RU1835497C - Friction brake test simulator - Google Patents

Abstract

Использование: в стендовых испытани х фрикционных тормозов. Сущность: стенд снабжен блоком задани  инерционной массы , масштабными блоками, инвертором и интегрирующим устройством. За счет непрерывного изменени  тормозного момента с последующим вычислением текущего значени  скорости в процессе торможени  приводного двигател  осуществл етс  точность моделировани  инерционной массы. Система управлени  устанавливает вычисленное значение скорости. 2 ил.Usage: in bench tests of friction brakes. SUBSTANCE: stand is equipped with an inertial mass setting unit, scale units, an inverter and an integrating device. By continuously varying the braking torque and then calculating the current speed value during braking of the drive motor, the inertial mass is accurately simulated. The control system sets the calculated speed value. 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к измерению и испытанию и предназначено дл  стендовых испытаний фрикционных тормозов.The invention relates to measurement and testing and is intended for bench testing of friction brakes.

В основу изобретени  положена задача создать стенд с повышенной точностью моделировани  инерционной массы. Эта задача решаетс  тем, что стенд снабжен блоком задани  инерционной массы, первым и вторым масштабными блоками, инвертором и интегрирующим устройством, причем вход инвертора подключен к выходу блока управлени  тормозом, а выход ко второму входу второго множительного блока, выход блока задани  инерционной массы подключен к входам первого и второго масштабных блоков , выход первого масштабного блока под- ключен ко второму входу первого множительного блока, выход второго масштабного блока подключен ко второму входу второго множительного блока, выход третьего суммирующего устройства подключен к входу интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго суммирующего устройства.The basis of the invention is the task of creating a bench with increased accuracy in modeling the inertial mass. This problem is solved in that the stand is equipped with an inertial mass reference unit, first and second scale units, an inverter and an integrating device, the inverter input being connected to the output of the brake control unit, and the output to the second input of the second multiplying unit, the output of the inertial mass setting unit connected to the inputs of the first and second scale blocks, the output of the first scale block is connected to the second input of the first multiplier block, the output of the second scale block is connected to the second input of the second multiplier of the first block, the output of the third summing device is connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the second input of the second summing device.

На фиг. 1 представлено устройство; на фиг.2 - графики переходных процессов.In FIG. 1 shows a device; figure 2 - graphs of transients.

Устройство состоит из тормозного устройства 1, блока управлени  тормозом 2. приводного двигател  3, усилител  мощности 4, первого суммирующего устройства 5, второго суммирующего устройства 6, блока задани  скорости 7, датчика скорости 8, датчика момента 9, первого множительного блока 10, инвертора 11, блока задани  инерционной массы 12, первого масштабного блока 13, второго масштабного блока 14, третьего суммирующего блока 15, второго множительного блока 16, интегрирующего устройства 17.The device consists of a brake device 1, a brake control unit 2. a drive motor 3, a power amplifier 4, a first adder 5, a second adder 6, a speed reference unit 7, a speed sensor 8, a torque sensor 9, a first multiplier unit 10, an inverter 11 , an inertial mass setting unit 12, a first scale unit 13, a second scale unit 14, a third summing unit 15, a second multiplying unit 16, an integrating device 17.

Вал приводного двигател  3 соединен с тормозным 1 и датчиком скорости 8, Выход датчика скорости подключен к первому входу первого суммирующего устройства 5, второй вход которого подключен к выходу второго суммирующего устройства 6, а выход через усилитель мощности 4 подключен к двигателю 3.The shaft of the drive motor 3 is connected to the brake 1 and the speed sensor 8, the output of the speed sensor is connected to the first input of the first summing device 5, the second input of which is connected to the output of the second summing device 6, and the output through the power amplifier 4 is connected to the engine 3.

Первый вход второго суммирующего устройства подключен к блоку задани  скорости 7, а второй вход через интегрирующее устройство 17 подключен к выходу третьего суммирующего устройства 15. Первый вход третьего суммирующего устройства под00The first input of the second summing device is connected to the speed reference unit 7, and the second input through the integrating device 17 is connected to the output of the third summing device 15. The first input of the third summing device is under00

со ел -N ю VIwith eaten -N yu VI

ключей к выходу первого множительного блока 10, первый вход которого через дат- чик момента 9 соединен с первым входом тормозного устройства, а второй вход подключен к выходу первого масштабного бло- ка 13. Второй вход третьего суммирующего блока подключен к выходу второго множительного блока 16, первый вход которого подключен к выходу второго масштабного блока 14, а второй вход через инвертор 11 подключен ко второму входу тормозного устройства и к выходу блока управлени  2 тормозом 1. Входа первого и второго масштабных блоков задани  инерционной массы 12.keys to the output of the first multiplier unit 10, the first input of which through the moment sensor 9 is connected to the first input of the brake device, and the second input is connected to the output of the first large-scale unit 13. The second input of the third summing unit is connected to the output of the second multiplier unit 16, whose first input is connected to the output of the second scale unit 14, and the second input through an inverter 11 is connected to the second input of the brake device and to the output of the control unit 2 of the brake 1. The input of the first and second scale units of the inertia setting mass of 12.

Устройство работает следующим образом . The device operates as follows.

При отсутствии сигнала на выходе блока 2 управлени  тормозом сигнал на выходе инвертора равен единице, а на выходе датчика момента 9 и первого множительного устройства равен 0. При этом сигнал на выходе интегрирующего устройства устанавливаетс  равным нулю сигналом с выхода второго множительного устройства. При наличии сигнала на выходе блока задани  скорости 7 двигатель 3 разгон етс  до скорости i о)о - и(фиг.2}. При наличии сигнала на выходе блока 2 управлени  тормозом включаетс  тормоз и на выходе датчика момента 9 по вл етс  сигнал, а на выходе инвертора 11 сигнал будет равен нулю. Сигнал на выходе множительного блока to пропорционален отношениюIf there is no signal at the output of the brake control unit 2, the signal at the output of the inverter is equal to one, and at the output of the torque sensor 9 and the first multiplier, it is 0. In this case, the signal at the output of the integrating device is set to zero by the signal from the output of the second multiplier. If there is a signal at the output of the speed reference unit 7, the engine 3 accelerates to the speed i о) о - and (Fig.2}. If there is a signal at the output of the brake control unit 2, the brake is applied and a signal appears at the output of the torque sensor 9, and at the output of inverter 11, the signal will be equal to 0. The signal at the output of the multiplying block to is proportional to

и -Мthem

Uio у,Uio y

О)ABOUT)

9- 9-

где М - тормозной момент;where M is the braking torque;

3 - суммарный момент инерции двигател  стенда и моделируемой массы подвижного объекта, задаваемый блоком 12. Сигнал Uio поступает через сумматор 15 на вход интегратора 17.3 - the total moment of inertia of the stand engine and the simulated mass of the moving object, defined by block 12. The signal Uio is fed through the adder 15 to the input of the integrator 17.

Сигнал на выходе интегратора будет из- мен тьс  по законуThe signal at the output of the integrator will change according to the law

Ui7-K/MIt).dti.Ui7-K / MIt) .dti.

(2)(2)

где К - масштабный коэффициент.where K is the scale factor.

Сигнал на выходе суммирующего устройства 6 будет измен тьс  по выражениюThe output signal of the summing device 6 will vary by the expression

Ue U7-Ui7Ue U7-Ui7

илиor

Ue - U - К /Ue - U - K /

dtdt

(3)(3)

При М (t) const выражение (3) и, следовательно , торможение двигател  будет происходить по линейному закону (пр ма  1 наAt M (t) const, expression (3) and, consequently, engine braking will occur according to a linear law (direct 1 to

фиг.2). При M(t) const закон изменени  выражени  3 и, следовательно, процесс торможени  будет определ тьс  законом изменени  момента торможени .figure 2). At M (t) const, the law of change of expression 3 and, therefore, the braking process will be determined by the law of change of the braking moment.

В частности процесс торможени  может происходить по кривой 2 (фиг.2).In particular, the braking process can occur along curve 2 (Fig. 2).

Из фиг.2 видно, что мгновенное значение скорости ft) в процессе торможени  равноFigure 2 shows that the instantaneous value of the velocity ft) during braking is

а)о  a) about

0)0)о0) 0) about

(4)(4)

Известно, что дл  свободно вращающихс  масс врем  торможени  равноIt is known that for freely rotating masses, the braking time is

tT atT a

ftJb МftJb M

(5)(5)

где аъ- начальна  скорость процесса торможени ,where a is the initial speed of the braking process,

М - момент торможени .M - moment of braking.

При М const и 3 const процесс торможени  проходит по пр мой 1 (фиг.2), котора  описываетс  уравнениемWith M const and 3 const, the braking process proceeds along line 1 (Fig. 2), which is described by the equation

(О Шо - a t a tga (Oh Shaw - a t a tga

(6)(6)

30thirty

4040

tT - врем  торможени  до полной остановки .tT is the braking time to a complete stop.

При нелинейности графика торможени  (крива  2 на фиг.2) текущее значение скорости будет измен тьс  по выражению 4.If the braking graph is non-linear (curve 2 in Fig. 2), the current speed value will change according to expression 4.

Поделим процесс торможени  на интервалы времени At, в течение которого можно считать момент торможени  M(t) посто нным.We divide the braking process into time intervals At, during which the braking moment M (t) can be considered constant.

Тогда на интервале п + 1 текущее значение (п + 1) (фиг.2) будет равноThen, on the interval n + 1, the current value (n + 1) (Fig. 2) will be equal to

xf(n + V (7)xf (n + V (7)

Откуда со1 (г, + 1)- fti + у A tWhence co1 (r, + 1) - fti + y A t

M(t) M (t)

-ST 3Wили-ST 3W or

Aft) oi+i -oAгдеAft) oi + i -oA where

50 Переход  к дифференциалу получим50 Transition to the differential we get

М (t) M (t)

- «-Лр откуда- “-Lr where

(8)(8)

55 с учетом выражени  (8) выражение 4 запишетс  в виде55, taking into account expression (8), expression 4 is written as

«,) dt",) Dt

(9)(9)

Таким образом выражение 9 дает математическое обоснование моделировани Thus, expression 9 provides a mathematical basis for modeling

инерционной массы подвижного объекта, т.к.inertial mass of a moving object, because

J Jfl + JOJ Jfl + JO

где 3д - момент инерции двигател  стенда;where 3d is the moment of inertia of the stand engine;

Зо - момент инерции моделируемой массы подвижного объекта.Zo is the moment of inertia of the simulated mass of a moving object.

Процесс торможени  будет происходить по выражению 9 до полной остановки. При У1 0 момент торможени  становитс  равным нулю и, следовательно, сигнал на входе интегратора 17 также равен нулю. Сигнал на выходе интегратора будет равен UIT U а сигнал на выходе сумматора 6 будет равен нулю. Двигатель 3 будет неподвижен , Такое состо ние будет сохран тьс  до тех пор, пока будег присутствовать сигнал на выходе блока 2 управлени  тормозом .The braking process will occur according to expression 9 to a complete stop. At Y1 0, the braking moment becomes equal to zero and, therefore, the signal at the input of the integrator 17 is also equal to zero. The signal at the output of the integrator will be equal to UIT U and the signal at the output of the adder 6 will be equal to zero. The engine 3 will be stationary. This state will be maintained until a signal is present at the output of the brake control unit 2.

При сн тии сигнала управлени  тормозом (Uz 0} сигнал на выходе множительного блока 16 будет равенWhen the brake control signal (Uz 0} is removed, the signal at the output of the multiplying unit 16 will be equal to

Ui6 Ki4Ui2Un,(10)Ui6 Ki4Ui2Un, (10)

где Кц - масштабный коэффициент блокаwhere Kc is the block scale factor

ИAND

Ui2 - определ ет суммарный моментUi2 - determines the total moment

инерции двигател  стенда и моделируемого подвижного объекта,inertia of the stand engine and simulated moving object,

Un 1 - сигнал инвертора 11. Сигнал на входе интегратора будет равенUn 1 - signal of the inverter 11. The signal at the input of the integrator will be equal to

Ui5 Uio-Ui6 -Ui6(11)Ui5 Uio-Ui6 -Ui6 (11)

т.к. в этом случае Uio 0because in this case Uio 0

Сигнал на выходе интегратора будет мен тьс  по выражениюThe signal at the output of the integrator will vary according to the expression

Ui7 U7-KJUi6-dt U7-KUi6t (12)Ui7 U7-KJUi6-dt U7-KUi6t (12)

Лри этом сигнал на выходе сумматора 6 будет измен тьс  по выражению Ue U - Ui7 K-Ui6-t, ..(13)In addition, the signal at the output of adder 6 will change according to the expression Ue U - Ui7 K-Ui6-t, .. (13)

а скорость двигател  o K-Uie-tand engine speed o K-Uie-t

Таким образом, разгон двигател  после торможени  будет проводитс  по линейному закону. При этом интенсивность разгона будет определ тьс  заданной суммарной инерционной массой, т.к.Thus, acceleration of the engine after braking will be carried out according to a linear law. In this case, the acceleration intensity will be determined by a given total inertial mass, since

Ui6s3Ui6s3

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет более точно моделироватьThus, the proposed device allows you to more accurately simulate

инерционные массы подвижных объектов при испытании фрикционных тормозов.inertial masses of moving objects when testing friction brakes.

Устройство прошло лабораторные испытани  и в насто щее врем  проходитThe device has passed laboratory tests and is currently undergoing

опытно-промышленные испытани  на стенде дл  испытани  фрикционных тормозов вагонов метрополитена на Мытищенском машиностроительном заводе.pilot tests on the bench for testing the friction brakes of subway cars at the Mytishchi Engineering Plant.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Стенд дл  испытани  фрикционных тормозов , включающий испытываемый тормоз, соединенный одним входом датчика тормозного момента и другим входом с выходом блока управлени  тормозом, приводнойFriction brake test stand, including the tested brake, connected by one input of the brake torque sensor and another input to the output of the brake control unit, drive двигатель, соединенный валом с тормозом и датчиком скорости, выход которого подключен к первому входу первого суммирующего устройства, усилитель мощности, вход которого подключен к выходу первого суммирующего устройства, а выход подключен к приводному двигателю, блок задани  скорости , подключенный к первому входу второго суммирующего устройства первое множительное устройство, первый вход которого подключен к выходу датчика момента , а выход подключен к первому входу третьего суммирующего устройства, второй множительный блок, выход которого подключен к второму входу суммирующего устройства , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности моделировани  инерционной массы, стенд снабжен блоком задани  инерционной массы, первым и вторым масштабными блоками, инвертором иa motor connected by a shaft with a brake and a speed sensor, the output of which is connected to the first input of the first totalizing device, a power amplifier, the input of which is connected to the output of the first totalizing device, and the output is connected to the drive motor, a speed reference unit connected to the first input of the second summing device the first multiplier device, the first input of which is connected to the output of the torque sensor, and the output is connected to the first input of the third summing device, the second multiplier unit, the output which is connected to the second input of the summing device, characterized in that, in order to increase the accuracy of modeling the inertial mass, the stand is equipped with a unit for setting the inertial mass, the first and second scale units, an inverter and интегрирующим устройством, причем вход инвертора подключен к выходу блока управлени  тормозом, а выход - второму второго множительного блока, выход блока задани  инерционной массы подключен к входамan integrating device, the inverter input connected to the output of the brake control unit, and the output to the second of the second multiplying unit, the output of the inertial mass reference unit connected to the inputs первого и второго масштабных блоков, выход первого масштабного блока подключен к второму входу первого множительного блока, а выход второго масштабного блока подключен к второму входу второго множительного блока, выход третьего суммирующего устройства подключен к входу интегратора, (выход хоторого подключен к второму входу второго суммирующего устройства ,the first and second scale blocks, the output of the first scale block is connected to the second input of the first multiplier block, and the output of the second scale block is connected to the second input of the second multiplier block, the output of the third summing device is connected to the input of the integrator (the output of which is connected to the second input of the second summing device , фиг.1figure 1