RU2352918C1 - Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement - Google Patents

Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement Download PDF

Info

Publication number
RU2352918C1
RU2352918C1 RU2007135473/28A RU2007135473A RU2352918C1 RU 2352918 C1 RU2352918 C1 RU 2352918C1 RU 2007135473/28 A RU2007135473/28 A RU 2007135473/28A RU 2007135473 A RU2007135473 A RU 2007135473A RU 2352918 C1 RU2352918 C1 RU 2352918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adhesion
coefficient
measuring wheel
microcontroller
measuring
Prior art date
Application number
RU2007135473/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Луканов (RU)
Николай Иванович Луканов
Original Assignee
Николай Иванович Луканов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Иванович Луканов filed Critical Николай Иванович Луканов
Priority to RU2007135473/28A priority Critical patent/RU2352918C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2352918C1 publication Critical patent/RU2352918C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE: invention is related to devices and systems for assessment of condition of artificial pavement surfaces. Device comprises metering trolley, which contains metering and slave wheels, the first and second increment sensors, microcontroller, electromagnet brake, current detector, controlled power supply source, control panel, memory unit and thermal printer. Metering wheel and one of slave wheels are mechanically connected to accordingly first and second increment sensors. At that the second outlet of metering wheel is mechanically connected to electromagnet brake. The first and second increment detectors are connected to the first and second inlets of microcontroller. The first, second and third outlets of microcontroller are connected to accordingly to inlets of memory unit, controlled power supply source and thermal printer. Control panel is connected to the third inlet of microcontroller. Free inlet of controlled power supply source is inlet of supply voltage source, which is connected to inlet of electromagnet brake via controlled power supply source and current detector. At that the second inlet of current detector is connected to the fourth inlet of microcontroller. Value of coefficient of metering wheel adhesion to surface of artificial pavement is determined by means of measurement of longitudinal adhesion force of metering wheel and surface of artificial pavement, which is produced in process of electromagnet braking, when metering wheel has preset initial stage of skidding (slipping). Device is intended to define coefficient of adhesion on artificial pavements of aerodromes, motor roads, in streets of cities and towns, in sections of limited length and small turn radius.
EFFECT: achievement of efficient definition of adhesion coefficient on artificial pavements of aerodromes, motor roads, in streets of cities and towns, in sections of limited length and small turn radius.
5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам и системам для оценки состояния поверхности искусственных покрытий, в том числе и в местах, где измерение коэффициента сцепления затруднено или невозможно из-за ограниченной протяженности, малого радиуса кривизны дорог или интенсивного автомобильного движения.The invention relates to devices and systems for assessing the surface condition of artificial coatings, including in places where adhesion coefficient measurement is difficult or impossible due to the limited length, small radius of curvature of the road or heavy traffic.

Известно "Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытий" (Патент №2134415 RU, G01N 019/02), которое предназначено для оценки состояния дорожного покрытия механическим способом. Устройство содержит измерительное колесо, которое установлено на отдельной раме, соединенной с балкой заднего моста зажимным устройством. На раме установлен шарнир с измерительным датчиком. Измерительное колесо через полуоси соединено с задающим колесом. Для вертикальной нагрузки на измерительное колесо в измерительной системе устройства имеется груз, закрепленный шарнирно. Усилие нагрузки передается пружинным амортизатором.It is known "Device for measuring the coefficient of adhesion of airfield and road surfaces" (Patent No. 2134415 RU, G01N 019/02), which is intended to assess the condition of the road surface mechanically. The device comprises a measuring wheel, which is mounted on a separate frame connected to the rear axle beam by a clamping device. A hinge with a measuring sensor is mounted on the frame. The measuring wheel is connected to the driving wheel through the axle shafts. For vertical load on the measuring wheel in the measuring system of the device there is a load fixed pivotally. The load force is transmitted by a spring shock absorber.

В известном устройстве значение коэффициента сцепления (Ксцп.) определяют путем измерения продольной силы сцепления (Рсцп.) измерительного колеса с поверхностью покрытия при постоянной его пробуксовке. При этом коэффициент сцепления вычисляют по формулеIn the known device, the coefficient of adhesion (CSC) is determined by measuring the longitudinal adhesion force (CSC) of the measuring wheel with the surface of the coating with constant slipping. In this case, the coefficient of adhesion is calculated by the formula

Ксцп.=Рсцп./Рг,CSCP = CSCP / WG,

где Ксцп.- коэффициент сцепления измерительного колеса с поверхностью покрытия;where Kspp.- coefficient of adhesion of the measuring wheel with the coating surface;

Рсцп. - сила сцепления измерительного колеса с поверхностью покрытия при постоянной пробуксовке;RSCP. - the adhesion force of the measuring wheel with the coating surface with constant slipping;

Рг. - вертикальная сила нагрузки на измерительное колесо.Rg. - vertical load force on the measuring wheel.

Недостатком известного устройства является то, что измерительное колесо принуждается к постоянному механическому скольжению по поверхности покрытия, что увеличивает погрешность измерений. При этом измерение коэффициента сцепления осуществляется на заданной скорости - 50 км/час.A disadvantage of the known device is that the measuring wheel is forced to constant mechanical sliding on the surface of the coating, which increases the measurement error. In this case, the coefficient of adhesion is measured at a given speed of 50 km / h.

Другим известным устройством является "Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием" (авторское свидетельство №630982, кл. G01N 19/02).Another known device is the "Device for determining the coefficient of adhesion of the wheel with an airfield coating" (copyright certificate No. 630982, CL G01N 19/02).

Известное устройство содержит измерительное колесо, блокировочную муфту, редуктор, измерительный элемент, вычислитель, пульт управления, измерительный прибор, раму измерительной тележки, центральную тягу, боковую тягу, направляющую тягу и ведущее колесо.The known device comprises a measuring wheel, a locking clutch, a gearbox, a measuring element, a calculator, a control panel, a measuring device, a measuring trolley frame, a central link, a side link, a guide link and a driving wheel.

Определение коэффициента сцепления известным устройством заключается в том, что при движении измерительной тележки из-за разницы в диаметрах ведущего и измерительного колес, соединенных редуктором через блокировочную муфту, осуществляется движение измерительного колеса с заданной пробуксовкой относительно покрытия. Соотношение диаметров ведущего и измерительного колес обеспечивает заданную пробуксовку измерительного колеса. Вследствие пробуксовки измерительного колеса возникает продольная сила сцепления (Рсцп.). Значение коэффициента сцепления вычисляется по известной формулеThe determination of the coefficient of adhesion by a known device is that when the measuring trolley moves due to the difference in the diameters of the drive and measuring wheels connected by the gearbox through the blocking clutch, the measuring wheel moves with a predetermined slip relative to the coating. The ratio of the diameters of the driving and measuring wheels provides a given slipping of the measuring wheel. Due to the slipping of the measuring wheel, a longitudinal traction force occurs (RSCP). The coefficient of adhesion is calculated by the well-known formula

Ксцп.=Рсцп./Рг.CSCP = CSCP / Pr.

Недостаток известного устройства заключается в том, что при определении коэффициента сцепления устанавливается скорость движения, равная 40-50 км/час, при этом появляется занос измерительной тележки - появляется поперечная сила торможения, что занижает точность измерения коэффициента сцепления. Занос измерительной тележки обусловлен наличием разных диаметров у измерительного и ведущего колес.A disadvantage of the known device is that when determining the coefficient of adhesion, a speed of 40-50 km / h is set, while the skid of the measuring trolley appears - the lateral braking force appears, which reduces the accuracy of measuring the coefficient of adhesion. The skid of the measuring trolley is due to the presence of different diameters of the measuring and driving wheels.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является «Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием» (Заявка Российской Федерации №2004101376/11(001331) - патент №2259669, G01P 15/08), поэтому данное устройство принято за прототип. Структурная схема реализации известного устройства (прототипа) приведена на Фиг.1.Closest to the claimed invention in technical essence is “A device for determining the coefficient of adhesion of a wheel with an airfield coating” (Application of the Russian Federation No. 2004137376/11 (001331) - patent No. 2259669, G01P 15/08), therefore this device is taken as a prototype. The structural diagram of the implementation of the known device (prototype) is shown in Fig.1.

Упомянутое устройство-прототип содержит измерительную тележку 1 и блок регистрации 2.Said prototype device comprises a measuring trolley 1 and a registration unit 2.

В состав измерительной тележки 1 входят измерительное колесо 3, ведомые колеса 4, первый 5 и второй 6 датчики угловых скоростей, независимый вертикальный груз 7, блокировочная муфта 8, редуктор 9, муфта свободного хода 10, генератор постоянного тока 11, регулятор напряжения 12, блок силовых ключей 13, активная нагрузка 14, аккумуляторная батарея 15, контактор 16, пусковое сопротивление 17, измерительный элемент 18.The measuring trolley 1 includes a measuring wheel 3, driven wheels 4, the first 5 and second 6 angular velocity sensors, an independent vertical load 7, a locking clutch 8, a gear 9, a freewheel 10, a DC generator 11, a voltage regulator 12, a block power keys 13, active load 14, battery 15, contactor 16, starting resistance 17, measuring element 18.

В состав блока регистрации 2 входят микроконтроллер 19, пульт управления 20, блок управления 21, блок памяти 22, дисплей 23 и контроллер 24.The composition of the registration unit 2 includes a microcontroller 19, a control panel 20, a control unit 21, a memory unit 22, a display 23, and a controller 24.

При этом независимый вертикальный груз 7 механически соединен с измерительным колесом 3, которое через блокировочную муфту 8, редуктор 9 и муфту свободного хода 10 механически подключено к генератору постоянного тока 11. Измерительное колесо 3 и одно из ведомых колес 4 механически соответственно соединены с первым 5 и вторым 6 датчиками угловых скоростей. Генератор постоянного тока 11 через блок силовых ключей 13 подключен к блоку активной нагрузки 14. Вход регулятора напряжения 12 подключен к силовой шине генератора постоянного тока 11. Выход регулятора напряжения 12 соединен со вторым входом генератора постоянного тока 11. Силовая шина аккумуляторной батареи 15 через контактор 16 и пусковое сопротивление 17 подключена к входу генератора постоянного тока 11. Второй выход аккумуляторной батареи 15 подключен к второму входу контактора 16.In this case, an independent vertical load 7 is mechanically connected to the measuring wheel 3, which is mechanically connected to the direct current generator 11 through the blocking clutch 8, the gearbox 9 and the freewheel 10, and the measuring wheel 3 and one of the driven wheels 4 are mechanically connected to the first 5 and second 6 angular velocity sensors. The DC generator 11 through the power switch block 13 is connected to the active load unit 14. The input of the voltage regulator 12 is connected to the power bus of the DC generator 11. The output of the voltage regulator 12 is connected to the second input of the DC generator 11. Power bus of the battery 15 through the contactor 16 and a starting resistance 17 is connected to the input of the DC generator 11. The second output of the battery 15 is connected to the second input of the contactor 16.

Измерительная тележка 1 с блоком регистрации 2 соединена гибким кабелем; при этом выходы первого 5 и второго 6 датчиков угловых скоростей подключены к первому и второму входам микроконтроллера 19, выход контактора 16 соединен с первым входом пульта управления 20, второй вход которого подключен к силовой шине генератора 11, а выход блока управления 21 соединен с вторым входом блока силовых ключей 13.The measuring trolley 1 with the registration unit 2 is connected by a flexible cable; the outputs of the first 5 and second 6 angular velocity sensors are connected to the first and second inputs of the microcontroller 19, the output of the contactor 16 is connected to the first input of the control panel 20, the second input of which is connected to the power bus of the generator 11, and the output of the control unit 21 is connected to the second input power key block 13.

Измерительную тележку 1 через измерительный элемент 18 механически подключают к транспортному средству. Выход измерительного элемента 18 подключают к третьему входу микроконтроллера 19.Measuring trolley 1 through the measuring element 18 is mechanically connected to the vehicle. The output of the measuring element 18 is connected to the third input of the microcontroller 19.

К четвертому входу микроконтроллера 19 подключен пульт управления 20. К пятому свободному входу микроконтроллера 19, при тарировании устройства, подключают динамометр силового стенда. Вход/выход микроконтроллера 19 подключен к блоку памяти 22. Первый, второй и третий выходы микроконтроллера 19 подключены соответственно к блоку управления 21, дисплею 23 и контроллеру 24, к свободному входу которого подключают внешние устройства. Работа известного устройства.The control panel 20 is connected to the fourth input of the microcontroller 19. The dynamometer of the power stand is connected to the fifth free input of the microcontroller 19, when calibrating the device. The input / output of the microcontroller 19 is connected to the memory unit 22. The first, second and third outputs of the microcontroller 19 are connected respectively to the control unit 21, the display 23 and the controller 24, to the free input of which external devices are connected. The work of a known device.

Перед проведением работ по измерению коэффициента сцепления проводится подготовительная работа, которая заключается в следующем: включается блокировочная муфта 8, включается режим «измерение», кнопками пульта управления 20 устанавливается предварительная информация, нажимается кнопка «Пуск». Ротор генератора постоянного тока 11 раскручивается до номинальной скорости вращения. После проведения подготовительной работы автомобиль-буксировщик разгоняется до скорости Va, равной скорости измерительного колеса 3 при тарировании устройства на силовом стенде. Скорость движения определяется по скорости вращения ведомого колеса 4.Before carrying out work on measuring the coefficient of adhesion, preparatory work is carried out, which is as follows: the lock-up clutch 8 is turned on, the “measurement” mode is turned on, preliminary information is set with the buttons of the control panel 20, and the “Start” button is pressed. The rotor of the DC generator 11 spins up to the nominal rotation speed. After the preparatory work, the towing vehicle accelerates to a speed Va equal to the speed of the measuring wheel 3 when calibrating the device on the power stand. The speed of movement is determined by the speed of rotation of the driven wheel 4.

V=Va; Va=ωr1,V = Va; Va = ωr1,

где V - скорость измерительного колеса 3 на силовом стенде, м/сек;where V is the speed of the measuring wheel 3 on the power stand, m / s;

Va - скорость автомобиля буксировщика, м/сек;Va — towing vehicle speed, m / s;

ω - угловая скорость ведомого колеса 4, рад/сек;ω is the angular velocity of the driven wheel 4, rad / sec;

r1 - радиус ведомого колеса, м.r1 is the radius of the driven wheel, m

При равенстве скоростей V и Va включается программа определения максимального продольного сцепления шины измерительного колеса с поверхностью аэродромного покрытия. При этом следует отметить, что при равенстве скоростей вращения выходного вала редуктора 9 и ротора генератора 11 муфта свободного хода 10 подключает редуктор 9 к ротору генератора 11.If the speeds V and Va are equal, the program for determining the maximum longitudinal grip of the tire of the measuring wheel with the surface of the airfield coating is switched on. It should be noted that when the rotation speeds of the output shaft of the gearbox 9 and the rotor of the generator 11 are equal, the freewheel 10 connects the gearbox 9 to the rotor of the generator 11.

Процесс определения максимального коэффициента сцепления (Ксцп.мак.) условно делится на два этапа - поиска и слежения.The process of determining the maximum coefficient of adhesion (Ksstp.mak.) Is conditionally divided into two stages - search and tracking.

В режиме поиска осуществляется поиск максимальной силы сцепления (Рсцп.мак.) измерительного колеса 3 с поверхностью аэродромного покрытия. В режиме слежения - слежение за максимальной силой сцепления, осуществляя при этом необходимую корректировку.In the search mode, a search is made for the maximum adhesion force (Cmax.) Of the measuring wheel 3 with the surface of the airfield coating. In tracking mode - tracking for maximum traction, while making the necessary adjustments.

Режим поиска начинается с минимального и равномерного увеличения тока на активной нагрузке блока 14. При этом сила Рт. динамического торможения измерительного колеса 3 будет также от минимального значения пропорционально увеличиваться. При минимальном токе на активной нагрузке 14, когда сила динамического торможения Рт меньше силы сцепления Рсцп измерительного колеса 3 с поверхностью покрытия, пробуксовка измерительного колеса 3 отсутствует. При увеличении нагрузки генератора 11 увеличивается сила динамического торможения Рт. С появлением пробуксовки измерительного колеса 3 сила динамического торможения Рт. становится равной силе сцепления Рсцп. измерительного колеса с поверхностью покрытия. Однако наибольшей силы сцепления Рсцп. мак. измерительное колесо 3 достигает при его пробуксовке от 10 до 20%. Увеличивая ток на активной нагрузке 14, увеличиваем пробуксовку измерительного колеса 3. И при 10-20% пробуксовке получим максимальное значение его динамического торможения Рт.мак., равное Рсцп.мак. При этом Рт.мак. контролируется по показаниям измерительного элемента 18.The search mode begins with a minimum and uniform increase in current at the active load of unit 14. At the same time, the force PT. dynamic braking of the measuring wheel 3 will also proportionally increase from the minimum value. At the minimum current at the active load 14, when the dynamic braking force PT is less than the adhesion force RSCP of the measuring wheel 3 with the coating surface, the slipping of the measuring wheel 3 is absent. When the load of the generator 11 increases, the dynamic braking force PT increases. With the advent of slipping of the measuring wheel 3, the force of dynamic braking RT. becomes equal to the traction force of the RSCP. measuring wheel with a coating surface. However, the greatest traction force RSCP. poppy. when measuring wheel 3 reaches a slip of 10 to 20%. Increasing the current at the active load 14, we increase the slippage of the measuring wheel 3. And at 10-20% slippage we obtain the maximum value of its dynamic braking Rtmak., Equal to Rsst.mak. In this case, Rtmak. controlled by the readings of the measuring element 18.

Рт.мак. (Рсцп.мак.)=Ри.-Рк.,Hmac. (RSCP.MAC.) = Ri.-Rk.,

где Рт.мак. - максимальная сила динамического торможения измерительного колеса 3, Н (кг);where rt.mak. - maximum dynamic braking force of the measuring wheel 3, N (kg);

Рсцп.мак. - максимальная сила сцепления измерительного колеса 3, Н (кг);RSCP.Mac. - maximum traction force of the measuring wheel 3, N (kg);

Ри. - сила буксировки измерительной тележки 1, Н (кг);Ri. - towing force of the measuring trolley 1, N (kg);

Рк. - сила сопротивления качению ведомых колес 4, Н (кг).Pk. - rolling resistance force of driven wheels 4, N (kg).

Сила сопротивления качению Рк. ведомых колес определяется на силовом стенде при тарировании устройства или вычисляется по формулеThe resistance to rolling Pk. driven wheels is determined on the power stand during calibration of the device or is calculated by the formula

Рк.=GF,Pk. = GF,

где G - нормальная нагрузка на ось ведомых колес 4, Н (кг);where G is the normal axle load of the driven wheels 4, N (kg);

F - коэффициент сопротивления качению ведомых колес.F is the coefficient of rolling resistance of the driven wheels.

На этом режим поиска заканчивается.This ends the search mode.

В режиме слежения, при изменении состояния поверхности, соответственно увеличивают или уменьшают силу тока активной нагрузки 14, сохраняя при этом максимальную силу Рт.мак. динамического торможения измерительного колеса 3. Максимальное значение коэффициента сцепления вычисляют в соответствии с формулойIn the tracking mode, when the surface state changes, the current of the active load 14 is increased or decreased, while maintaining the maximum strength of Rtmak. dynamic braking of the measuring wheel 3. The maximum value of the coefficient of adhesion is calculated in accordance with the formula

Ксцп.мак.=Рт.мак.(Рсцп.мак.)/Рг.,Kmsp.mak. = Rt.mak. (Rsst.mak.) / Rg.,

где Ксцп.мак. - максимальное значение коэффициента сцепления;where Ksstp.mak. - the maximum value of the coefficient of adhesion;

Рг. - нормальная (вертикальная) сила независимого груза 7 на измерительное колесо 3, Н (кг).Rg. - normal (vertical) force of the independent load 7 on the measuring wheel 3, N (kg).

Недостатком известного устройства (прототипа) и других известных устройств является то, что они не могут оценить состояние поверхности покрытия на участках с ограниченной протяженностью или с малым радиусом разворота, например на стоянках самолетов, в ангарах, рулежных дорожках аэродромов, на улицах городов и населенных пунктов.A disadvantage of the known device (prototype) and other known devices is that they cannot assess the condition of the surface of the coating in areas of limited length or with a small turning radius, for example, on aircraft parking lots, in hangars, taxiways of airfields, on the streets of cities and towns .

Целью предлагаемого устройства является создание портативного устройства измерения коэффициента сцепления, обслуживаемого одним человеком, с возможностью беспрерывного определения состояния покрытий любой протяженности, в том числе и поверхностей с малым радиусом разворота. Поставленная цель в "Устройстве для определения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием" достигается тем, что в нем, как и в прототипе, содержится измерительная тележка (фиг.2).The purpose of the proposed device is to create a portable device for measuring the coefficient of adhesion, serviced by one person, with the ability to continuously determine the state of coatings of any length, including surfaces with a small turning radius. The goal in the "Device for determining the coefficient of adhesion of the wheel with artificial turf" is achieved by the fact that it, as in the prototype, contains a measuring trolley (figure 2).

Измерительная тележка содержит измерительное колесо и ведомые колеса, первый и второй инкрементные датчики, микроконтроллер, пульт управления и блок памяти. Измерительное колесо и одно из ведомых колес механически соединяют соответственно с первым и вторым инкрементными датчиками. Выходы первого, второго инкрементных датчиков и пульт управления соответственно подключают к первому, второму и третьему входам микроконтроллера, первый выход которого соединяют с входом блока памяти,The measuring trolley contains a measuring wheel and driven wheels, the first and second incremental sensors, a microcontroller, a control panel and a memory unit. The measuring wheel and one of the driven wheels are mechanically connected respectively to the first and second incremental sensors. The outputs of the first, second incremental sensors and the control panel respectively connect to the first, second and third inputs of the microcontroller, the first output of which is connected to the input of the memory unit,

Дополнительно в состав измерительной тележки включают электромагнитный тормоз, датчик тока, управляемый источник питания, термопринтер. Измерительное колесо механически соединяют с электромагнитным тормозом. Второй и третий выходы микроконтроллера подключают соответственно к управляемому источнику питания и термопринтеру. Второй свободный вход управляемого источника питания является входом источника питающего напряжения, который через управляемый источник питания, а затем через датчик тока подключают к входу электромагнитного тормоза. Второй выход датчика тока соединяют с четвертым входом микроконтроллера. Значение коэффициента сцепления (К сцп.) измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия вычисляют путем определения силы продольного сцепления (Р сцп.) измерительного колеса с поверхностью покрытия, получаемой при электромагнитном торможении, когда измерительное колесо имеет заданную начальную стадию пробуксовки (проскальзывания), при этом коэффициент сцепления вычисляют по формулеAdditionally, the measuring trolley includes an electromagnetic brake, a current sensor, a controllable power source, and a thermal printer. The measuring wheel is mechanically connected to an electromagnetic brake. The second and third outputs of the microcontroller are connected respectively to a controlled power source and thermal printer. The second free input of the controlled power source is the input of the supply voltage, which is connected to the input of the electromagnetic brake through a controlled power source and then through a current sensor. The second output of the current sensor is connected to the fourth input of the microcontroller. The value of the coefficient of adhesion (K spp.) Of the measuring wheel with the surface of the artificial coating is calculated by determining the longitudinal adhesion force (P spp.) Of the measuring wheel with the surface of the coating obtained by electromagnetic braking, when the measuring wheel has a given initial stage of slipping (slippage), while adhesion coefficient is calculated by the formula

Ксцп.=М/(Рг·г),Kscp. = M / (Pr · g),

где Ксцп. - значение коэффициента сцепления;where is KSCP. - the value of the coefficient of adhesion;

М - крутящий момент ротора электромагнитного тормоза, Нм;M - torque of the rotor of the electromagnetic brake, Nm;

Рг. - нормальная сила нагрузки измерительного колеса на поверхностьRg. - normal load force of the measuring wheel on the surface

покрытия, Н;coatings, N;

r - радиус измерительного колеса, м.r is the radius of the measuring wheel, m

В известных технических решениях признаков, сходных с отличительными признаками заявленного устройства,2 не обнаружено, вследствие чего можно считать, что предлагаемое устройство соответствует изобретательскому уровню.In the known technical solutions, features similar to the distinguishing features of the claimed device 2 are not found, as a result of which it can be considered that the proposed device corresponds to an inventive step.

Использование данного устройства при его реализации позволит создать портативное устройство для достоверной оценки состояния искусственных покрытий на участках с ограниченной протяженностью и малым радиусом разворота. При этом изменение скорости движения и остановки во время проведения измерений не влияет на результат оценки состояния поверхности.Using this device in its implementation will allow you to create a portable device for reliable assessment of the condition of artificial coatings in areas with a limited length and a small turning radius. In this case, a change in the speed of movement and stopping during measurements does not affect the result of the assessment of the surface condition.

Сущность предлагаемого "Устройства для определения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием" поясняется чертежами, где представлены:The essence of the proposed "Device for determining the coefficient of adhesion of the wheel with artificial turf" is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - структурная схема прототипа;figure 1 is a structural diagram of a prototype;

на фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства;figure 2 is a structural diagram of the proposed device;

на фиг.3 - техническая характеристика электромагнитного тормоза 26 - изменение крутящего момента М при изменении тока катушки электромагнита;figure 3 - technical characteristic of the electromagnetic brake 26 - the change in torque M when the current of the coil of the electromagnet;

на фиг.4 - техническая характеристика электромагнитного тормоза 26 - изменение крутящего момента М при изменении скорости вращения ротора;figure 4 - technical characteristic of the electromagnetic brake 26 - the change in torque M when the rotational speed of the rotor;

на фиг.5 - алгоритм работы предложенного устройства.figure 5 - algorithm of the proposed device.

Предлагаемое "Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием", как и прототип, содержит измерительную тележку 1.The proposed "Device for determining the coefficient of adhesion of the wheels with artificial turf", as well as the prototype, contains a measuring trolley 1.

Измерительная тележка 1 содержит измерительное колесо 3 и ведомые 4 колеса, первый 5 и второй 6 инкрементные датчики, микроконтроллер 19, пульт управления 20 и блок памяти 22. Измерительное колесо 3 и одно из ведомых колес 4 механически соединяют соответственно с первым 5 и вторым 6 инкрементными датчиками. Выходы первого 5, второго 6 инкрементных датчиков и пульт управления 20 соответственно подключают к первому, второму и третьему входам микроконтроллера 19, первый выход которого соединяют с входом блока памяти 22.The measuring trolley 1 comprises a measuring wheel 3 and driven 4 wheels, the first 5 and second 6 incremental sensors, a microcontroller 19, a control panel 20 and a memory unit 22. The measuring wheel 3 and one of the driven wheels 4 are mechanically connected respectively to the first 5 and second 6 incremental sensors. The outputs of the first 5, second 6 incremental sensors and the control panel 20 are respectively connected to the first, second and third inputs of the microcontroller 19, the first output of which is connected to the input of the memory unit 22.

Дополнительно в состав измерительной тележки 1 включены электромагнитный тормоз 26, датчик тока 27, управляемый источник питания 28 и термопринтер 29. Измерительное колесо 3 механически соединяют с электромагнитным тормозом 26. Второй и третий выходы микроконтроллера 19 подключают соответственно к управляемому источнику питания 28 и термопринтеру 29. Второй свободный вход 25 управляемого источника питания 28 является входом источника питающего напряжения, который через управляемый источник питания 28, а затем через датчик тока 27 подключают к входу электромагнитного тормоза 26, при этом второй выход датчика тока 27 соединяют с четвертым входом микроконтроллера 19.Additionally, the measuring trolley 1 includes an electromagnetic brake 26, a current sensor 27, a controlled power supply 28 and a thermal printer 29. The measuring wheel 3 is mechanically connected to the electromagnetic brake 26. The second and third outputs of the microcontroller 19 are connected respectively to a controlled power source 28 and thermal printer 29. The second free input 25 of the controlled power supply 28 is the input of the power supply voltage, which is connected to the input via a controlled power supply 28, and then through a current sensor 27 in the electromagnetic brake 26, the second output of the current sensor 27 is connected to the fourth input of the microcontroller 19.

Значение коэффициента сцепления (К сцп.) измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия вычисляется путем определения силы продольного сцепления (Р сцп.) измерительного колеса с поверхностью покрытия, получаемой при электромагнитном торможении, когда измерительное колесо имеет заданную начальную стадию пробуксовки (проскальзывания), при этом коэффициент сцепления вычисляют по формулеThe value of the coefficient of adhesion (K spp.) Of the measuring wheel with the surface of the artificial coating is calculated by determining the longitudinal adhesion force (P spp.) Of the measuring wheel with the coating surface obtained by electromagnetic braking, when the measuring wheel has a given initial stage of slipping (slipping), while adhesion coefficient is calculated by the formula

Ксцп.=М/(Рг·r),Kscp. = M / (Pr · r),

где Ксцп. - значение коэффициента сцепления;where is KSCP. - the value of the coefficient of adhesion;

М - крутящий момент ротора электромагнитного тормоза, Нм;M - torque of the rotor of the electromagnetic brake, Nm;

Рг. - нормальная сила нагрузки измерительного колеса 3 на поверхность покрытия, Н;Rg. - normal load force of the measuring wheel 3 on the surface of the coating, N;

r - радиус измерительного колеса 3, м.r is the radius of the measuring wheel 3, m

Конструктивное исполнение предлагаемого устройства.The design of the proposed device.

Измерительная тележка 3 имеет три колеса. Измерительное колесо 3 - авиационное или автомобильное шасси и два ведомых колеса 4 - автомобильное шасси. Измерительная тележка 1 перемещается усилием человека или транспортного средства. При измерении коэффициента сцепления можно менять скорость движения и делать остановки. Изменение скорости движения и остановки не влияет на качество проводимых измерений. При этом максимальная скорость движения уточняется при тарировании устройства.Measuring trolley 3 has three wheels. Measuring wheel 3 - aviation or automobile chassis and two driven wheels 4 - automobile chassis. The measuring trolley 1 is moved by a person or vehicle. When measuring the coefficient of adhesion, you can change the speed and stop. Changing the speed of movement and stopping does not affect the quality of the measurements. In this case, the maximum speed is specified when calibrating the device.

Измерительное колесо 3 и одно из ведомых колес 4 снабжены инкрементными датчиками 5 и 6.The measuring wheel 3 and one of the driven wheels 4 are equipped with incremental sensors 5 and 6.

Инкрементный датчик содержит источник света, диск с метками, фоторезисторную сборку и схему обработки сигнала. Инкрементные датчики 5, 6 подключены к счетным входам микроконтроллера 19, что необходимо для подсчета импульсов и преобразования их в меру определения вращения измерительного 3 и ведомого 4 колес. По информации инкрементных датчиков 5, 6 микроконтроллером 19 определяется пройденный путь, скорость вращения колес и их количество оборотов. Каждый из датчиков может иметь разрешение до 5000 импульсов за один оборот. По информации датчиков определяют начало пробуксовки измерительного колеса 3 при воздействии на него крутящего момента М электромагнитного тормоза 26.An incremental sensor contains a light source, a tagged disk, a photoresistor assembly, and a signal processing circuit. Incremental sensors 5, 6 are connected to the counting inputs of the microcontroller 19, which is necessary for counting pulses and converting them to the extent of determining the rotation of the measuring 3 and driven 4 wheels. According to the information of incremental sensors 5, 6, the microcontroller 19 determines the distance traveled, the speed of rotation of the wheels and their number of revolutions. Each of the sensors can have a resolution of up to 5000 pulses per revolution. According to the information of the sensors, the start of slipping of the measuring wheel 3 is determined when the torque M of the electromagnetic brake 26 is applied to it.

Микроконтроллер 19 выполнен на микроконтроллере семейства PIC18, который выпускается с программируемой памятью программ, оперативным запоминающим устройством, 10-разрядными аналого-цифровыми преобразователями, регистрами, 16-разрядными таймерами, встроенными интерфейсами, таймером реального времени и соответствующими входами и выходами для ввода и вывода информации.The microcontroller 19 is based on a PIC18 family microcontroller, which is available with programmable program memory, random access memory, 10-bit analog-to-digital converters, registers, 16-bit timers, built-in interfaces, a real-time timer and corresponding inputs and outputs for input and output of information .

Электромагнитный тормоз 26 - магнитно-порошковый тормоз, который объединяет упругость гидравлической муфты со стабильностью фрикционного тормоза. Электромагнитный тормоз 26 имеет два соосных элемента: корпус и ротор. Корпус содержит катушку электромагнита. Корпус от ротора отделен кольцевым зазором, который заполнен специальным сухим легированным ферромагнитным порошком. Параметры порошка устойчивы к росту температуры. Крутящий тормозной момент М передается посредством легированного ферромагнитного порошка, вязкость которого меняется путем модулирования тока катушки электромагнита. Электромагнитный тормоз 26 выдерживает непрерывное скольжение при установленной величине крутящего момента, который определяется уровнем возбуждения катушки электромагнита.Electromagnetic brake 26 is a magnetic powder brake that combines the elasticity of a hydraulic clutch with the stability of a friction brake. The electromagnetic brake 26 has two coaxial elements: a housing and a rotor. The housing contains an electromagnet coil. The housing from the rotor is separated by an annular gap, which is filled with a special dry alloyed ferromagnetic powder. Powder parameters are resistant to temperature increase. Torque braking torque M is transmitted by doped ferromagnetic powder, the viscosity of which is changed by modulating the current of the coil of an electromagnet. The electromagnetic brake 26 withstands continuous sliding at a set torque value, which is determined by the level of excitation of the electromagnet coil.

Крутящий момент М, передаваемый электромагнитным тормозом 26, прямо пропорционален току катушки электромагнита и изменяется бесступенчато от минимальной до максимальной проектной величины. Техническая характеристика электромагнитного тормоза 26 при изменении тока катушки электромагнита представлена на фиг.3, где: М - крутящий момент электромагнитного тормоза 26, Нм; I - ток катушки электромагнита электромагнитного тормоза 26, а.The torque M transmitted by the electromagnetic brake 26 is directly proportional to the current of the coil of the electromagnet and varies steplessly from minimum to maximum design value. The technical characteristic of the electromagnetic brake 26 when changing the current of the coil of the electromagnet is presented in figure 3, where: M is the torque of the electromagnetic brake 26, Nm; I is the current of the coil of the electromagnet of the electromagnetic brake 26, and.

Крутящий момент, передаваемый электромагнитным тормозом 26, не зависит от скорости вращения его ротора (измерительного колеса 3). Техническая характеристика электромагнитного тормоза 26 при изменении скорости вращения ротора (измерительного колеса 3) представлена на фиг.4, где М - крутящий момент электромагнитного тормоза 26, Нм, V - скорость вращения ротора электромагнитного тормоза 26 (измерительного колеса 3).The torque transmitted by the electromagnetic brake 26 does not depend on the speed of rotation of its rotor (measuring wheel 3). The technical characteristic of the electromagnetic brake 26 when changing the rotor speed (measuring wheel 3) is shown in Fig. 4, where M is the torque of the electromagnetic brake 26, Nm, V is the rotational speed of the rotor of the electromagnetic brake 26 (measuring wheel 3).

Электромагнитный тормоз 26 механически подключен к измерительному колесу 3. При движении измерительное колесо 3 вращается - соответственно вращается ротор электромагнитного тормоза 26, при этом крутящий момент М тормоза 26 оказывает тормозное действие на измерительное колесо 3.The electromagnetic brake 26 is mechanically connected to the measuring wheel 3. When moving, the measuring wheel 3 rotates - respectively, the rotor of the electromagnetic brake 26 rotates, while the torque M of the brake 26 has a braking effect on the measuring wheel 3.

С учетом технических характеристик (время включения/отключения) электромагнитного тормоза 26 определяется период Т. Период Т - временной дискрет определения коэффициента сцепления. Значение периода Т заносится в память микроконтроллера 19.Taking into account the technical characteristics (on / off time) of the electromagnetic brake 26, the period T is determined. Period T is the time discrete for determining the coefficient of adhesion. The value of the period T is recorded in the memory of the microcontroller 19.

Регулируемый источник питания 28 меняет ток катушки электромагнита электромагнитного тормоза 26, создавая заданный крутящий момент М.Adjustable power supply 28 changes the current of the coil of the electromagnet of the electromagnetic brake 26, creating a given torque M.

Термопринтер 29 выполнен в миниатюрном исполнении и регистрирует дату, время и место проведения измерений коэффициента сцепления, а так же осуществляет цифровое и графическое отображение состояния поверхности.The thermal printer 29 is made in miniature and registers the date, time and place of measurements of the coefficient of adhesion, as well as digitally and graphically displays the state of the surface.

Блок памяти 22 выполнен на микросхеме энергонезависимой памяти. В блок памяти 22 записывают дату, время, место проведения измерений, измеренное расстояние и цифровое отображение состояния поверхности (Ксцп.). При необходимости блок памяти 22 снимается с устройства и подключается к входу персонального компьютера для более детального анализа проведенных измерений.The memory block 22 is made on a non-volatile memory chip. In the memory unit 22 write the date, time, place of measurement, the measured distance and a digital display of the surface condition (CSC). If necessary, the memory unit 22 is removed from the device and connected to the input of a personal computer for a more detailed analysis of the measurements.

Вес конструкции измерительной тележки 1 и деталей устройства распределяется между измерительным 3 и ведомыми 4 колесами устройства. Вес конструкции измерительной тележки 1 и деталей устройства, созданный на измерительном колесе 3, определяет нормальную силу Рг. измерительного колеса 3 на поверхность покрытия. Нормальная сила Рг. остается постоянной и заносится в память микроконтроллера 19 для вычисления коэффициента сцепления.The weight of the design of the measuring trolley 1 and the parts of the device is distributed between the measuring 3 and driven 4 wheels of the device. The weight of the design of the measuring trolley 1 and the parts of the device, created on the measuring wheel 3, determines the normal force Pr. measuring wheel 3 on the surface of the coating. The normal strength of Pr. remains constant and is stored in the memory of the microcontroller 19 to calculate the coefficient of adhesion.

Пульт управления 20. Переключателями пульта управления 20 включают режимы работы устройства: "Измерение - Тарирование - Выключено". Устанавливают предварительную информацию: дату, время и место проведения измерений.The control panel 20. The switches of the control panel 20 include the operating modes of the device: "Measurement - Calibration - Off." Establish preliminary information: date, time and place of measurements.

К свободному входу 25 управляемого источника питания 28 подключен постоянный положительный источник питающего напряжения. В качестве источника питающего напряжения может использоваться аккумуляторная батарея или миниатюрная электростанция.To the free input 25 of the controlled power source 28 is connected to a constant positive source of supply voltage. As a source of supply voltage, a rechargeable battery or a miniature power plant can be used.

Определение коэффициента сцепления (Ксцп.) колеса с поверхностью искусственного покрытияDetermination of the coefficient of adhesion (KSCP.) Wheels with the surface of the artificial turf

Перед проведением работы по измерению коэффициента сцепления проводится подготовительная работа: подключается источник питания и включается режим работы - "Измерение". Вводится исходная информация: дата, время и место проведения измерений.Before carrying out work on measuring the coefficient of adhesion, preparatory work is carried out: the power source is connected and the operating mode “Measurement” is turned on. Initial information is entered: date, time and place of measurements.

Измерительная тележка перемещается усилием человека или транспортного средства. При движении коэффициент сцепления (Ксцп.) определяется в соответствии с программным обеспечением микроконтроллера 19, алгоритм работы которого приведен на фиг.5.The measuring trolley is driven by a person or vehicle. When moving, the coefficient of adhesion (KSCP.) Is determined in accordance with the software of the microcontroller 19, the algorithm of which is shown in Fig.5.

При этом с инкрементных датчиков 5 и 6 на счетные входы микроконтроллера 19 поступают импульсы в соответствии со скоростью вращения измерительного 3 и ведомого 4 колес. С началом движения ток в катушке электромагнита электромагнитного тормоза 26 отсутствует. Сила крутящего момента М электромагнитного тормоза 26 равна нулю, следовательно, отсутствует сила торможения Рт. измерительного колеса 3. Измерительное колесо 3 вращается без пробуксовки. При отсутствии пробуксовки за период Т на первый и второй входы микроконтроллера 19 поступают импульсы инкрементных датчиков 5 и 6 в равном количестве. В конце периода Т в микроконтроллере 19 формируется импульс запуска, который управляет регистрами А и В, процессом сравнения, вычислением пройденного расстояния S и записью информации в блок памяти 22 и термопринтер 29.Moreover, from incremental sensors 5 and 6, the counting inputs of the microcontroller 19 receive pulses in accordance with the rotation speed of the measuring 3 and driven 4 wheels. With the beginning of the movement of the current in the coil of the electromagnet of the electromagnetic brake 26 is absent. The torque force M of the electromagnetic brake 26 is zero, therefore, there is no braking force PT. measuring wheel 3. The measuring wheel 3 rotates without slipping. In the absence of slippage during the period T, the first and second inputs of the microcontroller 19 receive pulses of incremental sensors 5 and 6 in equal amounts. At the end of period T, a trigger pulse is generated in the microcontroller 19, which controls the registers A and B, the comparison process, calculates the distance traveled S and writes information to the memory unit 22 and thermal printer 29.

Импульсы инкрементного датчика 5, пришедшие за период Т, запоминаются регистром А, а импульсы инкрементного датчика 6 - регистром В (регистры А и В - регистры микроконтроллера 19). С приходом импульса запуска информация регистров А и В сравнивается. Если количество импульсов регистра А равно количеству импульсов регистра В, то в этом случае формируется положительный импульс, который поступает в суммирующее устройство. Формируется цифровой управляющий сигнал, увеличенный на единицу, который поступает в управляемый источник питания 28. Управляемый источник питания 28 меняет ток катушки электромагнита электромагнитного тормоза 26 в соответствии с принятым цифровым управляющим сигналом. В рассматриваемом случае увеличивается ток катушки электромагнита и возрастает крутящий момент М электромагнитного тормоза 26, соответственно увеличивается сила торможения Рт измерительного колеса 3. Если окажется, что сила торможения Рт измерительного колеса 3 будет меньше силы сцепления Рсцп. его с поверхностью покрытия (Рт.<Рсцп.), то пробуксовка измерительного колеса 3 будет отсутствовать. В этом случае за период Т с инкрементных датчиков 5 и 6 на первый и второй входы микроконтроллера 19 импульсы поступают в равном количестве. Процесс повторяется в каждом периоде Т. При этом в каждом периоде Т увеличивается крутящий момент М электромагнитного тормоза 26 и соответственно возрастает сила торможения Рт. измерительного колеса 3. Крутящий момент М электромагнитного тормоза 26 будет увеличиваться до момента, пока сила торможения Рт. измерительного колеса 3 не станет равной силе его сцепления Рсцп.с поверхностью покрытия (Рт.=Рсцп.) или когда Рт. будет больше Рсцп. (Рт.>Рсцп.). При условии, когда Рт.=Рсцп. или Рт.>Рсцп., появляется пробуксовка измерительного колеса 3. При этом из-за наличия пробуксовки с инкрементного датчика 5 в регистр А микроконтроллера 19 за период Т поступает меньше импульсов. С приходом импульса запуска информация регистров А и В сравнивается. Количество импульсов в регистре В будет больше. Формируется отрицательный импульс, который поступает в суммирующее устройство. Формируется цифровой управляющий сигнал, уменьшенный на единицу, который поступает в управляемый источник питания 28. Управляемый источник питания 28 уменьшает ток катушки электромагнита электромагнитного тормоза 26 в соответствии с принятым цифровым управляющим сигналом. Крутящий момент М электромагнитного тормоза 26 уменьшается, соответственно уменьшается сила торможения Рт. измерительного колеса. Дальнейшее уменьшение или увеличение крутящего момента М электромагнитного тормоза 26 будет зависеть от наличия или отсутствия пробуксовки измерительного колеса 3. Устройство переходит в режим слежения (при заданной начальной пробуксовке), когда сила торможения Рт. измерительного колеса 3 равна силе сцепления Рсцп.The pulses of the incremental sensor 5 that arrived during period T are stored in register A, and the pulses of the incremental sensor 6 are stored in register B (registers A and B are the registers of the microcontroller 19). With the arrival of a trigger pulse, the information of registers A and B is compared. If the number of pulses of register A is equal to the number of pulses of register B, then in this case a positive pulse is generated, which enters the summing device. A digital control signal is generated, increased by one, which enters the controlled power source 28. The controlled power source 28 changes the current of the coil of the electromagnet of the electromagnetic brake 26 in accordance with the received digital control signal. In the case under consideration, the current of the coil of the electromagnet increases and the torque M of the electromagnetic brake 26 increases, accordingly, the braking force PT of the measuring wheel 3 increases. If it turns out that the braking force PT of the measuring wheel 3 is less than the adhesion force Rssc. it with the coating surface (RT. <RSCP.), then slipping of the measuring wheel 3 will be absent. In this case, during the period T, from the incremental sensors 5 and 6, the pulses arrive in equal amounts to the first and second inputs of the microcontroller 19. The process is repeated in each period T. In this case, in each period T, the torque M of the electromagnetic brake 26 increases and, accordingly, the braking force PT. measuring wheel 3. The torque M of the electromagnetic brake 26 will increase until the braking force PT. measuring wheel 3 does not become equal to the strength of its adhesion RSC. with the surface of the coating (RT. = RSSC.) or when RT. there will be more RSCP. (RT.> RSC.). Provided that RT. = RSC. or Рт.> Рспп., the slipping of the measuring wheel 3 appears. Moreover, due to the presence of slipping from the incremental sensor 5, less pulses are received in the register A of the microcontroller 19 during the period T. With the arrival of a trigger pulse, the information of registers A and B is compared. The number of pulses in register B will be greater. A negative pulse is generated, which enters the adder. A digital control signal is generated, reduced by one, which enters the controlled power source 28. The controlled power source 28 reduces the current of the coil of the electromagnet of the electromagnetic brake 26 in accordance with the received digital control signal. The torque M of the electromagnetic brake 26 is reduced, respectively, the braking force PT. measuring wheel. A further decrease or increase in the torque M of the electromagnetic brake 26 will depend on the presence or absence of slipping of the measuring wheel 3. The device enters the tracking mode (at a given initial slipping) when the braking force PT. measuring wheel 3 is equal to the traction force

При этом Рт.=Рсцп.=Ксцп.Рг.=М/r,In this case, Pm. = RSCP. = CSCP. Rg. = M / r,

где Рт. - сила торможения измерительного колеса 3 при воздействии на него крутящего момента М электромагнитного тормоза 26;where rt. - braking force of the measuring wheel 3 when exposed to a torque M of the electromagnetic brake 26;

Рсцп. - сила сцепления измерительного колеса 3 с поверхностью покрытия;RSCP. - the adhesion force of the measuring wheel 3 with the surface of the coating;

Ксцп. - значение коэффициента сцепления с поверхностью покрытия;KSCP. - the value of the coefficient of adhesion to the coating surface;

Рг. - нормальная сила давления измерительного колеса на поверхность покрытия;Rg. - normal pressure force of the measuring wheel on the coating surface;

М - крутящий момент электромагнитного тормоза 26;M - torque of the electromagnetic brake 26;

r - радиус измерительного колеса 3.r is the radius of the measuring wheel 3.

Крутящий момент М электромагнитного тормоза 26 определяется по току возбуждения катушки электромагнита в соответствии с технической характеристикой электромагнитного тормоза, представленной на фиг.3. Ток катушки электромагнита электромагнитного тормоза 26 определяется датчиком тока 27. По полученному крутящему моменту М и результатам тарирования вычисляется коэффициент сцепления Ксцп. колеса с поверхностью искусственного покрытия. Коэффициент сцепления (Ксцп.) вычисляется в каждом периоде Т по формулеThe torque M of the electromagnetic brake 26 is determined by the excitation current of the coil of the electromagnet in accordance with the technical characteristics of the electromagnetic brake shown in Fig.3. The current of the coil of the electromagnet of the electromagnetic brake 26 is determined by the current sensor 27. Based on the received torque M and the calibration results, the adhesion coefficient Ksst is calculated. wheels with artificial turf surface. Cohesion coefficient (KSCP.) Is calculated in each period T by the formula

Ксцп.=М/(Рг.г),Kskst. = M / (Rg.g),

где Ксцп. - коэффициент сцепления измерительного колеса 3 с поверхностью искусственного покрытия;where is KSCP. - coefficient of adhesion of the measuring wheel 3 with the surface of the artificial turf;

М - крутящий момент электромагнитного тормоза 26, Нм;M - torque of the electromagnetic brake 26, Nm;

Рг.- нормальная сила давления измерительного колеса 3 на поверхность покрытия, Н;Rg.- normal pressure force of the measuring wheel 3 on the coating surface, N;

r - радиус измерительного колеса 3, м. Пройденное расстояние S за период Т определяется по формулеr is the radius of the measuring wheel 3, m. The distance traveled S for the period T is determined by the formula

S=(2πτ/N)n,S = (2πτ / N) n,

где S - расстояние, пройденное измерительной тележкой за период Т (время между импульсами запуска), м;where S is the distance traveled by the measuring trolley for the period T (time between start pulses), m;

τ - радиус ведомого колеса, м;τ is the radius of the driven wheel, m;

N - разрешение инкрементного датчика 6 (количеств импульсов, приходящих за один оборот),N is the resolution of the incremental sensor 6 (the number of pulses arriving per revolution),

n - количество импульсов, принятых за период Т;n is the number of pulses received for the period T;

π-3,14……π-3.14 .......

Изменение скорости движения и остановки измерительной тележки не влияет на качество проводимых измерений. При остановках устройство фиксирует ранее полученный результат и при возобновлении движения определяет состояние поверхности от ранее измеренной величины. Данный момент отображен на технической характеристике электромагнитного тормоза 26, изображенной на фиг.4. В статическом режиме крутящий момент М сохраняется. При этом устройство должно оставаться включенным. При измерении коэффициента сцепления смачивание поверхности искусственного покрытия не требуется. Результаты измерений сравниваются с данными тарирования. При идентичности результатов измерения и тарирования полученная информация записывается в блок памяти 22 и в термопринтер 29.Changing the speed and stop of the measuring cart does not affect the quality of the measurements. During stops, the device captures the previously obtained result and, when the movement resumes, determines the state of the surface from the previously measured value. This moment is displayed on the technical characteristics of the electromagnetic brake 26 shown in Fig.4. In static mode, the torque M is maintained. At the same time, the device must remain on. When measuring the coefficient of adhesion, wetting the surface of the artificial coating is not required. The measurement results are compared with calibration data. If the measurement and calibration results are identical, the obtained information is recorded in the memory unit 22 and in the thermal printer 29.

В случае, когда при сравнении результаты измерений отличаются от результатов тарирования устройства, термопринтер 29 выдает информацию о неисправности устройства.In the case when, when comparing the measurement results differ from the calibration results of the device, the thermal printer 29 provides information about the malfunction of the device.

Тарирование устройства проводится при его изготовлении, а затем с периодичностью, определяемой инструкцией по эксплуатации на данное устройство. Тарирование устройства осуществляется с целью определения силы торможения Рт. измерительного колеса 3 с калибровкой крутящего момента М электромагнитного тормоза 26 при изменении тока катушки электромагнита от минимального до максимального значения, а также уточнения технических характеристик устройства.Calibration of the device is carried out during its manufacture, and then with a frequency determined by the operating instructions for this device. Calibration of the device is carried out in order to determine the braking force RT. measuring wheel 3 with a calibration of the torque M of the electromagnetic brake 26 when the current of the coil of the electromagnet changes from minimum to maximum values, as well as clarifying the technical characteristics of the device.

Для проведения тарирования используется известное устройство - роликовый испытательный стенд.For calibration, a well-known device is used - a roller test bench.

Положительный эффект от реализации предложенного устройства заключается в создании портативного устройства, которое позволит повысить безопасность движения транспортных средств при современных скоростных режимах. Особенностью коэффициента сцепления является изменение его величины во времени. При длительной эксплуатации искусственных покрытий происходит снижение их сцепных качеств.The positive effect of the implementation of the proposed device is to create a portable device that will improve the safety of vehicles at modern high-speed modes. A feature of the coefficient of adhesion is the change in its value over time. With prolonged use of artificial coatings, their grip is reduced.

Устройство может быть использовано аэродромными службами для определения коэффициента сцепления на стоянках самолетов, в ангарах, на рулежных дорожках, а также организациями, осуществляющими содержание дорог и проезжей части улиц в черте городов и населенных пунктов. Так как существующие устройства измерения коэффициента сцепления в силу своих конструктивных особенностей и условий применения не могут использоваться на участках с ограниченной протяженностью и на участках с малыми радиусами разворота, учитывая, что городские улицы с их интенсивным движением относятся к участкам с повышенной вероятностью дорожно-транспортных происшествий, использование предложенного устройства контроля поможет решить вопрос о проведении своевременных профилактических мероприятий.The device can be used by aerodrome services to determine the coefficient of adhesion in aircraft parking lots, in hangars, on taxiways, as well as by organizations that maintain roads and carriageways of streets within cities and towns. Since existing devices for measuring the coefficient of adhesion, due to their design features and conditions of use, cannot be used in areas of limited length and in areas with small turning radii, given that city streets with their heavy traffic are areas with an increased likelihood of traffic accidents , the use of the proposed monitoring device will help to resolve the issue of timely preventive measures.

Для реализации предложенного устройства могут быть использованы следующие элементы:To implement the proposed device, the following elements can be used:

- измерительное колесо 3 - используется авиационное или автомобильное шасси;- measuring wheel 3 — an aircraft or automobile chassis is used;

- инкрементные датчики 5 и 6 - импульсные (пошаговые) энкодеры фирмы CORRSYS-DATRON;- incremental sensors 5 and 6 - pulse (step-by-step) encoders from CORRSYS-DATRON;

- микроконтроллер 19 - микроконтроллер семейства PIC 18, описание - авторы Б.Я.Прохоренко и др., изд. М., ДОДЭЕА, 1999 г.;- microcontroller 19 - microcontroller of the PIC 18 family, description - authors B.Ya. Prokhorenko et al., ed. M., DODEEA, 1999;

- электромагнитный тормоз 26 - магнитно-порошковый тормоз, тип ELB, компании "Юнипак Рус" или магнитно-порошковые тормоза, тип FAT 650 - FAT 10001 фирмы Mobac GmbH;- electromagnetic brake 26 - magnetic powder brake, type ELB, Unipack Rus company or magnetic powder brakes, type FAT 650 - FAT 10001 from Mobac GmbH;

- управляемый источник питания 28 - типовое устройство, выполненное на транзисторах и микросхемах;- managed power source 28 - a typical device made on transistors and microcircuits;

- блок памяти 22 - выполнен на микросхемах энергонезависимой памяти фирмы ATMEL, автор описания В.В.Гребнев, изд. Санкт-Петербург, ЭФО, 1977 г.- memory block 22 - is made on non-volatile memory chips of ATMEL, the author of the description V.V. Grebnev, ed. St. Petersburg, ETF, 1977

Claims (1)

Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием, содержащее измерительную тележку, которая содержит измерительное колесо и ведомые колеса, первый и второй инкрементные датчики, микроконтроллер, пульт управления и блок памяти, при этом измерительное колесо и одно из ведомых колес механически соединяют соответственно с первым и вторым инкрементными датчиками, выходы первого, второго инкрементных датчиков и пульт управления соответственно подключают к первому, второму и третьему входам микроконтроллера, первый выход которого соединяют с входом блока памяти, отличающееся тем, что измерительная тележка дополнительно содержит электромагнитный тормоз, датчик тока, управляемый источник питания, термопринтер, при этом измерительное колесо механически соединяют с электромагнитным тормозом, а второй и третий выходы микроконтроллера подключают соответственно к управляемому источнику питания и термопринтеру, второй свободный вход управляемого источника питания является входом источника питающего напряжения, который через управляемый источник питания, а затем через датчик тока подключают к входу электромагнитного тормоза, при этом второй выход датчика тока соединяют с четвертым входом микроконтроллера, значение коэффициента сцепления (Ксцп) измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия определяют путем определения силы продольного сцепления (Рсцп) измерительного колеса с поверхностью покрытия, получаемой при электромагнитном торможении, когда измерительное колесо имеет заданную начальную стадию пробуксовки (проскальзывания), при этом коэффициент сцепления вычисляют по формуле
Ксцп=М/(Рг·r)
где Ксцп - значение коэффициента сцепления;
М - крутящий момент ротора электромагнитного тормоза, Нм;
Рг - нормальная сила нагрузки измерительного колеса на поверхность покрытия, Н;
r - радиус измерительного колеса, м.
A device for determining the coefficient of adhesion of a wheel with an artificial coating, comprising a measuring trolley that contains a measuring wheel and driven wheels, first and second incremental sensors, a microcontroller, a control panel and a memory unit, while the measuring wheel and one of the driven wheels are mechanically connected respectively to the first and the second incremental sensors, the outputs of the first, second incremental sensors and the control panel are respectively connected to the first, second and third inputs of the microcontrol RA, the first output of which is connected to the input of the memory unit, characterized in that the measuring trolley further comprises an electromagnetic brake, a current sensor, a controllable power supply, a thermal printer, while the measuring wheel is mechanically connected to the electromagnetic brake, and the second and third outputs of the microcontroller are connected respectively to controlled power source and thermal printer, the second free input of the controlled power source is the input of the supply voltage, which through controlled and the power source, and then through the current sensor is connected to the input of the electromagnetic brake, while the second output of the current sensor is connected to the fourth input of the microcontroller, the coefficient of adhesion (RSC) of the measuring wheel with the surface of the artificial coating is determined by determining the longitudinal adhesion force (RSC) of the measuring wheel with the surface of the coating obtained by electromagnetic braking, when the measuring wheel has a given initial stage of slipping (slippage), while the coefficient tsepleniya calculated by the formula
Ksstp = M / (Pr · r)
where KSCP is the value of the coefficient of adhesion;
M - torque of the rotor of the electromagnetic brake, Nm;
Rg is the normal load force of the measuring wheel on the coating surface, N;
r is the radius of the measuring wheel, m
RU2007135473/28A 2007-09-24 2007-09-24 Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement RU2352918C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135473/28A RU2352918C1 (en) 2007-09-24 2007-09-24 Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135473/28A RU2352918C1 (en) 2007-09-24 2007-09-24 Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2352918C1 true RU2352918C1 (en) 2009-04-20

Family

ID=41017876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135473/28A RU2352918C1 (en) 2007-09-24 2007-09-24 Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2352918C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177523U1 (en) * 2017-05-26 2018-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина" Device for determining slipping of wheel tractors with one driving axle in real time

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177523U1 (en) * 2017-05-26 2018-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина" Device for determining slipping of wheel tractors with one driving axle in real time

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6276189B1 (en) Method and apparatus for continuous monitoring of road surface friction
EP2005140B1 (en) Method for collecting information on road surface slipperiness
GB1589166A (en) Testing motor car performance
CA1320354C (en) Method of and apparatus for determining the engine power of an automotive vehicle
RU2390003C1 (en) Method to determine wheel grip of airstrip surface
JPH02105023A (en) Method and device for weighing car
RU2352918C1 (en) Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement
RU2298166C1 (en) Method of determining grip of wheel with airdrome pavement
RU2434093C1 (en) Device for electromechanical measurement of friction coefficient of wheel with surface of aerodrome pavement
RU2369856C1 (en) Device measuring coefficient of friction of wheel with airfield pavement and traffic-bearing surfaces
RU165080U1 (en) AERODROM BRAKE CART FOR DETERMINING THE BRAKING CONDITIONS OF AIRCRAFT AIR-WHEEL WHEELS
RU2348027C1 (en) Method of defining factor of adhesion between metering wheel and artificial carpet surface
RU2393460C1 (en) Method of determining traction coefficient of wheels with aerodrome pavement surface
US20200363277A1 (en) Method and apparatus for dynamometer testing of a motor vehicle
RU2259569C1 (en) Device for determining engagement coefficient of wheel with airstrip covering
RU2626581C1 (en) Method of determining coupling frame of wheel with surface and device for its implementation
RU2308705C1 (en) Device for measuring coefficient of airdrome surface grip of tyre
RU2538839C1 (en) Method of determination of coefficient of traction of wheel with artificial coating surface
RU2647336C1 (en) Runway friction coefficient measuring device
RU118753U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE COUPLING COEFFICIENT OF A WHEELS WITH AERODROME AND ROAD COATINGS
RU2388865C1 (en) Portable device to measure coefficient of wheel-to-road coating adhesion
CN114739694A (en) Method for detecting whole vehicle mass of loaded vehicle
CN110001651B (en) Road surface comprehensive resistance coefficient detection method and system, vehicle navigation system and vehicle
RU2442136C1 (en) Method for measuring quotient of wheel traction with artificial surface
RU2562355C1 (en) Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20201127