устройство для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием, включающее имитатор шины, движитель, нагрузочное устройство, отличающееся тем, что движитель выполнен в виде имеющей обмотку управления вращающейся электромагнитной порошковой муфты, ведущая часть которой соединена с приводом муфты, а ведомая часть - с имитатором шины, при этом устройство снабжено соединенным с обмоткой управления муфты блоком задания величины мощности сцепления муфты, а также датчиком чисел оборотов имитатора шины и блоком регистрации, который передает сигнал управления с датчика чисел оборотов имитатора шины на блок задания величины мощности сцепления муфты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для оперативного контроля коэффициента сцепления колеса на сооружаемых и эксплуатируемых дорогах, преимущественно с усовершенствованным капитальным покрытием, а также аэродромов и может быть использовано при расследовании дорожно-транспортного происшествия.

Известно устройство для оценки сцепных качеств дорожных покрытий, которое содержит опорную раму с блоками и имитатор шины. Подвижная ветвь полиспаста в известном устройстве связана с составным грузом, а в неподвижную включен динамометр. При срабатывании спускного механизма составной груз передает сдвигающее усилие на имитатор шины, а динамометр фиксирует силы трения покоя и трения скольжения. Сцепные качества в этом устройстве оценивают по величине силы трения покоя и трения скольжения, которые определяются величинами массы пригруза и составного груза с учетом показаний гидравлического динамометра (см. SU 1730327 А1, Е 01 С 23/07, 30.04.1992).

Недостатком известного устройства является то, что известное устройство имеет ряд механических передач, обладающих трением с нестабильными характеристиками (полиспасты). Кроме того, применение пружинных и гидравлических силоизмерительных устройств связано с нестабильными характеристиками жидкостей и упругих элементов, зависящих от температуры окружающей среды, наличия конденсата, загрязнения. Это приводит к снижению точности и достоверности полученных данных по замеру коэффициента сцепления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием, включающее имитатор шины, установленный на конце рычага и связанный с регулируемым основным нагрузочным устройством, движитель, выполненный в виде двуплечего рычага с осью вращения в средней части, установленной с возможностью перемещения в вертикальных направляющих и связанной с основным нагрузочным устройством, при этом на одном конце рычага закреплен имитатор шины, а другим концом он шарнирно связан с дополнительным нагрузочным устройством (патент RU 2156844 С2, Е 01 С 23/07, 27.09.2000). Данное устройство принято в качестве прототипа.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением - имитатор шины, движитель, дополнительное нагрузочное устройство.

К недостаткам известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве используются пружинные и гидравлические элементы устройств нагружения и измерения, которые подвержены влиянию случайных дистабилизирующих факторов, таких как нестабильность характеристик пружины. Также к недостаткам гидравлических и механических систем следует отнести возможность утечки рабочей жидкости, пылевлагонезащищенность, неудобство работы с магистралями. Изменение вязкости рабочей жидкости при изменении температуры и попадание воздуха в гидравлическую систему могут привести к потере точности измерения и ухудшению динамических характеристик измерительного устройства. Кроме того, отсчет усилия нагружения и регистрация величины силы (процесс измерения) производится визуально по шкалам. Все это приводит к снижению точности и достоверности полученных данных по замеру коэффициента сцепления.

Задачей изобретения является повышение точности, достоверности, скорости измерения и автоматизация контроля коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием, включающем имитатор шины, движитель, дополнительное нагрузочное устройство, движитель выполнен в виде имеющей обмотку управления вращающейся электромагнитной порошковой муфты, ведущая часть которой соединена с приводом муфты, а ведомая часть - с имитатором шины, при этом устройство снабжено соединенным с обмоткой управления муфты блоком задания величины мощности сцепления муфты, а также датчиком чисел оборотов имитатора шины и блоком регистрации, который передает сигнал управления с датчика чисел оборотов имитатора шины на блок задания величины мощности сцепления муфты.

Признаки предлагаемого устройства, отличительные от прототипа - движитель выполнен в виде имеющей обмотку управления вращающейся электромагнитной порошковой муфты, ведущая часть которой соединена с приводом муфты, а ведомая часть - с имитатором шины; наличие блока задания величины мощности сцепления муфты, соединенного с обмоткой управления муфты; наличие датчика чисел оборотов имитатора шины; наличие блока регистрации, который передает сигнал управления с датчика чисел оборотов имитатора шины на блок задания величины мощности сцепления муфты. Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить точность, достоверность, скорость измерения и автоматизировать контроль коэффициента сцепления колеса с усовершенствованным дорожным покрытием.

На чертеже дано схематическое изображение общего вида устройства для определения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием.

Устройство содержит имитатор шины 1 (измерительное колесо), вспомогательное колесо 2, которые установлены на раме 3 с помощью подшипниковых опор 4, датчик 5 чисел оборотов имитатора шины 1, соединенный с блоком регистрации 6, нагрузочное устройство 7, установленное на раме 3, вращающуюся электромагнитную порошковую муфту 8 с обмоткой управления 9, ведущая часть которой соединена с приводом 10 муфты 8, а ведомая часть - с имитатором шины 1. Привод 10 соединен с блоком питания 11. Обмотка управления 9 вращающейся электромагнитной порошковой муфты 8 соединена с блоком задания величины мощности сцепления муфты 12.

Устройство работает следующим образом. Стоящее на месте устройство нагружают грузом из расчета 50-60 Н/см², что соответствует давлению колеса на дорожное покрытие в реальных условиях. Производят увлажнение поверхности дорожного покрытия из расчета 1±0,2 л/м² в соответствии с ГОСТ 30413-96. На привод 10 вращающейся электромагнитной порошковой муфты 8 подается питание от блока питания 11, которое обеспечивает мощность не менее чем в 1,2 раза больше мощности, необходимой с учетом преодоления инерции вращения для приведения имитатора шины 1 из состояния покоя в режим буксования, при данной нагрузке на имитаторе шины 1. Вращающий момент от привода 10 через шестеренную передачу будет передаваться на вращающуюся электромагнитную порошковую муфту 8. Величина момента, которая будет передаваться на имитатор шины 1, зависит от величины управляющего сигнала блока задания величины мощности сцепления муфты 12. Блок регистрации 6 подает сигнал управления, который плавно увеличивается по мощности от 0 до максимума. Нарастание должно происходить не быстрее, чем на 10% за секунду с учетом снижения инерционных нагрузок и не носить ударного динамического характера. Начало момента буксования регистрируется датчиком 5 чисел оборотов имитатора шины 1. Сигнал с него передается на блок регистрации 6, который регистрирует начало буксования и записывает величину сигнала управления, соответствующего моменту, который передается на имитатор шины 1 через вращающуюся электромагнитную порошковую муфту 8. Момент, передаваемый вращающейся электромагнитной порошковой муфтой 8, прямо пропорционален величине управляющего сигнала. Коэффициент сцепления определяется по моменту, необходимому для приведения имитатора шины 1 из состояния покоя в режим буксования. Для получения достоверных данных о величине измеряемого коэффициента сцепления перед началом использования устройства необходимо получить экспериментальным путем зависимость величины управляющего сигнала от величины коэффициента сцепления. Для этого проводят измерения на участках с известными коэффициентами сцепления и фиксируют величину сигнала, идущего на обмотку управления 9 вращающейся электромагнитной порошковой муфты 8.

Преимущество предлагаемого изобретения состоит в том, что оно позволяет получить вне зависимости от профиля автодороги и внешних условий достоверную информацию о сцеплении колеса с дорожным покрытием с более высокой точностью и скоростью, чем при использовании механического и гидравлического измерительного устройства; полностью автоматизировать контроль коэффициента сцепления без выхода операторов на трассу.