ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ГУСЕНИЧНОМ ХОДУ
CATERPILLAR CARRIER STEERING HYDRAULIC SYSTEM

Изобретение относится к устройствам для управления транспортными средствами на гусеничном ходу и используется в гидравлических системах рулевого управления транспортных средств.
Особенностью приводов управления механизмами поворота транспортных средств на гусеничном ходу является необходимость управлять раздельно правой и левой сторонами транспортного средства.
Известны механические приводы управления механизмами поворота [Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. «Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов». Справочное пособие. Изд. 2-е, переработ, и доп., М., «Машиностроение», 1976, с.1, 280-283.], в которых водитель воздействует на один орган - рычаг тормоза, или на два органа: муфту поворота или тормоз механизма для получения плавного поворота и остановочный тормоз для получения крутого поворота. Чтобы сократить число органов управления, в некоторых конструкциях муфтой поворота и тормозом управляют одним рычагом для каждой стороны.
Основные недостатки объединенного привода управления:
- сложность регулирования (нужно обеспечить полное выключение муфты перед затяжкой тормоза), снижающая его надежность;
- увеличенное усилие на рычаге, приводящее к утомляемости водителя и требующее применение сервопривода (усилителя), в котором используется энергия, например, гидропривода;
- наличие как минимум двух рычагов управления, поэтому более удобным для управления является рулевое колесо.
Современная тенденция в конструировании приводов управления механизмами поворота - применение рулевого колеса и гидравлических усилителей, в качестве которых могут использоваться насосы-дозаторы или насосы-моторы.
Известна гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства [патент RU 2036815], содержащая основной распределитель, кинематически связанный через насос-мотор с рулевым колесом и гидравлически соединенный с силовым цилиндром и гидробаком, насос-мотором и через вспомогательный распределитель имеющий привод от датчика положения поршня, с полостями силового цилиндра, трехлинейный двухпозиционный распределитель, управляемый давлением рабочей жидкости, гидролинией управления соединенный с одной из гидролиний насоса-мотора.
В этой системе силовой цилиндр не имеет возможности управлять раздельно правой и левой сторонами транспортного средства, что неприемлемо для транспортных средств на гусеничном ходу.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства [патент RU 2030317], содержащая основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель, гидравлически связанный с насосом и гидробаком с одной стороны и полостями силового цилиндра с другой, кинематически связанный с рулевым колесом и штоком силового цилиндра, двухпозиционный распределитель, вспомогательный четырехлинейный трехпозиционный распределитель, управляемый давлением рабочей жидкости, связанный через нормально открытый второй двухпозиционный распределитель с силовым цилиндром посредством двух дополнительных отверстий, выполненных в силовом цилиндре с возможностью открытия при нейтральном положении поршня и закрытия одного из них при смещении поршня.
Указанная система имеет существенный недостаток - силовой цилиндр не имеет возможности управлять раздельно правой и левой сторонами транспортного средства, что неприемлемо для транспортных средств на гусеничном ходу.
Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, - обеспечить возможность раздельного управления правой и левой сторонами транспортного средства на гусеничном ходу для поворотов как с малым, так и с большим радиусами поворота.
Технический результат достигается тем, что в гидравлической системе рулевого управления транспортного средства на гусеничном ходу, содержащей маслостанцию с напорной и сливной гидромагистралями, насос-дозатор, кинематически связанный с рулевым колесом, гидравлически соединенный с напорной и сливной гидромагистралями, и гидролиниями через нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители - со штоковыми полостями гидроцилиндров управления фрикционными передачами, поршневые полости которых гидролиниями через нормально открытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители соединены с напорной гидромагистралью маслостанции, а также тормозные гидроцилиндры с подпружиненным в сторону выключения тормоза поршнем, тормозные гидроцилиндры соединены с гидроцилиндрами управления диффренциалами дополнительными гидролиниями через дополнительные нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители посредством дополнительных отверстий, выполненных в гидроцилиндрах управления диффренциалами таким образом, что они соединяют дополнительные гидролинии с поршневыми полостями при выдвинутых штоках и со штоковыми полостями - при втянутых штоках, кроме того, трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители выполнены гидроуправляемыми, при этом гидролинии управления соединены с гидролиниями насоса-дозатора.
Для обеспечения поворота с большим радиусом поворота в дополнительных гидролиниях между гидроцилиндрами управления фрикционами и дополнительными гидрораспределителями установлены дополнительные электроуправляемые нормально открытые двухлинейные двухпозиционные гидрораспределители. При срабатывании последних работа тормозных гидроцилиндров блокируется и обеспечивается движение транспортного средства с большим радиусом поворота в режиме «подруливания».
Совокупность отличительных признаков заявляемого технического решения позволяет получить ранее неизвестный эффект, выражающийся в том, что соединение тормозных гидроцилиндров с гидроцилиндрами управления фрикционными передачами дополнительными гидролиниями через дополнительные нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители посредством дополнительных отверстий, выполненных в гидроцилиндрах управления фрикционными передачами таким образом, что они соединяют дополнительные гидролинии с поршневыми полостями при выдвинутых штоках и со штоковыми полостями - при втянутых штоках, выполнение трехлинейных двухпозиционных гидрораспределителей гидроуправляемыми, соединение гидролиний управления с гидролиниями насоса-дозатора, установка в дополнительных гидролиниях между гидроцилиндрами управления фрикционами и дополнительными гидрораспределителями дополнительных электроуправляемых нормально открытых двухлинейных двухпозиционных гидрораспределителей обеспечивает возможность раздельного управления правой и левой сторонами транспортного средства на гусеничном ходу для поворотов как с малым, так и с большим радиусами поворота, что для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
Изложенная сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами (фиг.1 и фиг.2), на которых представлены схемы гидравлических систем рулевого управления транспортных средств на гусеничном ходу.
Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства на гусеничном ходу содержит маслостанцию 1 с напорной 2 сливной 3 гидромагистралями, насос - дозатор 4, кинематически связанный с рулевым колесом 5, гидравлически соединенный с напорной 2 и сливной 3 гидромагистралями, и гидролиниями 6 и 7 через нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители соответственно 8 и 9, по гидролиниям 10 и 11 - со штоковыми полостями (на фиг. не обозначены) гидроцилиндров 12 и 13 управления фрикционными передачами (на фиг. не показаны). Поршневые полости (на фиг. не обозначены) последних гидролиниями 14 и 15 через нормально открытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 16 и 17 соединены с напорной гидромагистралью 2 маслостанции 1.
Тормозные гидроцилиндры 18 и 19 с подпружиненным в сторону выключения тормоза поршнем (на фиг. не обозначен) соединены с гидроцилиндрами 12 и 13 дополнительными гидролиниями 20 и 21 соответственно через дополнительные нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 22 и 23 посредством дополнительных отверстий (на фиг. не обозначены), выполненных в гидроцилиндрах 12 и 13 таким образом, что они соединяют дополнительные гидролинии 20 и 21 с поршневыми полостями при выдвинутых штоках и со штоковыми полостями - при втянутых штоках.
Трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 8, 9, 16, 17, 22 и 23 выполнены гидроуправляемыми, при этом гидролинии (на фиг. не обозначены) управления соединены с гидролиниями соответственно 6 и 7 насоса-дозатора 4. Для возврата гидрораспределителей 8, 9, 16, 17, 22 и 23 в исходное положение гидролинии управления соединены через дроссели 24 и 25 соответственно со сливом.
В дополнительных гидролиниях 20 и 21 между гидроцилиндрами 12 и 13 управления фрикционными передачами и дополнительными гидрораспределителями 22 и 23 установлены (фиг.2) дополнительные электроуправляемые нормально открытые двухлинейные двухпозиционные гидрораспределители соответственно 26 и 27.
Гидравлическая система рулевого управления транспортного средства на гусеничном ходу работает следующим образом.
В исходном состоянии, при отсутствии поворота рулевого колеса 5, рабочая жидкость от маслостанции 1 по напорной гидромагистрали 2 через насос-дозатор 4 возвращается по сливной гидромагистрали 3 в маслостанцию 1. Одновременно рабочая жидкость от маслостанции 1 через нормально открытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 16 и 17 по гидролиниям 14 и 15 соответственно поступает в поршневые полости гидроцилиндров 12 и 13 управления фрикционными передачами. Штоковые полости гидроцилиндров гидролиниями 10 и 11 через нормально открытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 8 и 9 соединены со сливом. Под воздействием давления рабочей жидкости штоки гидроцилиндров 12 и 13 выдвигаются, при этом фрикционные передачи замыкаются и передают крутящий момент в полном объеме на левую и правую гусеницы. Полости тормозных гидроцилиндров 18 и 19 через гидрораспределители 22 и 23 соответственно соединены со сливом, поэтому пружины гидроцилиндров втягивают штоки и тормоза выключены. Транспортное средство движется по прямой.
Для поворота транспортного средства налево с малым радиусом поворота рулевое колесо 5 необходимо повернуть влево. При этом рабочая жидкость от маслостанции 1 по напорной гидромагистрали 2, через насос-дозатор 4, гидролинию 6 поступает к гидрораспределителю 8 и в полости управления гидрораспределителей 8, 16, и 22, переключая последние.
При переключении гидрораспределителя 8 рабочая жидкость по гидролинии 10 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 12, при переключении гидрораспределителя 16 поршневая полость гидроцилиндра 12 соединяется со сливом. Гидроцилиндр 12 втягивает шток, рабочая жидкость через дополнительное отверстие по дополнительной гидролинии 20 поступает к гидрораспределителю 22. При срабатывании гидроцилиндра 12 размыкается фрикционная передача и передача крутящего момента на левую гусеницу прекращается.
При переключении гидрораспределителя 22 рабочая жидкость поступает в тормозной гидроцилиндр 18, гидроцилиндр срабатывает, включает тормоз, левая гусеница останавливается.
Одновременно рабочая жидкость от маслостанции 1 через гидрораспределитель 17 по гидролинии 15 поступает в поршневую полость гидроцилиндра 13. Штоковая полость гидроцилиндра гидролинией 11 через гидрораспределитель 9 соединена со сливом. Гидроцилиндр срабатывает, выдвигает шток, фрикционная передача замыкается и передает крутящий момент в полном объеме на правую гусеницу.
Таким образом происходит поворот транспортного средства налево с малым радиусом поворота.
Для поворота транспортного средства налево с большим радиусом поворота используется режим «подруливания», при котором левый тормоз отключается, левая гусеница полностью не останавливается, но к ней не передается крутящий момент, транспортное средство перекатывается по ней, а крутящий момент передается в полном объеме только на правую гусеницу.
Для осуществления режима «подруливания» перед вышеописанными операциями на электроуправляемый гидрораспределитель 26 (фиг.2) подается электрический сигнал, гидрораспределитель переключается и перекрывает подачу рабочей жидкости к гидрораспределителю 22 и к тормозному гидроцилиндру 18. Полость тормозного гидроцилиндра 18 соединена со сливом, пружина гидроцилиндра втягивает шток и тормоз выключается.
Таким образом происходит поворот транспортного средства налево с большим радиусом поворота.
При возврате рулевого колеса 5 в среднее положение все элементы гидравлической системы возвращаются в исходное состояние. Рабочая жидкость из гидролиний управления гидрораспределителей 8, 16, и 22 через дроссель 24 поступает на слив.
Поворот транспортного средства направо осуществляется при повороте рулевого колеса 5 вправо, при этом срабатывают соответствующие элементы гидравлической системы.
Таким образом обеспечивается возможность раздельного управления правой и левой сторонами транспортного средства на гусеничном ходу для поворотов как с малым, так и с большим радиусами поворота.
Заявляемое техническое решение гидравлической системы рулевого управления транспортного средства на гусеничном ходу пригодно к осуществлению промышленным способом в условиях серийного производства производственного объединения «Гомсельмаш» с использованием имеющегося оборудования и существующей технологии производства. Конструкция гидравлической системы отработана на технологичность на стадии проектирования и изготовления опытных образцов в РКУП «ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике».
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленно применимое».