Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области испытаний автотранспортных средств, а именно к испытаниям на статическую поперечную устойчивость транспортного средства.

Известен способ определения угла статической поперечной устойчивости транспортного средства, регламентированный межгосударственным стандартом [ГОСТ 31507-2012 «Автотранспортные средства. Управляемость и устойчивость. Технические требования и методы испытаний». М.: Стандартинформ, 2012 г., с. 53]. Способ заключается в том, что испытуемое транспортное средство устанавливают на опорной поверхности опрокидывающей платформы таким образом, чтобы его продольная ось была параллельна оси поворота платформы. Управляемые колеса транспортного средства должны находиться в положении, соответствующем прямолинейному движению. Стояночный тормоз при этом должен быть включен. Платформу наклоняют до величины угла, при которой наблюдается отрыв колес одной стороны одиночного транспортного средства от опорной поверхности. Эта величина и принимается за α_су - угол статической поперечной устойчивости транспортного средства.

Для вновь создаваемых лабораторий по испытаниям автомобилей применение данного метода представляет собой сложную техническую задачу, так как опрокидывающий стенд - дорогостоящее сооружение, довольно сложное в изготовлении. Кроме того, необходимы значительные площади для его стационарного размещения и, наконец, требуются средства на его эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт и пр.

Наиболее близким к заявляемому является способ испытания транспортного средства [Патент №2244911, G01M 17/00, B60T 17/22. Способ испытания стояночной тормозной системы транспортного средства. Блянкинштейн И.М., Ильин A.M. заявл. 07.08.2000, опубл. 20.01.2005], для реализации которого необходимы лебедка, трос, динамометр и испытуемое транспортное средство. Испытания проводят следующим образом. Устанавливают транспортное средство на опорную горизонтальную поверхность. Трос лебедки через динамометр прикрепляется к испытуемому транспортному средству спереди. Включают привод лебедки, развивают усилие в направлении продольной оси и контролируют по динамометру заданное усилие. Если транспортное средство с включенной стояночной тормозной системой остается неподвижным при приложенном усилии, то стояночная тормозная система исправна и наоборот.

Недостатком данного способа является то, что прикладываемое усилие к транспортному средству направлено вдоль его продольной оси, что не позволяет применить его для оценки поперечной статической устойчивости транспортного средства. В то же время определение параметра статической поперечной устойчивости транспортных средств регламентировано техническим регламентом «О безопасности колесных транспортных средств» и обязательно при сертификации автомобилей и для оценки их безопасности.

Задачей изобретения является создание возможности испытания транспортного средства на статическую поперечную устойчивость без применения стенда с опрокидывающей платформой с обеспечением эквивалентности измерения методу, регламентированному вышеназванным стандартом.

Поставленная задача решается тем, что в способе испытаний транспортного средства, включающем размещение транспортного средства на опорной горизонтальной поверхности и приложение к нему усилия, согласно изобретению создают опрокидывающий момент относительно продольной оси транспортного средства до отрыва колес одной его стороны от опорной горизонтальной поверхности, прилагая усилие к подрессоренной части транспортного средства перпендикулярно его продольной оси в плоскости, проходящей через геометрический центр масс, при этом измеряют угол φ крена подрессоренной части транспортного средства и определяют угол α_су статической поперечной устойчивости транспортного средства.

Поставленная задача достигается тем, что в способе испытаний транспортного средства, включающем размещение транспортного средства на опорной горизонтальной поверхности и приложение к нему усилия, согласно изобретению создают опрокидывающий момент относительно продольной оси транспортного средства до отрыва колес одной его стороны от опорной горизонтальной поверхности, прилагая усилие к подрессоренной части транспортного средства перпендикулярно его продольной оси в плоскости, проходящей через геометрический центр масс, при этом измеряют угол φ крена подрессоренной части транспортного средства и величину опрокидывающего момента M_о=F·H, а угол α_су статической поперечной устойчивости транспортного средства определяют по формуле

α_су=arcsin (M_о/(G_п·b·0,5)·tg((φ)), где

M_о=F·H - опрокидывающий момент, Н·м;

F - сила, приложенная к кузову транспортного средства, Н;

H - высота приложения силы, м;

b - ширина колеи транспортного средства, м;

G_п - сила тяжести массы подрессоренной части транспортного средства, Н.

При этом возможно создание опрокидывающего момента путем приложения усилия к подрессоренной части транспортного средства (кузову, раме) с помощью грузоподъемного механизма.

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа посредством лебедки и рулетки, на фиг. 2 представлена схема реализации предлагаемого способа посредством грузоподъемного механизма и рулетки, на фиг. 3 - реализация предлагаемого способа посредством лебедки, динамометра и рулетки, на фиг. 4 - схема нагружения транспортного средства на горизонтальной поверхности боковой силой F, на фиг. 5 представлена схема поперечного наклона транспортного средства на наклонной опорной поверхности при наличии упругой подвески.

На фиг. 1 - 3 приняты обозначения: 1 - опорная горизонтальная поверхность с упорным бруском 2, 3 - лебедка, 4 - трос, 5 - рулетка, 6 - испытуемое транспортное средство, 7 - грузоподъемный механизм (домкрат или кран-балка), 8 - динамометр.

Предлагаемый способ по схеме, представленной на фиг. 1, реализуют следующим образом. Транспортное средство 6 устанавливают на опорную горизонтальную поверхность 1 вдоль упорного бруска 2. Трос 4 лебедки 3 прикрепляют к подрессоренной части испытуемого транспортного средства в плоскости, проходящей через геометрический центр масс (или как можно ближе к нему). Включают привод лебедки, развивают усилие до момента отрыва колес одной стороны транспортного средства от опорной поверхности. В момент отрыва всех колес одной стороны транспортного средства от опорной поверхности измеряют величину угла крена подрессоренной части автомобиля φ путем измерения рулеткой 5 высот (смещений в вертикальной плоскости) симметричных меток, предварительно нанесенных на кузове транспортного средства. Для нахождения угла α_су статической поперечной устойчивости необходимо определить значение h - высоты центра масс транспортного средства, которое можно взять в технических условиях производителя транспортного средства либо получить путем взвешивания транспортного средства по известной методике [Дорожные испытания автомобилей. С.А. Лаптев. М.: Машиностроение. 1962 г., с. 315]. Угол α_су статической поперечной устойчивости транспортного средства определяют по известной в теории автомобилей формуле:

b - ширина колеи транспортного средства, м;

h - высота центра масс транспортного средства, м;

φ - угол крена подрессоренной части транспортного средства, град.

Предлагаемый способ по схеме, представленной на фиг. 2, реализуется следующим образом. Транспортное средство 6 устанавливают на опорную горизонтальную поверхность 1 вдоль упорного бруска 2. С помощью домкрата или кран-балки 7 создают вертикально направленное усилие, приложенное к подрессоренной части автомобиля до момента отрыва колес транспортного средства от опорной поверхности. В момент отрыва всех колес одной стороны транспортного средства от опорной поверхности измеряют величину угла крена подрессоренной части автомобиля φ путем измерения рулеткой высот (смещений в вертикальной плоскости) симметричных меток, предварительно нанесенных на кузове транспортного средства. Угол α_су статической поперечной устойчивости транспортного средства определяют по формуле (1).

Предлагаемый способ по варианту 2 реализуется по схеме, представленной на фиг. 3. Транспортное средство 6 устанавливают на опорную горизонтальную поверхность 1 вдоль упорного бруска 2. Трос 4 лебедки 3 прикрепляется к подрессоренной части испытуемого транспортного средства 6 в плоскости, проходящей через геометрический центр масс (или как можно ближе к нему). Включают привод лебедки, развивают и контролируют по динамометру усилие до момента отрыва колес одной стороны транспортного средства от опорной поверхности. Для нахождения угла поперечной статической устойчивости необходимо знать величину G_п - массу подрессоренной части транспортного средства. Угол α_су статической поперечной устойчивости транспортного средства определяют по формуле

M_о=F·H - опрокидывающий момент, Н·м;

F - сила, приложенная к кузову автомобиля посредством лебедки, Н;

H - плечо приложения силы, м;

b - ширина колеи транспортного средства, м;

G_п - сила тяжести массы подрессоренной части автомобиля, Н.

Доказательство работоспособности предложенного способа проведем аналитически. Для этого рассмотрим схему (фиг. 5) крена транспортного средства, стоящего на наклоненной платформе с углом α, при деформации упругих элементов в подвеске и радиальной деформации шин. Опрокидывающий момент имеет величину

а роль восстанавливающего момента играет момент упругости подрессоренной массы транспортного средства в положении неустойчивого («безразличного») равновесия

G_п - сила тяжести массы подрессоренной части АТС, Н ;

h_кп - плечо крена подрессоренной массы, м;

C_Σуп - суммарная жесткость упругих элементов;

Δ_уп - деформация упругих элементов;

b_у - рессорная база, м.

Из равенства M_о=M_уп получим плечо крена подрессоренной массы

Составим уравнения вертикальных реакций для правого и левого борта соответственно

φ - угол крена подрессоренной массы, град.;

Δb - величина смещения центра масс, определяемая как

Решая совместно (7), (8), получим

а затем в (9) подставив значение h_кп (5), получим окончательный вариант уравнения распределения вертикальных реакций для правого борта транспортного средства

В момент начала опрокидывания транспортного средства правая реакция Ζ_п будет равна нулю. Следовательно, приравняв выражение (10) к нулю, можно будет определить величину угла α.

Теперь рассмотрим способ определения угла статической поперечной устойчивости α_су методом приложения опрокидывающего момента к транспортному средству, размещенному на горизонтальной опорной площадке. Рассмотрим предлагаемую схему (фиг. 4) крена транспортного средства, стоящего на горизонтальной опорной поверхности, при деформации упругих элементов в подвеске и радиальной деформации в шинах, обусловленных приложением к кузову боковой силы F, как минимум до начала отрыва колес правого борта от опорной поверхности. Опрокидывающий момент имеет величину, определяемую как

F - боковая сила, Н;

H - плечо приложения силы F, м.

А восстанавливающий момент (момент сопротивления сил упругих элементов подвески) определяется как

F_Σуп - суммарная сила сопротивления упругих элементов подвески, н.

Из равенства M_о=M_в получим F_Σуп

или, используя (4),

Рассмотрим уравнение вертикальной реакции правой стороны транспортного средства Ζ_п в положении отрыва колес правого борта от опорной поверхности в момент неустойчивого («безразличного») равновесия. Это уравнение (10) будет равно нулю тогда, когда будет равна нулю его составляющая

Решая совместно (15), (13) и выражая sinα, получим уравнение для нахождения угла статической поперечной устойчивости транспортного средства (предельного угла наклона опрокидывающей платформы, т.е. α=α_су)

откуда α=α_су=arcsin(М_о/(G_п·b·0,5)·tg((p))

Таким образом, получили искомую формулу (2).

Необходимые условия для реализации предлагаемых вариантов способа испытания транспортных средств следующие. Для применения способа испытаний по варианту 1 необходимо знать параметр h - высоту центра масс транспортного средства. А для реализации способа испытаний по варианту 2 необходимо знать параметр G_n - массу подрессоренной части транспортного средства.

Предлагаемый способ испытания транспортного средства обладает преимуществом в сравнении с прототипом, так как в дополнение к испытанию тормозных свойств транспортных средств он позволяет испытывать их на статическую поперечную устойчивость. Кроме того, он обладает преимуществом в сравнении со способом испытаний, регламентированным ГОСТ 31507-2012, т.к. позволяет определять угол статической поперечной устойчивости транспортных средств на горизонтальной площадке и отказаться от использования крупногабаритных и технически сложных стендов с опрокидывающей платформой и, следовательно, снизить затраты на проведение испытаний.