Патент на изобретение №2276026

(54) ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к автомобилестроению. Испытательный стенд содержит опорные ролики и четыре маховика, расположенные по периметру стенда, выполненного с возможностью приведения его в действие с помощью испытуемого автомобиля. Испытательный стенд дополнительно содержит установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, устройства для измерения угловых скоростей опорных роликов, следящие ролики и выполнен с возможностью изменения расстояния между передней и задней платформами. Каждая секция стенда содержит маховик, соответствующий диагностируемому колесу. Маховики кинематически связаны между собой посредством клиноременных передач и регулирующего вала, установленного в направляющих между парами секций, и жестко связаны с соответствующими опорными роликами, взаимодействующими с колесами автомобиля. Установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, расположены между опорными роликами и соответствующими им маховиками. Техническим результатом является повышение качества определения диагностических параметров различных тормозных систем автомобилей, в том числе оснащенных АБС, и возможность диагностирования автомобилей с широким диапазоном дорожного просвета, с различной базой. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к автомобилестроению.

Известен испытательный стенд с приводом от электродвигателя (Патент RU №2034729, В 60 Т 17/22, 05.10.95). Он содержит электродвигатель, соединенный через муфты, цепную передачу и редуктор с кинематически связанными между собой роликами, с установленными на них лентами и маховиками. Общими признаками известного стенда с заявленным изобретением являются опорные ролики, связанные между собой, и маховики.

Качество определения диагностических параметров с использованием известного стенда невысоко из-за того, что у него нет устройств, измеряющих тормозные силы на каждом колесе автомобиля, а также следящих роликов для измерения угловых частот вращения его колес. Несмотря на наличие маховиков, использование схемы с жесткими связями между ними не позволяет достичь технического результата, заключающегося в повышении качества измерения диагностических параметров. Во-первых, тормозной момент, действующий на одном из колес диагностируемого автомобиля, через силовую цепь перераспределяется на все ролики и маховики. Перераспределение тормозных моментов приводит к увеличению нагрузки и ее неравномерности в приводах опорных роликов, влиянию левых и правых колес одной оси друг на друга, невозможности определения тормозных сил на каждом колесе автомобиля. Между маховиками и опорными роликами нет узлов измерения тормозного момента или силы, а их измерение производится путем косвенной оценки через определение суммарной тормозной силы автомобиля. Отсутствие узлов следящей системы не позволяет произвести измерение проскальзывания колес относительно опорных роликов. Во-вторых, в случае разобщения всех кареток стенда, путем выключения муфт, становится невозможным диагностирование различных тормозных систем автомобилей, оборудованных антиблокировочными системами (АБС), а также большинства полноприводных автомобилей (исключение составляют автомобили, не имеющие блокировочных устройств).

Таким образом, при жесткой связи всех секций известного стенда, хотя и возможно диагностирование тормозных систем автомобилей, невозможно исключение влияния привода и перераспределения сил и моментов между элементами различных секций. При отключении привода и устранении жесткой связи между секциями стенда невозможно обеспечить равенство угловых скоростей опорных роликов, что приводит к некорректным результатам измерения диагностических параметров. Кроме того, использование для раскручивания роликов, маховиков и разгона колес диагностируемого автомобиля электродвигателей представляется весьма затратным с точки зрения энергосбережения. Ведь для диагностирования подобным способом автомобиля массой 5000 кг со скоростью вращения колес соответствующей 40 км/ч потребуется мощность привода в 600 кВт.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, является испытательный стенд, принятый за прототип, выполненный с возможностью приведения его в действие с помощью испытуемого автомобиля, содержащий кинематически связанные между собой опорные ролики, на валах которых установлены маховики, расположенные по периметру стенда и кинематически жестко связанные между собой (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. / Под ред. Г.В.Крамаренко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1983, с.146, рис.6.34а).

Общими признаками прототипа с заявляемым устройством являются опорные ролики, кинематически связанные между собой, и четыре маховика, расположенные на валах опорных роликов, выполнение стенда с возможностью приведения его в действие с помощью испытуемого автомобиля.

Стенд по прототипу не обеспечивает требуемое качество определения диагностических параметров тормозных систем различных автомобилей: с АБС, без АБС, с разной базой и любой колесной формулой.

Причины недостаточного качества определения диагностических параметров обусловлены недостатками этого стенда, к которым можно отнести:

– отсутствие устройств для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на каждом колесе автомобиля;

– отсутствие устройств для измерения угловых скоростей опорных роликов и определения при торможении проскальзывания колес автомобиля относительно опорных роликов;

– наличие жесткой кинематической связи между маховиками отдельных секций, подверженной воздействию пульсирующих моментов, передаваемых от опорных роликов к маховикам и наоборот, особенно при диагностировании тормозных систем, оборудованных антиблокировочными системами;

– наличие жесткой кинематической связи между соседними опорными роликами с левой и правой стороны стенда, приводящей при торможении к взаимовлиянию тормозных сил левых и правых колес диагностируемого автомобиля;

– отсутствие возможности изменять расстояние между передней и задней платформами стенда и диагностировать автомобили с разной базой.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения качества определения диагностических параметров различных тормозных систем автомобилей, в том числе и с АБС, с разной базой и любой колесной формулой.

Технический результат заключается в повышении качества определения диагностических параметров различных тормозных систем за счет определения тормозной силы на каждом колесе автомобиля, определения при торможении проскальзывания колес относительно опорных роликов, снижения пульсирующей нагрузки на приводные передачи опорных роликов, уменьшения ее неравномерности, исключения взаимовлияния тормозных сил левых и правых колес, изменения габаритной длины стенда.

Технический результат достигается тем, что испытательный стенд, содержащий опорные ролики и четыре маховика, расположенные по периметру стенда, выполненного с возможностью приведения его в движение с помощью испытуемого автомобиля, согласно изобретению дополнительно содержит установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, устройства для измерения угловых скоростей опорных роликов, следящие ролики и выполнен с возможностью изменения расстояния между передней и задней платформами, причем каждая секция стенда содержит маховик, соответствующий диагностируемому колесу, при этом маховики кинематически связаны между собой посредством клиноременных передач и регулирующего вала, установленного в направляющих между парами секций, и жестко связаны с соответствующими опорными роликами, взаимодействующими с колесами автомобиля, а установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, расположены между опорными роликами и соответствующими им маховиками.

В отличие от прототипа в заявляемом устройстве разнесенные по периметру стенда маховики кинематически связаны между собой посредством клиноременных передач и регулирующего вала. Таким образом, клиноременные передачи и регулирующий вал обеспечивают гибкую кинематическую связь между опорными роликами отдельных секций стенда.

Введение в заявляемое устройство устройств для измерения угловых скоростей опорных роликов позволит точно определять при торможении проскальзывание колес относительно опорных роликов.

Наличие четырех разнесенных по периметру стенда маховиков, соединенных между собой регулирующим валом с помощью клиноременных передач, позволит выравнивать угловые скорости вращения опорных роликов левых и правых секций стенда без пульсирующих моментов.

Расположение в каждой секции маховиков даст возможность снизить их размеры и массу.

Расположение устройств, измеряющих крутящие моменты, на валах опорных роликов между последними и маховиками позволит повысить точность определения тормозных сил за счет устранения изгибающих моментов.

Вынос маховиков и шкивов клиноременных передач из центральной части стенда на его периферию, за внешние габариты опорных роликов, позволит максимально увеличить просвет между стендом и диагностируемым автомобилем.

Установка регулирующего вала в вертикальных направляющих позволит при изменении геометрических параметров стенда регулировать натяжение ветвей клиноременных передач за счет собственного веса регулирующего вала и дополнительных грузов.

Таким образом, технический результат заявляемого изобретения достигается за счет следующего:

– более точного определения при торможении проскальзывания колес относительно опорных роликов;

– снижения величины пульсирующей нагрузки на привод опорных роликов за счет рассосредоточения (разнесения) маховой массы по отдельным секциям каждого диагностируемого колеса;

– уменьшения неравномерности пульсирующей нагрузки на привод опорных роликов за счет замены цепной передачи на клиноременную;

– устранения взаимовлияния тормозных сил левого колеса на правое и наоборот за счет замены между ними жесткой связи (вала) на гибкую связь (ременную передачу);

– устранения изгибающих моментов на участке “маховик – датчик тормозной силы – опорный ролик” за счет расположения устройств, измеряющих крутящие моменты, на валах опорных роликов между последними и маховиками, а следовательно, снижения погрешности при измерении тормозных сил;

– максимального увеличения просвета между стендом и диагностируемым автомобилем за счет выноса маховиков и шкивов клиноременных передач из центральной части стенда на его периферию, за внешние габариты опорных роликов;

– саморегулирования натяжения ветвей ременной передачи при изменении расстояния между платформами стенда за счет собственного веса регулирующего вала и дополнительных грузов;

– повышения безопасности диагностирования автомобилей за счет замены цепных передач на клиноременные;

– более качественного задания тестового режима и определения диагностических параметров различных тормозных систем автомобилей с широким диапазоном дорожного просвета, различной базой и любой колесной формулой за счет вышеперечисленных мероприятий.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию “новизна”.

Из уровня техники известно использование четырех маховиков в аналоге заявляемого устройства, в инерционном роликовом тормозном стенде с приводом от ведущих колес автомобиля (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. / Под ред. Г.В.Крамаренко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1983, с.146, рис.6.34а).

В известном решении наличие четырех маховиков не позволяет достичь технического результата. При жесткой связи всех секций стенда возможно диагностирование тормозных систем автомобилей, но невозможно исключение влияния привода и перераспределения сил и моментов между элементами различных секций. При отключении привода и устранении жесткой связи между секциями стенда невозможно обеспечить равенство угловых скоростей опорных роликов, что приводит к некорректным результатам измерения диагностических параметров.

В заявляемом устройстве наличие четырех маховиков, связанных между собой гибкой связью, обеспечит повышение точности измерения диагностических параметров. Наличие гибкой кинематической связи, в виде клиноременных передач, при измерении тормозного момента на колесе автомобиля позволит организовать подвод мощности к опорным роликам секции только с одной стороны, со стороны маховика, и исключить взаимовлияние привода и передачу моментов от опорных роликов и маховиков других секций. Предлагаемая схема с гибкой связью обеспечит равенство угловых скоростей маховиков и, как следствие, опорных роликов, что позволит с высокой точностью диагностировать тормозные системы, даже с АБС.

Регулирующий вал, при помощи которого происходит выравнивание угловых скоростей маховиков, позволит за счет собственного веса и дополнительных грузов осуществить натяжение клиноременных передач, компенсируя изменение расстояния между платформами (маховиками) при диагностировании автомобилей с различной базой.

Таким образом, из уровня техники не известно влияние признаков, сходных с отличительными, на достигаемый заявленным изобретением технический результат, что свидетельствует о соответствии заявляемого устройства критерию “изобретательский уровень”.

Заявляемый испытательный стенд иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства (вид сверху), на фиг.2 – то же (вид сбоку).

Стенд состоит из передней подвижной 1 и задней неподвижной 2 платформ, на каждой из которых установлены по две секции с опорными роликами 3 и следящими роликами 4. Опорные ролики 3 соединены с маховиками 5 посредством жестких муфт 6. На валах опорных роликов 3 между последними и соответствующими им маховиками 5 установлены устройства для измерения крутящих моментов 7, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, а также устройства для измерения угловых скоростей опорных роликов 8, расположенные, например, на торцах валов опорных роликов 3. Связь между опорными роликами 3 левых и правых секций стенда обеспечивается через маховики 5 посредством клиноременных передач 9 и регулирующего вала 10. Натяжение ветвей клиноременных передач 9 при изменении расстояния между платформами стенда, зависящего от базы диагностируемого автомобиля, осуществляется под собственным весом регулирующего вала 10, установленного с возможностью вертикального перемещения в направляющих 11 между парами секций.

Испытательный стенд работает следующим образом.

Колеса автомобиля устанавливаются на опорные ролики 3. Центровка осей автомобиля и стенда обеспечивается подвижной платформой 1. Ведущие колеса автомобиля приводят во вращение опорные ролики 3 одной из платформ, которые передают крутящий момент через маховики 5, клиноременные передачи 9 и регулирующий вал 10 опорным роликам 3 второй платформы. Колеса автомобиля разгоняют до начальной скорости испытаний (50…70 км/ч), после чего производится торможение. Тормозные силы, возникающие в процессе торможения, действуют на опорные ролики 3 и их валы. В то же время раскрученные маховики 5 передают реактивные моменты на валы опорных роликов 3, в результате чего последние испытывают крутящие напряжения. Величины крутящих напряжений валов опорных роликов 3 определяются устройствами для измерения крутящих моментов 7, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, и передаются на ЭВМ. В это время устройства для измерения угловых скоростей опорных роликов 8 измеряют угловые скорости опорных роликов 3, а следящие ролики 4 регистрируют текущие значения угловых скоростей вращения колес и их проскальзывание относительно опорных роликов 3 испытательного стенда.

Вышеописанное устройство позволяет более точно определять при торможении проскальзывания колес относительно опорных роликов, снижать пульсирующие нагрузки и их неравномерность в приводах опорных роликов, устранять взаимовлияние тормозных сил левых и правых колес друг на друга, с наибольшей точностью определять тормозные силы на каждом колесе автомобиля и диагностировать всевозможные тормозные системы автомобилей с широким диапазоном дорожного просвета, различной базой и любой колесной формулой. При диагностировании различных типов тормозных систем, автомобилей с различными схемами компоновки, с различной колесной формулой, с антиблокировочными системами или без них не требуется изменение методики проведения испытаний, порядка выполнения работ, перестройки алгоритма или перенастройки оборудования испытательного стенда.

Формула изобретения

Испытательный стенд, содержащий опорные ролики и четыре маховика, расположенные по периметру стенда, выполненного с возможностью приведения его в действие с помощью испытуемого автомобиля, отличающийся тем, что он дополнительно содержит установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, устройства для измерения угловых скоростей опорных роликов, следящие ролики и выполнен с возможностью изменения расстояния между передней и задней платформами, причем каждая секция стенда содержит маховик, соответствующий диагностируемому колесу, при этом маховики кинематически связаны между собой посредством клиноременных передач и регулирующего вала, установленного в направляющих между парами секций, и жестко связаны с соответствующими опорными роликами, взаимодействующими с колесами автомобиля, а установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, расположены между опорными роликами и соответствующими им маховиками.

РИСУНКИ