RU2562355C1 - Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface - Google Patents

Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface Download PDF

Info

Publication number
RU2562355C1
RU2562355C1 RU2014128224/03A RU2014128224A RU2562355C1 RU 2562355 C1 RU2562355 C1 RU 2562355C1 RU 2014128224/03 A RU2014128224/03 A RU 2014128224/03A RU 2014128224 A RU2014128224 A RU 2014128224A RU 2562355 C1 RU2562355 C1 RU 2562355C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
coefficient
measuring wheel
adhesion
power supply
Prior art date
Application number
RU2014128224/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Луканов
Денис Владимирович Никонов
Original Assignee
Николай Иванович Луканов
Денис Владимирович Никонов
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, Денис Владимирович Никонов filed Critical Николай Иванович Луканов
Priority to RU2014128224/03A priority Critical patent/RU2562355C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2562355C1 publication Critical patent/RU2562355C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: device comprises a measuring wheel, a frame, a registration block and a controlled power supply block, the first outlet of the registration block is connected to the first inlet of the controlled power supply block. Additionally the device includes a master vehicle axle, the second measuring wheel, a controlled brake, the first and second torque sensors. The controlled brake via the master vehicle axle is mechanically connected to the first and second measuring wheels, and the first and second torque sensors are placed accordingly on the first and second measuring wheels. The torque sensors have two outlets - an outlet of the torque and speed of the measuring wheel rotation, which are accordingly connected from the first torque sensor to the first and second inlets of the registration block, and from the second sensor to the third and fourth inlets of the registration block. The second outlet of the registration block is the outlet of the critical grip coefficient at rest Kgrip1, and the third outlet of the registration block is the outlet of the grip coefficient Kgrip2 of the road surface, measured by the second measuring wheel, or the grip coefficient of a landing strip. A source of power supply is connected to the second inlet of the controlled power supply block. The outlet of the controlled power supply block is connected to the inlet of the controlled brake. Device equipment is placed on the frame, which rests against the measuring wheels and acts at the surface of an artificial surface as a normal load force. Grip coefficients are calculated according to formulas Kgrip1=M1/P1·R; Kgrip2=M2/P2·R; Kgrip=Kgrip2·f, where Kgrip1 is a critical grip coefficient of the first measuring wheel at rest; Kgrip2 is a grip coefficient measured by the second measuring wheel; Kgrip is a grip coefficient of an aerodrome landing strip; f is a correction coefficient; M1 and M2 are moments of the grip force of accordingly the first and second measuring wheel with the artificial surface, Nm; P1 and P2 are the normal load forces of accordingly the first and second measuring wheel to the surface of the artificial surface, N; R is a radius of the measuring wheel, m.
EFFECT: increased accuracy of measurement.
5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для определения коэффициента сцепления на сооружаемых и эксплуатируемых автомобильных дорогах, проверке состояния дорожных покрытий в населенных пунктах, а также проверке состояния взлетно-посадочных полос аэродромов.The invention relates to a device for determining the coefficient of adhesion on constructed and operated roads, checking the condition of road surfaces in settlements, as well as checking the status of runways of airfields.

Известен деселерометр маятникового типа, используемый для определения коэффициента сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома. Данное устройство состоит из амортизированного воздухом маятника, соединенного со стрелкой, показывающей отрицательное ускорение.Known pendulum type decelerometer used to determine the adhesion coefficient of the runway of the airfield. This device consists of an air-damped pendulum connected to an arrow showing negative acceleration.

Для измерения коэффициента сцепления автомобиль разгоняется до заданной скорости, затем водитель нажимает на педаль тормоза. Маятник деселерометра вместе с фиксирующей стрелкой отклоняется в направлении движения. Считывается величина отрицательного ускорения. Путем несложных вычислений определяется коэффициент сцепления. Данное устройство имеет значительные погрешности в определении коэффициента сцепления (устройство и работа деселерометра приведены в «Руководстве по эксплуатации гражданских аэродромов в Российской Федерации»).To measure the coefficient of adhesion, the car accelerates to a predetermined speed, then the driver presses the brake pedal. The decelerometer pendulum, together with the locking arrow, deviates in the direction of travel. The value of the negative acceleration is read. By simple calculations, the coefficient of adhesion is determined. This device has significant errors in determining the coefficient of adhesion (the design and operation of the decelerometer are given in the "Manual for the operation of civil airfields in the Russian Federation").

Другим известным устройством является ″Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием″ (Авторское свидетельство №630982).Another known device is ″ Device for determining the coefficient of adhesion of the wheel with an airfield coating ″ (Copyright certificate No. 630982).

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 колеса, соединенных через блокировочную муфту с редуктором, осуществляется вращение измерительного колеса с заданной пробуксовкой относительно покрытия. Соотношение диаметров ведущего и измерительного колеса обеспечивает заданную пробуксовку измерительного колеса. Вследствие пробуксовки измерительного колеса возникает продольная сила сцепления (Fсцп.). Коэффициент сцепления вычисляют как отношение продольной силы сцепления к нормальной нагрузки измерительного колеса на поверхность покрытия.The 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 driving and measuring wheels connected through a blocking clutch to the gearbox, the measuring wheel rotates 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 (Fssp.) The adhesion coefficient is calculated as the ratio of the longitudinal adhesion force to the normal load of the measuring wheel on the coating surface.

Недостатком известного устройства является. При определении коэффициента сцепления и достижении заданной скорости движения появляется занос измерительной тележки - появляется поперечная сила торможения, что занижает точность определения коэффициента сцепления. Занос измерительной тележки обусловлен наличием разных диаметров у измерительного и ведущего колеса.A disadvantage of the known device is. When determining the coefficient of adhesion and achieving a given speed of movement, the skid of the measuring trolley appears - the lateral braking force appears, which underestimates the accuracy of determining 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 измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием″, имеющее максимальное количество сходных существенных признаков с признаками заявленного устройства и поэтому принятого за прототип (патент Российской Федерации, RU 2244057 C1; 7 E01C 23/07).Closest to the claimed invention in technical essence is a ″ Device for measuring the coefficient of adhesion of a wheel with a road surface ″ having the maximum number of similar essential features with the features of the claimed device and therefore adopted as a prototype (patent of the Russian Federation, RU 2244057 C1; 7 E01C 23/07 )

Известное устройство-прототип (Фиг. 1) содержит измерительное колесо 1, вспомогательное колесо 2, раму 3, подшипниковые опоры 4, датчик 5 числа оборотов, соединенный с блоком регистрации 6, нагрузочное устройство 7, вращающуюся электромагнитную муфту 8 с обмоткой возбуждения 9, привод 10, блок питания 11, управляемый блок питания 12. При этом нагрузочное устройство 7 устанавливают на раме 3. Ведущая часть электромагнитной муфты 8 соединена с приводом 10, а ведомая с измерительным колесом 1. Привод 10 соединен с блоком питания 11. Обмотка возбуждения 9 подключена к управляемому блоку питания 12.The known prototype device (Fig. 1) contains a measuring wheel 1, an auxiliary wheel 2, a frame 3, bearing bearings 4, a speed sensor 5 connected to a recording unit 6, a load device 7, a rotating electromagnetic clutch 8 with an excitation coil 9, a drive 10, a power supply 11, a controlled power supply 12. In this case, the load device 7 is mounted on the frame 3. The leading part of the electromagnetic clutch 8 is connected to the drive 10, and the driven part to the measuring wheel 1. The drive 10 is connected to the power supply 11. The excitation winding 9 sub yuchena to the controlled power supply unit 12.

Работа известного устройства.The work of a known device.

Перед проведением измерений поверхность дорожного покрытия увлажняют. На привод 10 подается питание от блока питания 11. Вращающий момент от привода 10 через шестеренную передачу передается на вращающуюся электромагнитную муфту 8. Величина крутящего момента измерительного колеса 1 зависит от величины управляющего сигнала управляемого блока питания 12. С блока регистрации 6 подается сигнал управления, который плавно увеличивает мощность управляемого блока питания от нуля до максимального значения. Начало буксования измерительного колеса 1 регистрируется датчиком 5 числа оборотов. Сигнал с датчика 5 передается в блок регистрации 6, в котором регистрируется начало буксования и величина сигнала управления, соответствующего момента, который передается на измерительное колесо 1 через вращающуюся электромагнитную муфту 8. Момент, передаваемый вращающейся электромагнитной порошковой муфтой 8, прямо пропорционален величине управляющего сигнала блока регистрации 6. Коэффициент сцепления определяют по моменту, необходимому для приведения измерительного колеса 1 из состояния покоя в режим буксования. Для получения достоверных данных о величине коэффициента сцепления, перед началом использования устройства необходимо получить экспериментальным путем зависимость величины управляющего сигнала от величины коэффициента сцепления. Для этого проводят измерения на участках с известным коэффициентом сцепления и фиксируют величину сигнала, идущего на обмотку возбуждения 9 вращающейся электромагнитной порошковой муфты.Before taking measurements, the surface of the road surface is moistened. The drive 10 is supplied with power from the power supply 11. The torque from the drive 10 is transmitted via a gear to a rotating electromagnetic clutch 8. The torque of the measuring wheel 1 depends on the magnitude of the control signal of the controlled power supply 12. A control signal is supplied from the recording unit 6, which smoothly increases the power of the controlled power supply from zero to a maximum value. The start of slipping of the measuring wheel 1 is detected by the speed sensor 5. The signal from the sensor 5 is transmitted to the registration unit 6, in which the start of slipping and the value of the control signal corresponding to the moment that is transmitted to the measuring wheel 1 through the rotating electromagnetic clutch 8 are recorded. The moment transmitted by the rotating electromagnetic powder clutch 8 is directly proportional to the value of the control signal of the block registration 6. The coefficient of adhesion is determined by the moment required to bring the measuring wheel 1 from a standstill to slip mode. To obtain reliable data on the magnitude of the coefficient of adhesion, before using the device, it is necessary to obtain experimentally the dependence of the magnitude of the control signal on the magnitude of the coefficient of adhesion. To do this, measure in areas with a known coefficient of adhesion and record the magnitude of the signal going to the excitation winding 9 of the rotating electromagnetic powder clutch.

Недостатком известного устройства-прототипа является:A disadvantage of the known prototype device is:

- значительный предел допустимой абсолютной погрешности измерения, который объясняется сложностью определения начала пробуксовки измерительного колеса;- a significant limit of permissible absolute measurement error, which is explained by the complexity of determining the beginning of the slipping of the measuring wheel;

- диапазон рабочих температур измерения от +1 до +50 градусов. Измерения проводятся только в летнее время, так как исследуемая поверхность дорожного покрытия увлажняется.- the range of operating temperature measurements from +1 to +50 degrees. Measurements are carried out only in the summer, as the investigated surface of the pavement is wetted.

Целью предлагаемого устройства (Фиг. 2) является повышение точности измерений критического коэффициента сцепления покоя Ксцп1, определяемого при равенстве момента торможения Мт электромагнитного тормоза моменту сцепления M1 измерительного колеса, а также точности измерений коэффициента сцепления Ксцп. взлетно-посадочной полосы аэродрома и коэффициента сцепления Ксцп.2 автомобильных дорог. Измерения проводятся в любое время года.The purpose of the proposed device (Fig. 2) is to increase the accuracy of measurements of the critical rest coefficient of rest coefficient Kscp1, which is determined when the braking torque Mt of the electromagnetic brake is equal to the clutch moment M1 of the measuring wheel, as well as the accuracy of measurements of the coefficient of adhesion Kscp. the runway of the airfield and the coefficient of adhesion Ksstp.2 motor roads. Measurements are taken at any time of the year.

Поставленная цель в устройстве определения коэффициента сцепления колеса с поверхностью искусственного покрытия достигается тем, что в нем, как в прототипе, содержится измерительное колесо, рама, блок регистрации и управляемый блок питания, при этом первый выход блока регистрации подключен к первому входу управляемого блока питания,The goal in the device for determining the coefficient of adhesion of the wheel to the surface of the artificial surface is achieved by the fact that it, as in the prototype, contains a measuring wheel, frame, registration unit and a controlled power supply, while the first output of the registration unit is connected to the first input of the controlled power supply,

Дополнительно в устройство включены ведущая автомобильная ось, второе измерительное колесо, управляемый тормоз, первый и второй датчики крутящего момента. Управляемый тормоз через ведущую автомобильную ось механически соединяют с первым и вторым измерительными колесами, а первый и второй датчики крутящего момента размещают соответственно на первом и втором измерительном колесе. Датчики крутящего момента имеют по два выхода - выход скорости вращения измерительного колеса и крутящего момента, которые соответственно подключают от первого датчика крутящего момент к первому и второму входам блока регистрации, а от второго датчика к третьему и четвертому входам блока регистрации. Второй выход блока регистрации является выходом критического коэффициента сцепления покоя Ксцп.1, а второй его выход является выходом коэффициента сцепления Ксцп.2 дорожного покрытия, измеренного вторым измерительным колесом, или коэффициента сцепления Ксцп. взлетно-посадочной полосы аэродрома, при этом ко второму входу управляемого блока питания подключают источник питания. Выход управляемого блока питания подключают к входу управляемого тормоза. Аппаратуру устройства размещают на раме, которая опирается на измерительные колеса и воздействует на поверхность искусственного покрытия как нормальная сила нагрузки. При этом коэффициенты сцепления определяют по формуламAdditionally, the drive axle, a second measuring wheel, a controlled brake, and first and second torque sensors are included in the device. The controlled brake is mechanically connected through the driving axle to the first and second measuring wheels, and the first and second torque sensors are placed on the first and second measuring wheels, respectively. The torque sensors have two outputs - the output of the measuring wheel rotation speed and torque, which respectively connect from the first torque sensor to the first and second inputs of the registration unit, and from the second sensor to the third and fourth inputs of the registration unit. The second output of the registration unit is the output of the critical rest coefficient of adhesion Ksst 1, and its second output is the output of the coefficient of adhesion Kst 2 of the road surface measured by the second measuring wheel, or the coefficient of adhesion Kstst. the runway of the aerodrome, while a power source is connected to the second input of the controlled power supply. The output of the controlled power supply is connected to the input of the controlled brake. The device equipment is placed on a frame that rests on the measuring wheels and acts on the surface of the artificial coating as a normal load force. In this case, the adhesion coefficients are determined by the formulas

Ксцп.1=M1/P1·R; Ксцп.2=М2/Р2·R Ксцп.=Ксцп.2·f,Kstsp. 1 = M1 / P1 · R; Ksstp.2 = M2 / P2 · R Kstsp. = Kstsp.2 · f,

где Ксцп.1 - критический коэффициента сцепления покоя первого измерительного колеса;where Kstsp.1 - critical coefficient of rest coupling of the first measuring wheel;

Ксцп.2 - коэффициент сцепления, измеренный вторым измерительным колесом;Kstsp.2 - coefficient of adhesion measured by the second measuring wheel;

Ксцп. - коэффициент сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома;KSCP. - coefficient of adhesion of the runway of the airfield;

f - поправочный коэффициент;f is the correction factor;

M1 и М2 - моменты силы сцепления соответственно первого и второго измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия, Нм;M1 and M2 are the moments of adhesion forces of the first and second measuring wheels, respectively, with the surface of the artificial turf, Nm;

Р1 и Р2 - нормальные силы нагрузки соответственно первого и второго измерительного колеса на поверхность искусственного покрытия, Н;P1 and P2 - normal load forces, respectively, of the first and second measuring wheels on the surface of the artificial turf, 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, 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 are not found, as a result of which it can be considered that the proposed device corresponds to the inventive step.

Использование предлагаемого устройства при его реализации позволит улучшить качество эксплуатации и ремонт дорожных покрытий на автотрассах и в населенных пунктах, а также достоверно оценивать состояние искусственных покрытий взлетно-посадочных полос аэродромов. Сущность предлагаемого устройства определения коэффициента сцепления колеса с поверхностью искусственного покрытия поясняется чертежами, где представлены:Using the proposed device during its implementation will improve the quality of operation and repair of road surfaces on highways and in settlements, as well as reliably assess the condition of artificial surfaces of runways of airfields. The essence of the proposed device for determining the coefficient of adhesion of the wheel to the surface of the artificial coating is illustrated by drawings, which show:

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

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

на фиг. 3 - алгоритм определения коэффициента сцепления дорожного покрытия;in FIG. 3 - algorithm for determining the coefficient of adhesion of the road surface;

на фиг 4 - алгоритм определения коэффициента сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома;in Fig 4 is an algorithm for determining the coefficient of adhesion of the runway of the airfield;

на фиг. 5 - рисунок, поясняющий определение максимально предельного коэффициента сцепления Ксцп.макс.in FIG. 5 is a drawing explaining the determination of the maximum marginal coefficient of adhesion Ksstp.maks.

Предлагаемое ″Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с поверхностью искусственного покрытия″, как прототип содержит: измерительное колесо 1, раму 3, блок регистрации 6 и управляемый блок питания 12. При этом первый выход блока регистрации 5 подключен к первому входу управляемого блока питания 12.The proposed ″ Device for determining the coefficient of adhesion of the wheel to the surface of the artificial surface ″, as a prototype contains: measuring wheel 1, frame 3, registration unit 6 and a controlled power supply 12. In this case, the first output of the registration unit 5 is connected to the first input of the controlled power supply 12.

Дополнительно в устройство включены: ведущая автомобильная ось 13, второе измерительное колесо 14, управляемый тормоз 15, первый 16 и второй 17 датчики крутящего момента. Причем управляемый тормоз 15 через ведущую автомобильную ось 13 механически соединяют с первым 1 и вторым 14 измерительными колесами, а первый 16 и второй 17 датчики крутящего момента размещают соответственно на первом 1 и втором 14 измерительном колесе. Датчики крутящего момента имеют по два выхода - выход скорости вращения измерительного колеса и крутящего момента, которые соответственно подключают от первого 16 датчика крутящего момент к первому и второму входам блока регистрации 6, а от второго 17 датчика к третьему и четвертому входам блока регистрации 6. Второй выход блока регистрации 6 является выходом критического коэффициента сцепления покоя Ксцп.1, а третий его выход является выходом коэффициента сцепления Ксцп.2 дорожного покрытия, измеренного вторым измерительным колесом, или коэффициента сцепления Ксцп. взлетно-посадочной полосы аэродрома. При этом ко второму входу управляемого блока питания подключают источник питания. Выход управляемого блока питания 12 подключают к входу управляемого тормоза 15. Аппаратуру устройства размещают на раме 3, которая опирается на измерительные колеса и воздействует на поверхность искусственного покрытия как нормальная сила нагрузки. Коэффициенты сцепления определяют по формуламAdditionally, the device includes: driving axle 13, second measuring wheel 14, controlled brake 15, first 16 and second 17 torque sensors. Moreover, the controlled brake 15 through the driving axle 13 is mechanically connected to the first 1 and second 14 measuring wheels, and the first 16 and second 17 torque sensors are placed respectively on the first 1 and second 14 measuring wheels. The torque sensors have two outputs - the output of the measuring wheel speed and torque, which respectively connect from the first 16 torque sensors to the first and second inputs of the registration unit 6, and from the second 17 sensors to the third and fourth inputs of the registration unit 6. Second the output of the registration unit 6 is the output of the critical coefficient of rest coupling Ksst 1, and its third output is the output of the coefficient of adhesion Kst 2 of the road surface measured by the second measuring wheel, or clutch coefficient airfield runway. At the same time, a power source is connected to the second input of the controlled power supply. The output of the controlled power supply unit 12 is connected to the input of the controlled brake 15. The equipment of the device is placed on the frame 3, which rests on the measuring wheels and acts on the surface of the artificial coating as a normal load force. Cohesion coefficients are determined by the formulas

Ксцп.1=M1/P1·R; Ксцп.2=М2/Р2·R Ксцп.=Ксцп.2·f,Kstsp. 1 = M1 / P1 · R; Ksstp.2 = M2 / P2 · R Kstsp. = Kstsp.2 · f,

где Ксцп.1 - критический коэффициент сцепления покоя первого измерительного колеса;where Kstsp.1 - critical coefficient of rest coupling of the first measuring wheel;

Ксцп.2 - коэффициент сцепления, измеренный вторым измерительным колесом;Kstsp.2 - coefficient of adhesion measured by the second measuring wheel;

Ксцп. - коэффициент сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома;KSCP. - coefficient of adhesion of the runway of the airfield;

f - поправочный коэффициент;f is the correction factor;

M1 и М2 - моменты силы сцепления соответственно первого и второго измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия, Нм;M1 and M2 are the moments of adhesion forces of the first and second measuring wheels, respectively, with the surface of the artificial turf, Nm;

Р1 и Р2 - нормальные силы нагрузки соответственно первого и второго измерительного колеса на поверхность искусственного покрытия, Н;P1 and P2 - normal load forces, respectively, of the first and second measuring wheels on the surface of the artificial turf, N;

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

Конструктивное исполнение предлагаемого устройстваThe design of the proposed device

Заявленное устройство измерения выполнено на двух измерительных колесах, на которые устанавливают раму 3. Измерительные колеса 1 и 14, рама 3 и размещенная на ней аппаратура устройства составляют нормальную силу нагрузки на поверхность искусственного покрытия. Нормальные силы Р1 и Р2 известны и остаются постоянными в процессе эксплуатации устройства. Нормальные силы Р1 и Р2, радиус измерительных колес R и поправочный коэффициент f заносятся в помять блока регистрации 6 для вычисления коэффициентов сцепления.The claimed measuring device is made on two measuring wheels, on which the frame 3 is installed. The measuring wheels 1 and 14, the frame 3 and the device equipment located on it make up the normal load force on the surface of the artificial coating. Normal forces P1 and P2 are known and remain constant during operation of the device. The normal forces P1 and P2, the radius of the measuring wheels R and the correction factor f are entered into the memory of the registration unit 6 to calculate the adhesion coefficients.

Ведущая автомобильная ось 13 состоит из ряда взаимодействующих органов, которые передают тормозной момент от управляемого тормоза 15 к измерительным колесам. Ведущая автомобильная ось 13 содержит: коробку передач, распределительную коробку, главную передачу, дифференциал, полуоси, на которые установлены ступицы. Дифференциал симметричный с коэффициентом блокирования равным 1. Управляемый тормоз 15 подключен к распределительной коробке, а первое 1 и второе 14 измерительные колеса устанавливают на ступицы ведущей автомобильной оси 13.The driving axle 13 consists of a series of interacting bodies that transmit braking torque from the controlled brake 15 to the measuring wheels. The driving axle 13 contains: a gearbox, a junction box, a final drive, a differential, half shafts on which the hubs are mounted. The differential is symmetrical with a blocking coefficient of 1. The controlled brake 15 is connected to the junction box, and the first 1 and second 14 measuring wheels are mounted on the hubs of the driving axle 13.

Для проверки состояния дорожного покрытия на измерительных колесах 1 и 14 используют автомобильное шасси, а для проверки состояния взлетно-посадочной полосы аэродрома - авиационное шасси.To check the condition of the road surface on measuring wheels 1 and 14, a car chassis is used, and to check the condition of the runway of an airfield, an aircraft chassis.

Блок регистрации 6 выполнен на микроконтроллере PIC18. Микроконтроллер имеет программируемую память, оперативное запоминающее устройство, аналого-цифровые преобразователи, встроенные интерфейсы, таймеры, таймер реального времени, входы и выходы для ввода и вывода информации.The registration unit 6 is made on a PIC18 microcontroller. The microcontroller has programmable memory, random access memory, analog-to-digital converters, built-in interfaces, timers, real-time timer, inputs and outputs for input and output of information.

Первый 16 и второй 17 датчики крутящего момента устанавливают соответственно на первое 1 и второе 14 измерительные колеса. Датчики используются для измерения моментов сил сцепления M1 и М2 с поверхность искусственного покрытия. Каждый датчик снабжен телеметрической системой передачи полезного сигнала. Каждый датчик имеет по два выхода - по первому передается момент силы М сцепления измерительного колеса с поверхностью покрытия, а по второму выходу - скорости вращения N измерительного колеса. Выходы датчиков крутящего момента 16 и 17 подключены к входам блока регистрации 6.The first 16 and second 17 torque sensors are mounted on the first 1 and second 14 measuring wheels, respectively. The sensors are used to measure the moments of adhesion forces M1 and M2 with the surface of the artificial turf. Each sensor is equipped with a telemetry system for transmitting a useful signal. Each sensor has two outputs - the first moment is transmitted to the moment M of the coupling force of the measuring wheel with the coating surface, and the second output is the rotation speed N of the measuring wheel. The outputs of the torque sensors 16 and 17 are connected to the inputs of the registration unit 6.

Управляемый тормоз 15 - электромагнитный порошковый тормоз. Управляемый тормоз 15 имеет два соосных элемента; корпус с обмоткой электромагнита и ротор. Корпус от ротора отделен кольцевым зазором, который заполнен сухим легированным ферромагнитным порошком. Крутящий тормозной момент Мт передается легированным ферромагнитным порошком, вязкость которого изменяется в соответствии с изменением тока в обмотке возбуждения управляемого тормоза 15. Крутящий момент торможения Мт управляемого тормоза 15 прямопропорционален току обмотки возбуждения электромагнита. Скорость вращения ротора управляемого тормоза 15 не влияет на момент торможения Мт.The controlled brake 15 is an electromagnetic powder brake. The controlled brake 15 has two coaxial elements; case with electromagnet winding and rotor. The housing from the rotor is separated by an annular gap, which is filled with dry alloyed ferromagnetic powder. Torque braking torque Mt is transmitted by doped ferromagnetic powder, the viscosity of which changes in accordance with the change in current in the excitation winding of the controlled brake 15. The braking torque Mt of the controlled brake 15 is directly proportional to the current of the excitation winding of the electromagnet. The rotor speed of the controlled brake 15 does not affect the braking time Mt.

Управляемый блок питания 12 - силовой блок, который по управляемому напряжению с блока регистрации 6 формирует ток возбуждения обмотки электромагнита управляемого тормоза 15.Managed power supply 12 is a power unit, which, according to the controlled voltage from the registration unit 6, generates an excitation current of the winding of the electromagnet of the controlled brake 15.

Измерение коэффициента сцепления дорожных покрытийCohesion coefficient measurement

С началом движения измерительного устройства датчиками крутящего момента 16 и 17 измеряются моменты сил сцепления M1 и М2 измерительных колес с поверхностью искусственного покрытия (Фиг. 3). При этом первый датчик 16 крутящего момента является управляющим, по сигналам которого определяют момент силы торможения Мт управляемого тормоза 15. Напряжение первого датчика 16 поступает в блок регистрации 6, где в соответствии с величиной напряжения сигнала датчика 16 формируется управляющее напряжение. Управляющее напряжение поступает в управляемый блок питания 12, где в соответствии с управляющим напряжением определяют величину тока, передаваемого через управляемый блок питания 12, на обмотку возбуждения управляемого тормоза 15. Ток обмотки возбуждения управляемого тормоза создает момент торможения Мт, который воздействует на измерительные колеса. В ведущей автомобильной оси 13 используется симметричный дифференциал, который позволяет тормозной момент Мт управляемого тормоза 15 делить поровну (Мт/2) между измерительными колесами.With the beginning of the movement of the measuring device, the torque sensors 16 and 17 measure the moments of adhesion forces M1 and M2 of the measuring wheels with the surface of the artificial turf (Fig. 3). In this case, the first torque sensor 16 is controlling, according to the signals of which the braking torque Mt of the controlled brake 15 is determined. The voltage of the first sensor 16 is supplied to the recording unit 6, where a control voltage is generated in accordance with the voltage value of the signal from the sensor 16. The control voltage is supplied to the controlled power supply unit 12, where, in accordance with the control voltage, the amount of current transmitted through the controlled power supply unit 12 to the excitation winding of the controlled brake 15 is determined. The current of the excitation winding of the controlled brake creates a braking torque Mt that acts on the measuring wheels. A symmetrical differential is used in the driving axle 13, which allows the braking torque Mt of the controlled brake 15 to be divided equally (Mt / 2) between the measuring wheels.

При этом работа первого измерительного колеса 1 определяется тремя его состояниями:In this case, the operation of the first measuring wheel 1 is determined by its three states:

- при проведении измерений измерительное колесо 1 не пробуксовывает и M1…>Мт/2 в этом случае напряжением первого датчика 16 через блок регистрации 6 и управляемый блок питания 12 увеличивает ток возбуждения обмотки возбуждения управляемого тормоза 15, при этом увеличивается момент торможения Мт управляемого тормоза;- during measurements, the measuring wheel 1 does not slip and M1 ...> MT / 2 in this case, the voltage of the first sensor 16 through the recording unit 6 and the controlled power supply 12 increases the excitation current of the excitation winding of the controlled brake 15, while the braking torque Mt of the controlled brake increases;

- при проведении измерений измерительное колесо 1 пробуксовывает, тогда M1<Мт/2 и в этом случае напряжением первого датчика 16 через блок регистрации 6 и управляемый блок питания 12 уменьшается ток возбуждения обмотки возбуждения управляемого тормоза 15 - уменьшается момент торможения Мт;- during measurements, the measuring wheel 1 stalls, then M1 <MT / 2, and in this case, the voltage of the first sensor 16 through the recording unit 6 and the controlled power supply 12 decreases the excitation current of the excitation winding of the controlled brake 15 - the braking torque Mt decreases;

- при проведении измерений измерительное колесо 1 не пробуксовывает, но M1=Мт/2 - напряжение первого датчика 16 сохраняется, сохраняется момент торможения Мт управляемого тормоза 15. При равенстве M1=Мт/2 между измерительным колесом 1 и поверхностью искусственного покрытия появляется максимальное тормозное усилие Fтор.макс., которое равно силе сцепления. Fсцп. измерительного колеса 1 с поверхностью покрытия. В этом случае измерительное колесо 1 находится на границе начала его пробуксовки. Коэффициент сцепления, измеренный на границе пробуксовки - критический коэффициент сцепления покоя Ксцп.1. Критический коэффициент сцепления покоя первого 1 измерительного колеса Ксцп.1 в блоке регистрации 6 вычисляют по формуле- during measurements, the measuring wheel 1 does not slip, but M1 = MT / 2 - the voltage of the first sensor 16 is maintained, the braking torque Mt of the controlled brake 15 is maintained. If M1 = MT / 2 is equal between the measuring wheel 1 and the surface of the artificial turf, the maximum braking force Ftor.maks., Which is equal to traction force. FSCP. measuring wheel 1 with a coating surface. In this case, the measuring wheel 1 is located on the border of the beginning of its slipping. Cohesion coefficient measured at the slip boundary is the critical rest coefficient of coupling. The critical coefficient of rest coupling of the first 1 measuring wheel Kst 1 in the registration unit 6 is calculated by the formula

Ксцп.1=M1/P1·R,Ksstp. 1 = M1 / P1 · R,

где Ксцп.1 - критический коэффициент сцепления первого 1 измерительного колеса;where Kstsp.1 - critical coefficient of adhesion of the first 1 measuring wheel;

M1 - момент силы сцепления первого 1 измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия, Нм;M1 is the moment of adhesion of the first 1 measuring wheel to the surface of the artificial turf, Nm;

P1 - нормальная нагрузка первого 1 измерительного колеса на поверхность покрытия, Н;P1 - normal load of the first 1 measuring wheel on the coating surface, N;

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

Состояние дорожного покрытия определяется одновременно по двум колеям. По одной колее первым 1 измерительным колесом определяют критический коэффициент сцепления покоя Ксцп.1, а по второй колее дорожного покрытия вторым 14 измерительным колесом определяют коэффициент сцепления Ксцп.2,The condition of the road surface is determined simultaneously by two tracks. Using one rut, the first 1 measuring wheel determines the critical coefficient of rest adhesion Ksstp.1, and on the second rut of the road surface with the second 14th measuring wheel determines the coefficient of adhesion Kstsp.2,

при этом на второе измерительное колесо действует тормозной момент Мт/2. Коэффициент сцепления Ксцп.2 в блоке регистрации 6 вычисляют по формулеat the same time, the braking torque Mt / 2 acts on the second measuring wheel. The coefficient of adhesion KSCP.2 in the registration unit 6 is calculated by the formula

Ксцп.2=М2/Р2·R,Ksstp. 2 = M2 / P2 · R,

где Ксцп.2 - коэффициент сцепления второй колеи дорожного покрытия;where Kstsp.2 - coefficient of adhesion of the second track of the road surface;

М2 - момент силы сцепления второго 14 измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия, Нм;M2 is the moment of adhesion of the second 14 measuring wheel with the surface of the artificial coating, Nm;

Р2 - нормальная нагрузка второго 14 измерительного колеса на поверхность покрытия, Н;P2 - normal load of the second 14 measuring wheels on the surface of the coating, N;

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

Состояние дорожного покрытия определяют на строящихся, ремонтируемых и действующих автотрассах, а также в населенных пунктах в любое время года. Скорость движения устройства измерения не влияет на результат проводимых измерений.The condition of the pavement is determined on roads under construction, under repair and in operation, as well as in settlements at any time of the year. The speed of the measuring device does not affect the result of the measurements.

Определение состояния взлетно-посадочной полосы аэродромаDetermining the status of the runway of the aerodrome

Состояние взлетно-посадочной полосы определяют в соответствии с требованиями ИКАО (международной организации гражданской авиации) Фиг. 4.The condition of the runway is determined in accordance with the requirements of ICAO (International Civil Aviation Organization) FIG. four.

На стадии изготовления устройства осуществляется его торрирование. Торрирование проводится на роликовом динамическом стенде. Ролики стенда имеют специальное покрытие с известным коэффициентом сцепления, что позволяет в условиях, близких к реальным, производить проверку и настройку измерительного устройства. А также на динамическом стенде, в соответствии с требованиями ИКАО, при некотором значении относительного скольжения S (от 0,1 до 0,3) на втором измерительном колесе 14 получают максимально предельный коэффициент сцепления Ксцп.макс. (Фиг. 5). Относительное скольжение S измерительных колес определяют по формулеAt the manufacturing stage of the device, it is torrified. Torrification is carried out on a dynamic roller stand. The stand rollers have a special coating with a known coefficient of adhesion, which allows, in conditions close to real ones, to check and adjust the measuring device. And also on the dynamic bench, in accordance with the requirements of ICAO, with a certain value of relative slip S (from 0.1 to 0.3) on the second measuring wheel 14, the maximum limiting coefficient of adhesion Ksst.max is obtained. (Fig. 5). The relative slip S of the measuring wheels is determined by the formula

S=N1-N2/N1,S = N1-N2 / N1,

где N1 и N2 - скорости вращения соответственно первого 1 и второго 14 измерительного колеса.where N1 and N2 are the rotation speeds of the first 1 and second 14 measuring wheels, respectively.

Величина относительного скольжения второго измерительного колеса 14, соответствующая максимальному коэффициенту сцепления, называется критической Sк. При Sк определяют Ксцп.1 и Ксцп.мак. По отношению Ксцп.мак. к Ксцп.1 определяют поправочный коэффициент fThe value of the relative slip of the second measuring wheel 14, corresponding to the maximum coefficient of adhesion, is called critical SK. At Sk, Kscp.1 and Kscp.mak are determined. In relation to to Ksstp.1 determine the correction factor f

f=Ксцп.Макс/Ксцп.1.f = RSCMax / RSC.1.

При определении состояния взлетно-посадочной полосы аэродрома одновременно определяют критический коэффициент покоя Ксцп.1=M1/Р R, а также в соответствии с требованиями ИКАО коэффициент сцепления Ксцп.When determining the state of the runway of the airfield, the critical rest coefficient Ksst 1 = M1 / R R is simultaneously determined, as well as in accordance with the ICAO requirements, the adhesion coefficient Ksst.

Ксцп.=Ксцп.2·f,Kstsp. = Kstsp.2 · f,

где Ксцп. - коэффициент сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома;where is KSCP. - coefficient of adhesion of the runway of the airfield;

Ксцп.2 - коэффициент сцепления, измеренный вторым измерительным колесом;Kstsp.2 - coefficient of adhesion measured by the second measuring wheel;

f - поправочный коэффициент.f is the correction factor.

Положительный эффект от реализации предложенного устройства заключается в повышении точности определения коэффициента сцепления. Коэффициент сцепления определяется независимо от скорости движения измерительного устройства и в любое время года. При проведении измерений увлажнения поверхности не требуется. Состояние дорожного покрытия может проверяться в населенных пунктах с соблюдением правил дорожного движения.The positive effect of the implementation of the proposed device is to increase the accuracy of determining the coefficient of adhesion. The coefficient of adhesion is determined regardless of the speed of the measuring device and at any time of the year. When measuring surface wetting is not required. The condition of the road surface can be checked in the settlements in compliance with the rules of the road.

Claims (1)

Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с поверхностью искусственного покрытия, содержащее измерительное колесо, раму, блок регистрации и управляемый блок питания, при этом первый выход блока регистрации подключен к первому входу управляемого блока питания,
отличающееся тем, что дополнительно включены ведущая автомобильная ось, второе измерительное колесо, управляемый тормоз, первый и второй датчики крутящего момента, причем управляемый тормоз через ведущую автомобильную ось механически соединяют с первым и вторым измерительными колесами, а первый и второй датчики крутящего момента размещают соответственно на первом и втором измерительном колесе, датчики крутящего момента имеют по два выхода - выход крутящего момента и скорости вращения измерительного колеса, которые соответственно подключают от первого датчика крутящего момента к первому и второму входам блока регистрации, а от второго датчика к третьему и четвертому входам блока регистрации, второй выход которого является выходом критического коэффициента сцепления покоя Ксцп.1, а третий выход блока регистрации является выходом коэффициента сцепления Ксцп.2 дорожного покрытия, измеренного вторым измерительным колесом, или коэффициента сцепления Ксцп. взлетно-посадочной полосы аэродрома, ко второму входу управляемого блока питания подключают источник питания, выход управляемого блока питания подключают к входу управляемого тормоза, аппаратуру устройства размещают на раме, которая опирается на измерительные колеса и воздействует на поверхность искусственного покрытия как нормальная сила нагрузки, при этом коэффициенты сцепления вычисляют по формулам
Ксцп.1=М1/P1·R; Ксцп.2=М2/Р2·R; Ксцп.=Ксцп.2·f,
где Ксцп.1 - критический коэффициент сцепления покоя первого измерительного колеса;
Ксцп.2 - коэффициент сцепления, измеренный вторым измерительным колесом;
Ксцп. - коэффициент сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома;
f - поправочный коэффициент;
M1 и М2 - моменты силы сцепления соответственно первого и второго измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия, Нм;
Р1 и Р2 - нормальные силы нагрузки соответственно первого и второго измерительного колеса на поверхность искусственного покрытия, Н;
R - радиус измерительного колеса, м.
A device for determining the coefficient of adhesion of the wheel to the surface of the artificial coating, comprising a measuring wheel, a frame, a registration unit and a controllable power supply, the first output of the registration unit being connected to the first input of the controllable power supply,
characterized in that the driving automobile axis, the second measuring wheel, the controlled brake, the first and second torque sensors are further included, the controlled brake being mechanically connected through the driving automobile axis to the first and second measuring wheels, and the first and second torque sensors are placed respectively on the first and second measuring wheels, the torque sensors have two outputs - the output of torque and speed of rotation of the measuring wheel, which respectively turn off from the first torque sensor to the first and second inputs of the registration unit, and from the second sensor to the third and fourth inputs of the registration unit, the second output of which is the output of the critical resting coupling coefficient Ksst1, and the third output of the registration block is the output of the ksst coupling coefficient. 2 of the road surface measured by the second measuring wheel, or the coefficient of adhesion Ksstp. the runway of the airfield, the power supply is connected to the second input of the controlled power supply, the output of the controlled power supply is connected to the input of the controlled brake, the device equipment is placed on a frame that rests on the measuring wheels and acts on the surface of the artificial surface as a normal load force, while adhesion coefficients are calculated by the formulas
Ksstp. 1 = M1 / P1 · R; Kstsp.2 = M2 / P2 · R; Kstsp. = Kstsp.2 · f,
where Kstsp.1 - critical coefficient of rest coupling of the first measuring wheel;
Kstsp.2 - coefficient of adhesion measured by the second measuring wheel;
KSCP. - coefficient of adhesion of the runway of the airfield;
f is the correction factor;
M1 and M2 are the moments of adhesion forces of the first and second measuring wheels, respectively, with the surface of the artificial turf, Nm;
P1 and P2 - normal load forces, respectively, of the first and second measuring wheels on the surface of the artificial turf, N;
R is the radius of the measuring wheel, m
RU2014128224/03A 2014-07-09 2014-07-09 Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface RU2562355C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014128224/03A RU2562355C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014128224/03A RU2562355C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2562355C1 true RU2562355C1 (en) 2015-09-10

Family

ID=54073628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014128224/03A RU2562355C1 (en) 2014-07-09 2014-07-09 Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2562355C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134415C1 (en) * 1997-05-28 1999-08-10 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Device for measuring adhesion coefficient of airdrome covering and pavement
RU2298166C1 (en) * 2005-12-09 2007-04-27 Анатолий Васильевич Низовой Method of determining grip of wheel with airdrome pavement
RU2348027C1 (en) * 2007-12-20 2009-02-27 Николай Иванович Луканов Method of defining factor of adhesion between metering wheel and artificial carpet surface
RU2388865C1 (en) * 2009-03-18 2010-05-10 Анатолий Васильевич Низовой Portable device to measure coefficient of wheel-to-road coating adhesion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134415C1 (en) * 1997-05-28 1999-08-10 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Device for measuring adhesion coefficient of airdrome covering and pavement
RU2298166C1 (en) * 2005-12-09 2007-04-27 Анатолий Васильевич Низовой Method of determining grip of wheel with airdrome pavement
RU2348027C1 (en) * 2007-12-20 2009-02-27 Николай Иванович Луканов Method of defining factor of adhesion between metering wheel and artificial carpet surface
RU2388865C1 (en) * 2009-03-18 2010-05-10 Анатолий Васильевич Низовой Portable device to measure coefficient of wheel-to-road coating adhesion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108562536B (en) Device and method for testing friction performance of pavement material
US8141415B2 (en) Tire testing device
GB1589166A (en) Testing motor car performance
CN206563704U (en) A kind of bridge pavement antiskid Testing Platform
EP3012614B1 (en) Friction tester
CN106872182A (en) A kind of brake system of car bench test coefficient of road adhesion analogue means and method
JP2719603B2 (en) Method and apparatus for determining engine power of a vehicle
RU2390003C9 (en) Method to determine wheel grip of airstrip surface
RU2562355C1 (en) Device to determine wheel grip coefficient regarding artificial surface
US20200363277A1 (en) Method and apparatus for dynamometer testing of a motor vehicle
RU2369856C1 (en) Device measuring coefficient of friction of wheel with airfield pavement and traffic-bearing surfaces
RU2434093C1 (en) Device for electromechanical measurement of friction coefficient of wheel with surface of aerodrome pavement
RU165080U1 (en) AERODROM BRAKE CART FOR DETERMINING THE BRAKING CONDITIONS OF AIRCRAFT AIR-WHEEL WHEELS
US1987706A (en) Brake tester
RU2298166C1 (en) Method of determining grip of wheel with airdrome pavement
CN201837522U (en) Differential velocity test table of vehicle
RU2612074C1 (en) Device of measurement of coefficient of adhesion of wheels with airfield pavements
RU118753U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE COUPLING COEFFICIENT OF A WHEELS WITH AERODROME AND ROAD COATINGS
RU2647336C1 (en) Runway friction coefficient measuring device
RU2352918C1 (en) Device for determination of coefficient of wheel adhesion to artificial pavement
RU2348027C1 (en) Method of defining factor of adhesion between metering wheel and artificial carpet surface
Putov et al. On improving the efficiency of methods and technical solutions of prelanding air field coatings frictional properties control
RU2538839C1 (en) Method of determination of coefficient of traction of wheel with artificial coating surface
RU2426662C1 (en) Method of automotive braking system diagnostics
RU2388865C1 (en) Portable device to measure coefficient of wheel-to-road coating adhesion

Legal Events

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

Effective date: 20201127