Будова динамічного роликового стенду моделі М-108

 

Стенд динамічно - потужностний (роликовий) призначений для визначення динамічних, тяглово-швидкісних характеристик легкових автомобілів, оцінки стану вузлів, агрегатів і систем автомобіля, а також визначення параметрів гальмової системи, які впливають на безпеку дорожнього руху.

Склад випробувального стенда (рис. 7.3): 1) основа; 2) два блоки роликів (передній – рухомий, задній – нерухливий), які включають у себе по два комплекти здвоєних роликів, установлених на рухомій і нерухливій рамах; 3) механізм автоматичного регулювання колісної бази (привода рухомого блоку роликів); 4) заслінки для відводу відпрацьованих газів; 5) лотки для збору/видалення конденсату й диму з відсіку двигуна. Рама стенда; роликова установка; датчик зусилля ручного гальма; датчик педальний; стійка приладова; пульт керування; кабіна стенда; настил у кабіні; монітор кабіни стенда; ворота кабіни.

Контролер SIMATIC S7; промисловий комп’ютер; монітор; монітор водія; зчитувач штрих-коду; принтер № 1; принтер № 2; піднімальні ліфти; обмежувальні ролики; пристрій контролю проковзування; заслінка відводу відпрацьованих газів; блокування роликів; система вентиляції; система керування дверима; система керування (СК) приводами; електронна система керування двигуном (ЕлСКД); система АВС; панель оператора; розгалужувач VGA.

Кожний комплект здвоєних роликів поєднано із двигуном змінного струму векторного керування. Завдяки перетворювачам частоти двигуни працюють окремо в режимі привода або генератора. Центральний блок керування виявляє необхідні параметри (наприклад, кількість обертів у хвилину, крутний момент) для незалежної синхронної роботи двигунів. Енергетичний обмін між двигунами здійснюється через DC-Контур. Надлишкова енергія повертається в енергосистему.

Технічні характеристики стенда. Параметри роликової установки, мм: діаметр роликів – 505; ширина роликів – 750; відстань між внутрішніми кромками роликів – 500. Відстань між осями комплектів роликів, мм – 595…625... Шорсткість поверхні роликів Rz 200 (може бути збільшена до Rz 1000). Твердість поверхні роликів 60 HRC. Діапазон регулювання бази автомобіля, мм – 2200…2900... Мінімальний коефіцієнт зчеплення роликів 0,65. Діапазон моделювання махових мас від 400 кг до 1000 кг. Максимальне прискорення випробувального стенда 6 м/с².

 

 

Рис. 7.3. Функціональна схема динамічного роликового стенда М-108

 

Діапазон виміру гальмової сили (тягового зусилля) на одному колесі, 0 ÷ 3000 Н. Діапазон виміру зусилля на органі керування становить від 0 до 1000 Н. Лінійна швидкість на окружності роликів, 0 ÷ 200 км/год.

Параметри провідної трифазної мережі електроживлення: напруга – 380 В; частота – 50 Гц; потужність, споживана стендом – не більше 140 кВт.

Габаритні розміри стенда з кабіною в мм становить не більше 8320 × 4800 × 9700. Маса стенда (з кабіною) не більше 22000 кг.

Кабіна (рис. 7.4). Склад кабіни: 1) шумоізолюючий кожух зі звуковбирними внутрішніми стінами кабіни, які обшиті перфорованими оцинкованими листами; 2) оглядові сферичні дзеркала з кутом огляду 160 градусів; 3) в’їзні/виїзні складчасті ворота з електроблокуванням; 4) система керування ворітьми; 5) комплект освітлення кабіни (500 люкс); 6) світлофор; 7) розподільна шафа; 8) шафа силова, розташована на даху.

 

 

Рис. 7.4. Кабіна роликового динамічного стенда М-108

 

Кабіна укомплектована: 1) світлофором, закріпленим над в’їзними ворітьми, із двома різними кольорами для відображення стану випробувального стенда. На бічних стінах є по одному вікну розміром 800 × 1000 мм.

Обладнання для припливної і витяжної вентиляції встановлюється на даху кабіни. Трубопроводи витяжної вентиляції прокладені під настилом кабіни для відсмоктування вихлопних як газів, так і газів, що накопичилися під настилом. Трубопровід припливної вентиляції прокладено усередині кабіни.

Під настилом розташований приямок, в якому розміщені динамічний стенд на рамі, шини для укладання датчиків, кабелів живлення й зв’язку.

Основа стенда. Зварена основа складається з рами та напрямних рухомого блоку роликів. Нерухливий блок кріпиться на рамі за допомогою різьбових сполучень. Рухомий блок виставляється на напрямні, які забезпечують можливість переміщення з метою регулювання колісної бази під наявну базу АТЗ.

На звареній рамі змонтовано два приводи обертання бігових роликів: привод правого колеса й привод лівого колеса, зв’язані зі стаціонарно закріпленими роликами зубчастою пасовою передачею. Рама кріпиться до підготовленої поверхні за допомогою анкерних болтів. Конструкція основи передбачає також можливість регулювання за висотою для установки комплектів роликів у горизонтальній площині відносно настилу будівельного спорудження.

Блок здвоєних роликів для передньої осі є рухомим, а блок здвоєних роликів для задньої осі - нерухомим. Склад кожного блоку здвоєних роликів: 1) жорстка рама для розміщення комплектів бігових роликів, змонтованих на підшипникових опорах; 2) комплект бігових роликів; 3) приводи бігових роликів; 4) пасові передачі;
5) натяжні ролики; 6) запобіжні ролики; 7) обмежувальні ролики;
8) механізм опускання-підйому АТЗ (ліфт).

Рухомий блок роликів оснащений двома щитками (правим і лівим), призначеними для захисту АТЗ від попадання в зону переміщення блоку роликів. Комплект бігових роликів складається з нерухомого та рухомого бігових роликів, виконаних з можливістю переміщення задля регулювання відстані між роликами залежно від діаметра колеса АТЗ.

Бігові ролики кожного комплекту призначені для розміщення одного з коліс АТЗ під час випробувань. Обертання бігових роликів здійснюється як від АТЗ, так і від привода роликів. Бігові ролики мають фрикційне покриття, яке запобігає проковзуванню колеса АТЗ щодо ролика. Із зовнішньої сторони кожний ролик має спеціальні вирізи, які забезпечують різкий звуковий сигнал при наїзді на нього колеса АТЗ. Поміж собою ролики кожного комплекту зв’язані зубчастою пасовою передачею.

Привод бігових роликів складається з електродвигуна з векторним керуванням, закріпленим на кронштейні, і вбудованого датчика швидкості. Кронштейн вільно підвішується відносно звареної основи на спеціальних ресорах, закріплених на рамі комплекту блоків роликів. Під кронштейном розташовується датчик зусилля, закріплений на підставі привода, яка сприймає навантаження від електродвигуна через виступ на кронштейні.

Електродвигун завдяки муфті пов’язаний з валом, що несе провідний шків. Вал змонтований на підшипникових опорах. Ведучий шків привода з’єднується пасовою передачею з веденим шківом бігового ролика. Натяг пасової передачі здійснюють натяжним роликом за допомогою різьбової передачі. Бігові ролики динамічно збалансовані й установлені на підшипниках, які розміщені в опорах. Підшипникові опори рухомих бігових роликів можуть переміщуватися за допомогою упорних гвинтів.

Між собою нерухомі та рухомі бігові ролики зв’язані пасовими передачами, натяг яких також здійснюється натяжним роликом. Для забезпечення обертання бігових роликів з однаковою швидкістю, а також передачі обертання із заданою швидкістю від двигуна, використовуються синхронні ремені зубчастого типу в парі із зубчастими шківами.

Запобіжні ролики, які розташовані в передній частині рухомого блоку роликів та в задній частині нерухливого блоку роликів, служать для запобігання непередбаченого виїзду АТЗ зі стенда. Запобіжні ролики мають можливість обертання щодо своїх осей і розташовані на кронштейнах-важелях. Важелі встановлені на підшипникових опорах стаціонарних бігових роликів і піднімаються (опускаються) під дією пневмоциліндрів. Якщо запобіжні ролики перебувають у верхньому положенні, важелі контактують зі спеціальними замками (що діють від пневматики), які втримують важелі при аварійному наїзді АТС на запобіжних роликах.

Обмежувальні ролики служать для утримування АТЗ при бічному зсуві з бігових роликів. Обмежувальні ролики, з можливістю обертання при контакті з обертовим колесом АТЗ, змонтовані на нерухливих кронштейнах.

Механізм опускання (підйому)АТЗ (ліфт) призначено для заїзду-виїзду АТЗ із бігових роликів. Ліфти опускаються або піднімаються за допомогою важільного пристрою та сильфоних пневматичних циліндрів, закріплених на рамі комплекту роликів. Ліфти оснащені обертовими качалками, які за допомогою спеціального пристрою (датчика проковзування) при вимірі гальмових сил визначають момент блокування колеса АТЗ і подають сигнал на переривання контакту качалки з колесом АТЗ. Обертові качалки можуть переміщуватися у вертикальному напрямку за допомогою пневмоциліндрів, які виставлені на підшипникові опори з напрямними.

Система контролю наявності автомобіля на стенді. Ультразвуковий датчик, закріплений поблизу бічного ролика задньої осі, служить для контролю наявності автомобіля на роликах стенда.

Механізм автоматичного регулювання колісної бази охоплює: 1) привід рами; 2) гвинтову пару; 3) редуктор із трифазним двигуном; 4) пристрій автоматичного керування переміщення; 5) ультразвуковий датчик. Завдяки механізму автоматичного регулювання колісної бази стенд може бути відрегульований під колісну базу випробуваного автомобіля в заданих межах шляхом переміщення рухомого блоку роликів.

Конструктивно привод рами складається з поперечної балки, установленої на дві поздовжні балки, закріплені на підставі. На поперечній балці змонтований асинхронний двигун із двома вихідними кінцями, які передають обертання на черв’ячні редуктори з вмонтованими гайками в черв’ячних колесах. Обертові черв’ячні колеса переміщують гвинти, жорстко закріплені на рухомій рамі, і в такий спосіб переміщають рухомий блок роликів, установлений на напрямні за допомогою спеціальних візків, жорстко закріплених на рамі.

Настил випробувального стенда виготовляється з металевих рифлених листів, які укладаються на балках, установлені на рамі динамометричного стенда та на поздовжніх балках торцевих стін фундаменту. Настил навколо зони руху автомобіля має вхідний люк.

Лотки для збору/видалення конденсату й диму з відсіку двигуна призначені для збору рідин. Система лотків для збору рідин складається з наступних елементів: 1) лоток з боку передньої осі; 2) лоток з боку задньої осі. Відвід конденсату з моторного відсіку (передньої осі) і зони розташування глушителя автомобіля (задньої осі) здійснюється через патрубки лотків.

З метою відводу відпрацьованих газів, у задній частині стенда встановлюється заслінка, що розташовується безпосередньо позад труби системи випуску відпрацьованих газів автомобіля. Заслінка являє собою трикутну раму, довжиною 2,1 м, що повертається після заїзду АТЗ на кут 60 градусів за допомогою двох пневматичних циліндрів. Відсмоктування відпрацьованих газів відбувається через решітку заслінки з боку глушителя. Витяжка відпрацьованих газів здійснюється через вентиляційний короб, розташований під нас-тилом.

Система відстеження положення й розпізнавання автомобіля призначена для відстеження розташування автомобіля щодо передніх бічних обмежувальних роликів на стенді. Ця інформація виводиться на монітор водія, що дозволяє йому втримувати автомобіль на стенді. Необхідному пониженні система спостереження складається з аналогового ультразвукового датчика на передній осі.

Склад пневмосистеми: 1) система підготовки повітря; 2) система керування в’їзними й виїзними ворітьми; 3) система керування підйому/опускання «Монітора водія»; 4) система керування заслінки для відводу відпрацьованих газів; система керування ліфтами;
5) система керування запобіжними роликами і їхніми фіксаторами (замками). Основні характеристики пневматичної системи: мінімальний тиск подаваного стисненого повітря – 500 кПа; витрата по-вітря ≈ 10 м³/год.

Випробувальний стенд оснащений великою кількістю захисного обладнання для запобігання травматизму оператора або ушкодження автомобіля та стенда. Склад захисного обладнання: 1) кнопки аварійної зупинки на панелі керування оператора й на пульті дистанційного керування; 2) різні програмні функції по безпеці.

Система контролю проковзування коліс автомобіля. Система дії, що стежить, призначена для контролю проковзування кожного колеса щодо бігових роликів. Склад системи спостереження: 1) датчик на передній осі; 2) датчик на задній осі.

Електроустаткування стенда. Склад електроустаткування роликового стенда наведений на рис. 7.5.

Шафа розподільна містить загальний вхідний автоматичний вимикач; автоматичні вимикачі й теплові реле на електроприводи, систему керування, освітлення кабіною й вентиляцію.

Силова шафа (шафа привода) обладнана ввідним рубильником із трьома запобіжниками, комутуючим дроселем із джерелом живлення на два приводи та привод SIMODRIVE-611.

У комп’ютерній шафі розміщені: програмувальний контролер SIMATIC-S7, промисловий комп’ютер SIMATIC RACK PC IL 43, кольоровий монітор, клавіатура, миша, джерело безперебійного живлення потужністю 700 ВА.

 

 

Рис. 7.5. Схема енергоживлення роликового стенда М-108

 

Для керування роликами стенда використані асинхронні електродвигуни типу 1РН71672NF030CA0. Структурна електрична схема роликового стенда наведена на рис. 7.6.

На стійці (поруч із комп’ютерною шафою) закріплюється пульт керування стендом. На приладовій стійці розташовується принтер для роздруківки протоколу за результатами перевірки. Монітор водія містить промисловий кольоровий монітор і механізм підйому / опускання монітора (рис. 7.7).

 

Рис. 7.6. Структурна електрична схема роликового стенда М-108

 

Пристрій калібрування крутного моменту (пристрій контролю зусилля привода) призначений для калібрування датчиків сили.

 

 

Рис. 7.7. Реєструючі пристрої роликового стенда М-108

 

Автоматика випробувального стенда є частиною загальної концепції керування для завершальної стадії складання. Настроювання під окремі завдання керування здійснюється через установку параметрів базисного програмного забезпечення, що для керування системою й послідовністю випробувань працює на промислових ПК під операційною системою WINDOWS 2000.

Зв’язок між оператором і органами управління стенда здійснюється завдяки різним елементам візуалізації та керування (екран, текстові дисплей, сигнальні лампи, клавіатура, натискні клавіші й т.д.).