RU121074U1 - STAND FOR DETERMINING POWER CHARACTERISTICS OF POWER SYSTEMS OF VEHICLES - Google Patents

Abstract

Стенд для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств, содержащий два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля, соединенных с блоком управления, каждый из которых содержит ведомый вал с установленной на нем муфтой для измерения величины тормозного момента, датчик частоты вращения, причем ведомый вал установлен в двух подшипниковых опорах, установленных на раму нагружающего модуля, отличающийся тем, что стенд дополнительно содержит установленный на раме основной гидронасос, соединенный с ведомым валом посредством шлицев, нагнетательная полость которого при помощи трубопровода соединена с пропорциональным дросселем, гидронасос подпитки, связанный с основным гидронасосом, теплообменник и бак, установленные на раму, и предохранительный клапан, установленный между сливным и нагнетательным трубопроводами. A stand for determining the power characteristics of power plants of vehicles, containing two autonomous symmetrically located loading modules connected to a control unit, each of which contains a driven shaft with a clutch installed on it for measuring the magnitude of the braking torque, a rotation speed sensor, and the driven shaft is installed in two bearing supports installed on the frame of the loading module, characterized in that the stand additionally contains a main hydraulic pump installed on the frame, connected to the driven shaft by means of splines, the discharge cavity of which is connected to a proportional throttle by means of a pipeline, a feed hydraulic pump connected to the main hydraulic pump, a heat exchanger and a tank mounted on a frame and a safety valve installed between the discharge and discharge lines.

Description

Полезная модель относится к универсальной испытательной технике, в частности к динамометрическим стендам.The utility model relates to a universal testing technique, in particular to dynamometric stands.

Известно несколько типов стендов, позволяющих снимать мощностные характеристики силовых установок. Все динамометрические стенды для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств делятся на две большие группы: колесные и моторные.There are several types of stands that allow you to remove the power characteristics of power plants. All dynamometer stands for determining the power characteristics of power plants of vehicles are divided into two large groups: wheeled and motor.

Заявляемый стенд относится к колесным стендам роторного типа, т.е. служит для снятия мощностных характеристик непосредственно со ступицы ведущего колеса.The inventive stand relates to wheel stands of rotary type, i.e. serves to remove the power characteristics directly from the hub of the drive wheel.

Известен стенд для динамических испытаний силовых установок транспортных средств (патент РФ №2330257, МПК G01M 17/007, опубл. 27.07.2008). Стенд представляет собой колесный роторный стенд с механическим нагружателем (дисковый фрикционный тормоз), что одновременно является его достоинством (простота и дешевизна конструкции) и недостатком (ограниченность применения по времени действия и мощности двигателя).A well-known stand for dynamic testing of power plants of vehicles (RF patent No. 2330257, IPC G01M 17/007, publ. July 27, 2008). The stand is a wheel rotary stand with a mechanical loader (disc friction brake), which is at the same time its advantage (simplicity and low cost of construction) and a disadvantage (limited application by time of action and engine power).

Наиболее близким по совокупности технических решений является стенд для динамических испытаний силовых установок транспортных средств, содержащий два симметрично расположенных нагружающих модуля, соединенных с блоком управления, причем каждый нагружающий модуль содержит ведомый вал с установленным на нем диском нагружателя, тензодатчик для измерения величины тормозного момента и датчик измерения частоты вращения, каждый нагружающий модуль выполнен автономным, а ступица колеса испытуемого транспортного средства посредством вала-адаптера соединена с ведомым валом нагружающего модуля (патент РФ №97195, МПК G01M 17/00, опубл. 12.04.2010).The closest in terms of technical solutions is a stand for dynamic testing of power plants of vehicles, containing two symmetrically located loading modules connected to the control unit, each loading module containing a driven shaft with a loading disk, a load cell for measuring braking torque and a sensor measuring the speed, each loading module is autonomous, and the wheel hub of the test vehicle through the shaft the adapter is connected to the driven shaft of the loading module (RF patent No. 97195, IPC G01M 17/00, publ. 04/12/2010).

Данный стенд имеет серьезный недостаток, при его работе вся мощность диагностируемого двигателя расходуется на нагрев тормозного диска и колодок, что вызывает повышение их температуры и нестабильность характеристик (вследствие изменения коэффициента трения). Высокая температура диска в течение длительного времени способствует интенсивному изнашиванию тормозных колодок, а в отдельных случаях (автомобили с наиболее мощными двигателями) высока вероятность закипания жидкости в приводе тормозов, и как следствие полная потеря работоспособности.This stand has a serious drawback, during its operation all the power of the diagnosed engine is spent on heating the brake disc and pads, which causes an increase in their temperature and instability of characteristics (due to changes in the coefficient of friction). The high temperature of the disc for a long time contributes to the intensive wear of the brake pads, and in some cases (cars with the most powerful engines) there is a high probability of boiling fluid in the brake drive, and as a result a complete loss of performance.

В основу заявляемой полезной модели поставлена задача - получение стабильных характеристик стенда во всем диапазоне нагрузок и скоростей, повышение точности измерений, получение идентичных условий измерений для любого числа опытов.The claimed utility model is based on the task of obtaining stable bench characteristics in the entire range of loads and speeds, increasing the accuracy of measurements, obtaining identical measurement conditions for any number of experiments.

Для решения поставленной задачи в стенде для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств, содержащем два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля, соединенных с блоком управления, каждый из которых содержит ведомый вал с установленной на нем муфтой для измерения величины тормозного момента, датчик частоты вращения, причем ведомый вал установлен в двух подшипниковых опорах установленных на раму нагружающего модуля, согласно полезной модели, стенд дополнительно содержит основной гидронасос, соединенный с ведомым валом посредством шлицев, нагнетательная полость которого при помощи трубопровода соединена с пропорциональным дросселем, гидронасос подпитки связанный с основным гидронасосом, теплообменник и бак, установленные на раму, и предохранительный клапан, установленный между сливным и нагнетательным трубопроводами.To solve the problem in the stand for determining the power characteristics of the power plants of vehicles, containing two autonomous symmetrically located loading modules connected to the control unit, each of which contains a driven shaft with a clutch mounted on it for measuring the magnitude of braking torque, a speed sensor, and the driven shaft is installed in two bearing bearings mounted on the frame of the loading module, according to a utility model, the stand additionally contains a main hydron coc coupled to the driven shaft by means of splines, the pressure chamber which is connected by a conduit to a proportional throttle, a hydraulic pump feeding a hydraulic pump associated with the primary heat exchanger and a tank mounted on the frame, and a safety valve provided between the drain and discharge.

Применение закрытой схемы позволяет получить более стабильные характеристики нагружателя (в частности на малой частоте вращения) и минимизировать объем гидробака, что очень важно, так как гидробак является одной из наиболее габаритных сборочных единиц данного стенда. Для поддержания температуры рабочей жидкости в установленных пределах (получение стабильной характеристики во всем диапазоне нагрузок) в схему нагружателя введен теплообменник.The use of a closed circuit allows to obtain more stable characteristics of the loader (in particular, at a low speed) and minimize the volume of the tank, which is very important, since the tank is one of the most dimensional assembly units of this stand. To maintain the temperature of the working fluid within the established limits (obtaining a stable characteristic in the entire load range), a heat exchanger is introduced into the loader circuit.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема стенда.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the stand.

Стенд для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств содержит два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля (правый модуль на схеме условно не показан), соединенных с блоком управления 12. Каждый нагружающий модуль содержит ведомый вал 3 с установленной на нем муфтой 5 для измерения величины тормозного момента, датчик частоты вращения 4. Ведомый вал 3 вращается в двух подшипниковых опорах, установленных на раму 2 нагружающего модуля, при помощи шлицев ведомый вал 3 соединен с основным гидронасосом 6. Гидронасос подпитки 7 конструктивно объединен в одну сборочную единицу с основным гидронасосом 6 и установлен на раме 2. Нагнетательная полость основного гидронасоса 6 при помощи трубопровода соединена с пропорциональным дросселем 10. Пропорциональный дроссель 10 соединен электрическим кабелем с блоком управления 12. Теплообменник 11 и бак 8 также установлены на раму 2. Для предотвращения аварийных ситуаций связанных с чрезмерным повышением давления между сливным и нагнетательным трубопроводом установлен предохранительный клапан 9. Ведомый вал 3 соединяется со ступицей ведущего колеса транспортного средства при помощи вала-адаптера 1.The stand for determining the power characteristics of power plants of vehicles contains two autonomous symmetrically located loading modules (the right module is not shown conventionally in the diagram) connected to the control unit 12. Each loading module contains a driven shaft 3 with a coupling 5 mounted on it for measuring the braking torque , speed sensor 4. The driven shaft 3 rotates in two bearing bearings mounted on the frame 2 of the loading module, with the help of splines the driven shaft 3 is connected to the main hydron Osom 6. The make-up hydraulic pump 7 is structurally integrated into one assembly unit with the main hydraulic pump 6 and mounted on the frame 2. The discharge cavity of the main hydraulic pump 6 is connected via a pipeline to the proportional throttle 10. The proportional throttle 10 is connected by an electric cable to the control unit 12. The heat exchanger 11 and the tank 8 is also mounted on the frame 2. To prevent accidents associated with an excessive increase in pressure between the drain and discharge pipe, a safety valve 9 is installed. The driven shaft 3 is connected to the hub of the drive wheel of the vehicle using the adapter shaft 1.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

Ведомый вал 3 приводится во вращение через вал-адаптер 1 от ступицы ведущего колеса транспортного средства, посредством шлицевого соединения передает вращение гидронасосам 6 и 7. Основной гидронасос 6 подает жидкость в пропорциональный дроссель 10. Который, создавая сопротивление потоку жидкости, формирует тормозной момент на ступице ведущего колеса транспортного средства. Нагретая после дросселя 10 жидкость поступает в теплообменник 11, где отдает избыточное тепло. Т.к. гидросистема нагружателя выполнена по закрытой схеме, в дополнение к основному гидронасосу 6 имеется гидронасос подпитки 7, который обеспечивает постоянное давление на входе в основной гидронасос и восполнение утечек из основного контура. Жидкость, подаваемая гидронасосом подпитки 7, забирается из гидробака 8. Величина тормозного момента создаваемого основным гидронасосом 6 измеряется муфтой 5, данные передаются в блок управления 12. Частота вращения ведомого вала измеряется датчиком 4, данные передаются в блок управления 12. Блок управления 12, руководствуясь данными с датчиков частоты вращения и тормозного момента, и в соответствии с заложенной программой формирует сигнал управления пропорциональным дросселем 10, изменяя площадь проходного сечения.The driven shaft 3 is driven into rotation through the adapter shaft 1 from the hub of the drive wheel of the vehicle, by means of a spline connection it transmits the rotation of the hydraulic pumps 6 and 7. The main hydraulic pump 6 delivers the fluid to the proportional throttle 10. Which, creating resistance to the fluid flow, generates a braking torque at the hub drive wheel of a vehicle. The liquid heated after the throttle 10 enters the heat exchanger 11, where it gives off excess heat. Because The hydraulic system of the loader is made in a closed circuit; in addition to the main hydraulic pump 6, there is a recharge pump 7, which provides constant pressure at the inlet to the main hydraulic pump and makes up for leaks from the main circuit. The fluid supplied by the make-up hydraulic pump 7 is taken from the hydraulic tank 8. The braking moment created by the main hydraulic pump 6 is measured by the coupling 5, the data are transmitted to the control unit 12. The output shaft speed is measured by the sensor 4, the data is transmitted to the control unit 12. The control unit 12, being guided by data from speed sensors and braking torque sensors, and in accordance with the program laid down, generates a control signal for proportional throttle 10, changing the area of the passage section.

Колесная мощность определяется по следующей формуле:Wheel power is determined by the following formula:

N_k=(M₁×ω₁)+(M₂×ω₂),N _k = (M ₁ × ω ₁ ) + (M ₂ × ω ₂ ),

где M₁ и M₂ - моменты сопротивления, замеряемые муфтами 5 каждого нагружающего модуля, ω₁ и ω₂ - угловые скорости вращения ведомых валов 3 нагружающих модулей.where M ₁ and M ₂ are the moments of resistance measured by the couplings 5 of each loading module, ω ₁ and ω ₂ are the angular speeds of rotation of the driven shafts 3 of the loading modules.

Мощность двигателя при этом равна:The engine power is equal to:

N_д=N_k/η, где η - кпд трансмиссии.N _d = N _k / η, where η is the transmission efficiency.

Тормозной момент определяется величиной перепада давления на основном гидронасосе 6. Перепад давления зависит от размера проходного сечения пропорционального дросселя 10.The braking torque is determined by the magnitude of the differential pressure on the main hydraulic pump 6. The differential pressure depends on the size of the flow area of the proportional throttle 10.

Результаты, полученные на данном стенде наиболее достоверны ввиду более точного моделирования реальных дорожных условий. Это возможно благодаря квадратичной зависимости тормозного момента от угловой скорости M=kω², что в реальных дорожных условиях соответствует движению транспортного средства на высоких скоростях, где сила аэродинамического сопротивления так же имеет квадратичную зависимость от скорости. Квадратичная характеристика нагружателя делает динамическую систему двигатель-нагружатель устойчивой, что позволяет сделать систему автоматического управления стендом более простой или даже применять ручное управление. Что практически не возможно на стенде с фрикционным нагружателем, тормозной момент которого не зависит от скорости вращения.The results obtained at this stand are most reliable due to a more accurate simulation of real road conditions. This is possible due to the quadratic dependence of the braking torque on the angular velocity M = kω ² , which in real road conditions corresponds to the movement of the vehicle at high speeds, where the aerodynamic drag force also has a quadratic dependence on speed. The quadratic characteristic of the loader makes the dynamic engine-loader system stable, which makes the automatic control system of the stand easier or even apply manual control. What is practically impossible on a stand with a friction loader, the braking torque of which does not depend on the rotation speed.

Claims (1)

Стенд для определения мощностных характеристик силовых установок транспортных средств, содержащий два автономных симметрично расположенных нагружающих модуля, соединенных с блоком управления, каждый из которых содержит ведомый вал с установленной на нем муфтой для измерения величины тормозного момента, датчик частоты вращения, причем ведомый вал установлен в двух подшипниковых опорах, установленных на раму нагружающего модуля, отличающийся тем, что стенд дополнительно содержит установленный на раме основной гидронасос, соединенный с ведомым валом посредством шлицев, нагнетательная полость которого при помощи трубопровода соединена с пропорциональным дросселем, гидронасос подпитки, связанный с основным гидронасосом, теплообменник и бак, установленные на раму, и предохранительный клапан, установленный между сливным и нагнетательным трубопроводами.

A stand for determining the power characteristics of power plants of vehicles, containing two autonomous symmetrically located loading modules connected to a control unit, each of which contains a driven shaft with a coupling mounted on it for measuring the magnitude of braking torque, a speed sensor, and the driven shaft is installed in two bearing bearings mounted on the frame of the loading module, characterized in that the stand further comprises a main hydraulic pump mounted on the frame, connected with a driven shaft by means of splines, the discharge cavity of which is connected via a pipeline to a proportional throttle, a make-up hydraulic pump connected to the main hydraulic pump, a heat exchanger and a tank installed on the frame, and a safety valve installed between the drain and discharge pipelines.