RU2465564C1 - Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions - Google Patents

Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions Download PDF

Info

Publication number
RU2465564C1
RU2465564C1 RU2011122472/11A RU2011122472A RU2465564C1 RU 2465564 C1 RU2465564 C1 RU 2465564C1 RU 2011122472/11 A RU2011122472/11 A RU 2011122472/11A RU 2011122472 A RU2011122472 A RU 2011122472A RU 2465564 C1 RU2465564 C1 RU 2465564C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
pneumatic wheel
adhesion
backing plate
pneumatic
Prior art date
Application number
RU2011122472/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Павлович Кузнецов (RU)
Николай Павлович Кузнецов
Сергей Александрович Рассохин (RU)
Сергей Александрович Рассохин
Константин Сергеевич Борисов (RU)
Константин Сергеевич Борисов
Original Assignee
Научно-производственное акционерное общество закрытого типа (НПАО) "ЗОЯ"
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 Научно-производственное акционерное общество закрытого типа (НПАО) "ЗОЯ" filed Critical Научно-производственное акционерное общество закрытого типа (НПАО) "ЗОЯ"
Priority to RU2011122472/11A priority Critical patent/RU2465564C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465564C1 publication Critical patent/RU2465564C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: pneumatic wheel is installed in bearing assembly on projecting shaft having hinged bearing permitting to engage pneumatic wheel due to forces of friction with backing plate on which road surface sample is placed. The backing plate is spinned up using electric motor on the shaft of which it rigidly fixed. Slip angle of pneumatic wheel is simulated by angular displacement of backing plate centre relative to longitudinal axis of projecting shaft, and wheel movement speed is simulated by angular velocity of electric motor shaft. Force impact of wheel engagement with backing plate forces perceived by projecting shaft is measured by force sensor. Engagement forces determine pneumatic wheel and backing plate acceleration and runout processes therefore for determination of kinematic characteristics of pneumatic wheel and backing plate rotation in the device there are sensors for measuring these characteristics. According to kinematic characteristics of backing plate and pneumatic wheel, to amount of force impact on projecting shaft the value of pneumatic wheel longitudinal adhesion and lateral adhesion factor is estimated.
EFFECT: enhancement of device functionality and scope of its application, approximation of test conditions to actual operation conditions.
2 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при изучении механизма сцепления автомобильного колеса с поверхностью дороги.The invention relates to testing equipment and can be used to study the mechanism of adhesion of a car wheel to the road surface.

Сцепление колеса с дорожным полотном зависит от большого числа различных факторов и в первую очередь от покрытия дороги и его состояния, от характера взаимодействия колеса с дорогой [1]. Сцепление колеса с дорожным покрытием зависит от состояния автомобильной шины, ее конструкции, материала или давления в ней воздуха, нагрузок на колесо, скорости движения и буксования колеса [2, 3] и характеризуется коэффициентом сцепления. При этом коэффициент сцепления подразделяется на коэффициент продольного сцепления φх при движении колеса с продольным скольжением и пробуксовыванием и коэффициент поперечного сцепления φy при движении колеса под углом к плоскости его качения, т.е. тогда, когда колесо одновременно и вращается, и скользит в боковом (поперечном)направлении.The adhesion of the wheel to the roadway depends on a large number of different factors, and first of all on the road surface and its condition, on the nature of the interaction of the wheel with the road [1]. The adhesion of the wheel to the road surface depends on the condition of the car tire, its construction, material or air pressure in it, the loads on the wheel, the speed and slipping of the wheel [2, 3] and is characterized by the coefficient of adhesion. In this case, the friction coefficient is subdivided into the longitudinal friction coefficient φ x when the wheel moves with longitudinal sliding and slipping and the lateral friction coefficient φ y when the wheel moves at an angle to its rolling plane, i.e. when the wheel rotates at the same time and slides in the lateral (transverse) direction.

Имеется большое количество разнообразных методов и приборов для экспериментального определения коэффициента сцепления, описание некоторых из них имеется в [4].There are a large number of various methods and instruments for experimental determination of the coefficient of adhesion; some of them are described in [4].

Устройства для определения продольного сцепления (коэффициент φх), как правило, представляют собой тележку, колеса которой и позволяют определить силу сцепления колеса с дорогой, примерами могут быть устройства по а.с. СССР №630982, №976778, №1033935, №1567917, №1604881, №1281960. В качестве аналогов устройств для экспериментального определения продольного коэффициента сцепления можно указать устройства по патентам Российской Федерации на изобретение №2112829, №2134415, №215633, №2211891 и другие.Devices for determining longitudinal grip (coefficient φ x ), as a rule, are a trolley, the wheels of which can determine the force of adhesion of the wheel to the road, examples can be examples of AS USSR No. 630982, No. 976778, No. 1033935, No. 1567917, No. 1604881, No. 1281960. As analogues of devices for the experimental determination of the longitudinal coefficient of adhesion, you can specify the device according to the patents of the Russian Federation for invention No. 2112829, No. 2134415, No. 215633, No. 2211891 and others.

Для устройств, применяемых для замера коэффициента поперечного сцепления, имеются свои особенности. Эти тележки воссоздают условия качения колеса при действии боковой силы, то есть имитируют явление заноса автомобиля без торможения. Более того, при боковых скольжениях колес принимают коэффициент поперечного сцепленияFor devices used to measure the coefficient of lateral adhesion, there are specific features. These trolleys recreate the rolling conditions of the wheel under the action of lateral force, that is, they imitate the phenomenon of a car skidding without braking. Moreover, with the lateral sliding of the wheels take the coefficient of lateral adhesion

Figure 00000001
Figure 00000001

Тем самым, в настоящее время не имеется стендов (устройств), которые бы позволяли определять значения коэффициентов продольного и поперечного коэффициента сцепления колеса с полотном дороги. Тем самым, недостатком известных стендов и устройств, предназначенных для определения характеристик сцепления колеса с дорогой, является ограниченность их функциональных возможностей: они не позволяют проводить испытания при различных скоростях вращения колеса и различных состояниях дорожного полотна.Thus, currently there are no stands (devices) that would allow us to determine the values of the coefficients of the longitudinal and transverse coefficient of adhesion of the wheel with the roadbed. Thus, the disadvantage of the known stands and devices designed to determine the characteristics of the adhesion of the wheel to the road, is the limited functionality: they do not allow testing at different speeds of rotation of the wheel and various conditions of the roadway.

За прототип принят стенд для определения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием по а.с. СССР №1151640 [5], содержащий станину, пневматическое колесо, размещенное на валу, связанное посредством системы передач с электродвигателем, тележку с динамометрическим и измерительным устройствами, установленными на станине, при этом вал колеса размещен на подвижной раме. Это устройство, как и аналоги, не позволяет определять в ходе испытаний коэффициенты продольного и поперечного сцепления, поскольку в устройстве имеется только одна измеряемая величина, которая определяет величину коэффициента продольного сцепления и которая характеризуется перемещением подпружиненной тележки под воздействием колеса. Устройство не позволяет определить закон изменения коэффициента сцепления колеса с полотном дороги от изменения скорости вращения колеса в процессе его торможения.The prototype adopted a stand for determining the coefficient of adhesion of a wheel with a road surface according to as USSR No. 1151640 [5], comprising a bed, a pneumatic wheel placed on the shaft, connected by means of a transmission system with an electric motor, a trolley with dynamometric and measuring devices mounted on the bed, while the wheel shaft is placed on a movable frame. This device, like analogues, does not allow determining the coefficients of longitudinal and transverse adhesion during the tests, since the device has only one measurable quantity that determines the value of the longitudinal adhesion coefficient and which is characterized by the movement of a spring-loaded trolley under the influence of a wheel. The device does not allow to determine the law of change in the coefficient of adhesion of the wheel to the roadbed from changes in the speed of rotation of the wheel during its braking.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и области его применения, а также приближение условий испытания к реальным условиям эксплуатации.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device and its scope, as well as the approximation of the test conditions to the actual operating conditions.

Эта цель достигается тем, что устройство для определения коэффициентов сцепления дорожных покрытий с автомобильным колесом (коэффициент продольного сцепления и коэффициент поперечного сцепления) в лабораторных условиях содержит станину, пневматическое колесо, размещенное на силовом валу, который через шарнирную развязку состыкован с динамической платформой устройства, расположенной в роликовых направляющих. При этом роликовые направляющие закреплены на стойке, которая установлена на станине, а сама динамическая платформа заневолена от перемещений в роликовых направляющих датчиком силы, позволяющим определить силовое усилие, действующее по оси силового вала. В устройстве имеется тележка с установленным на ней электрическим двигателем, на оси которого укреплен диск с размещенным на нем образцом дорожного покрытия, а сама тележка установлена на полозьях с системой фиксации положения тележки относительно полозьев. Сами полозья, которые выполнены в виде жесткой силовой рамы, имеют возможность вращения в горизонтальной плоскости на оси, установленной на станине. Рама с полозьями имеет механизмы фиксации ее положения относительно плоскости станины, причем угловое положение полозьев относительно продольной оси станины позволяет имитировать угол увода колеса. Электрический двигатель имеет систему регулирования скорости вращения его выходного вала, причем плоскость опорного диска параллельна продольной оси силового вала колеса, а само устройство имеет измерительные датчики для определения таких кинематических характеристик пневматического колеса и диска, как их угловые скорости вращения, количество оборотов, совершаемых выходным валом электрического двигателя и пневматическим колесом.This goal is achieved by the fact that the device for determining the coefficients of adhesion of road surfaces with a car wheel (longitudinal grip coefficient and lateral grip coefficient) in a laboratory environment contains a bed, a pneumatic wheel placed on a power shaft, which is connected through a hinge to a dynamic platform of the device located in roller guides. At the same time, the roller guides are mounted on a stand that is mounted on the bed, and the dynamic platform itself is unintentional from movements in the roller guides with a force sensor, which makes it possible to determine the force exerted along the axis of the power shaft. The device has a trolley with an electric motor mounted on it, on the axis of which a disk with a pavement sample placed on it is mounted, and the trolley itself is mounted on skids with a system for fixing the position of the trolley relative to the skids. The skids themselves, which are made in the form of a rigid power frame, have the ability to rotate in a horizontal plane on an axis mounted on the bed. The frame with runners has mechanisms for fixing its position relative to the plane of the bed, and the angular position of the runners relative to the longitudinal axis of the bed allows you to simulate the angle of the wheel. The electric motor has a system for controlling the rotation speed of its output shaft, the plane of the supporting disk parallel to the longitudinal axis of the power shaft of the wheel, and the device itself has measuring sensors for determining such kinematic characteristics of the pneumatic wheel and disk as their angular rotational speeds, the number of revolutions made by the output shaft electric motor and pneumatic wheel.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство.Figure 1 shows the proposed device.

Устройство содержит станину 1, тележку 2 с установленным в ней электрическим двигателем 3, причем тележка 2 выполнена в виде салазок, установленных на раме-полозьях 4, выполненных в виде силовой плоской рамы, которая может вращаться относительно оси 5 по плоскости станины 1. На выходном валу 6 электрического двигателя 3 установлен опорный диск 7, на котором закреплен образец 8 дорожного покрытия. Устройство содержит пневматическое колесо 9, установленное посредством подшипникового узла на силовом валу 10, имеющем шарнирную развязку 11, посредством которой силовой вал 10 закреплен на динамической платформе 12. Динамическая платформа 12 посредством направляющих роликов 13 закреплена на ползуне 14, посредством которого может перемещаться по стойке 15, причем устройство имеет механизм фиксации положения ползуна 14 на стойке 15, который не показан на фиг.1. Стойка 15 установлена и жестко закреплена перпендикулярно плоскости станины 1. Перемещения динамической платформы 12 по направляющим 13 ограничено датчиком усилия 16, для предварительного нагружения которого устройство имеет пружину 17. Устройство имеет систему управления работой электрического двигателя 3, которая на фиг.1 также не показана. Устройство снабжено стробоскопами 18 и 19 для определения угловой скорости вращения соответственно пневматического колеса 9 и опорного диска 7. Для моделирования силового воздействия пневматического колеса на дорожное полотно на силовом валу 10 закреплен груз 20.The device comprises a frame 1, a trolley 2 with an electric motor 3 installed in it, and the trolley 2 is made in the form of a slide mounted on a skid frame 4 made in the form of a power flat frame that can rotate about axis 5 along the plane of the bed 1. At the output the shaft 6 of the electric motor 3 has a support disk 7 on which a pavement specimen 8 is fixed. The device comprises a pneumatic wheel 9 mounted by means of a bearing assembly on a power shaft 10 having a hinge joint 11, by means of which the power shaft 10 is mounted on a dynamic platform 12. The dynamic platform 12, by means of guide rollers 13, is mounted on a slider 14, by which it can be moved along the strut 15 moreover, the device has a mechanism for fixing the position of the slider 14 on the rack 15, which is not shown in figure 1. The rack 15 is installed and rigidly fixed perpendicular to the plane of the bed 1. The movement of the dynamic platform 12 along the guides 13 is limited by a force sensor 16, for preloading which the device has a spring 17. The device has a control system for the operation of the electric motor 3, which is also not shown in Fig. 1. The device is equipped with stroboscopes 18 and 19 for determining the angular velocity of rotation of the pneumatic wheel 9 and the supporting disk 7, respectively. To simulate the force of the pneumatic wheel on the roadway, the load 20 is fixed on the power shaft 10.

Стенд работает следующим образом. Образец дорожного покрытия 8 закрепляют на диске 7. На силовой вал 10 устанавливают груз 20. Поворачивая на оси 5 раму-полозья 4 на угол α задают угол увода колеса 9 γ. Как следует из фиг.1, α=γ. Перемещая салазки 2 по полозьям 4, задают расстояние точки контакта колеса 9 с образцом дорожного покрытия. После этих операций стопорами, не показанными на фиг.1, фиксируется положение электрического двигателя 3 относительно полозьев 4, а положение рамы-полозьев относительно станины 1. После выполнения этих операций, устройство готово к работе. Далее колесо 9, поворачивая в вертикальной плоскости в шарнире 11 силовой вал 10, выводят из контакта с образцом 8. Включением электродвигателя 3 диск 7 приводят во вращение, разгоняя его до необходимой, например, максимальной скорости вращения, которая измеряется датчиком угловой скорости и количества оборотов вращения 18. Двигатель выключают, и колесо 9 посредством силового вала 10 опускают вниз до контакта пневматического колеса 9 с образцом 8, закрепленным на диске 7. За счет сил трения происходят раскручивание пневматического колеса 8 и торможение вращения диска 7. Значение сил трения определяется значением коэффициента продольного φх и поперечного φy сцепления пневматического колеса с образцом дорожного покрытия, которые зависят от скорости движения колеса (угловая скорость вращения) и угла увода. Поперечная сила сцепления, зависящая от коэффициента поперечного сцепления φy, вызывает усилия, действующие на динамическую платформу 12 и которые измеряются датчиком силы 16. Характеристики разгона колеса 9 и выбега ротора электрического двигателя 3 также зависят от значений коэффициентов продольного и поперечного сцепления. По замеренным датчиком 16 усилиям, по параметрам разгона колеса 9 и параметрам дальнейшего его торможения, по параметрам разгона ротора электрического двигателя 3 и характеристикам его выбега судят о коэффициентах продольного и поперечного сцепления.The stand works as follows. A sample of the pavement 8 is fixed to the disk 7. A load 20 is installed on the power shaft 10. Turning the skid frame 4 on the axis 5 to an angle α set the angle of the wheel 9 γ. As follows from figure 1, α = γ. Moving the slide 2 on the runners 4, set the distance of the contact point of the wheel 9 with the pavement pattern. After these operations, stoppers, not shown in figure 1, fixes the position of the electric motor 3 relative to the runners 4, and the position of the frame-runners relative to the bed 1. After performing these operations, the device is ready for operation. Next, the wheel 9, turning in a vertical plane in the hinge 11, the power shaft 10, is brought out of contact with the sample 8. By turning on the electric motor 3, the disk 7 is brought into rotation, accelerating it to the required, for example, maximum rotation speed, which is measured by the angular velocity sensor and the number of revolutions of rotation 18. The engine is turned off, and the wheel 9 is lowered by means of the power shaft 10 until the pneumatic wheel 9 contacts the specimen 8 mounted on the disk 7. Due to the friction forces, the pneumatic wheel 8 is untwisted and the brake the rotation of the disk 7. The value of the friction forces is determined by the coefficient of longitudinal φ x and lateral φ y of the adhesion of the pneumatic wheel with the road surface sample, which depend on the speed of the wheel (angular speed of rotation) and the angle of movement. The lateral adhesion force, depending on the lateral adhesion coefficient φ y , causes the forces acting on the dynamic platform 12 and which are measured by the force sensor 16. The acceleration characteristics of the wheel 9 and the rotor run-out of the electric motor 3 also depend on the values of the longitudinal and lateral adhesion coefficients. The forces measured by the sensor 16, the parameters of the acceleration of the wheel 9 and the parameters of its further braking, the parameters of the acceleration of the rotor of the electric motor 3 and the characteristics of its run-out are judged on the coefficients of longitudinal and transverse adhesion.

Расчетная схема для определения коэффициентов продольного и поперечного сцепления приведена на фиг.2.The design scheme for determining the coefficients of longitudinal and lateral adhesion is shown in figure 2.

На фиг.2 позициями обозначено: 1 - опорный диск; 2 - пневматическое колесо; 3 - силовой вал; 4, 5 - направляющие динамической платформы; 6 - датчик силы; 7 - станина; 8 - груз.In figure 2, the positions indicated: 1 - supporting disk; 2 - pneumatic wheel; 3 - power shaft; 4, 5 - guides of a dynamic platform; 6 - force sensor; 7 - bed; 8 - cargo.

В точке контакта колеса 2 с диском 1 возникают продольная и поперечная сила трения, соответственно Φτ и Φn. Основные расчетные размеры указаны на фиг.2, там же указаны реакции связей. В соответствии с законом Кулона-Амонтона [6] будем иметьAt the contact point of the wheel 2 with the disk 1, the longitudinal and transverse friction forces arise, respectively, Φ τ and Φ n . The main calculated dimensions are shown in figure 2, there are indicated the reaction of the bonds. In accordance with the Coulomb-Amonton law [6] we will have

Figure 00000002
Figure 00000002

Из геометрических соображений, в соответствии с теоремой синусов, будем иметьFrom geometric considerations, in accordance with the sine theorem, we have

Figure 00000003
Figure 00000003

Из нижнего рисунка на фиг.2 будем иметьFrom the bottom figure in figure 2 we will have

Figure 00000004
Figure 00000004

Для верхнего рисунка будем иметь следующие уравнения равновесияFor the upper figure, we have the following equilibrium equations

Figure 00000005
Figure 00000005

В системе (5) Т1 и Т2 - силы трения в роликовых направляющих динамической платформы. N1 и N2 - нормальные реакции в роликовых опорах. Обозначив коэффициент трения скольжения в роликовых опорах через k, получимIn the system (5), T 1 and T 2 are the friction forces in the roller guides of the dynamic platform. N 1 and N 2 are normal reactions in roller bearings. Denoting the coefficient of sliding friction in the roller bearings by k, we obtain

Figure 00000006
Figure 00000006

Из второго уравнения системы (5) получимFrom the second equation of system (5) we obtain

Figure 00000007
Figure 00000007

тогда из третьего уравнения системы (5) получимthen from the third equation of system (5) we obtain

Figure 00000008
Figure 00000008

а для N1 получимand for N 1 we get

Figure 00000009
Figure 00000009

Из первого уравнения системы (5) будем иметьFrom the first equation of system (5) we have

Figure 00000010
Figure 00000010

откуда получимwhere do we get

Figure 00000011
Figure 00000011

Определив из (4) значение N, для (11) получимHaving determined from (4) the value of N, for (11) we obtain

Figure 00000012
Figure 00000012

В уравнении (12) R - показания датчика силы. В уравнение (12) входят оба искомых коэффициента трения - φx и φy. Дополнительные уравнения для определения коэффициентов трения получим из уравнений движения опорного диска (1) и пневматического колеса (2).In equation (12), R is the force sensor reading. Equation (12) includes both of the desired friction coefficients, φ x and φ y . We obtain additional equations for determining the friction coefficients from the equations of motion of the support disk (1) and the pneumatic wheel (2).

Уравнение движения опорного диска (1) запишем в видеWe write the equation of motion of the support disk (1) in the form

Figure 00000013
Figure 00000013

где ε1 - угол поворота опорного диска (1);where ε 1 is the angle of rotation of the support disk (1);

I1 - момент инерции опорного диска;I 1 - moment of inertia of the reference disk;

Mmp1 - момент сопротивления (трение в подшипниковых узлах);M mp1 - moment of resistance (friction in the bearing units);

M1=Δsinβ·N·φy;M 1 = Δsinβ · N · φ y ;

М2=rcosα·N·φx;M 2 = rcosα · N · φ x ;

Δ, α, β, r - геометрические характеристики устройства.Δ, α, β, r - geometric characteristics of the device.

Уравнение движения пневматического колеса будет иметь видThe equation of motion of the pneumatic wheel will be

Figure 00000014
Figure 00000014

где I2 - момент инерции пневматического колеса;where I 2 is the moment of inertia of the pneumatic wheel;

Mmp2 - момент сопротивления (трение в подшипниковых узлах);M mp2 is the moment of resistance (friction in the bearing units);

ε2 - угол поворота пневматического колеса;ε 2 - the angle of rotation of the pneumatic wheel;

Figure 00000015
Figure 00000015

Изменение угловой скорости вращения опорного диска получим из уравнения (13)The change in the angular velocity of rotation of the support disk will be obtained from equation (13)

Figure 00000016
Figure 00000016

где C1 - const интегрирования.where C 1 - const integration.

Полагая, что при отключенном электрическом двигателе 3 (фиг.1) в момент соприкосновения пневматического колеса 2 (фиг.2) с опорным диском 1 (фиг.2) угловая скорость вращения опорного диска равна ω0, получим С10I1.Assuming that when the electric motor 3 (Fig. 1) is turned off, at the moment of contact of the pneumatic wheel 2 (Fig. 2) with the support disk 1 (Fig. 2), the angular velocity of rotation of the support disk is ω 0 , we obtain C 1 = ω 0 I 1 .

Опорный диск 1 (фиг.2) после соприкосновения с ним пневматического колеса 2 (фиг.2) тормозится, а само пневматическое колесо раскручивается в соответствии с уравнением (14), из которого получимThe supporting disk 1 (figure 2) after contact with it of the pneumatic wheel 2 (figure 2) is braked, and the pneumatic wheel itself is untwisted in accordance with equation (14), from which we get

Figure 00000017
Figure 00000017

где C2 - константа интегрирования.where C 2 is the integration constant.

Поскольку в начальный момент времени пневматическое колесо было неподвижным, то C2=0.Since at the initial moment of time the pneumatic wheel was stationary, then C 2 = 0.

Через некоторое время линейные скорости в точке контакта опорного диска 1 и пневматического колеса 2 (фиг.2) сравняются. Равенство скоростей в точке контакта будет равноAfter some time, the linear speeds at the contact point of the support disk 1 and the pneumatic wheel 2 (figure 2) are equalized. The equality of speeds at the point of contact will be equal

Figure 00000018
Figure 00000018

Для определения времени t* выравнивания скоростей будем иметьTo determine the velocity equalization time t *, we have

Figure 00000019
Figure 00000019

Угловую скорость

Figure 00000020
опорного диска 1 и угловую скорость пневматического колеса 2 (фиг.2)
Figure 00000021
в момент выравнивания скоростей в точке контакта определим из уравнений (15) и (16)Angular velocity
Figure 00000020
the supporting disk 1 and the angular velocity of the pneumatic wheel 2 (figure 2)
Figure 00000021
at the moment of velocity equalization at the contact point, we determine from equations (15) and (16)

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

где t* - определяется из уравнения (18).where t * is determined from equation (18).

Кинетическая энергия в момент времени t* в системе будет равнаThe kinetic energy at time t * in the system will be equal to

Figure 00000024
Figure 00000024

Кинетическая энергия W расходуется на работу по преодолению сил сопротивленияKinetic energy W is spent on overcoming the resistance forces

Figure 00000025
Figure 00000025

где

Figure 00000026
- угол проворота опорного диска;Where
Figure 00000026
- angle of rotation of the support disk;

Figure 00000027
- угол проворота пневматического колеса.
Figure 00000027
- angle of rotation of the pneumatic wheel.

Figure 00000028
и
Figure 00000029
- углы проворота опорного диска и пневматического колеса с момента выравнивания скоростей до полной остановки опорного диска 1 и пневматического колеса 2 (фиг.2).
Figure 00000028
and
Figure 00000029
- the rotation angles of the support disk and the pneumatic wheel from the moment of speed equalization to the complete stop of the support disk 1 and the pneumatic wheel 2 (figure 2).

Из (17) получаем уравнение связи для углов поворота

Figure 00000030
и
Figure 00000031
.From (17) we obtain the coupling equation for the rotation angles
Figure 00000030
and
Figure 00000031
.

Figure 00000032
Figure 00000032

Из уравнения (19)получимFrom equation (19) we obtain

Figure 00000033
Figure 00000033

а из (20) будем иметьand from (20) we will have

Figure 00000034
Figure 00000034

Тогда из уравнения (22) получим выражение для вычисления угла проворота опорного дискаThen from equation (22) we obtain the expression for calculating the angle of rotation of the support disk

Figure 00000035
Figure 00000035

Из уравнения (15) можно получить угол проворота опорного диска 1 (фиг.2)

Figure 00000036
до момента выравнивания скоростей опорного диска и пневматического колеса в точке контактаFrom equation (15) you can get the angle of rotation of the support disk 1 (figure 2)
Figure 00000036
until the speeds of the support disk and the pneumatic wheel are aligned at the point of contact

Figure 00000037
Figure 00000037

Тогда общее количество оборотов, которое сделало опорное колесо до его полного останова, будет равноThen the total number of revolutions that the support wheel made before it stopped completely would be equal to

Figure 00000038
Figure 00000038

В соответствии с фиг.1 параметр n1 может быть определен по показаниям датчика (18). Уравнение (28) и уравнение (12) позволяют определить значения коэффициентов трения φх и φy.In accordance with figure 1, the parameter n 1 can be determined by the readings of the sensor (18). Equation (28) and equation (12) allow us to determine the values of the friction coefficients φ x and φ y .

Как отмечается в [1], коэффициент поперечного и продольного сцепления зависят от скорости качения колеса по полотну дороги. Устройство, схема которого приведена на фиг.1, позволяет изучать изменения коэффициентов продольного и поперечного сцепления в зависимости от скорости качения колеса и угла его увода. Датчик силы позволяет в соответствии с уравнением (12) определить закон изменения комплекса коэффициентов трения системы от времени. Измеряя с помощью датчиков вращения 18 и 19 угловые скорости вращения и углы проворота соответственно опорного диска 7 и пневматического колеса 9 на фиг.1, можно поставить в соответствующие моменты времени измеренным кинематическим характеристикам опорного диска и пневматического колеса усилие R, что позволяет получить дополнительное уравнение для определения искомых параметров. При этом за основные показатели следует брать характеристики вращения опорного диска, а характеристики вращения пневматического колеса являются поверочными характеристиками, позволяющими оценить правильность проведенных измерений.As noted in [1], the coefficient of lateral and longitudinal adhesion depends on the rolling speed of the wheel along the roadbed. The device, the circuit of which is shown in figure 1, allows you to study changes in the coefficients of longitudinal and lateral adhesion depending on the rolling speed of the wheel and the angle of its removal. The force sensor allows in accordance with equation (12) to determine the law of change in the set of coefficients of friction of the system from time to time. By measuring the rotation angles and rotation angles of the support disk 7 and the pneumatic wheel 9 in FIG. 1 using rotation sensors 18 and 19, the force R can be applied at the corresponding time points to the measured kinematic characteristics of the support disk and the pneumatic wheel, which allows one to obtain an additional equation for determine the desired parameters. At the same time, the basic characteristics of the rotation of the supporting disk should be taken as the main indicators, and the characteristics of the rotation of the pneumatic wheel are calibration characteristics that allow us to evaluate the correctness of the measurements.

Таким образом, в отличие от прототипа предлагаемое устройство позволяет в одном эксперименте определить закон изменения коэффициента продольного и поперечного сцепления в зависимости от скорости качения пневматического колеса по опорному диску и в зависимости от угла увода колеса.Thus, in contrast to the prototype, the proposed device allows in one experiment to determine the law of variation of the coefficient of longitudinal and lateral adhesion depending on the rolling speed of the pneumatic wheel along the support disk and depending on the angle of the wheel.

ЛитератураLiterature

1. Иларионов В.А., Пчелин И.К., Калинин Е.И. Коэффициент сцепления шин с дорогой и безопасность движения. - Москва, МАДИ, 1989. - 77 с.1. Ilarionov V.A., Pchelin I.K., Kalinin E.I. Tire grip and road safety. - Moscow, MADI, 1989 .-- 77 p.

2. Петров М.П. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме // Зап. Сиб. книжн. изд-во, Омское отделение, 1973. - 123 с.2. Petrov M.P. The work of the car wheel in braking mode // Zap. Sib. book Publishing House, Omsk Branch, 1973. - 123 p.

3. Порожняков B.C. Оценка сцепления шин с автомобильными покрытиями. - М.: Высшая школа, 1967. - 71 с.3. Porozhnyakov B.C. Estimation of tire adhesion to automotive coatings. - M.: Higher School, 1967. - 71 p.

4. Березуев М.Н., Кузнецов Н.П., Соловьев С.М., Юртиков Р.А. Моделирование при реконструкции механизма столкновения автомобиля с преградой. - Москва - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. - 208 с.4. Berezuev M.N., Kuznetsov N.P., Soloviev S.M., Yurtikov R.A. Modeling in the reconstruction of the collision mechanism of a car with an obstacle. - Moscow - Izhevsk: Research Center "Regular and chaotic dynamics", 2005. - 208 p.

5. Стенд для определения коэффициента сцепления дорожных покрытий в лабораторных условиях. / Авторское свидетельство №11516440, КПИ Е01С 23/07 // Малышев А.А., Христолюбов Н.Н., Опубл. 23.04.85 Вып. №15.5. A bench for determining the coefficient of adhesion of pavements in laboratory conditions. / Copyright certificate No. 11516440, KPI Е01С 23/07 // Malyshev A.A., Khristolyubov N.N., Publ. 04/23/85 Issue No. 15.

6. Добронравов В.В., Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: Учебник для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1983, 575 с.6. Dobronravov VV, Nikitin NN The course of theoretical mechanics: a Textbook for mechanical engineering. specialist. universities. - 4th ed., Revised. and add. - M .: Higher. School, 1983, 575 pp.

Claims (1)

Устройство для определения сцепных свойств колеса с дорожным покрытием в лабораторных условиях, содержащее станину, пневматическое колесо, размещенное посредством подшипникового узла на силовом валу, тележку с электрическим двигателем, силоизмерительный датчик, датчики угловых скоростей вращения пневматического колеса и выходного вала электрического двигателя, отличающееся тем, что для определения коэффициента продольного сцепления колеса с дорогой и коэффициента поперечного сцепления силовой вал с размещенным на нем пневматическим колесом через шарнирную развязку в вертикальной плоскости закреплен на динамической платформе устройства, представляющей собой трубчатый каркас, размещенный в роликовых направляющих, расположенных в вертикальной плоскости на ползуне, имеющем возможность перемещения по стойке устройства, которая закреплена в устройстве перпендикулярно плоскости станины, а сам ползун имеет элементы фиксации его положения на стойке устройства, при этом динамическая платформа заневолена от перемещений в направляющих датчиком силы, позволяющим определить силовое усилие, действующее на динамическую платформу от сил сцепления пневматического колеса с опорным диском, установленным на оси электрического двигателя, причем на диске закреплен образец дорожного покрытия, а тележка, на которой установлен двигатель, закреплена на полозьях с системой фиксации положения тележки относительно полозьев, которые выполнены в виде жесткой силовой рамы, имеющей возможность вращения в горизонтальной плоскости на оси, установленной на станине, причем рама с полозьями имеет механизмы фиксации ее положения относительно плоскости станины, а угловое положение полозьев относительно продольной оси станины позволяет имитировать угол увода колеса, при этом электрический двигатель имеет систему регулирования скорости вращения его выходного вала, а плоскость опорного диска параллельна продольной оси силового вала, а само устройство имеет измерительные датчики для определения кинематических характеристик пневматического колеса и опорного диска. A device for determining the adhesion properties of a road-covered wheel in laboratory conditions, comprising a bed, a pneumatic wheel placed by means of a bearing assembly on a power shaft, a trolley with an electric motor, a load cell, angular velocity sensors of rotation of a pneumatic wheel and an output shaft of an electric motor, characterized in that to determine the coefficient of longitudinal adhesion of the wheel to the road and the coefficient of transverse adhesion of the power shaft with pneumatic with a wheel through a hinge in the vertical plane it is mounted on the dynamic platform of the device, which is a tubular frame located in roller guides located in the vertical plane on the slider, which can be moved around the device rack, which is fixed in the device perpendicular to the plane of the bed, and the slider itself has elements of fixing its position on the device rack, while the dynamic platform is involuntarily displaced from movements in the guides by a force sensor, allowing to divide the force exerted on the dynamic platform by the adhesion forces of the pneumatic wheel with the support disk mounted on the axis of the electric motor, the pavement mounted on the disk and the carriage on which the engine is mounted mounted on skids with a system for fixing the position of the carriage relative to the skids, which are made in the form of a rigid power frame that can rotate in a horizontal plane on an axis mounted on the frame, and the frame with runners has mechanisms for fixing it along относительно relative to the plane of the bed, and the angular position of the runners relative to the longitudinal axis of the bed allows you to simulate the angle of the wheel, while the electric motor has a speed control system for its output shaft, and the plane of the supporting disk is parallel to the longitudinal axis of the power shaft, and the device itself has measuring sensors to determine kinematic characteristics of a pneumatic wheel and a support disk.
RU2011122472/11A 2011-06-02 2011-06-02 Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions RU2465564C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122472/11A RU2465564C1 (en) 2011-06-02 2011-06-02 Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122472/11A RU2465564C1 (en) 2011-06-02 2011-06-02 Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465564C1 true RU2465564C1 (en) 2012-10-27

Family

ID=47147551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122472/11A RU2465564C1 (en) 2011-06-02 2011-06-02 Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465564C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566178C1 (en) * 2014-09-30 2015-10-20 Научно-производственное акционерное общество (НПАО) "ЗОЯ" Method to determine coefficient of tire traction and device for its realisation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1555905A (en) * 1977-11-10 1979-11-14 G Proektizyskatel I Nii Device for determining the coefficient of adhesion of vehicle pneumatic tyres to a road surface
SU1151640A1 (en) * 1983-12-30 1985-04-23 Сибирский Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильно-Дорожный Институт Им.В.В.Куйбышева Bed for determining traction factor of road pavings under laboratory conditions
US5187997A (en) * 1991-02-20 1993-02-23 The Torrington Company Vehicle steering column coupling
RU2134415C1 (en) * 1997-05-28 1999-08-10 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Device for measuring adhesion coefficient of airdrome covering and pavement
RU2211891C1 (en) * 2002-04-22 2003-09-10 Пермский государственный технический университет Device for determining coefficient of wheel-road adhesion

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1555905A (en) * 1977-11-10 1979-11-14 G Proektizyskatel I Nii Device for determining the coefficient of adhesion of vehicle pneumatic tyres to a road surface
SU1151640A1 (en) * 1983-12-30 1985-04-23 Сибирский Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильно-Дорожный Институт Им.В.В.Куйбышева Bed for determining traction factor of road pavings under laboratory conditions
US5187997A (en) * 1991-02-20 1993-02-23 The Torrington Company Vehicle steering column coupling
RU2134415C1 (en) * 1997-05-28 1999-08-10 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Device for measuring adhesion coefficient of airdrome covering and pavement
RU2211891C1 (en) * 2002-04-22 2003-09-10 Пермский государственный технический университет Device for determining coefficient of wheel-road adhesion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566178C1 (en) * 2014-09-30 2015-10-20 Научно-производственное акционерное общество (НПАО) "ЗОЯ" Method to determine coefficient of tire traction and device for its realisation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105891107B (en) Ground surface material friction performance testing device and method
JP4747798B2 (en) Tire wear test method
CN104729863B (en) Multifunctional tire road detection apparatus and its method of testing
US20170059452A1 (en) Roller-type test stand, and operating method for a roller-type test stand
WO2003093781A2 (en) Method of measuring a propensity of a vehicle to roll over
Matsumoto et al. Creep force characteristics between rail and wheel on scaled model
KR20170097192A (en) Method and apparatus for performing a test run on a test stand
JP2018505399A5 (en)
CN109556891A (en) A kind of lateral relaxed length measurement method of tire
CN106198046A (en) A kind of vehicle ABS brake tester carrying out multiple test
JP2015040762A (en) Simulation device for evaluating vehicle maneuverability
JP5467027B2 (en) Tire wear test apparatus, method, and program
CN105785964B (en) A kind of vehicle closed test method
RU2465564C1 (en) Device for determination of wheel adhesion with road surface properties in laboratory conditions
CN106153355A (en) A kind of ramp abs braking testing stand
CN201335687Y (en) Motor vehicle wheel steering angle testing instrument with loading device
CN103344424B (en) Ventilation disk brake electric inertia simulation testing stand and electric inertia simulation control method thereof
RU126463U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF PARTS OF SLIPPING OF THE VEHICLE WHEEL ON THE SUPPORT SURFACE
Chen et al. Design and validation of a wheel-rail adhesion simulator in PLS-Circulator
CN206002325U (en) A kind of ramp abs braking testing stand
JP2013036834A (en) Device for testing bicycle
RU2498271C2 (en) Method for determining road pavement adhesion coefficient
RU2661555C1 (en) Method for determining the side friction factor of the elastic tire of the car wheel
RU153710U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF THE SIDE DRIVING OF THE ELASTIC WHEEL OF THE VEHICLE
Kawamura et al. Measurement of tractive force and the new maximum tractive force control by the newly developed tractive force measurement equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130603