В свя­зи с простотой монтажа измерительной и регистрирующей си­стем, безынерционностью и малыми размерами при испытаниях колес широко применяют тензометрические методы, основанные на контроле изменения в процессе деформации омического соп­ротивления проволочных датчиков (тензорезисторов), так как сопротивление датчика изменяется пропорционально относитель­ной деформации детали.

Датчики, используемые при испытаниях колес, должны иметь минимальную базу. Датчики с базой менее 3 мм позволяют оп­ределять точечные напряжения. Однако чем больше база, тем выше тензочувствительность, особенно у проволочных датчиков.

Для оценки влияния базы датчика на уровень замеренных напряжений тензодатчики с базами 5, 9, 20 мм наклеивали на поверхность перехода посадочной полки в бортовую закраину (рис. 86). Обод колеса нагружали давлением воздуха в шине. Установлено, что с увеличением базы с 5 до 9 мм уровень заме­ренных напряжений снижается па 18 %. а при увеличении базы до 20 мм —на 38—40 %.

При выборе места для наклейки датчика необходимо учи­тывать конфигурацию детали. Так, на прямолинейных участках можно тензодатчики устанавливать реже, чем на криволиней­ных.

Важной целью испытаний является определение наиболее слабого элемента колеса. Для этого применяют статическое и динамическое тензометрирования. Статическое тензометрирование позволяет измерить напряженное состояние в значительно большем числе точек, чем динамическое. Отечественная аппара­тура позволяет проводить одновременно замеры статических на­пряжений в 20—100 точках. Так, с помощью переносного прибо­ра ИСД-3 можно, используя метод сбалансированного моста, проводить замеры напряжений в 20 точках.

Цифровой тензометрический мост ЦТМ-3 совместно с ди­станционным переключателем ПД-100 расширяет диапазон за­мера до 100 точек. Кроме того, совместно с цифропечатающей машиной СД-107Д эта установка позволяет вести эксперименты в полуавтоматическом режиме. Более совершенной аппаратурой для проведения статических замеров напряжений является тен-

Рис.  87.  Схема стенда радиального сжатия:

1 — рама;  2— испытуемое  колесо;  3 — подвижная траверса;  4 — динамометр  сжатия: 5 — силовой  цнлиидр  (домкрат)

Рис.  88.  Принципиальная  схема  универсального  стенда:

1 — электродвигатель;  2— коробка  передач;  3 — пульт  управления;  4 — стойки  (четыре);

5 — неподвижная  траверса;  6— силовые  гидроцилиндры;  7 —подвижная  траверса;

8 — динамометрическая  ступица  с  тормозным  механизмом;  9 — испытуемое  колесо;

10—беговая  дорожка;  11— гидроцнлиндр  подъема;  12 — карданная  передача зометрический комплекс ЦТМ-5.

Кроме указанных агрегатов в комплекс входит перфоратор, который кодирует полученные ре­зультаты на бумажную лепту для последующей обработки ее на ЭВМ.

Для воспроизведения эксплуатационных нагрузок в лабора­торных условиях применяют специальные стенды. Наиболее про­стым по конструкции является стенд радиального сжатия (рис. 87), при помощи которого испытывают колеса, нагружен­ные внутренним давлением воздуха и нормальной нагрузкой. Контроль давления ведется по манометру класса 0,5, а создавае­мой гидравлическим домкратом нормальной нагрузки — по ди­намометру сжатия ДС-3 или ДС-5.

Более широкий диапазон видов нагружения колес имеет уни­версальный стенд (рис. 88) с автономными гидравлической и тормозной системами, беговой дорожкой. На стенде создают нормальную, продольную и боковую силы. Режим нагружения контролируется с помощью динамометрической ступицы, на ко­торой закреплено колесо. Стенд допускает проведение испыта­ний как в статическом, так и в квазистатическом режиме. Для проведения статических испытаний колес можно применять стенд ОПШ-30, предназначенный для испытания пневматических шип.

Подготовка колеса к испытаниям является важным и ответ­ственным этапом испытаний. От того, как подготовлена поверх­ность и как точно наклеены датчики, зависит достоверность по­лучаемых результатов. Монтаж тензометрической схемы прихо­дится выполнять на ограниченных участках поверхности, причем общее число датчиков только на колесе, например, легкового автомобиля, может достигать 60—70 шт. По окончании подготови­тельных работ каждому датчику присваивается номер и измеря­ются детали, расположенные в зоне установки тензометрических розеток.

В связи с тем что различные нагрузки накладываясь одна на другую создают сложную картину деформации деталей коле­са, целесообразно нагружать колесо последовательно: вначале в шину подать воздух, затем приложить радиальную и боковую силы. Нагружать следует ступенчато через определенные интер­валы. Хотя такая последовательность нагружения несколько уве­личивает трудоемкость испытаний, но зато дает более полное представление о физических явлениях, происходящих в деталях и в итоге позволяет более достоверно определить влияние состав­ляющих нагрузки на общее напряженное состояние колеса. Для получения более достоверных результатов испытания необходимо повторить не менее 3 раз.

Обработка результатов испытаний заключается в определе­нии относительной деформации деталей, напряжений в них и в графическом анализе напряженного состояния. Эпюры напряже­ний для графического анализа результатов испытаний удобнее строить на изображенной в масштабе развернутой поверхности сечения детали, как показано на рис. 62 и 63.

Результаты статического тензометрирования позволяют в зна­чительной мере упростить процесс динамического замера напря­жений в связи с ограничением числа точек измерения точками с предельными напряжениями. Динамическое тензометрирова-ние колес является достаточно сложным процессом, так как при­ходится регистрировать параметры вращающихся деталей при движении автомобиля. Поэтому в процессе измерения статиче­ских напряжений определяют наиболее характерные с точки зре­ния нагруженности точки или зоны конструкции, а затем иссле­дуют их в условиях динамического нагружения.

Датчики, преобразующие механические величины в электри­ческие сигналы, принципиально не отличаются от тензорезисторов, используемых для статического тензометрирования. В связи с тем что сигнала, поступающего от тензодатчика, обычно не­достаточно для устойчивой работы регистрирующей аппаратуры, в комплекс вводят усилительные и согласующие устройства. Применяемые в настоящее время отечественные тензоусилители выполнены на электронных лампах (ТА-5) или на транзисторах («ТОПАЗ-1»).

Регистрирующие устройства предназначены для фиксирова­ния динамических процессов в виде, удобном для анализа. Оп­тические регистраторы — шлейфовые осциллографы (К12-22, Н-700) — неудобны в работе в связи с необходимостью последу­ющей химической обработки записей, полученных на фотоленте. В настоящее время все шире применяют оптические приборы с прямой записью (Н-327) и приборы с магнитной записью. Отечественные магнитографы КМЗ-2 позволяют записывать парамет­ры динамических процессов на четырнадцати каналах с погреш­ностью 0,5—1 %. Магнитная лента с записью может храниться длительное время и, кроме того, ленту можно использовать для непосредственной обработки результатов испытаний на ЭВМ. Для статической обработки результатов записи характеристик динамических процессов, особенно на магнитной ленте, приме­няют анализирующие устройства, которые систематизируют слу­чайные процессы методом считывания с магнитной ленты.

Для установления характера нагружения колес в процессе движения автомобиля с различными скоростями и по дорогам различного микропрофиля необходимо математически описать связи между параметрами случайных воздействий на колесо и возникающими в результате их напряжениями в деталях колеса.

Общую последовательность проведения динамического тензометрирования автомобильных деталей обработки результатов эксперимента можно применять для исследования прочности и долговечности колес в дорожных условиях.