Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ КОЛЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Изобретение может быть использовано в области транспортного приборостроения и эксплуатации машинно-тракторного парка для определения энергетических потерь, возникающих при вертикальной деформации в процессе качения пневматического колеса.

Известна (RU №2011152613, 09.12.2010, МПК⁷ В60С 23/04 (2006.01), 27.06.2013 Бюл. №18) колесная электроника шинного информационного устройства, расположенная во встроенном состоянии в колесе транспортного средства, содержащая датчик, выполненный с возможностью приема измерительного сигнала, содержащего по меньшей мере один первый специфический параметр колеса, и устройство обработки данных, выполненное с возможностью определения по измерительному сигналу текущего положения вращения колеса транспортного средства на момент измерения.

Недостатком аналога является то, что для исследования энергетических потерь колеса транспортных средств стандартного исполнения необходимо дополнительно дооснащать предлагаемым в аналоге устройством. При этом устройство располагается внутри колеса транспортного средства во встроенном состоянии, что ограничивает доступ к его деталям и затрудняет ремонт, настройку и техническое обслуживание элементов устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является прибор для измерения гистерезисных потерь, в том числе и энергетических (Горшков Ю.Г., Четыркин Ю.Б., Старунова И.Н. и др. Повышение эффективности мобильных машин и улучшение условий труда операторов АПК: монография. - Челябинск: ЧГАА, 2013. - 556 с.), включающий в себя съемный корпус, воздуховод, перекрывающий механизм клапанного типа, фланцевое соединение, разъем крепления крышки устройства и его корпуса, маховик, шестерню, ролик, самописец с рычажной системой, шток, кассеты.

Недостатками указанного прототипа являются относительно невысокая точность измерения, невысокая надежность, обусловленная наличием значительного числа движущихся механических деталей, а также относительно малый запас времени измерения, ограниченный длиной лент кассет, что не позволяет получить массив данных по колебаниям вертикальной деформации шин за относительно длительный период эксплуатации машины.

Задачей настоящего изобретения является исследование энергетических потерь в пневматических шинах на основе измерения величины вертикальной деформации в них, а также определение на основе полученных данных соответствия исследуемых шин условиям эффективной и безопасной эксплуатации на различных типах несущих поверхностей.

Поставленная задача решается благодаря тому, что устройство для исследования энергетических потерь в пневматических шинах колесных транспортных средств, содержащее съемный корпус, воздуховод с перекрывающим механизмом клапанного типа, фланцевое соединение для крепления корпуса устройства на ступице колеса транспортного средства, камеру внутришинного давления, также содержит эталонную камеру давления, в отличие от прототипа соединенную с высокочувствительным мембранным датчиком, соединенным с рычажным тензопреобразователем, выполненным с возможностью приема измерительного сигнала, содержащего по меньшей мере один специфический параметр качения пневматической шины колеса, а также модуль обработки данных, представляющий собой блок электронного микропроцессорного преобразователя. Устройство содержит модуль обработки данных, в котором предусмотрено запоминающее съемное устройство для хранения данных об измеряемой величине при качении пневматической шины колеса с интерфейсом передачи данных на ЭВМ.

Изобретение позволяет исследовать энергетические потери в пневматических шинах колесных транспортных средств на основе получения опытных данных по изменению вертикальной деформации шин. Исследования пневматических шин с помощью предлагаемого изобретения повысят технико-экономические показатели колесных машин и безопасность дорожного движения на основе определения соответствия исследуемых типов шин условиям эксплуатации (определение оптимальных поверхностей качения для того или иного типа шин с точки зрения количества энергетических потерь).

Изобретение иллюстрируется чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых на фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для исследования энергетических потерь в пневматических шинах колесных транспортных средств, на фиг. 2 - ориентировочная схема крепления устройства на колесе грузового автомобиля.

Устройство содержит (фиг. 1) съемный корпус 6 с фланцевым соединением 12 и разъемом 5 крепления крышки 7 устройства и его корпуса 6, внутри которого установлены разделенные измерительной мембраной 3 камера шинного давления 13 и эталонная камера давления 14, соединенная посредством штока 4 с рычажным механизмом 11 высокочувствительного мембранного датчика 10 с рычажным тензопреобразователем 9. К съемному корпусу 6 устройства подсоединен воздуховод 1 с перекрывающим механизмом 2 клапанного типа. Устройство дополнительно содержит модуль обработки данных, выполненный в виде блока электронного микропроцессорного преобразователя 8 с запоминающим устройством и интерфейсом обмена данными с ЭВМ.

Устройство работает следующим образом. Съемный корпус 6 устройства неподвижно крепится на ступице 15 колеса 16 транспортного средства (фиг. 2). Канал воздуховода 1 (фиг. 1) подсоединяется к ниппелю пневматической шины 17 колеса 16 (фиг. 2). При открытом перекрывающем механизме 2 клапанного типа давление в камере шинного давления 13 и эталонной камере давления 14 соответствует давлению в пневматической шине 17 колеса 16 транспортного средства. На период испытаний перекрывающий механизм 2 клапанного типа закрывается. При изменении нагрузки на колесо 16 в процессе его качения по несущей поверхности внутреннее давление в пневматической шине 17 изменяется, что приводит и к изменению давления в камере шинного давления 13 и, соответственно, в эталонной камере давления 14. При возникновении разности давлений в камерах 13 и 14 от качения шины 17 измерительная мембрана 3 непрерывно испытывает деформации. Шток 4, жестко связанный с рычажным механизмом 11 и эталонной камерой давления 14, передает механические колебания от измерительной мембраны 3 на тензорезисторы высокочувствительного мембранного датчика 10, что вызывает изменение электрического сопротивления в них. Далее рычажный тензопреобразователь 9, воспринимая колебания электрического сопротивления, преобразует его в токовый выходной сигнал и передает на блок электронного микропроцессорного преобразователя 8. Таким образом, измеряемая входная величина (прогиб мембраны 3 от изменения давления воздуха в шине 17) в виде колебаний электрического сопротивления из камеры сенсорного блока высокочувствительного мембранного датчика 10 передается в блок электронного микропроцессорного преобразователя 8. Электронный микропроцессорный преобразователь 8 преобразует деформацию чувствительного элемента (измерительной мембраны 3) в виде колебаний электрического сопротивления в стандартный токовый выходной сигнал. После этого токовый выходной сигнал обрабатывается процессором электронного микропроцессорного преобразователя 8 и в виде величины вертикальной деформации записывается в запоминающее съемное устройство электронного микропроцессорного преобразователя 8. Для обработки результатов исследований запоминающее съемное устройство может быть извлечено из блока электронного микропроцессорного преобразователя 8 и посредством предусмотренного интерфейса подключено к ЭВМ.

Изобретение позволяет исследовать энергетические потери в пневматических шинах колесных транспортных средств на основе получения опытных данных по изменению вертикальной деформации шин. Исследования пневматических шин с помощью предлагаемого изобретения повысят технико-экономические показатели колесных машин и безопасность дорожного движения на основе определения соответствия исследуемых типов шин условиям эксплуатации (определение оптимальных поверхностей качения для того или иного типа шин с точки зрения количества энергетических потерь).