Poddubny V.I. Application of sensors to investigation of integration of pneumatic tires with bearing surface (abstract).

The article covers the outcomes of scientific research, carried out by the author in the course of 2 – month scientific internship at Technical University in Darmschtadt (Germany). The investigation concerned investigation of processes of interaction of pneumatic tire with bearing surface with the help of tire sensors of the 2^nd generation. The results obtained are used for elaboration of a model of wheel’s moving and its further application to investigation of tolerance and derivability of moving of wheel cars.

В данной работе приводятся результаты научных исследований, проведенных мною во время двухмесячной научной стажировки в техническом университете г. Дармштадт (Германия) по линии Немецкой Cслужбы Академических Обменов (DAAD).

На кафедре "Автомобили" под руководством профессора Берта Бройера с 1988 года проводятся исследования процессов взаимодействия пневматического колеса с опорной поверхностью при помощи шинных сенсоров. Разработано несколько поколений сенсоров, позволяющих определять напряжения, деформации в резине протекторного слоя, скольжение относительно опорной поверхности [1].

Шинный сенсор 2 поколения схематически изображен на рис.1.

Сенсор состоит из завулканизированного в протектор шины магнита и пластины, закрепленной на внутренней стороне шины. На пластине находятся четыре расположенных в крест датчика Холла. При деформации резины протектора происходит перемещение магнита относительно датчиков и изменение магнитной индукции на датчике. Вследствие этого изменяется выходное напряжение датчиков. Из разности напряжений датчиков X1 и X2 формируется выходное напряжение U_x, разность напряжений датчиков Y1 и Y2 дает напряжение U_y (рис.2).

Сумма напряжений на всех датчиках дает выходное напряжение U_z. По величине выходных напряжений U_x, U_y, U_z можно определить перемещение магнита относительно сенсора в трех направлениях, т.е. деформации протектора.

Сенсор 2-го поколения может применяться только при испытаниях шин с текстильным кордом, т.к. стальной корд вызывает искажение выходных сигналов сенсора. Для испытаний шин со стальным кордом разработаны сенсоры 3-го и 4-го поколения, которые имеют малые размеры и вследствие этого могут быть внедрены в профильный элемент протектора ниже слоя корда.

Во время стажировки были проведены экспериментальные исследования скольжения шины относительно опорной поверхности с применением шинного сенсора 2-го поколения. Эксперименты проводились на стенде с плоской плексиглазовой поверхностью "LINUS". Шинный сенсор внедрили в опорную поверхность стенда, магнит диаметром 3 миллиметра плотно закрепили в протекторе шины с внешней стороны. При наличии скольжения в контакте происходит смещение магнита относительно сенсора и изменение выходных напряжений сенсора U_x, U_y, U_z. Предварительно была проведена калибровка сенсора и получены калибровочные кривые (зависимости U_x, U_y, U_z от перемещений магнита в направлении осей X и Y). Калибровка производилась на калибровочном столе "OWIS " [2], обеспечивающим позиционирование магнита относительно пластины сенсора с высокой точностью (рис.3).

Испытание летней шины 205/50R15 фирмы "Пирелли" проводилось в ведомом, тормозном и ведущем режиме качения для углов увода 0-5 градусов, давления воздуха в шине 2,5 bar при радиальной нагрузке на колесо 2500 н. В ходе эксперимента регистрировались боковая и продольная сила в контакте с опорной поверхностью и выходные напряжения шинного сенсора. На рис. 4. представлены кривые выходных напряжений сенсора при качении колеса с уводом в ведомом режиме.

После обработки результатов эксперимента (по методике, изложенной в [3]), было определено проскальзывание элемента протектора шины относительно опорной поверхности при прохождении им длины контакта. На рис. 5 изображен закон распределения проскальзывания шины в боковом направлении по длине контакта при ведомом режиме качения колеса для угла увода 4 градуса.

Полученные данные применяются для разработки модели качения колеса и последующего применения ее для исследования устойчивости и управляемости движения колесных машин.

Литература