Стенд для исследования динамики подвески транспортных средств

 

Область применения: автотракторный транспорт. Сущность изобретения: стенд для исследования динамики подвески транспортных средств содержит опорные площадки передней и задней осей, регулируемый источник напряжения постоянного тока, фильтр низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, генератор синусоидальных сигналов, два исполнительных механизма, каждый из которых состоит из пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа с двумя обмотками, два преобразователя синусоидальных колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, прикрепленного вертикально к днищу автомобиля, детектора, выходного резистора, элемента выделения синусоидальных составляющих колебаний подвески, четырех преобразователей амплитудного значения синусоидальных колебаний в напряжение постоянного тока, два делителя, каждый из которых выполнен в виде логометра с двумя обмотками. 6 ил.

Изобретение относится к испытательному оборудованию для исследования динамических процессов подвески транспортных средств.

Известен способ определения эффективности действия амортизатора в подвеске автомобиля, заключающийся в том, что замеряют статическую нагрузку от колеса на виброплощадку, подвергают колесо вибрации в диапазоне частот, охватывающем резонансную частоту колебаний неподрессоренной массы подвески, замеряют максимальное значение амплитуды вертикальных динамических контактных нагрузок между колесом и виброплощадкой.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает достаточную информативность, а именно не обеспечивается оперативное определение амплитудно-частотной характеристики подвески в координатах "колесо" "подвеска". Это означает, что в результате определения эффективности действия амортизатора не- достаточно полно определяются динамические свойства подвески, которые наиболее точно характеризуются амплитудно-частотной характеристикой подвески.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стенду является стенд для исследования колебательных процессов транспортных средств, содержащий опорные площадки передней и задней осей транспортного средства соответственно, исполнительные механизмы в виде электродвигателей постоянного тока, источники питания постоянного тока, преобразователи, усилители, программное устройство, выполненное в виде магнитографа, блок регулируемой задержки, выполненный как функциональный преобразователь.

Недостатком известного стенда, принятого за прототип, является то, что он не обеспечивает достаточную информативность при исследовании динамики подвески.

Указанный недостаток обусловлен тем, что на известном стенде не обеспечивается исследование влияния частоты колебаний колеса при постоянной амплитуде этих колебаний на величину колебаний подвески. Для этого на стенде необходимо экспериментально определять амплитудно-частотную характеристику подвески, которая достаточно полно характеризует динамику подвески. Результаты исследования в виде амплитудно-частотной характеристики подвески должны быть использованы для совершенствования подвески. Конструктивно известный стенд отличается наличием магнитографа, электродвигателей постоянного тока, причем последние имеют значительные динамические погрешности при вос-произведении сигналов, кроме того, в известном стенде не производится измерение характеристики воспроизводимых сигналов. Вследствие сказанного на известном стенде невозможно определять амплитудно-частотную характеристику подвески, поэтому он обладает ограниченной информативностью. Оперативное управление процессом исследования подвески транспортного средства на известном стенде отсутствует.

В основу изобретения положена такая задача, которая позволит экспериментально определить динамические свойства подвески транспортного средства путем определения амплитудно-частотной характеристики подвески.

Сущность изобретения заключается в том, что в стенде для исследования динамики подвески транспортных средств, содержащем опорные площадки передней и задней осей транспортного средства соответственно, исполнительные механизмы, источники напряжения, преобразователи, усилители, источники сигналов, блок регулируемой задержки, источник напряжения постоянного тока выполнен регулируемым, блок регулируемой задержки выполнен в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, источник сигналов выполнен в виде регулируемого по частоте генератора синусоидальных сигналов, каждый из исполнительных механизмов стенда выполнен в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа, имеющим две обмотки управления, причем первые обмотки управления каждого клапана подсоединены к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока, вторая обмотка управления первого клапана подсоединена к выходу генератора синусоидальных сигналов, вторая обмотка управления второго клапана подсоединена к выходу генератора синусоидальных сигналов посредством фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, а стенд снабжен двумя преобразователями колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, закрепленного вертикально к днищу транспортного средства, детектора, выходного резистора, элемента выделения синусоидальных составляющих колебаний подвески, преобразователя амплитудного значения синусоидальных составляющих в напряжение постоянного тока, первым и вторым делителями, выполненными в виде логометров с двумя обмотками, третьим и четвертым преобразователем синусоидального напряжения в напряжение постоянного тока, при этом первая обмотка первого делителя подключена к выходу генератора синусоидальных сигналов посредством третьего преобразователя синусоидальных составляющих напряжения, вторая обмотка первого делителя подключена к выходу первого преобразователя синусоидального напряжения, первая обмотка второго делителя подключена к выходу блока конденсаторов переменной емкости посредством четвертого преобразователя синусоидального напряжения, а вторая обмотка второго делителя подключена к выходу второго преобразователя синусоидального напряжения.

Выполнение источника постоянного тока регулируемым позволяет изменять напряжение, подаваемое в первые обмотки электроуправляемого гидравлического клапана, выполнение блока регулируемой задержки в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости упрощает стенд, выполнение источника сигналов в виде генератора синусоидальных сигналов позволяет подавать в обмотки клапанов исполнительных механизмов синусоидальные напряжения различной частоты, но различной амплитуды с целью определения динамики подвески, выполнение каждого из механизмов стенда в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа, имеющим две обмотки управления, позволяет подать непосредственно или через фильтр низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости на вторые обмотки клапана напряжение синусоидальной формы и получать синусоидальные колебания пульсаторов, а следовательно, и подвески, при этом сохраняется пропорциональность между подаваемым напряжением на обмотки клапана и механическим колебанием подвески, наличие двух преобразователей колебаний подвески в электрический сигнал, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, закрепленного вертикально к днищу транспортного средства, детектора, выходного резистора, позволяет преобразовать механические колебания подвески в электрический сигнал бесконтактным способом и с высокой чувствительностью, наличие элемента выделения синусоидальных составляющих колебаний подвески позволяет выделить из напряжения, полученного на выходном резисторе, синусоидальную составляющую, наличие преобразователей синусоидальных напряжений позволяет преобразовать синусоидальные сигналы в напряжение постоянного тока, уровень которого равен амплитуде синусоидального напряжения, наличие делителей позволяет получить сигналы, равные отношению двух подаваемых на их обмотки сигналов, и тем самым произвести отсчеты точек амплитудно-частотных характеристик подвески транспортного средства.

На фиг.1 изображена общая схема предлагаемого стенда; на фиг.2 сигналы в обмотках клапанов исполнительных механизмов; на фиг.3 сигналы в цепях преобразователей колебаний подвески; на фиг.4 сигнал на выходе элемента выделения синусоидальной составляющей колебания подвески; на фиг.5 сигналы, поясняющие работу преобразователей амплитуды синусоидального напряжения; на фиг. 6 примерный вид амплитудно-частотной характеристики подвески транспортного средства.

Стенд содержит опорные площадки 1 и 2 передней и задней осей соответственно транспортного средства 3, регулируемый источник 4 напряжения постоянного тока, фильтр 5 низших частот с блоком 6 конденсаторов переменной емкости, генератор 7 синусоидальных сигналов, два исполнительных механизма 8 и 9, каждый из которых состоит из пульсатора 10 с электроуправляемым гидравлическим клапаном 11 пропорционального типа с двумя обмотками 12 и 13 первого клапана и 14 и 15 второго клапана управления, причем обмотки 12 и 14 каждого клапана подсоединены к выходу регулируемого источника 4 напряжения, обмотка 13 первого клапана подсоединена к выходу генератора 7 синусоидальных сигналов, обмотка 15 управления второго клапана подсоединена к выходу блока 6 конденсаторов переменной емкости, два преобразователя 16 и 17 синусоидальных колебаний подвес-ки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора 18, согласующего усилителя 19, конденсатора 20, катушки 21 индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня 22, прикрепленного вертикально к днищу автомобиля, детектора 23, выходного резистора 24, элемента 25 выделения синусоидальных составляющих колебаний подвески, четыре преобразователя 26-29 амплитудного значения синусоидальных колебаний в напряжение постоянного тока, два делителя 30 и 31, каждый из которых выполнен в виде логометров с двумя обмотками 32 и 33, 34 и 35, при этом обмотка 32 делителя 30 подключена к выходу генератора 7 посредством преобразователя 27, обмотка 33 делителя 30 подключена к выходу преобразователя 26, обмотка 34 делителя 31 подключена к выходу блока 6 посредством преобразователя 28, обмотка 35 делителя 31 подключена к выходу преобразователя 29.

Каждый элемент 25 имеет конденсатор 36 и резистор 37. Каждый преобразователь амплитудного значения синусоидальных колебаний содержит конденсатор 38, диод 39, резистор 40 и фильтр 41 низших частот.

Стенд работает следующим образом.

На опорные площадки 1 и 2 устанавливают испытуемое транспортное средство 3. От источника 4 напряжения постоянного тока напряжение подается на обмотки 12 и 14 клапанов 13 (фиг.2,а), на обмотку 13 первого клапана подается сигнал от генератора 7 (фиг.2,б), на обмотку 15 управления второго клапана подается сигнал синусоидальной формы с выхода блока 6 конденсаторов переменной емкости, задержанный относительно первого сигнала фильтром 5 и конденсаторами блока 6 (фиг.2,в). Положение первого клапана 11 в данный текущий момент времени определяется суммой сигналов, подаваемых на его обмотки 12 и 13 (фиг.2, г), положение второго клапана 11 в любой момент времени определяется суммой сигналов, подаваемых на его обмотки 14 и 15 (фиг.2,д). Колебания подвески происходят в соответствии с сигналами, изображенными на фиг.2,г и д.

Подают на обмотки 13 и 15 клапанов синусоидальные колебания частотой, например, 0,5 Гц. По истечении некоторого времени, когда прекращаются переходные процессы, устанавливается гармоническое колебание с той же частотой, но с другой амплитудой подвески транспортного средства. Стержень 22, закрепленный на днище транспортного средства, также колеблется и на выходе резистора 24 формируется сигнал, пропорциональный этим колебаниям. Происходит это следующим образом. На выходе мультивибратора 18 преобразователей 16 и 17 формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (фиг.3, а), которые посредством согласующего усилителя 19 поступают на последовательный резонансный контур, образованный конденсатором 20 и катушкой 21 индуктивности. Контур имеет резонансную амплитудно-частотную харак- теристику (фиг.3,б). Контуром из всего спектра частот входного на контур периодического сигнала с прямоугольными импульсами (спектр изображен на фиг.3, в), имеющего практически неограниченную полосу частот, выделяется гармоническая составляющая с частотой, равной резонансной частоте контура, изображенная на фиг. 3, г. При изменении положения стержня 22 изменяется индуктивность резонансного контура, поэтому меняется амплитуда гармонической составляющей на выходе резонансного контура (фиг.3,д). Для выделения изменения амплитуды гармонической составляющей сигнал подается на детектор 23, который сначала выпрямляет его (фиг.3,е), а затем отфильтровывает высокочастотную составляющую (фиг.3,ж).

Поэтому на резисторе 24 формируется сигнал, пропорциональный колебаниям стержня, этот сигнал имеет постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая отделяется элементом 25 выделения синусоидальных составляющих колебаний подвески, остается на выходе элемента 25 только синусоидальная составляющая (фиг.4). При открытом диоде 39 конденсатор 38 заряжается с малой постоянной времени до значительной величины. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе 38 становится больше мгновенного значения измеряемого напряжения, диод 39 закрывается. Затем конденсатор 38 разряжается. Так как постоянная времени разряда значительно больше, чем заряда, то разряжается конденсатор только на некоторую величину, что показано на фиг.5,а. Поэтому в установившемся режиме конденсатор 38 практически заряжается до амплитуды входного на преобразователи 26 и 29 амплитудного значения. Напряжение на резисторе 40 представляет собой синусоидальное напряжение, постоянная составляющая которого практически равна амплитуде входного на преобразователи 26 и 29 напряжения (фиг. 5, б). Напряжение, сформированное на резисторах 40, сглаживается фильтрами 41. Полученные напряжения подаются на обмотки 33 делителя 30 и обмотки 35 делителя 31.

Аналогично преобразователям 26 и 29 амплитудного значения работают преобразователя 27 и 28 амплитудного значения. Напряжения, сформированные на резисторах 40, сглаживаются фильтрами 41 и подаются соответственно на обмотки 32 делителя 30 и обмотки 34 делителя 31. Делители 30 и 31 регистрируют значения амплитуд синусоидальных колебаний подвески, делят амплитуды колебаний подвески на амплитуды подаваемых колебаний. Результаты отсчитываются оператором.

Затем изменяется частота напряжения генератора 7. Амплитуда же напряжения генератора сохраняется постоянной. Опять регистрируются показания делителей 30 и 31. Проделывается это 10-12 раз. По по- лученным отсчетам регистрирующих делителей 30 и 31 строятся амплитудно-частотные характеристики подвески, примерный вид одной из них приведен на фиг.6.

Таким образом, на заявляемом стенде обеспечивается определение амплитудно-частотной характеристики подвески, информативность стенда возрастает.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащий опорные площадки передней и задней осей транспортного средства, исполнительные механизмы, источники напряжения, преобразователи, усилители, источники сигналов, блок регулируемой задержки, отличающийся тем, что источник напряжения постоянного тока выполнен регулируемым, блок регулируемой задержки в виде фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, источник сигналов в виде регулируемого по частоте генератора синусоидальных сигналов, каждый из исполнительных механизмов стенда выполнен в виде пульсатора с электроуправляемым гидравлическим клапаном пропорционального типа, имеющим две обмотки управления, причем первые обмотки управления каждого клапана присоединены к выходу регулируемого источника напряжения постоянного тока, вторая обмотка управления первого клапана подсоединена к выходу генератора синусоидальных сигналов, вторая обмотка управления второго клапана к выходу генератора синусоидальных сигналов посредством фильтра низших частот с блоком конденсаторов переменной емкости, а стенд снабжен двумя преобразователями колебаний подвески, каждый из которых состоит из последовательно соединенных мультивибратора, согласующего усилителя, конденсатора, катушки индуктивности, выполненной с возможностью вхождения в нее стержня, прикрепленного вертикально к днищу транспортного средства, детектора, выходного резистора, элемента выделения синусоидальных составляющих колебаний подвески, преобразователя амплитудного значения синусоидальных составляющих в напряжении постоянного тока, первым и вторым делителями, выполненными в виде логометров с двумя обмотками, третьим и четвертым преобразователями синусоидального напряжения в напряжение постоянного тока, при этом первая обмотка первого делителя подключена к выходу генератора синусоидальных сигналов посредством третьего преобразователя синусоидальных составляющих напряжения, вторая обмотка первого делителя к выходу первого преобразователя синусоидального напряжения, первая обмотка второго делителя - к выходу блока конденсатора переменной емкости посредством четвертого преобразователя синусоидального напряжения, а вторая обмотка второго делителя к выходу второго преобразователя синусоидального напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6