ранее зависимости K = f(ΔS), определяют коэффициент сцепления K на данном участке дороги.Preliminarily, on a reference basis with the braking system switched off (the elastic element 13 is disconnected from the axis 8), the measured path by the wheels 2 and 3 of the trailer 1 is brought to equal and corresponding reference values. Next, a vehicle equipped with a trailer 1 according to the invention is driven through several (n) test sections of the road surface with known adhesion factors (K ₁ ... K _n ) and the difference in distances ΔS traveled by wheels 2 and 3 in each of n sections is measured . According to the measurement results, the dependence K = f (ΔS) of the difference of the distances ΔS traveled by wheels 2 and 3 on the adhesion coefficient K is established. The vehicle with the trailer 1 is driven on the examined section of the road. Using the track sensors 6 and 7 and the registration unit 15, measure the difference of the distances ΔS traveled by wheels 2 and 3. Using the obtained difference, using the previously established dependence K = f (ΔS), determine the coefficient of adhesion K on this section of the road.

Одновременно информация о пройденном пути, снимаемая с датчика пути 7, свободного от притормаживания, может быть использована для привязки измеряемого коэффициента сцепления к пикетажу автомобильной дороги. At the same time, information about the distance traveled, taken from the sensor of the path 7, free from braking, can be used to link the measured coefficient of adhesion to the picket of the road.

Таким образом, устройство согласно изобретению за счет использования для определения коэффициента сцепления разности расстояний, измеренных колесами одноосного прицепа, момент сопротивления вращению одного из которых превышает момент сопротивления вращению другого колеса, позволяет получить достоверный результат вне зависимости от профиля автодороги, а за счет дискретного действия системы торможения обеспечивает получение информации о сцеплении с более высокой точностью. Thus, the device according to the invention by using to determine the coefficient of adhesion the difference of the distances measured by the wheels of a uniaxial trailer, the moment of resistance to rotation of one of which exceeds the moment of resistance to rotation of the other wheel, allows you to get a reliable result regardless of the profile of the road, and due to the discrete action of the system braking provides clutch information with higher accuracy.

Claims

A device for measuring the adhesion coefficient of a wheel with a road surface, including a trailer with two wheels mounted on two axles, a gearbox, a braking system, a registration unit, characterized in that it is equipped with first and second track sensors associated with the corresponding axles of the trailer, and the braking system includes a guide element mounted on the gearbox with a movable roller located therein, fixed to the end of the elastic element, the other end of which is connected to the trailer axis, while the gearbox is mounted ene in one of half-axles of the trailer, and outputs path sensors are connected to the inputs of the recording unit.