Стенд для испытания рулевых механизмов транспортных средств

 

Изобретение относится к стендам для испытания рулевых механизмов транспортных средств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона и характера создаваемых стендом управляющих и нагружающих воздействий . Испытываемый рулевой механизм (РМ) 1 связан с источником 6 питания , устройством 10 нагружения (У Г), дополнительным источником 15 питания -гг SS X -12 со О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5ц 4 0 01 М 17/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3937388/31-11 (22) 06,08.85 (46) 30.12.86. Бюл. ¹ 48 (.71) Винницкий политехнический институт (7 2) Л.П.Колосов, Д.С.Потапов, А.Н.Переяславский и В M.ßðåU;êî (53) 629.113.014.5(088.8) (56) Исследование и повышение эффективности тракторных объемных гидроприводов агрегатируемого оборудования и рулевых механизмов. Труды/

HATH. — N. 1975, вып. 242, с. 66. (54) СТЕНД ДПЯ HCIIblTAHKH РУЛЕВЫХ

МЕУАНИЗМОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ (57) Изобретение относится к стендам для испытания рулевых механизмов транспортных средств. Цель изобр етения — расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона и характера создаваемых стендом управляющих и нагружающих воздействий. Испытываемый рулевой механизм (Р1"1) 1 связан с источником 6 питания, устройством 10 нагружения (У Г), дополнительным источником 15 питания

1 280376 и устройством 44 управления. При включении стенда сигнал управления с выхода второго задающего блока 48 подается через гидрораспределитель

46 в гидромотор 45, который связан с входным валом 43 Р1"1 1. С выходным звеном 9 PM 1 жестко соединен шток 19

УН 1 О, Переключателем сигнал управлеI

Изобретение относится к испытательным устройствам, в частности к стендам для испытания рулевых меха-. низмов транспор.гных средств.

Цель изобретения — расширение 5 функциональных возможностей стенда.

На фиг. 1 изображена принципиальпая схема стенда, на фиг. 2 — схема задающего устройства, на фиг. 3 схема блока задания знака. и величи- 10 ны силы, на фиг. 4 — временная диа-: грамма работы блока задания знака и величины силы, на фиг . 5 — временная диаграмма работы устройства управления. 15

Испытываемый рулевой механизм 1, содержащий распределительное устройство 2 и гидроцилиндр 3, связан гидролиниями 4 и 5 с источником 6 пита- 20 ния, состоящим из насоса 7 и предохранительного клапана 8. Выходное звено 9 рулевого механизма 1 соединено с устройством 10 нагружения, которое образовано дополнительным гидроцилиндром 11, рабочие полости которого соединены гидролиниями с выходными каналами электрогидравлического усилителя 12, Входные каналы последнего соединены с напорной 13 и сливной 14 гидролиниями дополнительного источника 15 питания, состоящего из насоса 16 и предохранительного клапана 17, соединенных с гидробаком 18.

Электрогидравлический усилитель " 35

1 2 (электрогидравлический усилитель типа УЭГ-С),в котором перемещение золотника управляется входным электрическим сигналом, обеспечивает задание на штоке 19 гидропилиндра 11 40 усилия, пропорционального электрическому сигналу управления ° ния задается либо с выхода источника постоянного напряжения, что позволяет .задавать постоянную нагрузку требуемого направления, либо генератора сигналов специальной формы, что позволяет задав ать нагрузку, изменяющуюся по определенному закону. 2 з.п. ф-лы, 5 ил, 2

Электрический сигнал управления подается на неинвертирующий вход первого лектронного усилителя 20 с выхода переключателя 21, один вход которога связан с первым задающим блоком 22, а второй — с выходом блока

23 задания знака и величины силы.

Первый задающий блок 22 (фиг,2) содержит источник 24 постоянного напряжения (регулируемый источник постоянного тока типа Б5-43) и генератор 25 сигналов специальной формы (типа генератор Г6-28), выходы которых связаны с переключателем 26.

Генератор позволяет формировать периодические электрические сигналы с частотой в диапазоне от 0,001 -Гц

pо 1 1"Гц различной формы: гармонической, треугольной, прямоугольной, пилообразной и импульсной.

Блок задания знака и величины силы управляется сигналом., формируемым датчиком 27 перемещения, подвижный элемент которого жестко связан тягой 28 с выходным звеном 9 рулевого механизма 1 . Выход датчика перемещения через первый измерительный блок 29 связан с дифференцирующим блоком 30.

Датчик 27 перемещения (емкостный преобразователь) и связанный с ним первый измерительный блок 29 позволяют получить на выходе измерительного устройства электрический сигнал, пропорциональный величине смещения выходного звена рулевого механизма от нулевого положения.

Дифференцирующий блок 30 обеспечивает получение на выходе сигнала, пропорционального скорости выходного звена рулевого механизма.

1 280376

Блок задания знака и величины силы формирует электрический сигнал управления, знак которого определяется знаком скорости Выходного звена, а величина задается равной требуемому значению силы нагружения.

Блок задания знака и величины силы может быть выполнен на базе опера= ционных усилителей (фиг. 3) и содержит последовательно соединенные детектор 31 пересечения нулевого уровня, состоящий из компаратора

32, в цепи обратной связи которого установлены навстречу друг другу стабилитроны 33, инвертирующии усилитель 34, выполненный на основе операционного усилителя 35, переключатель 36 и усилитель 37 с регулиру-емым коэффициентом усиления. Усилитель 37 с регулируемым коэффици- 20 ентом усиления выполнен на операционном усилителе 38, инвертирующий вход которого соединен со стоком полевого транзистора 39, затвором связанного с источником 40 постоян— ного напряжения. При регулировании напряжения на затворе полевого транзистора 39 изменяется его сопротивление, что приводит к изменению отношения сопротивления обратной свя- 30 зи и входного сопротивления и, следовательно, изменяется коэффициент усиления усилителя.

На инвертирующий вход первого электронного усилителя 20 подается 35 электрический сигнал с выхода второго измерительного блока 41, связанного с датчиком 42 силы, образуя отрицательную обратную связь по уси— лию в устройстве нагружения. Элект- 40 ронный усилитель 20 (усилитель типа

УМЭ-100) обеспечивает усиление по мощности разности двух входных сигналов до величины, необходимой для управления электрогидравлическим уси- д5 лителем.

Датчик 42 силы (силоизмеритель типа У) позволяет преобразовывать измеряемое усилие в деформацию чувствительного элемента, которая ре- 50 гистрируется с помощью измерительного блока 4! (тензометрический усилитель типа 8 АНЧ).

Входной вал 43 рулевого механизма 1 соединен с устройством 44 управ-55 ления, состоящим из гидромотора 45 (аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2) рабочие полости которого соединены гидролиниями с выходными каналами дополнительного электрогидравлического усилителя 46, входные каналы которого соединены с напорной

13 и сливной 14 гидролиниями дополнительного источника 5 питания.

Электрогидравлический усилитель

46 (усилитель типа УЭГ-C) задает валу гидромотора 45 вращение со ско— ростью, пропорциональной электрическому сигналу управления, Электрический сигнал управления подается на инвертирующий вход второго электронного усилителя 47 (усилитель типа У .1Э-100) с выхода второго -,задающего блока 48, схема ко— торого аналогична схеме первого задающего блока (фиг. 2).

На инвертирующий вход второго электронного усилителя 47 подается электрический сигнал с выхода третьего измерительного блока 49, связанного с датчиком 50 скорости, образуя отрицательную обратную связь по скорости в устройстве управления.

Датчик 50 скорости (индукционный преобразователь) и связанный с ним третий измерительный блок 49 позволяют получить на выходе измерительного устройства электрический сигнал, пропорциональный величине скорости вала рулевого механизма.

Стенд работает следующим образом.

Сигнал управления с выхода задающего блока 48 подается на неинвертирующий вход электронного усилителя 47. При этом в зависимости от вида проводимых испытаний (статические или динамические) сигнал управления подается с выхода источника

24 постоянного напряжения или с выхода генератора 25 сигналов специальной формы, что задается переключателем 26. После усиления электронным усилителем 47 сигнал управления подается в цепь управления дополнительного электрогидравлического пре-. образователя 46, что приводит к смещению .его распределительного золотника от среднего положения на величину, определяемую величиной и знаком сигнала управления. При этом рабочие кромки распределительного золотника образуют дроссельные щели, через которые часть потока рабочей жидкости от дополнительного источника 15 питания подается в рабочие полости гидромотора 45. В результате валу гидромотора 45 задается враще1280376

8 же определяется направлением перемещения выходного звена 9 рулевого механизма 1.

На выходе инвертирующего усилителя 34 создается электрический сигнал

U, идентичный сигналу U но с противоположным знаком. Так, если во время от t< до t, сигнал 1! отрицательный, то в это же время сигнал

IIоложиTPJlbHb1H.

Переключателем 36 на неинвертиру1ощий вход усилителя 37 с переменным коэффициентом усиления подается либо сигнал U, либо сигнал U, задавая. требуемый характер нагру> а|ощего усилия, ко то рое совпадает или направлено противоположно направлению перемещения выходного звена рулевого механизма.

Регулируя напряжение на затворе полевого транзистора 39, задается такой коэффициент усиления I(усилителя 37, что на его выходе обеспечивается требуемое значение напряжения U т.е. 1И „=КЦ

Поскольку коэффициент усиления

К можно регулировать в широких пределах, обеспечивается большая глубина регулирования величины выходного напряжения 1 „„, определяющая величину силы нагружения.

Настройка стенда для проведения различных видов испытаний состоит в следующем.

При определении статической характеристики испытываемого рулевого механизма 1 входному валу 43 сигналом управления от источника 24 потоянного напряжения задающего блока 48 задаются различные по величине и знаку постоянные скорости вращения. При этом на выходном звене 9 рулевого механизма 1 сигналом управления от блока.23 задания знака и величины силы задаются различные по величине постоянные усилия нагруже-. ния. Переключателем 36 задается направление усилия либо совпадающее, либо направленное противоположно направлению перемещения выходного звена 9 (для анализа качества рулевого механизма-представляют интерес статические характеристики при обоих направлениях силы нагружения, так как в условиях эксплуатации рулевого механизма существуют оба характера нагружения). Величина силы нагружения задается величиной напряжения

-5

f5

Щ

50 на выходе источника 40 постоянного напряжения, После задания необходимых параметров воздействия на испытываемый рулевой механизм со стороны управляющего 44 и нагружающего 10 устройств измеряются параметры, характеризующие качество работы рулевого механизма, по которым строится статическая характеристика.

При определении динамической характеристики испытываемого рулевого механизма 1 входному валу 43 сигналом управления от генератора

25 сцгналов специальной формы задающего блока 48 задается вращение со скоростью, изменяющейся во времени по определенному закону. Так, при определении частотной характеристики рулевого механизма 1 входному валу 43 задается вращение со скоростью 7 (фиг ° 5), изменяющейся по гармоническому закону с различными значениями частоты Г.

При этом на выходном звене 9 рулевого механизма I сигналом управления от блока 23 задания знака и величины силы задаются постоянные усилия, регулируемые по величины в широких пределах, и направленные либо в одном либо в противоположном направлении движению выходного звена 9 рулевого механизма.

При определении переходной характеристики рулевого механизма 1 входному валу 43 задается вращение скоростью Ч (фиг. 5)„ ющейся ступенчато от значения „, ц до значения Ч . При этом генератор 25 сигналов специальной формы настраивается на генерирование периодического сигнала прямоугольной формы с частотой f Значение частоTbl выбирается таким, чтобы длительность импульса Т, при котором сигнал управления имеет постоянное значение, равное Т=1/2f для симметричного сигнала, была больп е длительность динамических процессов, про— текающих в испытываемом рулевом механизме при подаче такого управляющего сигнала.

При определении импульсной характеристики рулевого механизма 1 входному валу 43 задается импульс скорости, (фиг.5), характеризующийся величиной и длительноЗ мысе стью ь .

9 >2

При этом устройство 10 нагружения настраивается также на формирование. постоянного нагружающего усилия, как и в предыдущих случаях, При определении динамической жесткости испытываемого рулевого механизма 1 входному валу 43 не задается управляющего воздействия (он неподвижен). При этом переключателями 21 и 26 в цепь управления электрогидравлическим усилителем 12 подключается генератор 2S сигналов спвциальной формы задающего блока 22, который позволяет задавать нагрузку на выходном звене 9, изменяющуюся по гармоническому закону с различными значениями частоты и амплитуды.

Определение ряда параметров испытываемого рулевого механизма может выполняться при задании медленно меняющегося сигнала управления (например, при определении сил трения, зоны нечувствительности и др,).

При этом генератором 25 сигналов специальной формы задающего блока

48 входному валу 43 рулевого механизма I задается вращение со скоростью 1, изменяющейся по треугольному закону с малой частотой (фиг.5). формула изобретения

8037Ь полнительным источником питания и гидробаком, датчик скорости вращения рулевого вала, механически связанный с рулевым валом, датчик перемещения гидроцилиндра нагружения и датчик усилия, закрепленный на штоке гидропилиндра нагружения, электрически соединенные с устройствами управления и нагружения, о т л и10 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда, устройство нагружения выполнено в .виде первого измерительного блока, вход которого соединен

15 с датчиком перемещения, а выход через дифференцирующий блок и блок задания знака и величины силы — с одним входом переключателя, другой вход которого соединен с первым за20 дающим блоком, а выход — с одним входом усилителя, другой вход которого через второй измерительный блок соединен с датчиком усилия, выход усилителя соединен с входом электрогидравлического усилителя, устройство управления выполнено в виде дополнительного усилителя, соединенного своими входами с вторым задающим блоком и через третий измерительный блок с

30 датчиком скорости, а своим выходом— с входом дополнительного электрогидравлического усилителя, 1. Стенд для испытания рулевых механизмов транспортных средств, содержащий источник питания, подключенный.к испытываемому рулевому механизму> сообщаемому с гидробаком и гидро илиндром нагружения, механически связанным своим штоком с што" ком дополнительного гидроцилиндра, гидравлически соединенного через электрогидравлический усилитель с дополнительHbM источником питания и гидробаком, гидромотор привода рулевого механизма, механически связанный с рулевым валом испытываемого рулевого механизма и гидравлически соединенный через дополнительный электрогидравлический усилитель с до1

2. Стендпоп. t> а тлича35 ю шийся тем, что каждый задающий блок выполнен в виде источника постоянного напряжения и генератора сигналов, связанных с переключателем, выход которого является входом

4р задающего блока °

3 ° Стендпопп. 1 и 2, о тлич а ю шийся тем, что блок задания знака и величины силы выполнен

45 в:виде соединенных последовательно детектора пересечения нулевого уровня, инвертирующего усилителя, переключателя и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, цепь

50 управления которого связана с источником постоянного напряжения.

1 280376

Фиг2

Фиг.5

1280376

Фых

ВНИИПИ Заказ 7050/42 ТиРаж 778 Подпис кое

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4