Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий



Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий
Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий
Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий
Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий

 


Владельцы патента RU 2601246:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" (RU)

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения сцепных качеств дорожных и аэродромных покрытий. Устройство содержит взаимодействующий с покрытием рабочий орган в виде имитатора (9) автомобильной шины, устройства вертикального нагружения в виде, например, пневмоцилиндра (1), систему измерения вертикальных и касательных усилий с динамометрическими тягами (6) и (30), а также систему подачи жидкости на покрытие перед рабочим органом в виде трубопровода (43) с краном (42), подключенных к емкости с жидкостью, дополненных дозатором (45). При этом имитатор (9), состоящий из жесткой пластины (14), демпфирующего элемента (12) и протекторной резины, крепится к раме автомобиля. Система измерения возникающих при скольжении имитатора (9) вертикальных и касательных усилий содержит динамометрические тяги (6) и (30). При скольжении имитатора в зону его контакта с покрытием жидкость подается при помощи дозатора (45), состоящего из верхней воздушной полости (46) и нижней полости (47) для жидкости. Техническим результатом является обеспечение возможности сокращения времени проведения одного замера коэффициента сцепления, что повышает производительность и сокращает необходимое для проведения замеров количество жидкости. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения сцепных качеств дорожного и аэродромного покрытий.

Известно устройство для измерения коэффициента сцепления ПКРС-2у (прибор контроля ровности, скользкости), которое предназначено для измерения коэффициента сцепления дорожных покрытий в режиме скольжения пневматического колеса по увлажненной дорожной поверхности. Устройство представляет собой одноколесную тележку, работающую в сцепе с автомобилем-тягачем, на котором установлена емкость для воды с трубопроводами, краном, соплом для подачи воды в зону контакта колеса с дорогой, измерительная и регистрирующая аппаратура. Рабочим органом устройства, взаимодействующим с дорожным покрытием, является полноразмерное автомобильное колесо. Вертикальная нагрузка на измерительное колесо создается балластом. Колесо имеет тормозною систему, позволяющую оператору в нужный момент его блокировать. В момент блокировки для создания пленки заданной толщины через сопло из емкости подается необходимое количество воды. Пневматическое колесо установки снабжено динамометрической ступицей, позволяющей измерять тормозной момент, по величине которого определяется сила трения, возникающая в зоне контакта скользящего колеса. Коэффициент сцепления, характеризующий состояние сцепных качеств дорожного покрытия, вычисляется как отношение силы трения к вертикальной реакции дороги /1/.

Недостатком устройства является его громоздкость и малая производительность. В соответствии с требованием нормативной литературы для измерения коэффициента сцепления должно использоваться колесо с вертикальной нагрузкой на него 2940 Н, измерения требуется выполнять при скорости скольжения 60 км/ч, при этом в зону контакта необходимо подавать количество воды, достаточное для создания водной пленки толщиной 1 мм /3/. При проведении измерений на рассматриваемом устройстве блокируется тяжелое, вращающееся с большой угловой скоростью, автомобильное колесо, обладающее большим моментом инерции, затем при скольжении колеса измеряется тормозной момент, по величине которого рассчитывается тормозная сила. При частых замерах перегреваются тормозные накладки и диски. В течение всего времени измерения, которое длится не менее 4-5 сек, в зону контакте нужно подавать значительное количество воды. Установка работает в сцепе со специальным автомобилем, оснащенным пультом управления, регистрирующей аппаратурой и не имеющим емкости для воды большого объема. Обычно для повышения производительности к лаборатории придается специальная поливомоечная машина, которая периодически заправляет водой емкость лаборатории.

Известно устройство для измерения коэффициента сцепления НДК-МАДИ. Устройство устанавливается на раме поливомоечной машины. Его рабочим органом является автомобильное колесо, оборудованное полноразмерной автомобильной шиной. Устройство имеет механизм вертикального нагружения, системы торможения и измерения. Вертикальная нагрузка на измерительное колесо создается пневматическим цилиндром, трубопроводом, соединенным с ресивером, в котором поддерживается требуемое для создания заданной нагрузки давление. Сила трения, возникающая при скольжении колеса, рассчитывается по тормозному моменту, который при скольжении колеса фиксирует система измерения. При выполнении замера вода из емкости по трубопроводу через запорный кран поступает в сопло, которое увлажняет покрытие на ширину беговой дорожки шины /2/.

Устройство при массовых обследованиях дорог за счет имеющегося на борту поливомоечной машины большого количества воды позволяет выполнить без дозаправки значительное количество замеров. Недостатком устройства является то, что из-за большого момента инерции полноразмерного колеса, быстрого перегрева тормозных систем и автомобильной шины при принятой для проведения обследований скорости движения 60 км/ч не представляется возможности выполнить более 3-4 измерений коэффициента на 1 км пути. Устройство громоздкое, при его работе требуется большое количество воды, что не дает возможности его использовать на автомобилях малой грузоподъемности типа Газель, Соболь, на которых обычно выполняются обследования автомобильных дорог. При выполнении измерений увлажняются большие площади дорожного покрытия, что повышает опасность движения другим автомобилям, особенно на скользких при увлажнении поверхностях.

Технической задачей заявленного изобретения являются снижение габаритов устройства, повышение безопасности проведения измерений при одновременном повышении производительности и точности получаемых результатов.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в устройстве для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий, включающем установленный на автомобиль и взаимодействующий с покрытием при выполнении измерений рабочий орган, устройство вертикального нагружения, систему измерения вертикальных и касательных усилий, систему подачи жидкости на покрытие перед рабочим органом, состоящую из крана, сопла и трубопровода, подключенного к емкости, заполненной жидкостью, согласно изобретению рабочий орган выполнен в виде имитатора автомобильной шины, состоящего из жесткой пластины и протекторной резины, между которыми размещена демпфирующая прослойка, при этом имитатор шарнирно соединен с вертикально установленным штоком, в верхней части которого закреплено устройство вертикального нагружения с динамометрической тягой, причем вертикально установленный шток выполнен с возможностью вертикальных перемещений в корпусе штока, система измерения касательных усилий выполнена в виде продольных тяг, образующих параллелограмм, равновеликих двуплечных рычагов и динамометрической тяги, причем верхняя и нижняя продольные тяги при помощи шарниров соединены с корпусом штока, другие концы продольных тяг шарнирно соединены с вертикально расположенными и закрепленными на осях с возможностью угловых перемещений верхним и нижним двуплечными рычагами, свободные плечи которых находятся во взаимном зацеплении, а плечо одного из рычагов шарнирно соединено с динамометрической тягой.

Решение поставленной технической задачи достигается также тем, что устройство вертикального нагружения выполнено в виде пневмоцилиндра.

Решение поставленной технической задачи достигается также и тем, что в частном случае устройство вертикального нагружения выполнено в виде падающего груза, в нижней части которого установлена предварительно поджатая до требуемого усилия пружина.

Решение поставленной технической задачи достигается и тем, что шток в нижней своей части выполнен разрезным с возможностью вертикальных перемещений нижней части штока, шарнирно соединенной с имитатором, относительно верхней его части, при этом между верхней и нижней частями штока размещается амортизирующий элемент.

На решение поставленной технической задачи направлено и то, что вертикальная ось шарнира, соединяющего имитатор со штоком, смещена относительно центра имитатора назад по ходу движения.

Решение поставленной задачи достигается также благодаря тому, что система подачи жидкости на покрытие снабжена дозатором, установленным перед краном подачи жидкости и выполненным с воздушной и жидкостной герметичными полостями, разделенными упругой диафрагмой, причем воздушная полость соединена с аккумулятором давления воздуха, а жидкостная полость подключена к емкости, заполненной жидкостью.

Поставленная техническая задача решается за счет использования в устройстве в качестве рабочего органа вместо колеса имитатора автомобильной шины, имеющего по сравнению с автомобильным колесом меньшую массу, которая является неподрессоренной. Отсутствие тормозных механизмов, а также простота устройства вертикального нагружения позволяет значительно уменьшить габариты и массу прибора в целом. Это дает возможность выполнить прибор навесным, разместив его под кузовом автомобиля, что позволяет осуществлять замеры коэффициента сцепления при любой скорости движения и за более короткий промежуток времени. При этом повышается производительность, снижается погрешность измерений, связанная с изменением температуры зоны контакта при продолжительном скольжении рабочего органа. Кроме этого, уменьшается расход воды на одно измерение. Существенно еще и то, что геометрические параметры зоны контакта рабочего органа, ее площадь, ширина и длина, в отличие от прототипа, не зависят от вертикальной нагрузки и в течение времени измерения остаются неизменными, что также повышает точность измерения. Это преимущество особенно заметно проявляется при работе на неровных покрытиях. Оборудование штока, передающего нагрузку на рабочий орган, амортизирующим устройством позволяет снизить силу удара имитатора о покрытие в первый момент контакта. Использование в устройстве для измерения вертикального и касательного усилий механизма, состоящего из взаимодействующих между собой тяг, шарниров и рычагов, обеспечивает возможность измерения параметров, определяющих коэффициент сцепления, без погрешностей, связанных с влиянием касательной силы, действующей в зоне контакта имитатора, и с влиянием высоты положения кузова автомобиля над поверхностью покрытия. Введение в систему подачи жидкости дозатора позволяет за короткое время контакта имитатора с покрытием подать необходимое на одно измерение количество жидкости, обеспечивающее создание перед скользящим имитатором пленки требуемой толщины, что снижает общий расход воды на одно измерение, при этом за счет сокращения площади мокрого покрытия уменьшается риск возникновения дорожно-транспортного происшествия для других участников движения. Поскольку значительно сокращается продолжительность скольжения рабочего органа, действующая на работающий автомобиль продольная сила несущественно снижает скорость его движения. За счет постоянства скорости повышается точность измерения и одновременно повышается безопасность проведения измерений из-за отсутствия помехи другим участникам движения.

Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 дана схема устройства динамического вертикального нагружения в виде падающего груза; на фиг. 3 представлена схема системы подачи жидкости на дорожное покрытие.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

fв и fн - продольные усилия, действующие в верхней и нижней продольных тягах;

- величина смещения вертикальной оси шарнира, соединяющего имитатор со штоком, назад по ходу движения относительно центра имитатора;

F - касательная сила, действующая в плоскости скользящего имитатора;

R - нормальная сила реакции дороги;

V - скорость движения.

Устройство устанавливается на раме автомобиля, а его элементы располагаются под кузовом и в кузове. Оно состоит из установленного в кузове автомобиля устройства вертикального нагружения, выполненного, например, в виде пневмоцилиндра 1 (фиг. 1), соединенного с ресивером 2, в котором поддерживается заданное избыточное давление. Между воздушным аккумулятором-ресивером 2 и пневмоцилиндром 1 установлен электрокран 3, который в открытом положении подает сжатый воздух в верхнюю полость «а» пневмоцилиндра 1, а в закрытом - перекрывает поступление воздуха из ресивера 2. Для быстрого сброса воздуха из пневмоцилиндра 1 в атмосферу установлен кран 4 быстрого выхлопа, который при окончании измерения сбрасывает избыточное давление из верхней полости «а» пневмоцилиндра 1. Нижняя полость «б» пневмоцилиндра 1 сообщается с атмосферой. Шток 5 пневмоцилиндра 1 через динамометрическую тягу 6 при помощи шарнира 7 соединен соосно с вертикально установленным штоком 8 имитатора 9 автомобильной шины, который является рабочим органом, контактирующим с покрытием при выполнении измерений. То есть, устройство вертикального нагружения в виде пневмоцилиндра 1 со штоком 5 и динамометрической тягой 6 закреплено в верхней части 10 штока 8. В нижней своей части 11 шток 8 имитатора 9 выполнен разрезным с возможностью вертикальных перемещений нижней части 11 штока 8 относительно верхней его части 10. Между двумя частями 10 и 11 штока 8 размещен демпфирующий элемент 12. Имитатор 9 соединен с нижней частью 11 штока 8 при помощи шарового шарнира 13. Основа имитатора 9 состоит из жесткой пластины 14, передний и задний края которой изогнуты вверх. В качестве нижнего слоя к пластине 14 крепится фрагмент беговой дорожки полноразмерной автомобильной шины либо специально изготовленный из протекторной резины образец 15. Между пластиной 14 имитатора 9 и образцом 15 может располагаться демпфирующая прослойка (на чертеже не показана), выполненная, например, из микропористой резины. Вертикальная ось шарового шарнира 13, соединяющего имитатор 9 со штоком 8, смещена назад по ходу движения относительно центра имитатора 9 на величину .

Передающий нагрузку от пневмоцилиндра 1 на имитатор 9 шток 8 выполнен с возможностью вертикальных перемещений в корпусе 16 штока 8. В верхней и нижней частях корпуса 16 штока 8 закреплены шарниры 17 и 18, соединяющие корпус 16 штока 8 с горизонтально установленными продольными тягами - верхней тягой 19 и нижней тягой 20, образующими параллелограмм. Другие концы продольных тяг 19 и 20 при помощи шарниров 21 и 22 соединены с вертикально расположенными и закрепленными на осях 23 и 24 с возможностью угловых перемещений верхним и нижним равновеликими двуплечными рычагами 25 и 26, соответственно. Свободные плечи 27 и 28 соответствующих рычагов 25 и 26 находятся во взаимном зацеплении. В качестве механизма зацепления может быть использован элемент шестеренчатой передачи - зуб шестерни одного рычага, например рычага 26, входящего в прорезь другого рычага 27. При этом плечо одного из рычагов, например нижнего рычага 26, при помощи шарниров 22 и 29 соединено с динамометрической тягой 30, в качестве которой может быть использована измерительная тензометрическая тяга. Динамометрические тяги 6 и 30, осуществляющие измерения усилий в вертикальном и горизонтальном направлениях, совместно с элементами, воспринимающими возникающие при измерениях усилия, образуют систему измерения действующих на имитатор 9 вертикальных и касательных усилий.

Вертикальная нагрузка на имитатор 9 также может создаваться при помощи устройства вертикального динамического нагружения, изображенного на фиг. 2. Оно состоит из цилиндра 31, тяжелого поршня 32, выполняющего функцию падающего груза, в нижней части которого закреплена предварительно поджатая до требуемого усилия пружина 33. Нижний конец пружины 33 связан с пятой 34, а верхний ее конец упирается в днище поршня 32. Пята 34 пружины 33 установлена на вертикальных направляющих на некотором расстоянии от нижнего торца 35 поршня 32. При динамическом воздействии со стороны поршня 32 на пяту 34, достигшем силы сжатия пружины 33, пята 34 может перемещаться относительно поршня 32, выбирая имеющийся зазор. В нижней крышке 36 цилиндра 31 со свободой вертикальных перемещений установлен шток 37, на верхнем конце которого закреплена наковальня 38 с амортизирующим элементом 39. Шток 37 соединен с динамометрической тягой 6 вертикального нагружения и, далее, при помощи шарнира 7 со штоком 8 имитатора 9. Перемещение поршня 32 совместно с пятой 34 и пружиной 33 может осуществляться, например, пневматически. Для этого в нижнюю крышку 35 пневмоцилиндра 31 вмонтирован пневмокран 40, а поршень 32 снабжен уплотняющей манжетой 41.

Система подачи жидкости на покрытие перед рабочим органом в виде имитатора 9 состоит из крана 42 (фиг. 3) и трубопровода 43, подключенного к емкости 44, заполненной жидкостью. При этом система подачи жидкости снабжена дозатором 45, установленным перед краном 42 подачи жидкости под имитатор 9 и выполненным с воздушной и жидкостной герметичными полостями 46 и 47, соответственно, разделенными упругой диафрагмой 48. Причем воздушная полость 46 дозатора 45 соединена с аккумулятором давления воздуха - ресивером (на чертеже не показан) с помощью трехходового крана 49, а жидкостная полость 47 подключена трубопроводом 43 с обратным клапаном 50 к днищу емкости 44, заполненной жидкостью под давлением. Для заполнения емкости 44 предусмотрена горловина с герметичной крышкой 51, для контроля за давлением - датчик давления 52, а для поддержания избыточного давления в емкости 44 имеется электрокран 53.

Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытия работает следующим образом.

Перед началом движении автомобиля устройство специальным пневмоцилиндром (на чертеже не показан) поднимается в верхнее транспортное положение. Для выполнения измерения устройство тем же пневмоцилиндром переводится из транспортного положения в рабочее. При этом нижняя плоскость имитатора 9 располагается на расстоянии 1 h=3-5 см над поверхностью покрытия. Для проведения замера с использованием устройства, создающего нагрузку пневмоцилиндром 1, открывается кран 3 (фиг. 1) и сжатый до заданного давления воздух поступает из ресивера 2 в пневмоцилиндр 1 устройства вертикального нагружения. При этом имитатор 9 прижимается с требуемым усилием к дорожному покрытию, и после 0,1-0,15 сек скольжения избыточное давление сбрасывается через кран 4 быстрого выхлопа, после чего возвратной пружиной (на чертеже не показана) имитатор 9 поднимается над покрытием. Смещением вертикальной оси шарового шарнира 13 назад по ходу движения относительно центра имитатора 9 на величину достигается равномерность распределения вертикального давления по площади контакта имитатора 9 с покрытием. Величина смещения вертикальной оси шарового шарнира 13 относительно центра имитатора 9 назад по ходу движения может быть определена из уравнения моментов, воздействующих на имитатор 9 относительно упомянутого шарнира 13. Равномерность нормального давления в контакте имитатора 9 будет обеспечена в том случае, когда силы реакции дороги, действующие на переднюю и заднюю половины контакта имитатора 9, будут равны между собой. Величина смещения может быть найдена из уравнения моментов, воздействующих на имитатор 9 относительно шарнира 13, имеющего следующий вид:

,

где R - вертикальная реакция дороги (Н);

L - длина имитатора (мм);

F - сила трения в контакте имитатора (Н);

h - высота шарнира над поверхностью покрытия (мм).

Выполнив необходимые преобразования, получим:

,

где φ - коэффициент сцепления, равный отношению силы трения F в контакте имитатора при его скольжении по покрытию к вертикальной реакции дороги R.

При определении величины смещения коэффициент φ целесообразно назначать в пределах 0,3-0,35 как наиболее часто встречающиеся на сети дорог значения коэффициента сцепления.

В момент скольжения имитатора 9 по дорожному покрытию в зоне его контакта возникает тормозная сила F, которая через шарнир 13 имитатора 9, шток 8, корпус 16 штока 8 передается на верхнюю и нижнюю продольные тяги 19 и 20, соответственно, образующие параллелограмм. При действии тормозной силы F в нижней продольной тяге 20 возникает растягивающая сила fн, а в верхней тяге 19 - сжимающая сила fв. Разрезав связи, соединяющие с автомобилем корпус 16 штока 8 имитатора 9, шток 8 и имитатор 9, заменив их действие на систему соответствующими силами и спроектировав силы, действующие в связях, на горизонтально расположенную ось X, получим:

,

где F - сила трения в зоне контакта имитатора.

Продольно расположенные тяги 19 и 20 перпендикулярны штоку 8, поэтому независимо от продольного усилия в контакте имитатора 9 сила реакции дороги R всегда равна силе G, действующей со стороны устройства вертикального нагружения и измеряемой динамометрической тягой 6.

Рассмотрим силы и моменты, действующие на нижний рычаг 26, установленный с возможностью поворота в плоскости чертежа относительно оси 24. При возникновении продольной силы в верхней тяге 19 за счет наличия взаимного зацепления рычагов рычаг 25 передает крутящий момент нижнему рычагу 26 без существенных потерь на трение. Очевидно, что сумма моментов, действующих на рычаг 26 относительно шарнира 24, равна нулю. Тогда:

,

где N - сила, действующая на нижний рычаг 26 со стороны динамометрической тяги 30,

r - равновеликие плечи верхнего и нижнего рычагов 25 и 26, соответственно.

После преобразования уравнения получим:

С учетом равенства (1) можно заключить, что усилие, воспринимаемое динамометрической тягой 30, всегда равно силе трения F в зоне контакта имитатора 9.

Для проведения замера при помощи устройства вертикального динамического нагружения, изображенного на фиг. 2, через кран 39 в цилиндр 31 подается избыточное давление, в результате чего тяжелый поршень 32 вместе с предварительно поджатой до требуемого усилия пружиной 33 поднимается в верхнее положение. После этого воздух из пневмоцилиндра 31 сбрасывается в атмосферу, и тяжелый поршень 32 падает вниз, передавая усилие предварительно поджатой пружины 33 через амортизирующий элемент 38, наковальню 37 и динамометрическую тягу 6 имитатору 9. Время и сила воздействия вертикальной силы регулируются высотой падения, массой поршня 32 и параметрами предварительно поджатой пружины 33.

Система подачи жидкости для увлажнения покрытия перед рабочим органом, выполненным в виде имитатора 9, работает следующим образом. Перед проведением замера трехходовой кран 49 (фиг. 3) находится в закрытом положении, и воздушная полость 46 дозатора 45 соединена с атмосферой. При этом под действием давления, находящегося в емкости 44, жидкость по трубопроводу 43 через обратный клапан 50 заполняет полость 47 дозатора 45, и воздух из его воздушной полости 46 выжимается через клапан трехходового крана 49 в атмосферу. После заполнения дозирующего устройства 45 жидкостью трехходовой кран 49 открывается, и избыточное давление от воздушного аккумулятора поступает в воздушную полость 46 дозатора 45. Поскольку обратный клапан 50 не позволяет жидкости перемещаться обратно в емкость 44, она под заданным давлением в необходимом для одного измерения количестве находится в жидкостной полости 47 дозатора 45. При выполнении измерения до момента начала скольжения имитатора 9 кран 42 открывается, и жидкость под действием давления воздуха, находящегося в воздушной полости 46 дозатора 45, выплескивается на покрытие, увлажняя его перед скользящим имитатором 9. После измерения трехходовой кран 49 закрывается, и из верхней полости 46 дозатора 45 воздух сбрасывается в атмосферу, при этом под действием избыточного давления, которое контролируется датчиком давления 52 и поддерживается при помощи электрокрана 53, жидкость из емкости 44 поступает в жидкостную полость 47 дозатора 45.

Выполнение рабочего органа устройства в виде имитатора 9, на который воздействует механизм, создающий вертикальную нагрузку, за счет отсутствия тормозных механизмов и тяжелого колеса, оборудованного полноразмерной шиной, позволило снизить величину неподрессоренной массы рабочего органа, уменьшить габариты прибора, что дало возможность разместить его под кузовом автомобиля. Монтаж устройства на автомобиле обеспечивает возможность проведения измерений коэффициента сцепления при любой скорости движения, которую может развить автомобиль, в том числе, и при скорости движения 60 км/ч, принятой в России для проведения измерений сцепных качеств дорожных покрытий. В известном устройстве при измерениях сцепления автомобильное колесо, оборудованное полноразмерной шиной, блокируется и взаимодействует с покрытием одним и тем же местом протектора - плоской зоной контакта, в описываемом устройстве колесо заменено на плоский имитатор 9, имеющий аналогичную, что у колеса площадь зоны контакта, и состоящий из жесткой пластины 14, демпфирующей прослойки и образца 15 из протекторной резины. При выполнении измерений с использованием имитатора 9 время одного замера с нескольких секунд на известном устройстве может быть уменьшено до долей секунды, поскольку отпадает необходимость блокирования колеса и гашения энергии его вращения. Это дало возможность уменьшить расход воды на один замер, снизить износ резины, увеличить частоту выполнения замеров, повысить производительность устройства. За счет того, что время скольжения имитатора 9 уменьшается до долей секунды, повышается точность измерения, поскольку за короткое время скольжения существенно в меньшей степени изменяется влияющая на силу трения температура зоны контакта рабочего органа устройства. На неровных покрытиях точность измерения повышается также за счет того, что имитатор 9 существенно легче колеса, а снижение неподрессоренной массы рабочего органа делает более стабильной вертикальную нагрузку. Из-за динамических воздействий неровностей геометрические размеры площади контакта шины заторможенного колеса постоянно меняются, что отрицательно сказывается на стабильности тормозной продольной силы, в то время как параметры зоны контакта имитатора 9 в течение измерения всегда остаются неизменными. За счет снижения времени воздействия тормозной силы со стороны рабочего органа на автомобиль не наблюдается существенного снижения его скорости движения, что также повышает точность измерения. Смещение оси приложения вертикальной силы относительно центра имитатора 9 назад по ходу движения на величину позволяет при действии продольной силы трения достичь более равномерного распределения вертикального давления по площади имитатора. Введение в конструкцию штока, соединяющего имитатор с механизмом нагружения, выполненного, например, в виде пневмоцилиндра 1, демпфирующего элемента 12 позволило снизить силу удара имитатора 9 о покрытие в первый момент взаимодействия. Использование для передачи на динамометрическую тягу силы трения механизма, состоящего из продольно расположенных тяг 19, 20, шарниров 21, 22, рычагов 25, 26, находящихся во взаимном зацеплении, позволило независимо от величины продольной силы трения F обеспечить постоянство вертикальной реакции дороги, которая всегда равна вертикальному усилию, создаваемому устройством вертикального нагружения. При этом воздействующая на динамометр 30 сила независимо от высотного положения имитатора 9 относительно рамы автомобиля остается равной силе трения, действующей в зоне контакта имитатора 9, что имеет особую важность при работе на неровных дорогах, когда расстояние между рамой автомобиля и поверхностью покрытия постоянно меняется. Поскольку система увлажнения дорожного покрытия прототипа, состоящая из крана 42 и трубопровода 43, из-за инерции жидкости не обеспечивает возможность подачи необходимого количества воды в течение короткого времени взаимодействия имитатора 9, исчисляемого долями секунды, в конструкцию был введен дозатор 45. Он позволил в момент скольжения имитатора 9 по покрытию подать необходимое количество жидкости, обеспечив при минимальном расходе на одно измерение создание пленки требуемой толщины. Небольшие габариты устройства позволяют его монтировать на автомобиле малой грузоподъемности, что дает возможность на этом же автомобиле устанавливать другое оборудование, необходимое для проведения диагностики и паспортизации автомобильных дорог, а также при необходимости использовать прицепные устройства, например, для измерения прочности дорожных одежд. Для выполнения измерений с применением настоящего устройства требуется существенно меньшее количество воды, что повышает производительность производства работ, снижает опасность другим участникам движения и позволяет монтировать на автомобиле емкость для воды малого объема.

Все системы устройства работают в автоматическом режиме, обеспечивая высокую производительность и точность измерения. Управление работой установки осуществляется компьютером с пульта управления лаборатории. При оценке сцепных качеств дорожных покрытий в летних условиях емкость 44 устройства заправляется водой. При оценке сцепных свойств противогололедных реагентов вместо воды в емкость 44, выполненную из нержавеющего материала, закачивается реагент, а при контроле зимней скользкости система работает без увлажнения дорожного покрытия.

Таким образом, изобретение позволяет снизить габариты устройства, повысить безопасность проведения измерений при одновременном достижении высокой производительности и повышение точности получаемых результатов.

Источники информации

1. Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью. Приложение 1 ВСН 38-90 Транспорт 1990 г

2. Труды МАДИ. Выпуск 163. Проектирование автомобильных дорог. Кузнецов Ю.В. Навесной динамометрический прибор для оценки сцепных качеств дорожного покрытия. Ст. 3-10. 1979 год (прототип).

3. Межгосударственный стандарт ГОСТ 30413-96 «Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием». Москва.

1. Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожного и аэродромного покрытий, включающее установленный на автомобиль и взаимодействующий с покрытием при выполнении измерений рабочий орган, устройство вертикального нагружения, систему измерения вертикальных и касательных усилий, систему подачи жидкости на покрытие перед рабочим органом, состоящую из крана и трубопровода, подключенного к емкости, заполненной жидкостью, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде имитатора автомобильной шины, состоящего из жесткой пластины и протекторной резины, между которыми размещена демпфирующая прослойка, при этом имитатор шарнирно соединен с вертикально установленным штоком, в верхней части которого закреплено устройство вертикального нагружения с динамометрической тягой, причем вертикально установленный шток выполнен с возможностью вертикальных перемещений в его корпусе, система измерения касательных усилий выполнена в виде продольных тяг, образующих параллелограмм, равновеликих двуплечных рычагов и динамометрической тяги, причем верхняя и нижняя продольные тяги при помощи шарниров соединены с корпусом штока, другие концы продольных тяг шарнирно соединены с вертикально расположенными и закрепленными на осях с возможностью угловых перемещений верхним и нижним равновеликими двуплечными рычагами, свободные плечи которых находятся во взаимном зацеплении, а плечо одного из рычагов шарнирно соединено с динамометрической тягой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство вертикального нагружения выполнено в виде пневмоцилиндра.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство вертикального нагружения выполнено в виде падающего груза, в нижней части которого установлена предварительно поджатая до требуемого усилия пружина.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шток в нижней своей части выполнен разрезным с возможностью вертикальных перемещений нижней части штока, шарнирно соединенной с имитатором, относительно верхней его части, при этом между верхней и нижней частями штока размещен амортизирующей элемент.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вертикальная ось шарнира, соединяющего имитатор со штоком, смещена относительно центра имитатора назад по ходу движения.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система подачи жидкости на покрытие снабжена дозатором, установленным перед краном подачи жидкости и выполненным с воздушной и жидкостной герметичными полостями, разделенными упругой диафрагмой, причем воздушная полость соединена с аккумулятором давления воздуха, а жидкостная полость подключена к емкости, заполненной жидкостью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам измерения трения в подшипниках. Способ определения коэффициента трения подшипника заключается в создании усилия на подшипник от нагрузочного устройства.

Группа изобретений относится к способам измерения и используется для определения коэффициента сцепления аэродромного покрытия. Технической задачей изобретения является разработка способа и устройства, позволяющие определять коэффициент сцепления покрытия непосредственно при движении самолета по аэродрому.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к методам исследования коэффициентов трения сыпучих материалов. Способ определения коэффициента трения сыпучих материалов заключается в том, что исследуемый материал размещается в цилиндре на вращающейся винтовой поверхности, установленной по оси цилиндра.

Изобретение относится к мясной промышленности, к устройствам для определения коэффициента трения мясного и рыбного сырья. Устройство состоит из диска, закрепленного на вертикальной оси, шкалы, расположенной по радиусу диска.

Изобретение относится к области трибологии и триботехники и может использоваться для качественной оценки фрикционного взаимодействия при изучении трибологических свойств свитых изделий типа стальных канатов, тросов и других подобных изделий.

Изобретение относится к испытательной технике для трибологических исследований. Прибор для одновременной оценки оптических и трибологических характеристик смазочного материала позволяет измерить их при заданных значениях скорости сдвига и толщины смазочного слоя.
Изобретение относится к способу предотвращения задиров в парах трения. Перед работой к образцу и контробразцу из материалов пары прикладывают точечную нагрузку Р при использовании смазочной композиции без антифрикционных добавок и определяют силу трения Fтр при возникновении задира, затем в смазочную композицию добавляют антифрикционные добавки и измеряют нагрузку Рд, при которой происходит задир, после чего рассчитывают коэффициент трения по формуле Fтр/Рд, где Fтр - сила трения при задире с использованием смазочной композиции без добавок, и пару трения перед работой смазывают композициями при значениях этого коэффициента не более 0,05.

Группа изобретений относится к области оперативного контроля коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием. Способ определения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием заключается в определении величины силового вращающего момента, приложенного к ступице или к диску тестируемого колеса.

Изобретение относится к области механических испытаний материалов, в частности к определению динамического коэффициента трения при взаимном перемещении образцов.

Изобретение относится к экспериментально-теоретическому определению фрикционных характеристик пары трения, а именно установлению в паре трения соотношения между коэффициентами трения покоя и трения скольжения.
Наверх