RU2470286C1 - Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface - Google Patents

Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface Download PDF

Info

Publication number
RU2470286C1
RU2470286C1 RU2011132878/28A RU2011132878A RU2470286C1 RU 2470286 C1 RU2470286 C1 RU 2470286C1 RU 2011132878/28 A RU2011132878/28 A RU 2011132878/28A RU 2011132878 A RU2011132878 A RU 2011132878A RU 2470286 C1 RU2470286 C1 RU 2470286C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lever
vehicle
wheel
friction
electric motor
Prior art date
Application number
RU2011132878/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Колестратович Плотников
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
Priority to RU2011132878/28A priority Critical patent/RU2470286C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2470286C1 publication Critical patent/RU2470286C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.SUBSTANCE: invention relates to technical devices for detection of wheel rolling friction parameters, namely, for determination of friction and rolling friction coefficients. The device for detection of a friction coefficient between pneumatic wheels and road surface, comprising a vehicle with a metering wheel, a traction rod connected at one side by means of a hinged joint with the frame of the vehicle, on the other side, with the help of a hinged joint - with the upper arm of a double-arm lever installed on the shaft of a metering wheel with the help of rotation, a loader with a shock absorber connected with the upper arm of the double-arm lever, a metering traction rod with a dynamometric device and a length controller, at the same time the metering traction rod with the help of a hinged joint is connected by one end to the lower arm of the double-arm lever, and by the other one - with a support fixed on the traction rod bracket. At the same time the device additionally comprises an electric motor, an accelerometer, a displacement sensor, a computer, at the same time the metering traction rod is arranged in the form of two links connected between each other by means of a hinged joint, at the one side the electric motor and the accelerometer are installed on the metering wheel, at the other side - there is a double-arm lever, which is installed vertically and in the middle part it comprises a crosspiece with a horizontal slot, where a preterminal part of a shaft of square section of the metering wheel is inserted, providing together with elements of fixation to the terminal part of the shaft and the crosspiece for their eccentric connection, in the vehicle cab there is a computer installed, which is electrically connected to an electric motor, an accelerometer and a displacement sensor.EFFECT: higher accuracy of detecting a coefficient of friction between wheels and road surface.3 dwg

Description

Изобретение относится к техническим устройствам для определения параметров трения качения колес, а именно для определения коэффициентов сцепления и трения качения.The invention relates to technical devices for determining the rolling friction parameters of the wheels, namely, to determine the coefficients of adhesion and rolling friction.

Известно устройство для определения коэффициента трения по патенту (RU №2340886. Кл. G01N 19/02. Устройство для определения коэффициента трения. Лобачевский П.Я., Несмиян А.Ю., Хижняк В.И. 2008) - аналог. Оно содержит образец, расположенный на исследуемой поверхности, связанную с грузом нить, а также датчик включения и выключения электросекундомеров, установленных соответственно в начале и конце метрового участка. Образец закреплен в каретке, жестко соединенной с горизонтальным поводком, второй конец которого шарнирно соединен с рамой. Масса поводка значительно меньше массы образца с кареткой, а исследуемая поверхность выполнена в виде цилиндра, жестко соединенного со шкивом равного радиуса, при этом нить намотана на шкив.A device for determining the coefficient of friction according to the patent (RU No. 2340886. Cl. G01N 19/02. Device for determining the coefficient of friction. Lobachevsky P.Ya., Nesmiyan A.Yu., Khizhnyak V.I. 2008) - analogue. It contains a sample located on the test surface, a thread connected to the load, and an on / off sensor for the electric stopwatch installed at the beginning and end of the meter section, respectively. The sample is fixed in a carriage rigidly connected to a horizontal leash, the second end of which is pivotally connected to the frame. The mass of the leash is much less than the mass of the sample with the carriage, and the test surface is made in the form of a cylinder rigidly connected to a pulley of equal radius, while the thread is wound on a pulley.

Недостатком устройства по патенту RU №2340886 является то, что коэффициент трения определяется для ограниченного угла поворота колеса, коэффициент трения скольжения определяется для пары шкив - образец, что непригодно для пневматических колес.The disadvantage of the device according to patent RU No. 2340886 is that the friction coefficient is determined for a limited angle of rotation of the wheel, the sliding friction coefficient is determined for a pair of pulley - sample, which is unsuitable for pneumatic wheels.

Известен способ определения коэффициента сцепления колеса с поверхностью аэродромного покрытия (Патент РФ №2390003, кл. G01N 19/02 от 2010 г., авторов Низового А.В. и Луканова Н.И.), в котором определение силы динамического торможения измерительного колеса производится с помощью электродвигателя, работающего в режиме генератора.A known method for determining the coefficient of adhesion of the wheel to the surface of the airfield coating (RF Patent No. 2390003, class G01N 19/02 from 2010, authors Nizovoy A.V. and Lukanov N.I.), in which the determination of the dynamic braking force of the measuring wheel is made using an electric motor operating in generator mode.

Недостатком способа по патенту №2390003 является сложность конструкции и необходимость применять электродвигатель достаточно большой мощности, чтобы преодолевать момент трения сцепления в колесе.The disadvantage of the method according to patent No. 2390003 is the design complexity and the need to use an electric motor of high enough power to overcome the moment of friction of the clutch in the wheel.

Известно устройство для определения коэффициента сцепления пневматических колес с дорожным покрытием (А.С. СССР №976778, МПК G01N 19/02, авторов Печерского М.А. и др. 1981 г.) - прототип.A device for determining the coefficient of adhesion of pneumatic wheels with a road surface (AS USSR No. 976778, IPC G01N 19/02, authors Pechersky MA, etc. 1981) is a prototype.

Устройство содержит транспортное средство, измерительное колесо, трансмиссию, связывающую измерительное колесо с неведущими колесами транспортного средства, двуплечий рычаг, установленный на оси измерительного колеса с возможностью поворота, тягу, одним концом шарнирно соединенную с одним плечом рычага, установленного под углом φ к горизонту, а другим - с транспортным средством, нагружатель с амортизатором, взаимодействующий с этим плечом рычага, и измерительную тягу с динамометрическим и раздвижным устройством, соединенную с другим концом рычага и с опорой. Угол наклона рычага φ равен φ=π/2-arctgµk, где µk - коэффициент сопротивления качению.The device comprises a vehicle, a measuring wheel, a transmission linking the measuring wheel with non-driving wheels of the vehicle, a two-arm lever mounted on the axis of the measuring wheel with the possibility of rotation, a rod, pivotally connected at one end to one arm of the lever mounted at an angle φ to the horizontal, and to another - with a vehicle, a loader with a shock absorber interacting with this lever arm, and a measuring rod with a dynamometric and sliding device connected to another ontsom arm and support. The angle of inclination of the lever φ is equal to φ = π / 2-arctgµ k , where µ k is the coefficient of rolling resistance.

Недостатками устройства по а.с. СССР №976778 являются:The disadvantages of the device as. USSR No. 976778 are:

1. Наличие погрешности из-за установки двуплечего рычага под углом φ к горизонту, т.к. в этом случае создается горизонтальная сила от веса нагружателя, которая вопреки утверждению в описании патента не компенсирует силу трения качения. Она приводит к возникновению горизонтальной силы, приводящей к погрешности. Это объясняется тем, что момент трения качения образован парой сил, направленных встречно-вертикально, т.е. с результирующей силой, равной нулю (с.251 - Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ. - М.: Машиностроение. 1977. - 528 с.), (§30 - Воронков И.М. Курс теоретической механики. - М.: ГИТТЛ, 1955. -552 с.).1. The presence of an error due to the installation of a two-shouldered lever at an angle φ to the horizon, because in this case, a horizontal force is created from the weight of the loader, which, contrary to the statement in the patent description, does not compensate for the rolling friction force. It leads to the emergence of a horizontal force leading to an error. This is because the rolling friction moment is formed by a pair of forces directed counter-vertically, i.e. with the resulting force equal to zero (p. 251 - I. Kragelsky and others. Fundamentals of calculations for friction and wear. - M.: Engineering. 1977. - 528 p.), (§30 - I. Voronkov. Course theoretical mechanics. - M.: GITTL, 1955. -552 p.).

2. В колесе имеет место качение и практически отсутствует сила трения скольжения, для создания скольжения должно быть тормозное устройство, обеспечивающее независимое от транспортного средства торможение измерительного колеса, при котором появляется сила трения скольжения и при котором возможно измерение этой силы, а следовательно, коэффициента сцепления Ксц. Из книги (Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. редактор академик A.M.Прохоров. Научн. изд-во БРЭ, М.: 1998 г., с.766-767) имеем формулу:2. Rolling takes place in the wheel and there is practically no sliding friction force, to create a slip there must be a braking device providing braking of the measuring wheel independent of the vehicle, at which the sliding friction force appears and at which it is possible to measure this force, and therefore the adhesion coefficient To sc . From the book (Physics. The Great Encyclopedic Dictionary / Editor-in-Chief, Academician AM Prokhorov. Scientific Publishing House of BDT, Moscow: 1998, pp. 766-767) we have the formula:

Ксц=F/N,K sc = F / N,

где F - неполная сила трения скольжения; N - нормальная сила реакции измерительного колеса. В прототипе эта сила, видимо, создается при торможении неведущих колес транспортного средства. Это сложно конструктивно и не контролируемо.where F is the incomplete sliding friction force; N is the normal reaction force of the measuring wheel. In the prototype, this force is apparently created when braking non-driving wheels of a vehicle. It is difficult constructively and not controlled.

3. Погрешность от негоризонтальности дорожного покрытия. Она может быть устранена путем проезда измерительного колеса по участку дороги взад-вперед. Но для этого случая не предусмотрена в конструкции смена знака угла φ при отрицательной скорости движения.3. The error from the horizontal road surface. It can be eliminated by driving the measuring wheel along a section of the road back and forth. But for this case, the design does not provide for a change in the sign of the angle φ at a negative speed.

Задачей данного технического решения является устранение указанных выше недостатков прототипа, а именно устранение горизонтальной составляющей силы от давления нагружателя на колесо, обеспечение создания сил торможения скольжения, что обеспечивает условия для определения коэффициента сцепления, в том числе при изменении знака скорости движения транспортного средства. Указанные меры направлены на повышение точности устройства.The objective of this technical solution is to eliminate the above disadvantages of the prototype, namely the elimination of the horizontal component of the force from the pressure of the loader on the wheel, ensuring the creation of sliding braking forces, which provides conditions for determining the coefficient of adhesion, including when changing the sign of the vehicle speed. These measures are aimed at improving the accuracy of the device.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении условий повышения точности определения коэффициента сцепления и обеспечении измерения указанных параметров при смене знака скорости движения колеса.The technical result of the invention is to provide conditions for improving the accuracy of determining the coefficient of adhesion and to ensure the measurement of these parameters when changing the sign of the speed of the wheel.

Поставленная задача решается тем, что в состав устройства для определения коэффициента сцепления пневматических колес с дорожным покрытием, содержащего транспортное средство с измерительным колесом, тягу, соединенную с одной стороны через посредство пары шарниров с рамой транспортного средства, с другой стороны, с помощью шарнира - с верхним плечом двуплечего рычага, установленного на валу измерительного колеса с возможностью поворота, нагружатель с амортизатором, соединенным с верхним плечом двуплечего рычага, измерительную тягу с динамометрическим устройством и раздвижным устройством, при этом измерительная тяга с помощью шарнира соединена одним концом с нижним плечом двуплечего рычага, а другим - с опорой, закрепленной на кронштейне тяги, дополнительно введены электродвигатель, тахогенератор, датчик перемещения, компьютер, при этом измерительная тяга выполнена в виде двух звеньев, соединенных между собой через посредство шарнира, причем на том из звеньев, которое с помощью шарнира соединено с нижним плечом двуплечего рычага и содержит динамометрическое устройство, установлен датчик перемещения его чувствительного узла, с одной стороны на измерительное колесо установлены электродвигатель и тахогенератор, с другой стороны - двуплечий рычаг, который установлен вертикально и в средней части имеет крестовину с горизонтальной прорезью, в которую вставлена предоконечная часть вала квадратного сечения измерительного колеса, обеспечивающие вместе с элементами крепления к конечной части вала и крестовине эксцентриковое их соединение, в кабине транспортного средства установлен компьютер, электрически связанный с электродвигателем, тахогенератором и датчиком перемещения.The problem is solved in that the composition of the device for determining the coefficient of adhesion of pneumatic wheels with a road surface containing a vehicle with a measuring wheel, a rod connected on one side through a pair of hinges with the frame of the vehicle, on the other hand, using a hinge - with the upper arm of the two shoulders of the lever mounted on the shaft of the measuring wheel with the possibility of rotation, a loader with a shock absorber connected to the upper shoulder of the two shoulders of the lever, measuring rod with with a gauge device and a sliding device, while the measuring rod is connected by a hinge at one end to the lower arm of the two-shouldered lever, and the other with a support mounted on the rod bracket, an electric motor, a tachogenerator, a displacement sensor, a computer are additionally introduced, while the measuring rod is made in in the form of two links interconnected by means of a hinge, moreover, on that of the links, which are connected with the hinge to the lower shoulder of the two shoulders of the lever and contains a torque device in, a displacement sensor for its sensitive unit is installed, on the one hand, an electric motor and a tachogenerator are installed on the measuring wheel, on the other hand, a two-arm lever, which is mounted vertically and in the middle part has a cross with a horizontal slot, into which the terminal part of the shaft of the square section of the measuring wheel is inserted providing, together with the fastening elements to the end of the shaft and the crosspiece, their eccentric connection, a computer is installed in the vehicle cabin, electrically Ki connected with an electric motor, tachogenerator and displacement sensor.

На фиг.1 изображена плоская кинематическая схема соединения устройства для определения коэффициента сцепления пневматических колес с дорожным покрытием для транспортного колесного средства в виде автомобиля. На фиг.2 изображена конструктивная схема измерительного колеса. На фиг.3 представлена схема сил и моментов сил в измерительном колесе.Figure 1 shows a flat kinematic connection diagram of a device for determining the coefficient of adhesion of pneumatic wheels with a road surface for a transport wheeled vehicle in the form of a car. Figure 2 shows a structural diagram of a measuring wheel. Figure 3 presents a diagram of the forces and moments of forces in the measuring wheel.

Устройство содержит (фиг.1, фиг.2) транспортное средство 1, тягу 2, соединяющую измерительное колесо 3 двойным шарниром с рамой 4 (для обеспечения азимутальной устойчивости движения) транспортного средства 1. Другой конец тяги 2 шарнирно соединен с верхним плечом двуплечего рычага 5, установленного с возможностью поворота на валу 6 измерительного колеса 3. С верхним же плечом двуплечего рычага 5 соединен нагружатель 7, оснащенный амортизатором 8, предназначенным для гашения вертикальных колебаний измерительного колеса 3 при движении его по неровному дорожному покрытию. Измерительная тяга выполнена в виде двух звеньев: первого звена, содержащего два элемента: на первом звене 9 закреплен корпус динамометрического элемента 10 и датчик перемещения 11. Он служит для измерения деформаций чувствительного узла динамометрического устройства 10. Второе звено измерительной тяги состоит из ее элемента 12, включающего в свой состав регулятор длины в виде раздвижного устройства 13. Оно необходимо для ориентирования двуплечего рычага 5 по вертикали места. На противоположной части колеса установлены электродвигатель 14 и тахогенератор 15, причем оба, например, постоянного тока, которые по линиям и цепям связи через электронное устройство сопряжения и усиления соединены с компьютером, например ноутбуком, установленным перед оператором в кабине транспортного средства (не показаны). Левый конец элемента 12 измерительной тяги имеет осевую упругую связь с опорой 16, размещенной на кронштейне тяги 2 и имеющую конструкцию, обеспечивающую восприятие нагрузки как при движении транспортного средства 1 влево, так и вправо. Первое и второе звенья измерительной тяги соединены между собой с помощью шарнира. Имеются аккумуляторные батареи для питания электрических и электронных компонентов устройства. Конструкция двуплечего рычага 5 такова, что он в средней части содержит крестовину 17 с горизонтальной прорезью 18. В прорезь 18 вставлен передний предоконечный квадратного сечения конец вала 19 колеса, крепящегося на его средней цилиндрической части через посредство шарикоподшипников к измерительному колесу 3. На противоположном конце вала крепятся электродвигатель 14 и тахогенератор 15. На передний с резьбой конец вала надеваются гладкая шайба, гайка и контргайка для предотвращения самооткручивания (не показаны). Против прорези на горизонтальной части рычага могут быть нанесены метки с определенным интервалом для определения места крепления вала 19, смещающего крестовину от центра вала вправо эксцентрично или влево эксцентрично согласно расчетам коэффициента сопротивления качения и в зависимости от знака скорости движения транспортного средства 1. Элемент 12 имеет возможность передавать усилия влево-вправо, обеспечивая повороты двуплечего рычага 5 либо по часовой стрелке, либо в обратном направлении в зависимости от величины силы сцепления между колесом 3 и дорожным покрытием 20. Информация, которая должна выводиться на дисплей компьютера, будет пояснена при рассмотрении работы устройства.The device comprises (Fig. 1, Fig. 2) a vehicle 1, a rod 2 connecting the measuring wheel 3 with a double hinge to the frame 4 (to ensure azimuthal stability of movement) of the vehicle 1. The other end of the rod 2 is pivotally connected to the upper shoulder of the two shoulders of the lever 5 mounted with the possibility of rotation on the shaft 6 of the measuring wheel 3. With the upper shoulder of the two shoulders of the lever 5 is connected a loader 7, equipped with a shock absorber 8, designed to damp the vertical vibrations of the measuring wheel 3 when moving along bumps new road surface. The measuring rod is made in the form of two links: the first link containing two elements: the housing of the dynamometer element 10 and the displacement sensor 11 are mounted on the first link 9. It serves to measure deformations of the sensing assembly of the dynamometer device 10. The second link of the measuring rod consists of its element 12, including a length adjuster in the form of a sliding device 13. It is necessary to orient the two shoulders of the lever 5 in the vertical position. An electric motor 14 and a tachogenerator 15 are installed on the opposite side of the wheel, both of which, for example, are direct current, which are connected to a computer, for example, a laptop, which is installed in front of the operator in the cab of a vehicle (not shown) through communication lines and circuits through an electronic interface and amplification device. The left end of the element 12 of the measuring rod has an axial elastic connection with the support 16 located on the bracket of the rod 2 and having a design that provides the perception of the load when moving the vehicle 1 left and right. The first and second links of the measuring rod are interconnected by a hinge. Rechargeable batteries are available to power the electrical and electronic components of the device. The design of the two shoulders of the lever 5 is such that in the middle part it contains a cross 17 with a horizontal slot 18. In the slot 18 is inserted the front pre-terminal square section of the end of the shaft 19 of the wheel mounted on its middle cylindrical part via ball bearings to the measuring wheel 3. At the opposite end of the shaft an electric motor 14 and a tachogenerator 15 are mounted. A smooth washer, nut and lock nut are put on the threaded front end of the shaft to prevent self-loosening (not shown). Against the slot on the horizontal part of the lever, marks can be applied at a certain interval to determine the mounting location of the shaft 19, which biases the cross from the shaft center to the right eccentrically or to the left eccentrically according to the calculations of the rolling resistance coefficient and depending on the sign of the vehicle’s speed 1. Element 12 has the ability transmit forces left and right, providing rotations of the two shoulders of the lever 5 either clockwise or in the opposite direction, depending on the magnitude of the adhesion force between The wheel 3 and the land portion 20. The information to be displayed on the computer display, will be explained when considering the operation of the device.

Устройство работает следующим образом. При движении транспортного средства 1 измерительное колесо 3 с помощью тяги 2, соединенной с рамой 4, и за счет сил трения между колесом 3 и дорожным покрытием 20 приводится во вращение и движется вместе с транспортным средством 1. Величина силы трения качения обеспечивается нормальной силой, действующей на него со стороны пружины 8, деформируемой нагружателем 7, и за счет коэффициента трения качения. При движении транспортного средства 1 влево возникает момент силы трения качения. Он образован парой вертикальных сил на плече k (фиг.3). Это плечо направлено вперед по ходу движения транспортного средства 1. Для его компенсации ось приложения силы пружины 8, в отличие от прототипа, направлена вертикально вниз через двуплечий рычаг 5 и смещена вправо на расчетную величину k. При определении коэффициента сцепления качению в электродвигатель 14 подается напряжение, задаваемое компьютером. Оно должно быть таких величины и знака, чтобы возникала сила торможения, направленная против движения - это неполная сила трения скольжения, обеспечивающая неполное торможение измерительного колеса. Скорость движения определяется тахогенератором 15. Сила торможения измеряется динамометрическим элементом 10 и преобразуется в электрический сигнал датчиком перемещения 11. От него сигнал передается в компьютер для наблюдения и записи сил, например, во флэш-память, а также для определения коэффициента сцепления. Дифференциальные уравнения его движения представлены ниже. Так, уравнения движения колеса имеют вид (Андронов В.В., Журавлев В.Ф. Сухое трение в задачах механики. - Москва. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2010. 184 с., стр.17) (фиг.3):The device operates as follows. When the vehicle 1 is moving, the measuring wheel 3 is driven into rotation by means of a traction 2 connected to the frame 4 and due to the friction forces between the wheel 3 and the road surface 20 and moves together with the vehicle 1. The magnitude of the rolling friction force is provided by the normal force acting on it from the side of the spring 8, deformable by the loader 7, and due to the rolling friction coefficient. When the vehicle 1 moves to the left, a moment of rolling friction occurs. It is formed by a pair of vertical forces on the shoulder k (figure 3). This shoulder is directed forward in the direction of vehicle 1. To compensate, the axis of application of the force of the spring 8, in contrast to the prototype, is directed vertically downward through the two-arm lever 5 and is shifted to the right by the calculated value k. When determining the coefficient of grip rolling in the electric motor 14 is supplied voltage specified by the computer. It must be of such magnitude and sign that there is a braking force directed against the movement - this is an incomplete sliding friction force, providing incomplete braking of the measuring wheel. The speed of movement is determined by the tachogenerator 15. The braking force is measured by a dynamometric element 10 and converted into an electrical signal by a displacement sensor 11. From it, the signal is transmitted to a computer for monitoring and recording forces, for example, to flash memory, as well as to determine the coefficient of adhesion. The differential equations of its motion are presented below. So, the equations of motion of the wheel have the form (Andronov VV, Zhuravlev VF Dry friction in problems of mechanics. - Moscow. Izhevsk: Research Center “Regular and chaotic dynamics. 2010. 184 p. 17) (Fig. .3):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где m - масса колеса с закрепленными на нем элементами; Т - движущая сила, создаваемая транспортным средством 1; J - момент инерции колеса вокруг оси вращения; FCK - сила трения скольжения; Мкач - момент сил трения качения; V - скорость движения центра масс колеса; Мупр - момент упругих сил, развиваемый в двуплечем рычаге; M(t) - момент сил от двигателя. При этомwhere m is the mass of the wheel with elements mounted on it; T is the driving force created by the vehicle 1; J is the moment of inertia of the wheel around the axis of rotation; F CK - sliding friction force; M Kach - the moment of rolling friction; V is the velocity of the center of mass of the wheel; M control - the moment of elastic forces developed in a two-arm lever; M (t) is the moment of forces from the engine. Wherein

Figure 00000003
Figure 00000003

где Q - нормальная реакция, равная весу измерительного колеса вместе с силой от нагружателя; f - коэффициент трения скольжения; Мкач - момент сил трения качения, равныйwhere Q is the normal reaction equal to the weight of the measuring wheel along with the force from the loader; f is the coefficient of sliding friction; M Kach - the moment of rolling friction forces equal to

Мкач=kQ,M Qual = kQ,

где k - коэффициент трения качения, имеющий размерность длины и изображенный на фиг.3 в виде плеча смещения. Нетрудно видеть, что по техническому решению в прототипе при наклоне двуплечего рычага на уголwhere k is the coefficient of friction of rolling having a dimension of length and depicted in figure 3 in the form of a displacement shoulder. It is easy to see that according to the technical solution in the prototype, when the two-shouldered lever is tilted at an angle

Figure 00000004
Figure 00000004

возникает сила компенсации, направленная влево. При V=const, Т=FCK=fQ, сила компенсации [указанные выше книги] есть:there is a compensation force directed to the left. When V = const, T = F CK = fQ, the compensation force [the above books] is:

Figure 00000005
Figure 00000005

т.е. при V=const произойдет компенсация силы трения скольжения, и измерения в прототипе будут неточными. То есть из уравнения (2) видно, что момент трения качения будет влиять на точность измерения динамометрического элемента 10. В предложенном решении эта погрешность исключена. При ω=const и при выполнении равенства - Мкач+kQ=0 в правой части уравнения (2) имеем сумму моментов:those. at V = const compensation of the sliding friction force will occur, and the measurements in the prototype will be inaccurate. That is, it can be seen from equation (2) that the rolling friction moment will affect the measurement accuracy of the dynamometer element 10. In the proposed solution, this error is excluded. When ω = const and the equality - Qual M + kQ = 0 on the right side of equation (2) have a sum of moments:

Figure 00000006
Figure 00000006

Для силы, измеряемой динамометром, из уравнения равновесия двуплечего рычага получили выражение: Fдин=(R+r)(FCK+CMI/r)/2R,For the force measured by the dynamometer, from the equilibrium equation of the two shoulders of the lever received the expression: F din = (R + r) (F CK + C M I / r) / 2R,

где Fдин - сила, фиксируемая динамометром 10 и преобразованная его упругим элементом, т.е. чувствительным узлом, измеряется датчиком перемещения 11 в виде электрического сигнала, R - длина плеча рычага 5. Он затем отображается в ноутбуке. Сила Fдин через элементы 9 и 12 измерительной тяги развернет вокруг оси вала 6 двуплечий рычаг 5, динамометрический элемент 10 его преобразует в пропорциональную деформацию, а датчик перемещения 11 преобразует в электрический сигнал. Он поступит в компьютер и будет в нем отображен на экране и записан в блок памяти. Из (7) следует, что нужно компенсировать момент трения качения Мкач, что и осуществляется за счет эксцентриситета k на фиг.2, задаваемого путем смещения вала 19 по прорези 18 крестовины 17 и фиксации этого положения. В результате в формуле остаются членыwhere F din is the force recorded by the dynamometer 10 and transformed by its elastic element, i.e. sensitive node, measured by the displacement sensor 11 in the form of an electrical signal, R is the length of the lever arm 5. It is then displayed in a laptop. The force F dyne through the traction elements 9 and 12 will deploy a two-arm lever 5 around the axis of the shaft 6, the dynamometric element 10 converts it into a proportional deformation, and the displacement sensor 11 converts it into an electrical signal. It will enter the computer and will be displayed on the screen and recorded in the memory unit. From (7) it follows that it is necessary to compensate for the rolling friction moment M swing , which is due to the eccentricity k in figure 2, which is set by shifting the shaft 19 along the slot 18 of the spider 17 and fixing this position. As a result, the terms remain in the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

что свидетельствует о снижении погрешности по сравнению с прототипом. При подаче напряжения от сигналов компьютера на обмотку электродвигателя 14, например постоянного тока, направленного против угловой скорости ω и, следовательно, против направления движения транспортного средства, FCK в (7) увеличится на величину тормозящей силы от двигателя:which indicates a decrease in error compared to the prototype. When applying voltage from the computer signals to the winding of the electric motor 14, for example, direct current directed against the angular velocity ω and, therefore, against the direction of movement of the vehicle, F CK in (7) will increase by the amount of braking force from the motor:

FCK+CMI/r=Fдин,F CK + C M I / r = F dyne ,

где I, СМ - ток и константа по моменту электродвигателя 14. В этом случае определяют коэффициент сцепленияwhere I, C M - current and constant at the time of the electric motor 14. In this case, determine the coefficient of adhesion

Ксц=Fдин/Q, Q=N,K sc = F dyne / Q, Q = N,

что подтверждает работоспособность устройства. К тому же за счет члена CMI/r повышается точность измерения. При изменении знака V плечо k на фиг.3 сменит знак. Соответственно, на фиг.2 нужно будет переустановить колесо так, чтобы сменился знак смещения k на противоположный. Описание устройства и работы предложенного устройства, уравнения движения и функциональные соотношения свидетельствуют об улучшении свойств устройства и повышении его точности перед прототипом.which confirms the operability of the device. In addition, due to the term C M I / r, the measurement accuracy is increased. When the sign of V changes, the shoulder k in FIG. 3 will change sign. Accordingly, in figure 2 it will be necessary to reinstall the wheel so that the sign of the displacement k is reversed. The description of the device and the operation of the proposed device, the equations of motion and functional relationships indicate an improvement in the properties of the device and increase its accuracy before the prototype.

Claims (1)

Устройство для определения коэффициента сцепления пневматических колес с дорожным покрытием, содержащее транспортное средство с измерительным колесом, тягу, соединенную с одной стороны посредством шарнира с рамой транспортного средства, с другой стороны с помощью шарнира - с верхним плечом двуплечего рычага, установленного на валу измерительного колеса с возможностью поворота, нагружатель с амортизатором, соединенным с верхним плечом двуплечего рычага, измерительную тягу с динамометрическим устройством и регулятором длины, при этом измерительная тяга с помощью шарнира соединена одним концом с нижним плечом двуплечего рычага, а другим - с опорой, закрепленной на кронштейне тяги, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены электродвигатель, тахогенератор, датчик перемещения, компьютер, при этом измерительная тяга выполнена в виде двух звеньев, соединенных между собой посредством шарнира, причем на том из звеньев, которое с помощью шарнира соединено с нижним плечом двуплечего рычага и содержит динамометрическое устройство, установлен датчик перемещения его чувствительного узла, с одной стороны на измерительное колесо установлены электродвигатель и тахогенератор, с другой стороны - двуплечий рычаг, который установлен вертикально и в средней части имеет крестовину с горизонтальной прорезью, в которую вставлена предоконечная часть вала квадратного сечения измерительного колеса, обеспечивающие вместе с элементами крепления к конечной части вала и крестовине эксцентриковое их соединение, в кабине транспортного средства установлен компьютер, электрически связанный с электродвигателем, тахогенератором и датчиком перемещения. A device for determining the coefficient of adhesion of pneumatic wheels with a road surface, comprising a vehicle with a measuring wheel, a rod connected on one side by a hinge to the frame of the vehicle, and on the other hand, by means of a hinge - with the upper arm of a two-shouldered lever mounted on the shaft of the measuring wheel with the possibility of rotation, a loader with a shock absorber connected to the upper shoulder of the two shoulders of the lever, a measuring rod with a torque device and a length adjuster, while the measuring rod with a hinge is connected at one end to the lower shoulder of the two shoulders of the lever, and the other with a support mounted on the rod bracket, characterized in that the device additionally includes an electric motor, tacho generator, displacement sensor, a computer, while the measurement rod is made in the form of two links interconnected by means of a hinge, and on that of the links, which is connected by means of a hinge to the lower shoulder of the two shoulders of the lever and contains a torque device, a displacement sensor is installed of the sensing assembly, on the one hand, an electric motor and a tachogenerator are installed on the measuring wheel, on the other hand, a two-arm lever, which is mounted vertically and in the middle part has a cross with a horizontal slot, into which the terminal part of the square shaft of the measuring wheel is inserted, which together with the elements fastening to the end of the shaft and the crosspiece their eccentric connection, a computer is installed in the vehicle cabin, electrically connected to the electric motor, ahogeneratorom and displacement sensor.
RU2011132878/28A 2011-08-04 2011-08-04 Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface RU2470286C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132878/28A RU2470286C1 (en) 2011-08-04 2011-08-04 Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132878/28A RU2470286C1 (en) 2011-08-04 2011-08-04 Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2470286C1 true RU2470286C1 (en) 2012-12-20

Family

ID=49256609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132878/28A RU2470286C1 (en) 2011-08-04 2011-08-04 Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2470286C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308876B6 (en) * 2019-07-08 2021-07-28 ŠKODA AUTO a.s. Method of controlling the load of the tested vehicle using a dynamometric trolley
RU212820U1 (en) * 2022-03-15 2022-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина" Device for determining the maximum friction coefficient

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096749C1 (en) * 1993-06-15 1997-11-20 Борис Петрович Галахов Instrument measuring adhesion factor of pneumatic tire with surface of roadway covering
EP1757735A2 (en) * 1998-05-26 2007-02-28 General Dynamics Ordnance and Tactical Systems, Inc. Non-lethal, rapidly deployed, vehicle immobilizer system
RU2369856C1 (en) * 2008-01-31 2009-10-10 Виктор Владимирович Путов Device measuring coefficient of friction of wheel with airfield pavement and traffic-bearing surfaces
US20100078254A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Bernard Frank Rolfe Body for pneumatic vehicle
RU2392145C1 (en) * 2008-12-29 2010-06-20 Юрий Константинович Мазурик Vehicle braking device (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096749C1 (en) * 1993-06-15 1997-11-20 Борис Петрович Галахов Instrument measuring adhesion factor of pneumatic tire with surface of roadway covering
EP1757735A2 (en) * 1998-05-26 2007-02-28 General Dynamics Ordnance and Tactical Systems, Inc. Non-lethal, rapidly deployed, vehicle immobilizer system
RU2369856C1 (en) * 2008-01-31 2009-10-10 Виктор Владимирович Путов Device measuring coefficient of friction of wheel with airfield pavement and traffic-bearing surfaces
US20100078254A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Bernard Frank Rolfe Body for pneumatic vehicle
RU2392145C1 (en) * 2008-12-29 2010-06-20 Юрий Константинович Мазурик Vehicle braking device (versions)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308876B6 (en) * 2019-07-08 2021-07-28 ŠKODA AUTO a.s. Method of controlling the load of the tested vehicle using a dynamometric trolley
RU2785527C1 (en) * 2022-02-11 2022-12-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Астраханский государственный технический университет, ФГБОУ ВО (АГТУ) Method for determining friction coefficient of rudding pairs and device for its implementation
RU212820U1 (en) * 2022-03-15 2022-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина" Device for determining the maximum friction coefficient
RU2792609C1 (en) * 2022-04-27 2023-03-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining the coefficient of friction of a tribological pair by the consumer electric power of the electric drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109612929B (en) Test device and method for researching friction characteristics between tire and actual road surface
CN101581613B (en) Dynamometer for automobile chassis and measurement and control method thereof
CN102419291B (en) Rolling friction-wear testing machine capable of controlling friction coefficient and slip frequency on line
JP2006053145A (en) Detector and method for inclination angle independent of acceleration
CN105466619A (en) Swing bearing friction characteristics measuring device and method under joint actions of axial and radial load
US6606569B1 (en) Methods and systems for dynamic force measurement
US8037773B2 (en) Method of considering the dynamic behavior of a movable member of a machine for performing a wheel fatigue test
KR19990070275A (en) Apparatus and method for measuring mass moment of inertia and center of gravity
CN205449360U (en) Axle sways bearing friction characteristic measuring device under radial load combined action
RU2470286C1 (en) Device to determine coefficient of friction between pneumatic wheels and road surface
CN110132586A (en) A kind of Electric Motor Wheel multi-function test stand based on sound state vertical loading device and real-time simulation
KR101651055B1 (en) Dynamic calibration device configuration and application for performance verification of the dynamometer
CN107702773A (en) Heavy burden measurement apparatus, method and heavy burden equipment
US20220214238A1 (en) Devices and methods for monitoring health and performance of a mechanical system
CN104697461B (en) Thread contour scanning means
CN110823542B (en) Shock absorber testing device and shock absorber testing method
JP2023517360A (en) Methods for adjusting piezoelectric torque sensors
CN107421678A (en) A kind of wheel braking force measuring device and method
Gest et al. Design of versatile and low-cost shaft sensor for health monitoring
CN205679403U (en) Shock absorber static friction force test device in high precision
CN211402091U (en) Friction coefficient detection device
CN103900833B (en) General purpose rubber crawler belt moves static drive test device and method
KR102102356B1 (en) Method and apparatus of measuring road input force
CN105987819A (en) Shock absorber static friction force test device and shock absorber static friction force test method
CN202770570U (en) Device and engineering machinery for acquiring bending moment of cantilever structure

Legal Events

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

Effective date: 20160805