Стендовый способ определения механических потерь в шине

 

Использование: в области испытания колес транспортных средств, в частности колес с резиновыми пневматиками. Сущность: проводят испытания системы роликовый стенд - колесо в два этапа: на первом этапе определяют потери в системе при использовании в качестве колеса его недеформируемого аналога, на втором этапе определяют потери в системе при прокручивании ее с испытуемым колесом и по разности результатов испытаний на втором и первом этапе определяют потери в шине. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области испытаний колес транспортных средств, в частности колес с резиновыми пневматиками. Изобретение может быть использовано в автомобиле- и тракторостроении.

Известен способ испытания колес с шинами, когда пневмошину поджимают к поверхности подвижной опоры, после чего к осям объекта испытаний прикладывают вертикальную нагрузку, а на подвижную опору последовательно воздействуют усилиями в соответствии с заданной программой эксперимента [1] Использование данного способа сопряжено со значительными техническими трудностями его осуществления, способ не достаточно оперативен. Все это усложняет его практическую реализацию. Кроме того, при этом способе не учитывается также особенность деформации шин на роликовом стенде.

Наиболее близким техническим решением является способ определения колесной мощности автомобиля на роликовом стенде [2] где согласно принятой методике испытаний относительные механические потери в роликовом стенде представляются постоянным коэффициентом, определяющим долю потерь в стенде от передаваемой мощности. В действительности потери в стенде не могут быть достоверно определены с помощью постоянного коэффициента, т.к. они (потери) существенно зависят от целого ряда факторов: от технического состояния стенда, которое меняется в процессе его эксплуатации, в частности, ввиду износа элементов стенда); от размеров колеса, устанавливаемого на ролики стенда, и геометрических параметров последнего; величины вертикальной нагрузки, действующей на систему роликовый стенд колесо. Следовательно, этот способ не может точно определить величину механических потерь в шине.

Целью изобретения является повышение точности и оперативности определения механических потерь в шине.

Указанная цель достигается тем, что испытания системы роликовый стенд - колесо проводят в два этапа: на первом этапе (тарировка стенда) определяют потери в системе при использовании в качестве колеса его недеформируемого аналога, фиксируют потери в системе в виде зависимости момента М_C1 сопротивления системы прокручиванию от вертикальной нагрузки G_H на колесо; на втором этапе проводят испытания системы роликовый стенд колесо с использованием того же стенда, на котором вместо недеформируемого аналога устанавливается испытуемое колесо с деформируемой шиной, испытания проводят по той же программе и определяют вторую зависимость M_C2 сопротивления системы прокручиванию от вертикальной нагрузки G_H и по разности моментов сопротивлений на втором и первом этапах испытаний системы роликовый стенд колесо определяют механические потери в шине в виде момента сопротивления M_C3 от вертикальной нагрузки: M_C3 f(G_H) M_C2-M_C1.

Таким образом, учитывается влияние на величину механических потерь в стенде его технического состояния и геометрических параметров системы роликовый стенд колесо.

Прокручивание системы роликовый стенд колесо с недеформируемым аналогом обеспечивает точное определение механических потерь в самом стенде в условиях максимально приближенных к воздействию на стенд со стороны конкретного испытуемого колеса с шиной, что позволяет разделить механические потери в шине и в стенде.

Силовые зависимости в системе роликовый стенд колесо с учетом их геометрических размеров определяются следующими формулами (см. фиг. 1): М_C P_C · R; где P_C сила сопротивления качению колеса; М_C момент сопротивления прокручиванию системы роликовый стенд - колесо; f_k коэффициент сопротивления качению; G_H вертикальная нагрузка на колесо (на систему роликовый стенд - колесо).

Из геометрии роликового стенда и испытуемого колеса следует (см. фиг.1): L = 2(R+r)·sinα; откуда
где L межосевое расстояние роликов стенда;
R радиус качения испытуемого колеса с шиной (радиус деформируемого аналога колеса);
r радиус ролика стенда.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что система роликовый стенд колесо подвергается специальной тарировочной операции, выполняемой с использованием недеформируемого аналога колеса, позволяющей точно определить механические потери в самом стенде в соответствии с конкретными условиями испытаний. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан один из возможных вариантов реализации способа: 1 - испытуемое колесо с шиной, 2 ролики стенда, 3 рычаг для нагружения системы крутящим моментом, 4 сектор рычага, 5 динамометр, 6 нерастяжимая нить, соединяющая сектор рычага с динамометром.

Способ реализуется следующим образом.

Сначала на роликовый стенд устанавливают недеформируемый аналог испытуемого колеса. При этом радиус аналога принимают равным радиусу R качения колеса. Ось колеса (недеформируемого аналога) нагружают вертикальной силой G_H, постепенно увеличивая ее значение от минимального до максимально допустимого, и определяют при каждом значении G_H величину усилия P₁, возникающую при прокручивании системы роликовый стенд колесо. Определяют величину момента сопротивления системы прокручиванию по формуле
М_C P₁·R_p.

Таким образом, получают зависимость момента сопротивления системы от вертикальной нагрузки при использовании в качестве колеса недеформируемого аналога (первый этап испытаний):
М_C1=f(G_H).

На фиг.2 эта функция показана под номером 1.

Затем вместо недеформируемого аналога на стенд устанавливают испытуемое колесо с шиной. Испытания проводят по описанной выше программе и получают зависимость момента сопротивления в системе от вертикальной нагрузки при наличии колеса с деформируемой шиной (второй этап испытаний):
М_C2 f(G_H).

На фиг.2 эта функция показана под номером 2.

На основании первой и второй зависимостей определяют механические потери в шине в виде функции момента М_C3 сопротивления от нагрузки G_H как разность между второй и первой функциональной зависимостью:
М_C3=f(G_H) М_C2-М_C1.

На фиг. 2 эта функция показана под номером 3.

Литература
1. А.с. N 217673, G 01 M 17/02, 1968.

2. Техническая эксплуатация автомобилей. Под ред. проф. Г.В. Крамаренко. М. Транспорт, 1983.

Формула изобретения

1. Стендовый способ определения механических потерь в шине, заключающийся в определении механических потерь в системе роликовый стенд колесо путем нагружения системы вертикальной нагрузкой и фиксации соответствующего этой нагрузке момента сопротивления системы прокручиванию, отличающийся тем, что испытания системы роликовый стенд колесо проводят в два этапа: на первом этапе определяют потери в системе роликовый стенд колесо при использовании в качестве колеса его недеформируемого аналога, фиксируют потери в системе в виде зависимости момента М_с1 сопротивления системы прокручиванию от вертикальной нагрузки G_н на колесо (М_с1 f (G_н)), на втором этапе проводят испытания системы роликовый стенд колесо с использованием того же стенда, на котором вместо недеформируемого аналога устанавливается испытуемое колесо с деформируемой шиной, испытания выполняют по той же программе и определяют вторую зависимость момента М_с2 сопротивления системы прокручиванию от вертикальной нагрузки G_н (М_с2 f(G_н)), определяют механические потери в шине в виде функции момента М_с3 сопротивления колеса с шиной прокручиванию от вертикальной нагрузки G_н как разность моментов сопротивления на втором и первом этапе испытаний системы роликовый стенд колесо
М_c3 f (G_н) М_с2 М_с1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что геометрические параметры недеформируемого аналога испытуемого колеса выбирают с учетом зависимостей
P_c= f_к·G_н· cosα,
где P_с сила сопротивления качению колеса;
f_к коэффициент сопротивления качению;
G_н вертикальная нагрузка на колесо;
α - угол между вертикалью и прямой, проходящей через центр колеса, установленного на роликовом стенде, и центр ролика стенда;

где L межосевое расстояние роликов стенда;
r радиус ролика;
R радиус недеформируемого аналога колеса, равный радиусу качения испытуемого колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2