Испытательный стенд для диагностирования тормозной системы автотранспортного средства
Владельцы патента RU 2613076:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") (RU)
Испытательный стенд для диагностирования тормозной системы автотранспортного средства (5) содержит измерительную платформу (1), установленные на ней узлы (2) для измерения тормозной силы, соединенные с усилителем сигнала и аналого-цифровым преобразователем. В качестве узлов (2) для измерения тормозной силы использованы узлы для измерения продольной касательной и нормальной нагрузки, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины, для каждого из колес автотранспортного средства (5) в нескольких точках тормозного пути. На платформе (1) установлен электродвигатель (3) с лебедкой. Достигается повышение эффективности диагностирования тормозных систем автомобилей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к диагностированию тормозных систем автотранспортных средств (АТС).
В настоящее время имеется острая необходимость в создании оборудования для уточнения диагностических параметров тормозной системы в стендовых условиях при техническом осмотре АТС.
Исследования профессора А.Г. Сергеева показывают, что общая погрешность измерения тормозных сил на площадочных стендах достигает 50%. Объясняется это нестабильностью тестового воздействия (усилия и темпа воздействия на педаль тормоза), а также колебаниями площадок при наезде на них тормозящих колес автомобиля. (Сергеев А.Г. Точность и достоверность диагностики автомобилей. / А.Г. Сергеев. - М.: Транспорт, 1980. 188 с.).
Известен способ-аналог диагностирования тормозных систем автомобилей (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов / Под ред. Г.В. Крамаренко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. С. 144, абзац 6.). Общими признаками с заявляемым способом диагностирования тормозной системы автомобиля являются:
- скорость колес АТС при испытаниях 3-5 км/ч;
- торможение и измерение в процессе торможения тормозных сил;
К недостаткам данного способа относятся:
- при диагностировании не производится измерение веса испытуемой оси АТС;
- при диагностировании не измеряется усилие на органе управления;
За прототип принят заявляемого способа принят способ проверки тормозного управления по ГОСТ Ρ 51709 - 2001 («Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки». - Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001. - 44 с.) Общими признаками с заявляемым способом диагностирования тормозной системы, являются:
- горизонтальный участок (площадка) с коэффициентом сцепления 0,8;
- в процессе торможения определяется тормозная эффективность и устойчивость при торможении.
К недостаткам данного способа относятся:
- устойчивость АТС при торможении определяется на основании его расположения в коридоре безопасности. При выходе АТС из коридора безопасности нельзя установить какое колесо создает большую или меньшую тормозную силу;
- не измеряются тормозные силы на колесах АТС, и как следствие нет возможности произвести расчет разности тормозных сил на оси для оценки устойчивости АТС в коридоре безопасности.
Известен тормозной стенд для диагностирования тормозных систем АТС (Патент 2323841 C1, RU, МПК В60Т 17/22, G01L 5/28. Стенд для диагностирования тормозов автотранспортных средств, опубликован 10.05.2008). Достоинством данного стенда является то, что опорная поверхность площадок повторяет реальную дорожную поверхность.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются:
- наличие подвижных опор, перемещающихся в продольном направлении;
- коэффициент сцепления на измерительных площадках 0,8.
Недостатками аналога являются:
1. Стенд не обеспечивает в полной мере принцип обратимости движения.
2. Сложность позиционирования осей симметрии колес автомобиля к осям симметрии измерительных площадок.
3. Размыкание силовой цепи при наезде на измерительные площадки стенда.
Устройство по аналогу, несмотря на его достоинства, не обеспечивает требуемую стабильность и точность определения диагностических параметров тормозных систем автотранспортных средств.
За прототип заявляемого устройства принят стенд для диагностирования тормозной системы автотранспортного средства (Патент 2391237 C1, RU, МПК В60Т 17/22, G01L 5/28, G01M 17/007. Испытательный стенд Осипова для диагностирования тормозов автотранспортного средства, опубликован 10.06.2010). К достоинствам данного стенда можно отнести следующее: подвижные опоры приводятся в движение раздельно двумя самостоятельными силовыми цилиндрами.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются:
- подвижные в продольном направлении опоры;
- наличие датчиков продольной касательной реакции;
- коэффициент сцепления на измерительных площадках 0,8.
Недостатками прототипа являются:
1. Стенд не обеспечивает в полной мере принцип обратимости движения.
2. Сложность позиционирования осей симметрии колес автомобиля к осям симметрии измерительных площадок.
3. Размыкание силовой цепи при наезде на измерительные площадки стенда.
4. Подвижные опоры приводятся в движение раздельно двумя самостоятельными силовыми цилиндрами от одной общей пневмо- или гидросистемы и, как следствие, отсутствие возможности количественной оценки устойчивости автомобиля при торможении.
Устройство по аналогу, несмотря на его достоинства, не обеспечивает требуемую стабильность и точность определения диагностических параметров тормозных систем автотранспортных средств.
Отличие от прототипа:
- наличие датчиков продольной касательной и нормальной нагрузки, распределенной по длине пятна контакта (Федотов А.И., Бойко А.В., Халезов В.П., Экспериментальные исследования процесса взаимодействия эластичного колеса с беговым барабаном и дорогой / А.И. Федотов, А.В. Бойко, В.П. Халезов. Вестник ИрГТУ. 2012 Выпуск №9. - Иркутск: ИрГТУ, 2012 – С. 157-163);
- одна общая измерительная площадка вместо двух;
- привод площадки за счет электродвигателя.
Заявляемое устройство направленно на повышение эффективности диагностирования тормозных систем автомобилей за счет измерения продольных касательных реакций (тормозных сил) и нормальной нагрузки по длине пятна контакта эластичной шины на всем пути торможения на каждом колесе АТС в стендовых испытаниях. Заявляемое устройство лишено систематических погрешностей площадочных стендов.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности диагностирования тормозных систем автомобилей за счет исключения систематических погрешностей площадочных стендов.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе диагностирования тормозной системы автотранспортного средства, включающем установку автотранспортного средства на чистую, сухую, горизонтальную измерительную платформу испытательного стенда, задание тестового режима диагностирования, торможение, измерение оценочного параметра и оценка тормозной эффективности и устойчивости автотранспортного средства, согласно изобретению, одновременно с торможением проводят измерение продольных касательных и нормальных реакций, распределенных по длине пятна контакта эластичной шины, для каждого из колес автотранспортного средства в нескольких точках тормозного пути, оценку тормозной эффективности автотранспортного средства производят по значению удельной тормозной силы, а оценку устойчивости - по разности продольных касательных реакций колес одной оси с последующим анализом полученных диаграмм зависимости коэффициента сцепления от величины проскальзывания колеса для каждого из колес автотранспортного средства. Технический результат изобретения достигается также тем, что осуществляют путем разгона автотранспортного средства до скорости 3,6 км/ч.
Разгон автотранспортного средства до скорости 3,6 км/ч при задании тестового режима позволяет проводить диагностирование АТС с установленной на них антиблокировочной системой (АБС). Разгон автотранспортного средства до скорости менее 3,6 км/ч при задании тестового режима не позволяет с достаточной достоверностью получить значения диагностических параметров. Разгон автотранспортного средства до скорости более 3,6 км/ч при задании тестового режима может включить в работу АБС, что не позволяет измерить в полной мере значения диагностических параметров.
Технический результат изобретения достигается тем, что в испытательном стенде для диагностирования тормозной системы автотранспортного средства, содержащем измерительную платформу, установленные на ней узлы для измерения тормозной силы, соединенные с усилителем сигнала и аналого-цифровым преобразователем, согласно изобретению, в качестве узлов для измерения тормозной силы использованы узлы для измерения продольной касательной и нормальной нагрузки, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины, для каждого из колес автотранспортного средства в нескольких точках тормозного пути, а на платформе установлен электродвигатель с лебедкой.
Технический результат изобретения достигается также тем, что по сторонам платформы в продольном направлении установлены, по меньшей мере, по восемь узлов для измерения продольной касательной и нормальной нагрузки, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины.
Технический результат изобретения достигается также в случае выполнения измерительной платформы подвижной с возможностью обеспечения ее движения под автотранспортным средством посредством связи платформы с электродвигателем для имитации движения автотранспортного средства.
Другими словами, технический результат изобретения достигается тем, что на неподвижной или подвижной (перемещающейся) измерительной платформе (площадке) устанавливается несколько узлов для измерения продольных касательных и нормальных нагрузок, распределенных по длине пятна контакта эластичной шины. Длина платформы составляет 4-6 метра.
Измерение на каждом колесе АТС продольных касательных и нормальных реакций, распределенных по длине пятна контакта эластичной шины колеса, на всем пути торможения АТС на площадочном стенде, с последующим построением ϕ(S) - диаграммы позволяет повысить достоверность и качество диагностирования тормозных систем АТС в стендовых испытаниях за счет исключения систематических погрешностей площадочных стендов.
Наличие существенных отличительных признаков в заявляемых способе и испытательном стенде для диагностирования тормозной системы АТС, а также получаемые в процессе диагностирования графики позволяют сделать вывод о соответствии заявляемой группы изобретений условию патентоспособности «новизна».
Проведенный анализ патентной и научно-технической информации не выявил источники, содержащие сведения об известности отличительных признаков заявляемых способа и стенда для диагностирования тормозов АТС, что свидетельствует о соответствии условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Группа изобретений поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - представлена общая схема стенда в случае выполнения измерительной платформы неподвижной:
1 - измерительная платформа;
2 - датчики для измерения продольной касательной реакции, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины;
3 - электродвигатель с лебедкой;
4 - трос;
5 - АТС;
на фиг. 2 - общая схема стенда в случае выполнения измерительной платформы подвижной:
1 - измерительная платформа;
2 - датчики для измерения продольной касательной реакции распределенной по длине пятна контакта эластичной шины;
5 - АТС;
6 - страховочный трос;
7 - ведущая звездочка привода измерительной платформы (цепная передача).
На фиг. 3 - ϕ(S) – диаграмма, получаемая в результате диагностирования тормозной системы АТС.
На фиг. 4. - продольная касательная и нормальная реакции, распределенные по длине пятна контакта в одной точке тормозного пути.
Стенд при неподвижной измерительной платформе представляет собой неподвижную платформу 1, на которой установлены датчики 2 для измерения эпюр распределения нормальных и продольных касательных реакций по длине пятна контакта эластичной шины с плоской опорной поверхностью. Автомобиль 5 устанавливается на краю платформы и зацепляется тросом 4 с лебедкой и электродвигателем 3. Автомобиль приводится в движение и проезжает по измерительным элементам.
Стенд при подвижной измерительной платформе представляет собой подвижную измерительную платформу 1, на которой установлены датчики 2 для измерения эпюр распределения нормальных и продольных касательных реакций по длине пятна контакта эластичной шины с плоской опорной поверхностью. Автомобиль 5 устанавливают на краю платформы и зацепляют страховочным тросом 6. Измерительная платформа приводится в движение за счет электродвигателя, и автомобиль проезжает по измерительным элементам.
Диагностирование тормозной системы АТС на заявленном оборудовании, осуществляется по методике, отличающейся от известных методов диагностирования тем, что при оценке эффективности тормозной системы и устойчивости АТС при торможении используются высокоинформативные параметры, такие как продольная касательная и нормальная реакции, распределенные по длине пятна контакта эластичной шины с опорной поверхностью, полученные в нескольких точках на пути торможения, а также используется полученная ϕ(S) - диаграмма для каждого колеса АТС в отдельности.
Численная величина продольной касательной реакции RX определяется:
где: L1 - длина пятна контакта;
τ(L) - касательная реакция, распределенная по длине пятна контакта эластичной шины, Н/мм.
Численная величина нормальной реакции RZ определяется:
где: L1 - длина пятна контакта;
τ(L) - нормальная реакция, распределенная по длине пятна контакта эластичной шины, Н/мм.
Коэффициент сцепления:
Коэффициент относительной разности продольных касательных реакций оси автомобиля:
где: RХЛ, RХП - продольная касательная реакция левого и правого колеса оси автомобиля, Н;
RX max - наибольшая величина продольной касательной реакции оси автомобиля, Н.
Согласно заявляемого способа диагностирование тормозной системы АТС на предлагаемом оборудовании осуществляется следующим образом.
Для исполнения с неподвижной измерительной платформой АТС устанавливается на измерительной платформе с датчиками для измерения продольной касательной реакции, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины (измерительными элементами) 2, к автомобилю зацепляется трос 4 от лебедки с электродвигателем 3. На педаль тормоза АТС устанавливается устройство для определения усилия нажатия на педаль (на чертеже не показано). Включается электродвигатель 3, автомобиль движется со скоростью 3,6 км/ч, производится торможение. Время полного приведения в действие органа управления тормозной системой должно находиться в диапазоне 4-6 секунд. При торможении АТС прокатывается по датчикам для измерения продольной касательной реакции, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины 2, и они в свою очередь фиксируют продольную касательную и нормальную реакции, распределенные по длине пятна контакта эластичной шины на каждом колесе АТС в отдельности в нескольких точках тормозного пути.
Для исполнения с подвижной измерительной платформой АТС устанавливается на измерительной платформе с датчиками для измерения продольной касательной реакции, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины (измерительными элементами) 2, к автомобилю зацепляется страховочный трос 6. На педаль тормоза АТС устанавливается устройство для определения усилия нажатия на педаль (на чертеже не показано). Включается электродвигатель 3 с лебедкой, измерительная платформа 1 движется со скоростью 3,6 км/ч, производится торможение. Время полного приведения в действие органа управления тормозной системой должно находиться в диапазоне 4-6 секунд. При торможении АТС прокатывается по датчикам для измерения продольной касательной реакции, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины 2, и они в свою очередь фиксируют продольную касательную и нормальную реакции, распределенные по длине пятна контакта эластичной шины на каждом колесе АТС в отдельности в нескольких точках тормозного пути.
Устойчивость АТС определяется разностью продольных касательных реакций колес оси: для осей АТС с дисковыми тормозными механизмами не более 20% и для осей с барабанными тормозными механизмами не более 25%. После полной остановки АТС на компьютере графически выражаются ϕ(S) - диаграммы каждого колеса в отдельности.
Предложенный способ диагностирования состояния тормозной системы автомобиля позволяет определить с высокой достоверностью нагрузку и продольные касательные реакции по длине пятна контакта на всем пути торможения автомобиля в стендовых условиях.
1. Испытательный стенд для диагностирования тормозной системы автотранспортного средства, содержащий измерительную платформу, установленные на ней узлы для измерения тормозной силы, соединенные с усилителем сигнала и аналого-цифровым преобразователем, отличающийся тем, что в качестве узлов для измерения тормозной силы использованы узлы для измерения продольной касательной и нормальной нагрузки, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины, для каждого из колес автотранспортного средства в нескольких точках тормозного пути, а на платформе установлен электродвигатель с лебедкой.
2. Испытательный стенд по п. 1, отличающийся тем, что по сторонам платформы в продольном направлении установлены по меньшей мере по восемь узлов для измерения продольной касательной и нормальной нагрузки, распределенной по длине пятна контакта эластичной шины.
3. Испытательный стенд по п. 1, отличающийся тем, что измерительная платформа выполнена подвижной, с возможностью движения под автотранспортным средством для имитации движения автотранспортного средства посредством связи платформы с электродвигателем.
