Аппаратура для дорожных испытаний автомобиля на динамичность

В настоящее время при испытании автомобиля на динамичность широко применяется цифровая аппаратура. Для получения информации о скорости, ускорении, пройденном пути и времени движения автомобиля используют «пятое» измерительное колесо (рис. 4.1), которое легко может быть установлено на любом автомобиле. Измерительное колесо 3 соединяется с автомобилем с помощью платформы 6, дышла 2 и узла, обеспечивающего его вращение вокруг вертикальной оси 1 при повороте автомобиля. Пружина 4, прикрепленная к кронштейну 5, прижимает колесо к дороге.

Схема установки пятого измерительного колеса

Рис. 4.1. Схема установки пятого измерительного колеса: 1 — ось; 2 — дышло; 3 — колесо; 4 — пружина; 5 — кронштейн; 6 — платформа

На валу этого колеса устанавливается фотоэлектрический или индуктивный датчик. Сигнал от датчика поступает в цифровую регистрирующую аппаратуру (рис. 4.2), где в нормализаторе 1 он преобразуется в сигнал прямоугольной формы.

В счетчике 3 регистрируется пройденный путь через подсчет импульсов в двоичной системе счисления, а для перехода в десятичную систему счисления двоичный код переводится в дешифратор 6 и поступает на цифровой индикатор 7.

Формирование временных интервалов осуществляет таймер 18, для чего через равные промежутки времени производится счет им-

Функциональная схема цифровой регистрирующей аппаратуры

Рис. 4.2. Функциональная схема цифровой регистрирующей аппаратуры: 1 — нормализатор; 2, 16 — ключи; 3, 4 — счетчики; 5, 6, 12 — дешифраторы; 7, 8, 9 — цифровые индикаторы; 10, 11 — цифроаналоговые преобразователи; 13 — сравнивающее устройство; 14, 15 — запоминающие устройства; 17 — триггер; 18 — таймер; UBX — напряжение входного сигнала; t — время; ?/(va) и Щаа) — напряжение выходных сигналов соответственно в функции скорости и ускорения; (/(,) — напряжение сигналов импульсов времени; п — число импульсов; R — кодовые входы; / — частота преобразования

пульсов, соответствующих пройденному пути. Импульсы открывают ключ 2 на равные промежутки времени и через равные интервалы времени. За время, в течение которого ключ 2 открыт, через него на счетчик 4 проходят импульсы датчика. Чем больше скорость автомобиля, тем большее число импульсов проходит в единицу времени.

Аналогично регистрации пути цифровой индикатор 8 скорости получает информацию о числе импульсов через дешифратор 5. Так как показания индикатора скорости непрерывно меняются, то для измерения скорости движения в каждый последующий промежуток времени информация, накопленная в счетчике за предыдущее время, должна быть стерта. Эта задача выполняется передним фронтом импульса, который формируется таймером 18, подключенным также к счетчику 4 и дешифратору 5.

Для определения ускорения информация о скорости поступает от счетчика 4 на два запоминающих устройства 14 и 15 через ключ 16. Управление ключом осуществляется через триггер 17 от таймера 18. На двух выходах триггера формируются управляющие сигналы со сдвигом по времени на половину периода.

Первый выход триггера 77 и первый управляющий вход ключа 16 передают информацию о скорости за первый промежуток времени в запоминающее устройство 14. Второй выход триггера 77 и вход ключа 16 передают информацию о скорости за второй промежуток времени в запоминающее устройство 15. Сравнивающее устройство 13 сравнивает коды скоростей в устройствах 14 и 75 и выдает информацию об ускорении. На цифровой индикатор 9 информация об ускорении поступает через дешифратор 12, который выполняет те же функции, что и другие дешифраторы.

Для получения графиков изменения параметров движения используют цифровые преобразователи 70 и 77, которые подключаются к цифровой аппаратуре. С их помощью выходные импульсные сигналы преобразуются в аналоговые — непрерывно меняющееся напряжение. Это напряжение используется для регистрации графиков движения на осциллографах, самописцах или магнитографах.

Для определения тяговых характеристик измеряют крутящий момент на полуоси ведущего моста, а тяговую силу определяют касательным путем.

Под действием момента полуось закручивается на угол пропорциональный приложенному крутящему моменту. Крутильная деформация измеряется различными датчиками (тензометрическими, индуктивными и др.).

Перспективным является магнитоанизатропный метод определения напряженного состояния деталей, поскольку оно происходит без непосредственного контакта с ними. Этот метод основан на том, что при взаимно перпендикулярном расположении двух катушек индуктивности и подачи на одну из них переменного тока, во второй катушке ЭДС не наводится. Если возникает деформация магнитного потока возбуждения какими-либо внешними причинами, то во второй катушке появится ЭДС пропорциональная этой деформации.

Для измерения крутящего момента на полуоси моста автомобиля устанавливают магнитоанизатропный датчик 7 (рис. 4.3). Датчик закрепляется в отверстии балки моста с зазором между его торцом и полуосью.

Датчик представляет собой два П-образных магнитопровода, которые расположены взаимно перпендикулярно. На магнитопро- воды намотаны катушки индуктивности, но лишь одна из них соединена с источником 6 переменного тока. При прохождении через нее тока создается магнитное поле, которое распространяется по магнитопроводу 5 и замыкается через металл полуоси 3, преодолевая сопротивление зазора между магнитопроводом и полуосью.

Магнитоанизатропный датчик для измерения крутящего момента на полуоси ведущего моста автомобиля

Рис. 4.3. Магнитоанизатропный датчик для измерения крутящего момента на полуоси ведущего моста автомобиля: 1 — магнитоанизатропный датчик; 2 — бала; 3 — полуось; 4, 5 — магнитопроводы; 6 — источник переменного тока; 7 — усилитель; 8 — фазовый детектор; 9 — регистрирующий прибор

При приложении к полуоси крутящего момента она деформируется, при этом деформируется кристаллическая решетка материала в поверхностном слое полуоси, что приводит к искажению направления магнитных силовых линий потока возбуждения от катушки магнитопровода 5. В результате нарушается параллельность магнитных силовых линий в поверхностном слое полуоси относительно магнитопровода 4. Это в свою очередь вызывает возникновение в катушке магнитопровода 4 слабой ЭДС, которая пропорциональна деформации магнитных силовых линий, то есть приложенному крутящему моменту.

Возникший сигнал ЭДС направляется к усилителю 7, выход которого соединен через фазовый детектор 8 с индикатором 9. С него считываются показания. Фазовый детектор Услужит для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянный, который позволяет определять не только величину крутящего момента, но и направление его приложения.

Как было сказано, выше для регистрации исследуемых параметров применяют светолучевые осциллографы, самописцы или магнитографы.

К достоинствам самописцев относится то, что носитель информации (бумага) не требует никакой последующей химической обработки для выявления записи, как, например, у осциллографов.

Самописцы (рис. 4.4) выпускаются одно-, трех- и девятиканальными. Электрические сигналы от датчиков или измерительных схем записываются специальными чернилами на бумаге с помощью трубчатого пера-стрелки гальванометра. Привод стрелки осуществляется от силовой магнитоэлектрической системы.

Весь узел измерительного механизма самописца сменный, что позволяет использовать механизмы различной чувствительности. Измерительный механизм закрепляется винтом в специальных направляющих. Для удобства смены он снабжен специальным держателем.

В отличие от шлейфовых осциллографов, многие из которых выпускаются на напряжение 24 В, самописцы питаются от сети напряжением 127—220 В частотой 50 Гц. Привод бумажной ленты самописца осуществляется через редуктор, который обеспечивает скорости перемещения 0,02; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 50 мм/с. Изменение скорости протяжки осуществляется переключением зубчатых колес редуктора с помощью кнопок управления. Ширина бумажной ленты на самописцах зависит от количества каналов. Так, для одноканального самописца Н-320-1 применяется бумажная лента шириной 100 мм, для трехканальных самописцев применяют ленту шириной 290 мм.

Каждый самописец имеет канал записи меток времени, выполненный в виде электромагнитного реле с чернильницей, установленной на якоре. Чернильница имеет стрелку-перо, аналогичную стрел-

Устройство трехканального самописца ке измерительного магнитоэлектрического механизма. На электромагнит подаются электрические импульсы от датчика времени

Рис. 4.4. Устройство трехканального самописца ке измерительного магнитоэлектрического механизма. На электромагнит подаются электрические импульсы от датчика времени.

Поскольку источника переменного тока частотой 50 Гц на автомобиле нет, то для работы самописца применяют преобразователи напряжения — электромеханические (умформеры) и электронные. Электромеханические преобразователи вследствие низкого КПД, большой массы и создаваемого шума применяются ограниченно. Чаще используются электронные преобразователи.

В последнее время получили распространение магнитографы Их достоинством является возможность, записанную на магнитной ленте информацию, вводить для дальнейших расчетов в вычислительную машину без какой-либо промежуточной обработки.

Магнитограф напоминает собой бытовой магнитофон, на магнитную ленту которого может наноситься информация и в последствии стираться. Лента подается с подающей катушки 1 (рис. 4.5) на приемную катушку 9 через направляющие ролики 10 и 17. Электродвигатель 13, к валу 12 которого лента прижимается роликом 11, обеспечивает постоянную скорость протяжки. Электродвигатель 2 предназначен для обратной перемотки ленты и натягивает ее при прямой протяжке. Электродвигатель 8 подматывает ленту на катушку 9.

Схема магнитографа и формы сигналов

Рис. 4.5. Схема магнитографа и формы сигналов: 1,9— катушки; 2, 8, 13 — электродвигатели лентопротяжного устройства; 3 — модулятор; 4 — генератор тока стирания; 5, 6 — усилители; 7 — демодулятор; 10, 11, 17 — ролики; 12 — вал; 14, 15, 16 — магнитные головки соответственно воспроизводящая, записывающая и стирающая; UBX — форма напряжения на входе при регистрации графика изменения скорости движения автомобиля с переключением передач; ОНЫ форма выходного модулирующего сигнала; t — время; Ли В — входные и выходные порты преобразователей сигнала; С — порты для тока питания

Магнитная головка 16 предназначена для стирания старой записи или следов случайного намагничивания ленты. Для этого к ней может подаваться ток ультравысокой частоты от генератора 4. Головка 15 служит для записи информации. Сигналы с датчиков наносятся на магнитный слой ленты. Например, при записи данных о разгоне автомобиля с переключением передач, характер изменения входных аналоговых сигналов будет таким, как показано на рис. 4.5. В модуляторе 3 изменяется напряжение Um модулирующей частоты (сигнал с датчика) на напряжение несущей частоты, которое меняется в соответствии с изменением напряжения на входе UBX.

После модулятора сигнал усиливается в усилителе 5 и далее подается в головку 15 записи. Воспроизводящая головка 14 выполняет обратные функции. Так при движении намагниченной ленты мимо головки 14 магнитное поле ленты наводит ЭДС в обмотках катушки головки. Эта ЭДС усиливается в усилителе 6 и через демодулятор поступает к устройству для обработки сигнала.

Для контроля записи во время эксперимента к выходу демодулятора подключают электронный осциллограф или стрелочный индикатор. Приборы такого типа называются магнитографами со сквозным каналом.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >