устройство для автоматического контроля давления воздуха в шинах колес сельскохозяйственного трактора

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического контроля давления воздуха в шинах колес трактора, содержащее измерительные преобразователи углов поворота колес трактора, закрепленные на неподвижной части трактора, блок обработки их сигналов, выход которого соединен с элементами звуковой и световой сигнализации, отличающееся тем, что оно содержит зубчатые диски, установленные на соответствующих колесах, индукционно связанные с измерительными преобразователями углов поворота колес трактора, блок обработки сигналов которых содержит компаратор, имеющий два пороговых состояния и охваченный обратной связью с возможностью изменения порога срабатывания компаратора, входы которого связаны с измерительными преобразователями соответственно через последовательно соединенные преобразователи частота-напряжение, выполненные с возможностью плавного регулирования их коэффициентов передачи, времязадающие цепи и диоды.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительные преобразователи углов поворота колес выполнены в виде индукционных элементов с подмагничиванием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано для контроля давления в пневматических шинах движущегося трактора.

Известно устройство (авторское свидетельство СССР 1434290, кл. 7 G 01 L 17/00, 1985) для контроля давления в шинах транспортных средств, содержащее индукционные преобразователи, установленные на колесах, индукционные катушки, установленные на неподвижной части транспортного средства, блок обработки и индикации сигналов, состоящий из счетчиков, автогенератора, логических элементов и сигнализаторов.

Известно также устройство (патент РФ 2047115, кл. G 01 L 17/00, 1992) для контроля давления воздуха в шинах колес транспортных средств, содержащее два индукционных преобразователя, выполненных с возможностью установки на соответствующих колесах, и индукционных катушек, устанавливаемых на неподвижной части транспортного средства, а блок обработки и индикации сигналов выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго светодиодов, параллельно которым включен индикаторный cветодиод.

Таким устройствам присущ существенный недостаток, заключающийся в низкой точности контроля давления в шинах тихоходных, малоскоростных транспортных средств и имеющих различные радиусы колес.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение универсальности и точности контроля давления в шинах особенно тихоходных транспортных средств, например сельскохозяйственных тракторов, выполняющих технологические операции.

Такой технический результат достигается тем, что устройство для автоматического контроля давления воздуха в шинах колес сельскохозяйственного трактора, включающее измерительные преобразователи углов поворота колес трактора, закрепленные на неподвижной части трактора, блок обработки их сигналов, выход которого соединен с элементами звуковой и световой сигнализаций, содержит зубчатые диски, установленные на соответствующих колесах различного радиуса вращения, а блок обработки сигналов измерительных преобразователей углов поворота колес трактора содержит компаратор, имеющий два пороговых состояния и охваченный обратной связью с возможностью изменения порога срабатывания компаратора, входы которого связаны с измерительными преобразователями соответственно через последовательно соединенные преобразователи "частота - напряжение", выполненные с возможностью плавного регулирования их коэффициентов передачи, времязадающие цепи и диоды. К тому же, измерительные преобразователи углов поворота колес выполнены в виде индукционных элементов с подмагничиванием.

Схема устройства (представлена на чертеже) содержит зубчатые металлические диски 1, магниты 2, индукционные датчики 3 с подмагничиванием, соединенные через диоды 4 с времязадающими цепями. Преобразователи 6 "частота - напряжение" подключены к компаратору 8 с двумя пороговыми состояниями, имеющему обратную связь 9 для изменения уровня порога срабатывания компаратора 8. Коэффициенты передачи преобразователей 6 имеют плавную регулировку (за счет изменения величин резисторов 7) для компенсации разбаланса диаметров малого R₁ и большого R₂ радиусов колес. К выходу компаратора 8 подсоединены элементы световой (например, светодиоды) 10 и звуковой 11 сигнализаций.

Устройство работает следующим образом. При вращении колес и соответственно зубчатых дисков 1 (жестко закрепленных на колесах) в индукционных катушках 3 наводится электродвижущая сила (ЭДС) в виде коротких импульсов с периодом Т их следования, равным Т = 1/f_c (f_c - частота импульсов, поступающих с индукционных катушек 3, пропорциональная частоте вращения колес). Поскольку изменение давления воздуха в шинах колес сопровождается изменением их радиусов, то с изменением давления в шинах будет также изменяться и частота вращения соответствующих колес. Таким образом, измерение разности частот вращения колес трактора, возникающей при уменьшении радиуса одного из двух колес, позволяет судить о соответствующем изменении давления в одном из колес. Информационные сигналы с частотами f₁ и f₂ поступают на времязадающие цепи 5 и на преобразователь 6 "частота - напряжение".

При одинаковом давлении воздуха в парах колес соотношение значений частот f₁ (для колеса с малым радиусом) и f₂ (для колеса с большим радиусом) будет равно К= R₂/R₁. Для достижения равенства уровней выходных напряжений преобразователей 6 коэффициент передачи одного из них устанавливается равным К. В этом случае уровень напряжения на выходе компаратора 8 будет приближаться к нулю, вследствие чего светодиоды 10 не будут излучать света.

При снижении же давления в одной из шин (для определенной пары колес) происходит уменьшение ее радиуса соответствующего колеса, что влечет за собой увеличение частоты его вращения относительно другого колеса (имеющего номинальное давление), и при этом выходные напряжения преобразователей 6 "частота - напряжение" будут иметь различные значения, разница которых будет пропорциональна рассогласованию частот f₁ и f₂*=Кf₂ (приведенной к f₁). На выходе компаратора с учетом знака рассогласования будет излучать свет один из светодиодов 10, свидетельствующий о падении давления в шине соответствующего колеса.

Для измерения разности давлений в колесах по значениям разноса частот f₁ и f₂*=Кf₂ их вращения можно использовать следующие соотношения:



где ₁(t₁), ₂(t₁) - фактические углы поворота первого и второго колес в момент времени t₁; ₁(t₀), ₂(t₀) - начальные углы поворота колес в момент времени t=t₀.

Тогда разность углов ₁(t₁) и ₂(t₁) в моменты времени t₁ будет равна



Операция интегрирования разности частот f₁(t)-f₂*(t) выполняется парой колес. При этом



знаки соответствуют случаям, когда f₁ > f₂ или f₂ > f₁ соответственно.

С учетом выражения для скорости движения трактора V_mp = 2R₁f₁ = 2R₂f₂, где R₁ и R₂ - радиусы различных по размерам колес, получим



где L - путь, пройденный за интервал времени (t₀-t₁).

Условие согласования по фазе положений первого и второго колес L[(R^*₂-R₁)/R₁R^*₂] = 2/к, где R₂*=R₁К (приведенный к R₁ радиус R₂*).

Принимая, что R^*₂ = R₁+R при f₁ > f₂ и R^*₂ = R₁-R при f₁ < f₂, получим

L[R/((R₁R)R₁)] = 2/к

или

L = [(2R₁/kR)(2R₁/k)].

Применение данного устройства в транспортных средствах позволяет: уменьшить износ протектора, увеличить срок службы корда шин и улучшить условия работы водителя, определять появление недопустимых люфтов, определять степень буксования колес.