Результат интеллектуальной деятельности: Напольный малогабаритный стенд для исследования подвесок автомобилей

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам с беговыми барабанами для моделирования работы шины и подвески, и может быть использовано при испытании листовых рессор, амортизаторов, балок мостов системы подрессоривания автотранспортных средств.

Известен стенд для моделирования работы шины и подвески колесного транспортного средства, содержащий закрепленный на раме рычаг, связанный с колебательным приводом и несущий приводной барабан для взаимодействия с испытуемой шиной, причем ось выходного вала привода барабана совмещена с осью качания рычага (Патент №1555633 СССР, G01M 17/04, опубл. 07.04.1990).

К недостаткам описанного стенда относятся ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что данный стенд в процессе моделирования работы шины и подвески колесного транспортного средства не позволяет испытывать зависимые подвески, в том числе с различными размерами колеи; создавать и изменять высоту неровностей дорожного покрытия, имитировать поперечный и продольный уклоны дороги.

Известно устройство для испытания передних осей автомобиля, включающее беговой барабан с подшипниковыми опорами, причем беговой барабан выполнен цельным со съемными цапфами по бокам и сменными неравновеликими по высоте планками на поверхности (Патент №2124712 РФ, G01M 17/04, опубл. 10.01.1999).

К недостаткам описанного устройства относятся большие габаритные размеры, ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что данное устройство в процессе имитации дорожных условий не позволяет изменять величину статического нагружения на колеса, имитировать продольный и поперечный уклоны дороги.

Известен стенд для испытания ведущих осей автомобиля, содержащий основание, опорно-беговые барабаны с подшипниковыми опорами и со съемными упорами, привод, нагружатель, фиксаторы, датчик частоты вращения, комплексное измерительное устройство, электронное регистрирующее устройство (Патент №2332654 РФ, G01M 17/04, опубл. 27.08.2008).

К недостаткам описанного стенда относятся потребность в дополнительных материальных затратах на оснащение помещения для испытания ведущих осей автомобиля искусственной вентиляцией, так как испытания проводятся при работающем двигателе; ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что данный стенд в процессе имитации дорожных условий не позволяет изменять величину статического нагружения на колеса, имитировать продольный и поперечный уклоны дороги.

Известен стенд для испытания элементов подвески автотранспортных средств, содержащий станину со стойками, размещенными на ней элементами крепления, испытуемые узлы и детали подвески, а также расположенные на станине приводы правой и левой сторон, блоки управления, механизм нагружения элементов подвески автотранспортного средства, дополнительно содержащий кривошипно-шатунный механизм, в котором шатун выполнен в виде силового гидроцилиндра и шарнирно связан со ступицей балки моста автотранспортного средства (Патент №2366919 РФ, G01M 17/04, опубл. 10.09.2009).

К недостаткам описанного стенда относятся ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что данный стенд в процессе имитации эксплуатационных условий работы элементов подвески автотранспортных средств не позволяет проводить испытания независимых подвесок, изменять высоту неровностей дорожного покрытия при постоянной нагрузке, испытывать подвески автомобилей с разными размерами колеи, имитировать поперечный и продольный уклоны дороги, отсутствие опорных колес в процессе испытания не дает возможность учесть жесткость шин, продольные реакции усилий на колеса от неровностей.

Известен стенд для испытания независимой подвески автомобиля, содержащий: радиатор, двигатель внутреннего сгорания, передающий крутящий момент через блок передачи мощности к колесу испытываемой подвески; прижимной гидравлический привод, имитирующий нагружение автомобиля; эксцентриковый беговой барабан с механизмом изменения эксцентриситета; вентилятор для охлаждения; блок управления двигателем и прижимным гидравлическим приводом; блок хранения, передачи и обработки информации (Patent KP 1020090111678, G01M 17/00, G01M 17/04, 27.10.2009).

К недостаткам описанного стенда относятся: потребность в дополнительных материальных затратах на оснащение помещения для испытания независимой подвески автомобиля искусственной вентиляцией, так как испытания проводятся при работающем двигателе; большие габаритные размеры; высокая стоимость, сложность конструкции; ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что данный стенд не позволяет испытывать зависимые подвески, в том числе с различными размерами колеи; создавать и изменять высоту неровностей дорожного покрытия, имитировать поперечный и продольный уклоны дороги.

Известно устройство для исследования динамических характеристик элементов автомобиля, содержащее раму, жестко закрепленную на поверхности грунта; множество исполнительных приводов, соединенных с рамой и с испытуемыми элементами автомобиля, позволяющих изменять нагрузку и положение данных элементов в пространстве; имитаторы движения автомобиля по дороге, выполненные в виде беговых ленточных барабанов, приводимых в движение посредством электродвигателей; средства для измерения продольных, поперечных и вертикальных сил, возникающих при контакте колес с лентами беговых барабанов в процессе испытания; установленные на каждом исполнительном приводе детекторы, определяющие пространственное расположение элементов автомобиля; компьютерный блок управления исполнительными приводами; блок хранения и обработки информации (Patent US 6247348 B1, G01M 13/00, 19.01.2001). Принят за прототип.

К недостаткам описанного устройства, принятого в качестве прототипа, относятся большие габаритные размеры, высокая стоимость, сложность конструкции, ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что данное устройство не позволяет имитировать неровности дороги, характерные для реальных условий эксплуатации автомобилей.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в обеспечении мобильности, универсальности, приближении исследования к реальным условиям эксплуатации при снижении стоимости и упрощении конструкции стенда.

Указанная задача решается тем, что малогабаритный стенд для исследования подвесок автомобилей, содержащий раму, закрепленную на бетонном основании с помощью амортизаторов и фундаментных болтов, согласно изобретению параллелограммный механизм с верхней опорной поворотной рамой с грузами закреплен на вертикальной стенке стенда, гидронасосная станция, пневмогидравлический аккумулятор, гидрораспределитель установлены на основании стенда, нижняя опорная поворотная рама с установленными на ней барабанами шарнирно закреплена на основании стенда, гидроцилиндр нижним концом шарнирно закреплен на вертикальной стойке, барабаны выполнены со сменными имитаторами неровностей с соответствующими параметрами - высотой h_пр и шириной l_пр - в количестве от 1 и более штук, причем усилие предварительного нагружения на колеса создается с помощью гидроцилиндров и необходимых по массе грузов, закрепленных с помощью шпилек на верхней поворотной опорной раме, имитация поперечного и продольного уклонов дороги осуществляется установкой нижней и верхней опорной поворотной рамы на углы соответственно α и β, в первом случае с помощью гидроцилиндра, регулирующего угол наклона нижней опорной платформы, а во втором - с помощью параллелограммного механизма и его гидроцилиндров.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема стенда (вид спереди), на фиг. 2 - кинематическая схема стенда (вид сбоку).

Основными узлами стенда (фиг. 1, 2) являются рама 2, закрепленная на бетонном основании с помощью амортизаторов 34 и фундаментных болтов 35. На рамках 4 вертикальной стенки рамы 3 закреплен параллелограммный механизм с верхней опорной поворотной рамой 12 с грузами 13, состоящий из гидроцилиндров 5, 6, двуплечих рычагов 7, раскосов 8, нижних, верхних тяг 9, 10 и регулировочных муфт 11. На основании 1 стенда неподвижно установлены гидронасосная станция 26, пневмогидравлический аккумулятор 28 и гидрораспределитель 27, соединенные с помощью гидромагистралей 31, 32, 33 с гидроцилиндрами 5 и 6. На основании стенда 1 также шарнирно закреплена нижняя опорная поворотная рама 19, угол наклона которой регулируется гидроцилиндром 20, и на которой установлены с помощью стоек 21 на валах 22 барабаны 23, 24 с имитаторами неровностей дороги 25, а на вертикальной стойке шарнирно закреплен нижний конец гидроцилиндра 6. Барабаны 23 и 24, в зависимости от задач эксперимента, приводятся во вращение независимо или совместно гидромоторами 29 и 30. На верхней поворотной раме стенда 12 с помощью шарниров 15 установлен образец рамы 14 автомобиля с рессорами 16 и амортизаторами 17, колеса 18 которого опираются на опорный и рабочий барабаны 23, 24.

Работа стенда заключается в следующем. Перед началом экспериментов на рабочий барабан 24, а при необходимости и на барабан 23, предварительно устанавливаются исходя из условия проведения опытов сменные имитаторы неровностей дороги 25 с соответствующими параметрами h_пр и l_пр в количестве от 1 и более штук. После этого барабаны тщательно балансируются с помощью вмонтированных в них соответствующих устройств. Затем на верхнюю поворотную опорную раму 12 стенда с помощью шарниров 15 устанавливается подготовленный образец 14 рамы автомобиля с исследуемой подвеской таким образом, чтобы колеса 18 опирались на опорный 23 и рабочий 24 барабаны. После этого с помощью шпилек закрепляются необходимые по массе грузы 13 на верхнюю поворотную опорную раму 12, а с помощью гидроцилиндров 5 и 6 при необходимости создают усилие предварительного нагружения на колеса 18. Конструкция стенда позволяет также устанавливать верхнюю и нижнюю опорные поворотные рамы на углы соответственно α и β, в первом случае с помощью гидроцилиндра 20, регулирующего угол наклона нижней опорной платформы, а во втором - с помощью параллелограммного механизма и гидроцилиндров 5 и 6.

Конструкция стенда и его тензометрическая аппаратура обеспечивают при экспериментах изменение и регистрацию следующих основных параметров: частоту вращения барабанов; углов α и β наклона рамы автомобиля в поперечной и продольной плоскостях по ходу его движения, обеспечиваемых соответственно нижней и верхней опорными рамами; количество и геометрические размеры имитаторов неровностей дороги; вертикальную нагрузку F_г и F_н на раму автомобиля с помощью грузов и гидроцилиндров.

Стенд комплектуется сменными подвесками разных конструкций для легковых и грузовых автомобилей, а также колесных тракторов, оснащенных подвесками. Имеющийся набор имитаторов с различными геометрическими параметрами типичных дорожных неровностей дает возможность достаточно полно оценить совершенство конструкций подвесок в условиях, близких к реальным. Гидросистема стенда обеспечивает такое регулирование нагрузочных параметров, воздействующих на ходовую часть колесной машины, которое позволяет всесторонне исследовать рабочие параметры всех четырех основных устройств подвески - направляющего, упругого, гасящего и стабилизирующего.