Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения

Авторы патента:

Рыбкин Игорь Семенович (RU)

Громов Владимир Вячеславович (RU)

Мосалёв Сергей Михайлович (RU)

Хитров Владимир Анатольевич (RU)

Липсман Давид Лазорович (RU)

Егоров Виктор Юрьевич (RU)

G01M17 - Испытание транспортных средств (G01M 15/00 имеет преимущество; испытание на герметичность G01M 3/00; исследование упругих свойств корпусов и шасси, например испытание скручиванием G01M 5/00; испытание центровки переднего света в осветительных устройствах транспортных средств G01M 11/06)

Владельцы патента RU 2487335:

Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" (RU)

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения заключается в том, что координаты центра масс системы (транспортного средства) определяются через координаты центров масс отдельных элементов системы, входящих в ее состав, как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к полной массе системы. На первоначальном этапе принимают систему координат транспортного средства. Нa втором этапе определяют массу и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем. На третьем этапе определяют координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном. На четвертом этапе определяют массу и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства. На пятом этапе определяют распределение нагрузки на переднюю и заднюю оси и борта транспортного средства. На шестом этапе определяют продольную и поперечную устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин. На седьмом этапе определяют допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу, на восьмом этапе проводится анализ полученных результатов. При необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом. Достигается повышение точности определения массово-геометрических параметров транспортного средства. 7 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для определения массово-геометрических и динамических параметров транспортных средств специального назначения, оснащенных кузовом - фургоном и имеющих сложную пространственную схему размещения оборудования и аппаратных средств.

Известен метод определения момента инерции и координат центра масс механической системы через координаты центров масс отдельных элементов, входящих в ее состав (см. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учебник для втузов. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986, 264-265 с.), принятый за прототип. Согласно данному методу координаты геометрической точки, называемой центром масс, определяются как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к массе системы.

Недостатками способа, принятого за прототип, являются:

- необходимость полного пересчета координат центра масс при изменении компоновочных решений по размещению оборудования и аппаратных средств;

- недостаточное количество определяемых параметров для реальных систем, в частности для транспортных средств специального назначения, передвигающихся по дорогам различного типа.

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению эффективности и точности расчетных методов определения массово-геометрических и нагрузочных параметров при проектировании транспортных средств специального назначения по общему снижению затрат на их создание.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в формировании способа расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, который позволяет определить массу и координаты центра масс полностью снаряженного автомобиля, оборудования с экипажем и шасси с кузовом - фургоном, нагрузки по осям и бортам транспортного средства, в т.ч. с использованием программных средств вычислительной техники.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, заключающемся в том, что координаты центра масс системы (транспортного средства) определяются через координаты центров масс отдельных элементов системы, входящих в ее состав, как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к полной массе системы, новым является то, что на первоначальном этапе принимается система координат транспортного средства, на втором этапе определяются масса и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем, на третьем этапе определяются координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном, на четвертом этапе определяются масса и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства, на пятом этапе определяется распределение нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам, на шестом этапе определяется продольная и поперечная устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин, на седьмом этапе определяются допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу, на восьмом этапе проводится анализ полученных результатов и при необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом.

Принятие на первоначальном этапе системы координат транспортного средства позволяет определить точку начала координат, наиболее удобную для проведения дальнейших расчетов.

Определение на втором этапе массы и координат центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем позволяет:

- определить обобщенные массовые характеристики оборудования, аппаратных средств и членов экипажа (командира, механика-водителя и двух операторов);

- определить обобщенные координаты центра масс оборудования, аппаратных средств и членов экипажа.

Определение на третьем этапе координат центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном, позволяет преобразовать координаты центра масс транспортного средства, взятые из его сопроводительной документации, к принятой на первоначальном этапе системе координат.

Определение на четвертом этапе массы и координат центра масс полностью снаряженного транспортного средства позволяет получить окончательные данные для проведения расчетов нагрузочных характеристик.

Определение на пятом этапе схемы распределения нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам, позволяет:

- определить соответствие полученных при расчете нагрузок на переднюю и заднюю оси транспортного средства допустимым нагрузкам;

- определить перевес (разницу нагрузок на оси и борта).

Определение на шестом этапе продольной и поперечной устойчивости транспортного средства позволяет:

- определить предельное значение переднего и заднего углов свеса транспортного средства;

- определить предельное значение поперечной устойчивости транспортного транспортного средства.

Определение на седьмом этапе допустимых нагрузок на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу позволяет провести компоновку оборудования и аппаратных средств, не допуская перегрузки на отдельные элементы кузова-фургона.

Проведение на восьмом этапе анализа полученных результатов позволяет определить необходимость изменения компоновочных решений с целью оптимизации распределения нагрузок на элементы кузова-фургона.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 показана схема положения центров масс транспортного средства; на фиг.3 - задний угол свеса транспортного средства; на фиг.4 - передний угол свеса транспортного средства; на фиг.5 - поперечная устойчивость транспортного средства; на фиг.6 - схема распределения нагрузок на переднюю и заднюю оси транспортного средства; на фиг.7 - схема распределения нагрузок по бортам транспортного средства.

Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения реализуется следующим образом.

На первоначальном этапе принимается система координат транспортного средства. За начало координат рассматриваемой системы в виде транспортного средства специального назначения принята крайняя передняя точка левой панели кузова-фургона изнутри. Координата Х - по длине кузова в направлении, обратном движению транспортного средства. Координата Y - по ширине кузова вправо по ходу транспортного средства. Координата Z - по высоте кузова от пола вверх.

На втором этапе определяются масса и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем.

Общая масса оборудования и аппаратных средств с экипажем ΣG_общI:

ΣG_общI=G₁+G₂+…+G_i,

где G - масса единицы оборудования (члена экипажа);

i - количество оборудования и членов экипажа.

Координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем X_I, Y_I, Z_I (см. точку I на фиг.1 и фиг.2):

X_I=ΣS_XI/G_общI,

Y_I=ΣS_YI/G_общI,

Z_I=ΣS_ZI/G_общI,

где S=G·j - статический момент;

j - обобщенная координата центра масс.

На третьем этапе определяются координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном. Для этого координаты центра масс транспортного средства преобразуются к принятой на первом этапе системе координат. Координаты центра масс, масса шасси и кузова - фургона известны из технической документации на них.

Общая масса транспортного средства ΣG_общII:

ΣG_общII=G_ш+G_к,

где G_ш - масса шасси;

G_к - масса кузова - фургона.

Преобразованные координаты X_II, Y_II, Z_II (см. точку II на фиг.1 и фиг.2):

X_II=ΣS_XII/G_общII,

Y_II=ΣS_YII/G_общII,

Z_II=ΣS_ZII/G_общII.

На четвертом этапе определяются масса и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства.

Общая масса полностью снаряженного транспортного средства ΣG_общIII:

ΣG_общIII=ΣG_общI+ΣG_общII,

Координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства X_III, Y_III, Z_III (см. точку III на фиг.1 и фиг.2):

X_III=(ΣS_XI+ΣS_XII)/G_общIII,

Y_III=(ΣS_YI+ΣS_YII)/G_общIII,

Z_III=(ΣS_ZI+ΣS_ZII)/G_общIII.

На пятом этапе определяется распределение нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам.

Нагрузка Р_пер, действующая на передний мост (см. фиг.6):

Р_пер=(Р_общ·(L-L₁))/L,

где Р_общ - общая нагрузка;

L - расстояние между задней и передней осями;

L₁ - расстояние от передней оси до центра масс полностью снаряженного транспортного средства.

Нагрузка Р_зад, действующая на задний мост:

P_зад=P_общ-P_пер

Полученные значения нагрузок Р_зад, Р_пер сравниваются с допустимыми значениями для конкретного типа автошасси.

Далее определяется перевес ΔР_ос - разница нагружения на задний и передний мосты:

ΔP_ос=P_зад-P_пер

Нагрузка Р_лб, действующая на левый борт (см. фиг.7):

Р_лб=(Р_общ·(В-В₁))/В,

В - расстояние между бортами;

B₁ - расстояние от левого борта до центра масс полностью снаряженного транспортного средства.

Нагрузка Р_пб, действующая на правый борт

Р_пб=Р_общ-Р_лб

Далее определяется перевес ΔР_ос - разница нагружения на левый и правый борт:

ΔР_б=Р_лб-Р_пб

На шестом этапе определяется продольная и поперечная устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин.

Передний угол свеса α_пmax (см. фиг.4) определяется по формуле:

α_пmax=arctg I₁ /z_max,

где I₁ - центр масс по длине транспортного средства относительно оси передних колес;

z_max - центр масс по высоте транспортного средства относительно уровня земли.

Задний угол свеса α_зmах (см. фиг 3) определяется по формуле:

α_зmax=arctg a /z_max,

где а - центр масс по длине транспортного средства относительно оси задних колес.

Поперечная устойчивость транспортного средства β_mах (см. фиг.5) определяется по формуле:

β_mах=arctg s/2-s_r/z_max,

где s - расстояние между колесами;

S_r - расстояние от центр масс по ширине кузова от продольной оси.

На седьмом этапе определяются допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу.

Нагрузка на пол F_п определяется по формуле:

F_пол=G_пол/S_пол,

где G_пол - общая масса оборудования, установленного на пол;

S_пол - площадь пола.

Нагрузка на борт F_б определяется по формуле:

F_б=G_п/L_б,

где G_б - общая масса оборудования, установленного на соответствующий борт;

L_б - длина соответствующего борта.

Нагрузка на переднюю и заднюю панели F_п определяется по формуле:

F_пан= G_пан/L_пан,

где G_пан - общая масса оборудования, установленного на соответствующей панели;

L_пан - длина соответствующей панели.

Нагрузка на крышу F_кр определяется суммой масс установленного на ней оборудования.

На заключительном этапе проводится анализ полученных результатов: месторасположения центра масс полностью снаряженного транспортного средства, значения полученных нагрузочных параметров, которые не должны превышать допустимых для данного транспортного средства значений. При необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в формировании способа расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, который позволяет определить массу и координаты центр масс полностью снаряженного автомобиля, оборудования с операторами и командиром и шасси с кузовом-фургоном, нагрузки по осям и бортам транспортного средства, в т.ч. с использованием программных средств вычислительной техники.

Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, заключающийся в том, что координаты центра масс системы (транспортного средства) определяются через координаты центров масс отдельных элементов системы, входящих в ее состав, как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к полной массе системы, отличающийся тем, что на первоначальном этапе принимается система координат транспортного средства, на втором этапе определяются масса и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем, на третьем этапе определяются координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном, на четвертом этапе определяются масса и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства, на пятом этапе определяется распределение нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам, на шестом этапе определяется продольная и поперечная устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин, на седьмом этапе определяются допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу, на восьмом этапе проводится анализ полученных результатов и при необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля оборудования подвижного состава железных дорог, а именно для измерения давления в тормозной магистрали в процессе контроля технологического процесса опробования тормозов.

Линейка для определения свободного хода рулевого колеса автотранспортных средств // 2485471

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Стенд для исследования параметров подвесной конвейерной ленты глубокой желобчатости с боковыми опорными устройствами // 2485470

Изобретение относится к конвейерному транспорту, а именно к стендам для исследования параметров ленточных конвейеров, и может быть использовано для исследования параметров подвесной конвейерной ленты глубокой желобчатости и ее опорных устройств в виде дисковых роликов, взаимодействующих со снабженными выступами бортами грузонесущей ветви конвейерной ленты.

Катковый стенд // 2484444

Изобретение относится к испытательным стендам, в частности, для исследования системы колесо - рельс. .

Коррекция с целью однородности посредством удаления в различных участках дорожки вдоль борта шины // 2484443

Изобретение относится к системам и способам улучшения однородности шины выборочным удалением материала вдоль участков борта вулканизированной шины. .

Стенд для испытания элементов передней подвески легковых автомобилей // 2483287

Изобретение относится к испытательной технике. .

Пневматический контур для устройства тестирования шин, устройство тестирования шин и способ тестирования шины // 2483286

Изобретение относится к автомобильной промышленности. .

Испытательный стенд // 2482461

Изобретение относится к оборудованию для испытания колесных транспортных средств. .

Стенд для исследования параметров конвейера с подвесной лентой и боковыми роликовыми опорными устройствами // 2482460

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров ленточных конвейеров с подвесной лентой с увеличенной желобчатостью грузонесущей ветви при опирании ее бортов на боковые опорные роликовые устройства.

Устройство для измерения вертикальной нагрузки от кузова на тележку железнодорожного подвижного транспортного средства // 2481566

Изобретение относится к устройству измерения показателей силового взаимодействия между тележкой и кузовом, применяемому при испытаниях железнодорожных подвижных транспортных средств.

Стенд для испытания предохранительных механизмов почвообрабатывающих орудий и изучения влияния ударных нагрузок на навесные механизмы тракторов // 2488087

Изобретение относится к лесному и сельскохозяйственному машиностроению

Автоматический способ испытания на выносливость двух пар двухпролетных подкрановых балок колесами мостовых кранов // 2488798

Изобретение относится к подкрановым конструкциям с тяжелым интенсивным режимом работы мостовых кранов

Стенд для исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с использованием подвесных канатных ловителей // 2488799

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с желобчатыми опорными роликоопорами на грузонесущей ветви конвейерной ленты при использовании подвесных канатных ловителей, которые отличаются от других типов ловителей простотой конструкции и надежностью срабатывания при обрыве конвейерной ленты

Катковый стенд // 2488800

Изобретение относится к испытательным стендам, в частности, для исследования системы колесо-рельс

Способ тяговых испытаний транспортных машин при трогании с места под нагрузкой // 2490610

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу тяговых испытаний транспортных машин (преимущественно трактора) при трогании с места под нагрузкой

Способ проверки качества герметизации транспортного средства при подготовке его к преодолению водной преграды по дну и устройство для его осуществления // 2493547

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам проверки качества герметизации транспортного средства при подготовке его к преодолению водной преграды по дну. Способ проверки качества герметизации заключается в определении мест неплотностей по звуку засасываемого внутрь транспортного средства воздуха, путем создания внутри загерметизированного транспортного средства разрежения. Места неплотностей дополнительно определяют в одной изолированной от внутреннего объема транспортного средства полости, предварительно образованной на надгусеничной полке транспортного средства. Полость соединена воздуховодом с внутренним объемом транспортного средства. Устройство для проверки качества герметизации содержит прибор для контроля разрежения внутри загерметизированного транспортного средства со шлангом отбора воздуха. Шланг соединяет прибор с внутренним объемом транспортного средства. Устройство снабжено системой для создания разрежения в одной изолированной от внутреннего объема полости, предварительно образованной на надгусеничной полке транспортного средства. Система выполнена в виде воздуховодов, соединенных посредством соединительных элементов между собой и с внутренним объемом транспортного средства. Достигается повышение достоверности проверки качества герметизации методом «разрежения» при подготовке транспортного средства к преодолению водных преград по дну. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ проведения краш-теста автомобилей на фронтальный удар // 2493550

Изобретение относится к автомобилестроению, к области обеспечения безопасности автомобиля, водителя и пассажиров. Краш-испытания проводят в два этапа. На первом этапе на автомобиль устанавливают только бампер защитного устройства (без корпуса и упругогистерезисного элемента) с закрепленными внутри коробки бампера на его внутренней стенке в его среднем сечении датчиком ускорений и датчиком перемещений, в креслах водителя и переднего пассажира пристегивают ремнями безопасности имитаторы их масс и проводят краш-тест. По показаниям датчиков и киносъемки строят «опорную» характеристику автомобиля в виде зависимости P(y), где P - текущее значение ударной силы, определенное по показаниям датчика ускорений, и y - текущее значение деформации автомобиля, определенное по показаниям датчика перемещений, установленных на переднем бампере, которую затем используют для расчета параметров бамперного защитного устройства и рассеянной им энергии при ударе. Затем проводится второй этап краш-испытания, для чего на другом автомобиле этой же марки и такой же комплектации устанавливают полностью смонтированное бамперное защитное устройство, полностью подготавливают автомобиль к краш-испытаниям по стандарту EURO-NCAP или NCAP - закрепляют в креслах манекены и все требуемые датчики ускорений, проводят краш-испытания и оценивают в баллах или количестве звезд безопасность автомобиля. Технический результат - повышение эффективности испытаний. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей // 2496100

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей. Стенд содержит дизель-генераторную установку, регулируемую дистанционно от контроллера машиниста и соединенную через статический преобразователь частоты с электродвигателем, якорь которого соединен через тяговый редуктор с колесной парой, колеса которой опираются на каток, связанный с маховиком и электрической нагрузочной машиной. На статоре тягового электродвигателя установлен индукционный нагреватель, охватывающий статор, закрытый теплоизоляционным материалом, а к тяговому электродвигателю подсоединены система контроля температуры его обмоток и система обдува. При проведении ускоренных испытаний включается индукционный нагреватель, который закрыт теплоизоляционным экраном сверху. При этом повышается температура обмоток тягового электродвигателя до момента возникновения проскальзывания колес колесной пары, что приведет к буксованию и, в дальнейшем, фрикционным автоколебаниям. Температура начала этого процесса фиксируется. Затем индукционный нагреватель выключается и включается мотор-ветилятор, подавая по воздухопроводу воздух к обмоткам тягового электродвигателя, что приводит его температуру к исходному состоянию. Технический результат заключается в обеспечении ускорения испытаний и приближении условий моделирования к эксплуатационным, при одновременном снижении энергозатрат. 1 ил.

Способ, устройство и система для анализа колеса транспортного средства // 2497092

Способ анализа колеса транспортного средства включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество. Способ включает вращение колеса транспортного средства с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени. При этом поверхность протектора шины в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется первое ускорение в первой области контакта. Вращение другого колеса транспортного средства, включающего другую шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени. При этом другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а поверхность другого протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется второе ускорение во второй области контакта, и определение колеса транспортного средства как сбалансированного, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению. Раскрыто также устройство и система для анализа колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, в соответствии со способом изобретения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Комплексный испытательный стенд для корпуса транспортного средства // 2497093

Изобретение относится к испытательному стенду корпуса транспортного средства. Стенд содержит устройство для испытания статической прочности корпуса, устройство для испытания непроницаемости воздуха, устройство для испытания прочности сцепления и устройство для испытания состояния корпуса транспортного средства. Испытываемый корпус транспортного средства снабжен деформируемой фольгой и датчиком смещения, фольга и датчик смещения соединены с системой сбора данных. Устройство статической прочности корпуса содержит устройство продольной, вертикальной и произвольной нагрузки. Устройство для испытания непроницаемости воздуха содержит систему подачи газа, при этом система подачи газа соединена с герметичным корпусом и содержит камеру сжатия воздуха, баллон для хранения газа, устройство для очистки источника газа, регулирующее давление трубное соединение и датчик давления, соединенный с системой сбора данных. Устройство испытания прочности сцепки содержит нагрузочный эжекторый стержень, поперечный, подвижный брус, продольное нагрузочное устройство, гидроцилиндры, датчик нагрузки, соединенный с системой сбора данных. Устройство испытания состояния корпуса транспортного средства содержит опорное устройство, возбудитель вибраций и систему сбора данных, при этом опорное устройство содержит колесную пару, раму транспортного средства и пневматическую рессору. Создан комплексный испытательный стенд корпуса транспортного средства, способный испытывать различные характеристики. 13 ил.