6 Устройство и работа проектируемого стенда для испытания тормозных систем
6.1 Устройство стенда
На основании результатов литературного анализа и патентного поиска установлено, что наиболее приемлемой (с точки зрения соответствия реальной картине процесса торможения) является конструкция тормозного стенда с беговыми барабанами. Причем диаметр барабанов должен быть соразмерен диаметру колеса испытуемого автомобиля, что обеспечивает форму контакта колеса с барабаном близкую к действительной. Это особенно важно для колесного движителя с широкопрофильными шинами и радиальным построением корда шины, поскольку при испытании их тормозных качеств на роликовых стендах картина торможения отличается от реальной. Это обусловлено тем, что вследствие высокой эластичности шин и малых диаметров роликов образуются два локальных участка деформации шины, приводящие к совершенно иным процессам торможения, А именно: кинетическая энергия вращения роликов гасится не только за счёт трения в тормозном механизме, но и за счёт потерь на гистерезис в материале шины, что приводит к завышенным результатам оценки тормозной силы. У барабанных стендов энергетический баланс процесса торможения соответствует действительности.
Поэтому нами принята конструкция тормозного стенда с беговыми барабанами. Кинематическая схема стенда представлена на рисунке 6.1.
Стенд состоит из следующих функциональных элементов:
электродвигателя 1; упруго-предохранительной муфты II; карданной передачи III; тормоза IV; силового привода, включающего главную передачу с обгонной муфтой V; планетарного редуктора VI; цилиндрического редуктора (балансира) VII; беговых барабанов, состоящих из пневматических колес VIII и цилиндрических металлических обечаек IX.
Рисунок 6.1 – Кинематическая схема тормозного стенда
с беговыми барабанами
В качестве упруго-предохранительной муфты нами использована шинно-пневматическая муфта (рисунок 6.2), состоящая из следующих основных элементов: пневматических баллонов 1, ведомого барабана 2, коллектора 3, ведущего барабана 4 и корпуса 5.
Шинно-пневматические муфты позволяют регулировать величину передаваемого крутящего момента путем изменения давления воздуха в баллоне, допускают местное и дистанционное плавное включение и выключение, компенсируют значительные смещения валов (радиальное – до 3 мм, угловое – до 2 мм на 1 м длины вала, осевое – до 15мм при отключенной и до 1 мм при включенной муфте). Износ фрикционных поверхностей в этих муфтах компенсируется автоматически, без какой-либо дополнительной регулировки – за счет увеличения хода одной из трущихся поверхностей по мере изнашивания.
Рисунок 6.2 – Шинно-пневматическая муфта
Шинно-пневматические муфты обладают высокими упругими и демпфирующими свойствами. Без каких-либо существенных изменений конструкции эти муфты могут быть использованы в качестве тормозов, а также в качестве ограничителей перегрузок.
6.2 Расчёт шинно-пневматической муфты
В качестве тормоза использован колодочный тормозной механизм с пневмоприводом.
В качестве кинематико-силовой основы стенда нами использована балансирная тележка со списанного в хозяйстве автогрейдера ДЗ-180. В конструкции тележки нами проведены следующие изменения: 1 – заменен штатный симметричный дифференциал на двойную обгонную муфту; 2 – установлен планетарный редуктор; 2 - исключены элементы силового привода двух колёс; 4 – на пневматических колесах установлены стальные обечайки из катушек трубы, внутренний диаметр которой соответствует свободному диаметру колеса при давлении РW = 0.
Планетарный редуктор (позиция 2 на рисунке 6.3) установлен в штатном разъеме рукава балансирной тележки и предназначен для согласования угловых скоростей приводного электродвигателя и беговых барабанов.
Исключение привода двух барабанов позволяет перевести их функцию из силовой в опорно-поддерживающую.
Соответствующий подбор внутреннего диаметра обечаек и свободного диаметра шины при РW = 0 при накачке шины до номинального давления обеспечивает надежное крепление обечайки в тангенциальном направлении, а установка боковых упоров обеспечивает её функцию в осевом направлении. Кстати, этот метод используют при оснащении колёсных тракторов МТЗ уплотняющими стальными вальцами и опыт их использования показал надёжность фиксации обечаек на колёсах.
Разработанный тормозной стенд крепится корпусами балансиров на раме, установленной в осмотровой канаве.
Рисунок 6.3 – Установка планетарного редуктора.