устройство для определения длины и угла контакта шины

Формула изобретения

Устройство для определения длины и угла контакта шины, содержащее датчик-угломер, установленный в центре оси вращения испытываемого колеса, в наружную крайнюю точку средней части грунтозацепа которого вживлен токопроводящий стержень, с возможностью контактирования с опорной токопроводящей пластиной, по опорной поверхности которой колесо приводится во вращательное и поступательное движение посредством тягово-приводного механизма, при этом токопроводящий стержень соединен последовательно с индикаторной лампочкой и источником питания, который в свою очередь соединен с опорной токопроводящей пластиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследованиях кинематических параметров шин на плоской твердой опорной поверхности.

Известен стенд для определения угла схождения управляемых колес транспортного средства, содержащий основание с опорной площадкой для колеса, контактную рейку, вмонтированную в опорную площадку с возможностью вертикального и продольного перемещения в пазу. Конструктивное исполнение стенда обеспечивает эксплуатационные режимы проезда управляемого колеса, но не позволяет измерять кинематический угол контакта шины и радиус качения с требуемой точностью [SU 1693429 A1, 5 G01M 17/06, 23.11.1991].

Известен способ определения контурной площади контакта протектора шины трактора. Во время определения контурной площади трактор устанавливают на площадке, у которой значение неровностей не превышают 1 мм, причем положение колес соответствует прямолинейному движению. Отпечаток контурной площади ведущего колеса получают при многократном его опускании (до полного заполнения отпечатка) домкратом и отсутствии смещения трактора в горизонтальной плоскости в опущенном положении. При этом после каждого опускания колесо проворачивают на угол, соответствующий ширине выступа протектора, с предварительным нанесением красящего вещества на выступы протектора и обеспечивают четкость отпечатка без подтеков [ГОСТ 7051-81 «Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний», с.19].

При использовании этого способа невозможно получить требуемую точность и достоверность результатов из-за размытости контура отпечатка. Известен также близкий по техническому решению к предлагаемому изобретению стенд для измерения площади контакта пневматической шины с дорогой, содержащий опорную плиту с параллельными, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга прорезями, чувствительные элементы, размещенные в прорезях с возможностью контактирования с пневматической шиной, датчики импульсов, подвижная часть которых кинематически соединена с чувствительными элементами, систему обработки сигналов датчиков импульсов и счетчик импульсов, подключенный к выходам системы обработки сигналов упомянутых датчиков [SU 1124195 A1, 3 G01M 17/02, 15.11.1984].

Данная конструкция стенда является сложной, что влияет на результат измерений.

Задача изобретения - повышение точности и достоверности получаемых результатов испытаний и снижение энергоемкости их получения.

Решение поставленной задачи достигается путем вживления в грунтозацеп тонкого игольчатого, с заостренным концом, токопроводящего стержня.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид, на фиг.2 - контурная площадь, на фиг.3 - токопроводящий стержень, вживленный в грунтозацеп, на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит несущую ось, на которой установлен с возможностью вращения ведомый барабан, к торцовым поверхностям которого жестко прикреплены испытываемые колеса 1, опирающиеся на токопроводящую пластину 2, установленную на опорной плите, в наружную крайнюю точку средней части грунтозацепа одного из колес 1 вживлен тонкий игольчатый, с заостренным концом, токопроводящий стержень 3 с возможностью контактирования с опорной токопроводящей пластиной 2, соединенный последовательно с индикаторной лампочкой 4 и источником питания 5, который, в свою очередь, соединен с опорной токопроводящей пластиной 2. В центре оси вращения испытываемого колеса 1 установлен датчик-угломер 6.

Устройство работает следующим образом. С помощью тягово-приводного механизма колеса 1 с установленным в центре оси вращения датчиком-угломером 6 приводят во вращательное и поступательное движение по опорной токопроводящей пластине 2. В процессе движения колес 1 по опорной токопроводящей пластине 2 тонкий игольчатый, с заостренным концом, токопроводящий стержень 3, вживленный в грунтозацеп испытываемого колеса 1, в момент касания с опорной токопроводящей пластиной 2 замыкает электрическую цепь, включая индикаторную лампочку 4, в момент загорания которой фиксируют первое показание датчика-угломера 6; в момент выключения индикаторной лампочки 4, при размыкании электрической цепи, фиксируют второе показание датчика-угломера 6.

По разности второго и первого показаний датчика-угломера 6 определяют угол контакта шины _к.

Длину контакта шины с опорной поверхностью определяют по формуле

l_к =2r_ст·tg( _к/2),

где l_к - длина контакта шины с опорной поверхностью;

r_ст - расстояние между центром оси колеса и опорной поверхностью.

С использованием значений l_к и _к можно определить кинематический радиус качения колеса по формуле

r_к=l_к/ _к.

Положительный эффект выражается в повышении точности и достоверности получения кинематических параметров шины - длины и угла контакта шины с опорной поверхностью и радиуса качения колеса, а также в снижении трудоемкости.

Пример расчета данных, полученных опытным путем: для колеса 15,5 R 38 со статическим радиусом r_ст=0,456 м и при давлении в шине P_w=0,08 МПА кинематический угол контакта шины составляет _к=14°15'=0,2486 рад, а длина контакта шины с опорной поверхностью равна

l_к =2·0,456·tg(0,2486/2)=0,114 м.

Зная l_к и _к, можно определить кинематический радиус качения колеса

r_к=0,114/0,2486=0,458 м.

Радиус качения, полученный экспериментальным путем при длине пройденного пути L_Nоб=20,19 м за N_об =7 оборотов колеса,

r_к=L_Nоб /(2 ·N_об),

r_к=20,19/(2·3,14·7)=0,459 м.

Погрешность данных, полученных теоретическим и экспериментальным путем, составляет r_к=0,22%.