Стенд для исследования транспортных машин

(51)01 13/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН(71) Заявители Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет Унитарное республиканское предприятие Могилевский автомобильный завод имени С.М. Кирова(72) Авторы Тарасик Владимир Петрович Палагин Александр Георгиевич Кузнецов Сергей Владимирович Дычкин Иван Михайлович(73) Патентообладатели Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет Унитарное республиканское предприятие Могилевский автомобильный завод имени С.М. Кирова(56) Автомобили. Испытания Учебное пособие для вузов. - Мн. Вышэйшая школа, 1991. - С. 93.617698, 1978.994950, 1983.257819, 1970.1422056 А 1, 1988.1472786 А 1, 1989.2102715 1, 1998.(57) Стенд для исследования транспортных машин, содержащий нагрузочное устройство,включающее инерционный маховик и тормоз, и элементы кинематической связи нагрузочного устройства с ведомым валом трансмиссии машины, отличающийся тем, что тормоз нагрузочного устройства жестко соединен с ведомым валом трансмиссии машины посредством карданной передачи, а инерционный маховик кинематически связан с ведомым валом трансмиссии машины последовательно через фрикционную муфту и механическую многоступенчатую передачу, при этом фрикционная муфта снабжена устройством для изменения величины передаваемого крутящего момента, механическая многоступенчатая передача содержит, по меньшей мере, две ступени, причем все ступени повышающие, а инерционный маховик выполнен составным со сменными инерционными массами. 8065 1 2006.04.30 Изобретение относится к устройствам для исследования динамических качеств мобильных транспортных средств и может быть использовано, в частности, для исследования автомобилей, их агрегатов и систем. Известен стенд для испытаний машин, в котором нагрузочное устройство выполнено в виде маховика и связано с валом двигателя 1. В таком стенде инерционный маховик создает нагрузку только в режиме разгона и не оказывает сопротивления при установившейся скорости его вращения. Известны стенды с беговыми барабанами для исследования динамических качеств автомобилей, в которых мощность воспринимается балансирными генераторами и дополнительным механическим тормозом 2, с. 254, стенды с беговыми барабанами и гидравлическим тормозом 2, с. 255, а также комплексный стенд для диагностирования технического состояния грузовых автомобилей, содержащий как инерционные массы, так и беговые барабаны с нагрузочным устройством в виде балансирной асинхронной электромашины с фазным ротором, работающей в двух режимах двигателя и генератора 3. На стендах с беговыми барабанами для исследования или диагностики устанавливается машина в сборе так, что колеса машины непосредственно контактируют с беговыми барабанами. Исследование агрегатов вне установки на машину, а следовательно, до того, как машина будет полностью изготовлена, на стендах с беговыми барабанами невозможно. Формирование нагрузочного режима на приведенных выше стендах сопровождается сложностью максимального учета характерных особенностей составляющих мощностного баланса автомобиля при его неустановившемся движении, а также при изменении внутренних параметров объекта и при изменении параметров внешней среды. Во время неустановившегося движения автомобиля, например в процессе его разгона,мощность двигателя затрачивается на преодоление внешних сил сопротивления и инерционных сил. При этом законы их изменения различны сопротивление трансмиссии, сопротивление качению колес, сопротивление подъему слабо зависят от скорости движения автомобиля, а в основном определяются его эксплуатационной массой, в то же время сопротивление воздуха существенно увеличивается с ростом скорости автомобиля. При трогании с места и интенсивном разгоне автомобиля инерционные силы могут оказывать гораздо большее влияние на сопротивление движению, чем все остальные силы, и приводить к пробуксовке колес относительно дороги. Это особенно характерно для движения на скользких участках дороги. Такие соотношения между сопротивлениями движению существенно сказываются на величине составляющих мощностного баланса автомобиля, что необходимо учитывать при создании исследовательских стендов. Учет отмеченных особенностей мощностного баланса при испытаниях на стендах с беговыми барабанами затруднен или практически невозможен. Задачей настоящего изобретения является повышение качества операций исследования динамических характеристик машин. Когда задачей операции исследования является определение параметров объекта, качество этой операции может определяться конечными ошибками и временем выдачи результата. Максимальный учет реальных эксплуатационных условий позволяет свести к минимуму ошибки, обусловленные различием стендовых и натурных испытаний, а возможность изменения значений исходных параметров - эксплуатационной массы автомобиля, коэффициента сцепления колес с дорогой, коэффициента сопротивления качению, продольного уклона дороги - во всем диапазоне их возможных значений и в любой комбинации задолго до полного изготовления машины в сборе обеспечивает выигрыш по времени выдачи результата. Поставленная задача достигается тем, что в стенде для исследования машин, содержащем нагрузочное устройство, состоящее из инерционного маховика и тормоза, и элементы кинематической связи нагрузочного устройства с ведомым валом трансмиссии машины, подлежащей исследованию, согласно изобретению, тормоз нагрузочного устройства 2 8065 1 2006.04.30 соединен с ведомым валом трансмиссии машины жестко, например, карданной передачей,а инерционный маховик кинематически связан с тем же ведомым валом трансмиссии машины последовательно через фрикционную муфту и механическую многоступенчатую передачу, при этом фрикционная муфта снабжена устройством для изменения величины передаваемого крутящего момента, механическая многоступенчатая передача имеет как минимум две ступени, причем все ступени повышающие, а инерционный маховик выполнен составным со сменными инерционными массами. На чертеже представлена принципиальная схема стенда. На основании 1 установлено тормозное устройство 2, выполненное, например, в виде порошкового электромагнитного тормоза и соединенное посредством карданной передачи 3 с ведомым валом 4 трансмиссии 5, соединенной с двигателем 6. Инерционный маховик 7, установленный на валу приводного устройства 8, посредством управляемой фрикционной муфты 9, механической многоступенчатой передачи 10 и карданной передачи 11 также соединен с ведомым валом 4 трансмиссии 5. На валу механической многоступенчатой передачи 10 установлен тормоз 12. Двигатель 6 оборудован соответствующими системами подачи топлива и воздуха, выпуска отработавших газов, охлаждения, электропитания,контрольно-измерительными приборами и датчиками (на чертеже не показаны). Трансмиссия 5 снабжена устройством переключения передач. Механическая многоступенчатая передача 10 имеет по меньшей мере две передачи, повышающие скорость вращения инерционного маховика 7 по отношению к скорости вращения ведомого вала 4 трансмиссии 5. Фрикционная муфта 9 снабжена устройством для регулирования передаваемого крутящего момента. Тормоз 12 в процессе испытаний находиться в расторможенном состоянии и включается лишь в случае необходимости экстренной остановки инерционного маховика 7 в критических ситуациях в целях безопасности. Инерционный маховик 7 выполнен составным. Его момент инерции для каждого конкретного значения заданной эксплуатационной массы исследуемого автомобиля определяется следующей формулой 2 м(кктр ) 2 пр , где м - момент инерции маховика 7, кгм 2- эксплуатационная масса исследуемого автомобиля (принимается в диапазоне от снаряженной массы до полной массы автомобиля), кг к - радиус качения ведущих колес автомобиля, м к - суммарный момент инерции колес автомобиля, кгм 2 тр - суммарный момент инерции ротора тормоза 2, карданных валов 3 и 11, а также тормоза 12 и входного вала механической многоступенчатой передачи 10, кгм 2 пр - суммарный момент инерции вращающихся масс привода 8, фрикционной муфты 9 и ведомого вала механической многоступенчатой передачи 10, кгм 2- передаточное число механической многоступенчатой передачи 10. В зависимости от целей исследования стенд оборудуется необходимыми средствами для измерения, передачи, регистрации и обработки данных эксперимента. Например, для определения разгонных характеристик автомобиля и его топливной экономичности стенд снабжается датчиками и приборами для фиксации мгновенного расхода топлива, скоростного режима двигателя 6, угловой скорости ведомого вала 4 трансмиссии 5, тормозного момента тормоза 2, крутящего момента на валу 11, скорости вращения вала маховика 7. Для проведения исследований запускается двигатель 6 и по программе разгона автомобиля, соответствующей целям исследования, осуществляется соответствующее управление подачей топлива и переключением передач в трансмиссии 5 до достижения заданной скорости вращения ведомого вала 4, соответствующей скорости автомобиля, до которой должен быть обеспечен разгон. 3 8065 1 2006.04.30 Тормоз 2 имитирует сопротивление качению колес, преодоления подъема и сопротивление воздуха. Управление тормозом нагрузочного устройства осуществляется с помощью микропроцессорного блока (на чертеже не показан). Условия сцепления колес автомобиля с дорогой учитываются величиной крутящего момента, ограничиваемого фрикционной муфтой 9. Величина требуемого инерционного сопротивления обеспечивается включением соответствующей ступени в многоступенчатой механической передаче 10 и установкой соответствующей сменной инерционной массы маховика 7. Инерционное сопротивление разгону автомобиля имитируется инерционным маховиком 7. Стенд позволяет получить результаты исследований, наиболее близкие к натурным испытаниям в широком диапазоне изменения эксплуатационных условий, а также задолго до того, как будет изготовлена вся машина. Источники информации 1. А.с. СССР 1257429, МПК 01 15/00, 1986. 2. Бюссиен Р.Б. Автомобильный справочник. Т. 1. - М., 1960. 3. Автомобили. Испытания Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. А.И. Гришкевича,М.С. Высоцкого. - Мн. Вышэйшая школа, 1991. - С. 93. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4