Устройство для измерения знакопеременных боковых сил на колесе транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для определения боковых реакций, действующих на колесо при криволинейном движении, преимущественно полноприводных колесных машин. Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение точности измерения. Преобразователи сил выполнены в виде встроенных внутри ступицы двух ажурных спицеобразных колец 9, расположенных между подшипниками 6, 7 и 8 ступицы 1 и зафиксированных от проворачивания на цапфе 3 шпонками 10, а наклеенные на спицах каждого из колец тензорезисторы соединены через один в две группы, составляющие два противоположных плеча измерительного моста, причем кольца сжаты концевой гайкой до величины напряжений в спицах 0,40-0,45 предела текучести материала колец, а сечение спицы выбирается исходя из максимальной боковой нагрузки на колесо. 3 з п. ф-лы, 7 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 М 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4669956/11 (22) 13.02.89 (46) 30.04.92. Бюл, ¹ 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного машиностроения (72) А.Л.Каменский, И.А.Потапов, О,М,Гопкало, В.В.Крюков; А.И.Мазур и В.А.Климешов (53) 629.113,001.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 847133, кл, G 01 М 17/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗНАКОПЕРЕМЕННЫХ БОКОВЫХ CViJ1 НА КОЛЕСЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспортно- . му машиностроению и может быть использовано для определения боковых реакций, действующих на колесо при криволинейном

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для определения боковых реакций, действующих на колесо при криволинейном движении, и реимуществен но полн оп риводных колесных машин.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства; на фиг. 2 — развертка измерительных колец со спицами; на фиг, 3 — схема их объединения в плечи измерительного моста; на фиг. 4-7 — нагрузочная схема колец при разных возможных реакциях на колесе при движении машины.

Устройство состоит из ступицы 1, например, ведущего опорного колеса с приво дом от колесного редуктора 2. к которому

„„ЯЯÄÄ 1730549 А1 движении, преимущественно полноприводных колесных машин. Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение точности измерения, Преобразователи сил выполнены в виде встроенных внутри ступицы двух ажурных спицеобразных колец 9. расположенных между подшипниками 6, 7 и 8 ступицы 1 и зафиксированных от проворачивания.на цапфе 3 шпонками 10, а наклеенные на спицах каждого из колец тензорезисторы соединены через один в две группы, составляющие два противоположных плеча измерительного моста. Причем кольца сжаты концевой гайкой до величины напряжений в спицах 0,40-0,45 предела текучести материала колец, а сечение спицы выбирается исходя из максимальной боковой нагрузки на колесо. 3 э,п. ф-лы, 7 ил. прифланцована цапфа 3. Ведущая шестерня 4 и приводной вал 5 обеспечивают вращение ступицы. На цапфе установлен подшипниковый узел с опорами 6 — 8, между которыми устанавливаются распорные кольца 9, закрепленные на цапфе от проворачивания шпонкой 10. Концевая гайка 11 обеспечивает необходимую затяжку подшипникового узла. В неподвижной цапфе выполнены пазы и сверления для вывода проводов на колодку 12, затем на разъем 13 и далее к регистратору.

В данном техническом решении преобразователем боковой силы являются два кольца 9, развертка которых показана на фиг, 2. Кольца выполнены в виде ажурной конструкции спицеобразной формы, на спицах 14 размещены тензорезисторы R i =: 1,2;

1730549

j = 1,2...8, которые по мостовой схеме электрически соединены с разьемом 13, Тензореэисторы каждой спицы соединены через один в две группы, составляющие два противоположных плеча а, б, в и г измерительного моста (фиг. 3). Площадь сечения спиц F выбирается исходя из условия прочности материала и устойчивости при сжатии спиц от максимальной боковой нагрузки. Предварительное сжатие спиц до напряжений. равн ых 0,40-0,45 и редела текучести, обеспечивается концевой гайкой 11, Выбор этого значения обусловлен срединным значением деформации в линейной части зоны сжатия спиц колец.

Принцип работы измерителя боковых рс кций может быть пояснен по упрощенной схеме нагружения колеса движущегося транспортного средства (фиг. 4-7) и по пояснениям, приведенным в таблице;

Известно, что на колеса машины действуют три ортогональные силы; тангенциальная Rx, боковая Ry и нормальная Rz, которые вызывают изгибные и нормальные напряжения в спицах измерителя (1 г и Оу.

При отсутствии внешних сил (фиг, 4) спицы равномерно по окружности сжаты до напряжений ггпу и щ величиной затяжки концевой гайки Рпрдо напряжений cinp Эта величина принята за нулевое положение измерительного сигнала. При действии только боковой силы (фиг. 5) спицы одного кольца дополнительно сжимаются, а напряжения на спицах другого — снижаются. Этим достигается удвоение чувствительности измерительного преобразователя. При прямолинейном движении машины (фиг. 6) происходит изгиб спиц, а принятое соединение тензореэисторов MQGTB ведет к компенсации изгибных напряжений и, следовательно, суммарный сигнал от боковой силы равен нулю. В общем случае воздействия внешних нагрузок на колесо (фиг.

7) преобразователь выделяет только боковые реакции, которые подлежат регистрации, Опытный образец устройства проверен в ходовых условиях на макете колесного шасси с бортовым способом поворота (колесная формула 8 х 8). Кольца выполнены в диаметрах 105 мм и 95 мм при ширине 40 мм, сечение спиц выбрано поямоугольной формы с размерами 8 х 4 мм, момент затяжки концевой исайки составил 0,8 — 1,0 кНм, а сопротивление одного плеча моста—

700 Ом,. Диапазон регистрируемых боковых усилий равен от -25 до +25 кН.

Применение устройства в экспериментальных работах позволило выявить реаль25

55 ные боковые нагрузки, действующие на колеса опытного шасси в процессе, поворота.

Данные использованы для оценки достоверности расчетных моделей, при разработке рекомендаций по рациональному выбору соотношений размеров опорной поверхности (база-колея) новых конструкций шасси на стадии проектирования.

Расширение области использования изобретения применительно к другим транспортным средствам позволит с достаточной надежностью и точностью оценивать нагруженность колес, а в совокупности с другими показателями оценивать эффективность возможных конструкций транспортных средств, Формула изобретения

1. Устройство для измерения знакопеременных боковых сил на колесе транспортного средства, содержащее ступицу, силоизмерительный тензопреобразователь, установленный на оси колеса, расположенный внутри подшипникового узла, состоящего из радиальных и упорного подшипников, и соединенный с регистрирующим прибором, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения точности измерений, указанный тензопреобразователь выполнен в виде двух одинаковых колец, установленных соосно и последовательно на оси колеса по обе стороны взаимодействующего с ними и установленного в ступице колеса упорного подшипника и между двумя радиальными подшипниками, один из которых установлен с возможностью осевого перемещения, взаимодействует с одним из колец и соединен с механизмом создания предварительного напряжения в кольцах.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что механизм создания предварительного напряжения в кольцах выполнен в виде пары винт-гайка.

3. Устройство по п.1, отл ич а ю щеес я тем, что каждое кольцо тензопреобразователя выполнено в виде двух обечаек. соединенных распорными спицами, равномерно расположенными по окружности, причем количество спиц кратно четырем, а размеры их выбраны из условия мин (У)

Н л Е где 1м н — наименьший момент инерции сечения; F — площадь поперечного сечения;! — длина спицы; (o) — предельно допустимое напряжение сжатия спицы; Š— модуль уп ругости материала спицы.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что тензорезисторы тензопреобра1730549 ах преоб

Я регислра ору зователя установлены на спицах колец и электрически соединены на каждом кольце через один, образуя по два противоположных плеча тензомоста, которые между собой

Напряжения в спи соединены по схеме полного моста, причем каждое плечо содержит четное число тензорезисторов.

1730549

Фиг. Z

1730549

1730549

Puz,7

С оста в и тел ь М, Л яско

Техред М.Моргентал

Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Коляда

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 с

Заказ 1509 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5