Устройство для измерения деформаций пневматической шины

 

Сущность: датчики размещены внутри шины и представляют собой П-образный сердечник 1, установленный в плоскости, перпендикулярной оси колеса. В средней части поперечина сердечника прикреплена шарнирно через стержень 2 к ободу 3 колеса. На поперечине сердечника смонтирована катушка 4 первичной обмотки. Свободные концы сердечника входят в катушки 5 и 6 вторичных обмоток, шарнирно закрепленных на внутренней образующей поверхности шины. 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям пневматических шин, в частности к устройствам для измерения деформаций пневматическо шины.

Известно устройство для измерения деформаций пневматической шины (Фролов П. С. Методика исследования некоторых параметров ведущего моста колесного тягача при криволинейном движении. - В кн. : Исследование и расчет строительных и дорожных машин. Воронеж, изд-во ВГУ, 1974, с. 53-57), содержащее датчик, установленный в полости шины, закрепленный одним концом на ободе колеса, а другим концом на внутренней образующей поверхности шины.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений вследствие механического перемещения ползуна датчика по обмотке, обусловленная скачкообразным изменением электрического сигнала.

Известно также устройство для измерения деформаций пневматической шины [1] , содержащее датчик, установленный в полости шины, жестко закрепленный одним концом на ободе колеса, а другим концом шарнирно закрепленный на внутренней образующей поверхности шины.

Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для измерения деформаций пневматической шины только в стационарных лабораторных условиях и не предназначено для измерения деформаций пневматической шины в движении на транспортном средстве. Кроме того, недостатком устройства является низкая точность измерений вследствие механического перемещения ползуна датчика по обмотке, обусловленная скачкообразным изменением электрического сигнала.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет измерения показаний в движении и повышения точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения деформаций пневматической шины, содержащем датчик, установленный в полости шины, жестко закрепленный одним концом на ободе колеса, а другим концом шарнирно закрепленный на внутренней образующей поверхности шины, датчики размещены по окружности с окружным шагом не меньше длины "пятна" контакта шины с опорной поверхностью и выполнены в виде П-образного сердечника, установленного в плоскости, перпендикулярной оси колеса, поперечина сердечника в средней части шарнирно закреплена на одном конце стержня с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси колеса, другой конец стержня жестко закреплен на ободе колеса в радиальном направлении, на поперечине сердечника смонтирована катушка первичной обмотки, свободные концы сердечника входят в катушки вторичных обмоток, шарнирно закрепленных на внутренней образующей поверхности шины, подключенных в противофазе, расстояние между свободными концами сердечника не больше длины "пятна" контакта, причем катушки первичных обмоток соединены между собой параллельно, а катушки вторичных обмоток соединены между собой последовательно.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство для измерения деформаций пневматической шины содержит датчики, установленные в полости шины, размещенные по окружности с окружным шагом не меньше длины "пятна" контакта шины с опорной поверхностью и выполненные в виде П-образного сердечника 1, установленного в плоскости, перпендикулярной оси колеса. Поперечина сердечника 1 в средней части шарнирно закреплена на одном конце стержня 2 с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси колеса, другой конец стержня 2 жестко закреплен на ободе 3 колеса в радиальном направлении. На поперечине сердечника 1 смонтирована катушка 4 первичной обмотки, свободные концы сердечника 1 входят в катушки 5 и 6 вторичных обмоток, шарнирно закрепленных на внутренней образующей поверхности шины 7, подключенных в противофазе, причем катушки 4 первичных обмоток соединены между собой параллельно, а катушки 5 и катушки 6 вторичных обмоток соединены между собой последовательно соответственно. Концы 8 проводов катушек 4 первичных обмоток подключены к источнику питания (на чертеже не показан), а концы 9 и 10 проводов соответственно катушек 5 и 6 вторичных обмоток подключены к входу усилителя (на чертеже не показан).

Устройство для измерения деформаций пневматической шины работает следующим образом.

При взаимодействии исследуемой пневматической шины на транспортном средстве с опорной поверхностью происходит деформация пневматической шины с образованием "пятна" контакта.

В исходном положении, когда колесо стоит на месте и датчик полностью попадает в зону "пятна" контакта, свободные концы сердечника 1 входят на одинаковую глубину в катушки 5 и 6 вторичных обмоток, с концов 9 и 10 проводов катушек 5 и 6 вторичных обмоток поступает согласованный сигнал.

При движении транспортного средства исследуемая точка внутренней поверхности пневматической шины перемещается в пространстве. При этом, например, катушка 6 вторичной обмотки (по ходу движения колеса) заходит на один свободный конец сердечника 1, а катушка 5 вторичной обмотки частично освобождает другой свободный конец сердечника 1. Сердечник 1 поворачивается на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси колеса вокруг шарнира на конце стержня 2. В этом случае с концов 9 и 10 проводов соответственно катушек 5 и 6 поступает рассогласованный сигнал, причем величина его меняется по мере перемещения датчика в зоне действия "пятна" контакта. При выходе датчика из зоны действия "пятна" контакта катушки 5 и 6 вторичных обмоток занимают исходное положение относительно свободных концов сердечника 1. Поскольку окружной шаг между датчиками выполнен не меньше длины "пятна" контакта, то рассогласованный сигнал уже будет поступать с катушек 5 и 6 вторичных обмоток соседнего датчика, т. е. непрерывно, позволяя с высокой точностью определить достоверную деформацию пневматической шины в месте ее взаимодействия с опорной поверхностью. Датчики, которые на данный момент не попадают в "пятно" контакта, показывают нулевое значение.

Датчики размещены по окружности с окружным шагом не меньше длины "пятна" контакта шины с опорной поверхностью для получения непрерывного меняющегося рассогласованного сигнала между катушками 5 и 6 вторичных обмоток при движении колеса, обеспечивая достижение поставленной цели.

П-образный сердечник 1 установлен в плоскости, перпендикулярной оси колеса, для обеспечения полного охвата зоны действия "пятна" контакта.

Поперечина сердечника 1 в средней части шарнирно закреплена на одном конце стержня 2 для обеспечения поворота сердечника 1 в плоскости, перпендикулярной оси колеса, на некоторый угол под воздействием катушек 5 и 6 вторичных обмоток.

Стержень 2 является промежуточным звеном между ободом 3 колеса и сердечником 1 и предназначен для жесткого удержания сердечника в вертикальном положении, исключая продольные перемещения последнего, а также, обеспечивая поворот сердечника 1 в плоскости, перпендикулярной оси колеса, под воздействием катушек 5 и 6 вторичных обмоток при движении колеса.

Катушка 4 первичной обмотки, установленная на поперечине сердечника 1, обеспечивает подачу питания для возбуждения катушек 5 и 6 вторичных обмоток. Катушки 5 и 6 вторичных обмоток шарнирно закреплены на внутренней образующей поверхности шины для обеспечения возмущающегося поворота в плоскости, перпендикулярной оси колеса, под действием силы деформации шины. Катушки 5 и 6 вторичных обмоток подключены в противофазе для обеспечения получения рассогласованного сигнала. Система, включающая индукционные датчики с тремя катушками, является наиболее линейной на всем протяжении измерения. Упомянутые датчики допускают значительно большие перемещения подвижной части при сохранении линейности их характеристик.

Расстояние между свободными концами сердечника 1 выполнено не больше длины "пятна" контакта для охвата зоны действия "пятна" контакта при движении колеса.

Катушки 4 первичных обмоток соединены между собой параллельно для обеспечения подачи питания, одинакового по величине, на катушки 5 и 6 вторичных обмоток для их возбуждения.

Катушки 5 и 6 вторичных обмоток соединены между собой последовательно соответственно для суммирования и подачи рассогласованного сигнала на усилитель при изменении их положения относительно свободных концов сердечника 1.

Таким образом, предложенное устройство для измерения деформаций пневматической шины позволяет повысить точность определения динамического радиуса колеса при его движении непосредственно на транспортном средстве, расширяя эксплуатационные возможности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ, содержащее датчик, установленный в полости шины, жестко закрепленный одним концом на ободе колеса, а другим концом шарнирно закрепленный на внутренней образующей поверхности шины, отличающееся тем, что датчики размещены по окружности с окружным шагом не меньше длины "пятна" контакта шины с опорной поверхностью и выполнены в виде П-образного сердечника, установленного в плоскости, перпендикулярной к оси колеса, поперечина сердечника в средней части шарнирно закреплена на одном конце стержня с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной к оси колеса, другой конец стержня жестко закреплен на ободе колеса в радиальном направлении, на поперечине сердечника смонтирована катушка первичной обмотки, свободные концы сердечника введены в катушки вторичных обмоток, шарнирно закрепленных на внутренней образующей поверхности шины, подключенных к противофазе, расстояние между свободными концами сердечника не больше длины "пятна" контакта, причем катушки первичных обмоток соединены между собой параллельно, а катушки вторичных обмоток соединены между собой последовательно.

РИСУНКИ

Рисунок 1