Рулевая система поворота шарнирно-сочлененного транспортного средства

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в гидравлических системах рулевого управления шарнирно-сочлененных транспортных средств.
Известна рулевая система управления трактором [патент РФ № 2547966 С1, B62D 12/00, B62D 3/14, B62D 5/06, 10.04.2015, Бюл. № 10], содержащая гидроруль, управляющие каналы которого связаны с гидроцилиндрами взаимного поворота соединенных вертикальным шарниром полурам с колесами. При этом управляющие каналы гидроруля связаны с гидроцилиндрами поворота полурам с колесами через стабилизатор соосности полурам, включающий сигнальный гидроцилиндр, полости которого сообщены маслопроводами с управляющими каналами гидроруля. Шток сигнального гидроцилиндра соединен со стержнем со сжатой на пороговое усилие центрирующей пружиной. Пружина установлена между подвижными и неподвижными упорами, с возможностью еще большего сжатия сигнальным гидроцилиндром при соответствующем давлении в нем. Сигнальный гидроцилиндр связывает полурамы через следящий гидрораспределитель, управляющие каналы которого сообщены маслопроводами с гидроцилиндрами поворота полурам с колесами.
Данная конструкция не позволяет осуществить ограничение и гашение продольных нагрузок на детали механизма поворота полурам и, кроме того, имеет сложную компоновочную схему.
Наиболее близкой к заявленной рулевой системе является рулевая система управления трактором с силовым приводом [Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию тракторов «Кировец» серии К 7 7-00.00.010 ИЭ. Тракторы «КИРОВЕЦ» К-730, К-735, К-739 К-740, К-742 / АО «Петербургский тракторный завод», ПАО «Кировский завод». - СПб., 2018. - 239 с.], содержащая гидроруль, управляющие каналы которого связаны с гидроцилиндрами взаимного поворота полурам с колесами, соединенных вертикальным шарниром. Поворот трактора осуществляется за счёт разворота полурам трактора относительно друг друга вокруг вертикального шарнира с помощью двух гидроцилиндров. Скорость и угол поворота полурам задаются оператором скоростью и углом поворота рулевого колеса.
Недостаток данной рулевой системы состоит в большой нагрузке на детали поворотных гидроцилиндров полурам, что не позволяет уменьшить их геометрические размеры, в неустойчивом колебательном процессе поворота полурам вследствие наличия зазоров в шарнире соединения полурам, а также в шарнирных соединениях полурам с гидроцилиндрами.
Задачей полезной модели является повышение прочности, надёжности и долговечности конструкции системы рулевого управления, снижение затрат и металлоемкости, компенсация зазоров в соединениях «гидроцилиндр-проушины полурам» за счет равномерного перераспределения усилий на детали сочленения.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение прочности и надёжности конструкции системы рулевого управления, вследствие более равномерного распределения нагрузки на детали гидроцилиндров поворота полурам за счет передачи усилия в двух направлениях на полурамы и плавности поворота полурам за счет компенсации зазоров в сочленениях.
Технический результат достигается тем, что рулевая система поворота шарнирно-сочлененного транспортного средства, содержащая рулевое колесо, гидробак, гидронасос, гидроусилитель, переднею и заднюю полурамы, гидроцилиндры поворота полурам, согласно полезной модели система снабжена гидрораспределителем с электромеханическим приводом, переключателем направления вращения электродвигателя электромеханического привода гидрораспределителя, при этом на цилиндрической поверхности золотника гидрораспределителя выполнены две диаметрально расположенные спиралеобразные канавки, а в корпусе гидрораспределителя - восемь сквозных отверстия для подвода и отвода рабочей жидкости; гидросистема позволяет обеспечить подачу рабочей жидкости в противоположные полости гидроцилиндров.
На фиг. 1 изображена схема рулевой системы поворота шарнирно-сочлененного транспортного средства; на фиг. 2 - гидрораспределитель режима поворота полурам в нейтральном положении золотника; на фиг. 3 - гидрораспределитель режима поворота полурам в рабочем положении золотника - при вращении рулевого колеса по ходу часовой стрелки от нейтрального положения; на фиг. 4 - гидрораспределитель режима поворота полурам в рабочем положении золотника - при вращении рулевого колеса против хода часовой стрелки от нейтрального положения; на фиг. 5 - схема реализуемого способа поворота.
Заявляемая рулевая система поворота шарнирно-сочлененного транспортного средства содержит рулевое колесо 1, гидробак рабочей жидкости 2, гидронасос 3, гидроусилитель 4, шарнирно соединенные между собой переднюю полураму 5 и заднюю полураму 6. Рулевая система содержит гидроцилиндры двойного действия 7 и 8 с двухсторонними штоками для изменения положения полурам 5 и 6, переключатель полюсов 9 для изменения направления вращения (реверса) электродвигателя электромеханического привода 10 гидрораспределителя 11, состоящего из корпуса 12, восьми сквозных отверстий 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и золотника 21 с двумя диаметрально расположенными спиралеобразными канавками 22 и 23.
Заявляемая рулевая система поворота транспортного средства работает следующим образом.
При вращении рулевого колеса 1, в ту или иную сторону на угол , рабочая жидкость из гидробака 2 посредством гидронасоса 3 и гидроусилителя 4 поступает через соответствующие каналы гидрораспределителя 11 в соответствующие полости гидроцилиндров двухстороннего действия 7 и 8, воздействуя на поршни, перемещая штоки в том или ином направлении, которые поворачивают переднюю 5 и заднюю 6 полурамы вокруг вертикального шарнира на некоторый угол γ относительно друг друга. При этом синхронно с поворотом рулевого колеса 1 переключатель 9 включает электромеханический привод 10 в соответствующем направлении вращения, который поворачивает золотник 21 гидрораспределителя 11, а через каналы-отверстия 13, 14, 15, 16 или 17, 18, 19, 20 в его корпусе 12 и спиралеобразные канавки 22 и 23 золотника 21 рабочая жидкость поступает одновременно в соответствующие напорные полости гидроцилиндров 7 и 8 или на слив в гидробак 2 из соответствующих полостей гидроцилиндров 7 и 8. Гидроусилитель 4 уменьшает усилие, прикладываемое при повороте рулевого колеса 1, смягчает удары, передающиеся на него, регулирует и перераспределяет потоки рабочей жидкости между напорными и сливными магистралями, и позволяет рабочей жидкости, поступающей от гидронасоса 3, при прекращении вращения рулевого колеса 1 уходить на слив, фиксируя полурамы в заданном положении.
При нахождении рулевого колеса 1 в нейтральном положении (α=0) золотник 21 гидрораспределителя 11 (фиг. 2) перекрывает все каналы 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20, вследствие чего рабочая жидкость не поступает в гидроцилиндры 7, 8, и полурамы 5, 6 остаются неуправляемыми. Тем самым, обеспечивается прямолинейное движение транспортного средства.
При повороте рулевого колеса 1 из нейтрального положения включается электромеханический привод 10 золотника 21 гидрораспределителя 11, который плавно вращает золотник 21, совмещая его спиралеобразные канавки 22 и 23 с соответствующими каналами 13, 14, 15, 16 или 17, 18, 19, 20 корпуса 12 гидрораспределителя 11 (фиг. 3, фиг. 4)). Плавный характер открытия каналов 13, 14, 15, 16, 17, 18 , 19 и 20 препятствует гидравлическому удару, способствует плавному поступлению рабочей жидкости в полости гидроцилиндров 7, 8 и равномерному повороту полурам 5, 6. При этом, поступление рабочей жидкости при каждом рабочем положении золотника 21 гидрораспределителя 11 по отдельным напорным и сливным магистралям из гидробака 2 к гидроцилиндрам 7, 8 и на слив в гидробак 2 обеспечивается по следующим двум вариантам в зависимости от направления вращения рулевого колеса 1.
Вариант 1.
При вращении рулевого колеса 1 (фиг. 3) по ходу часовой стрелки от нейтрального положения, переключатель 9 включает электромеханический привод 8, который вращает по ходу часовой стрелки золотник 21, совмещая его канавки 22 и 23 с каналами 13, 14, 15 и 16 корпуса 12 гидрораспределителя 11. Гидронасос 3 подает рабочую жидкость через канал 13 корпуса 12 гидрораспределителя 11, канавку 22 золотника 21, канал 16 корпуса 12 гидрораспределителя 11 в полость Б гидроцилиндра 7 и полость В гидроцилиндра 8. При этом из полости А гидроцилиндра 7 и полости Г гидроцилиндра 8 рабочая жидкость через канал 14 корпуса 12 гидрораспределителя 11, канавку 23 золотника 21, канал 15 корпуса 12 гидрораспределителя 11 поступает на слив в гидробак 2. Происходит поворот передней полурамы вправо.
Вариант 2.
При вращении рулевого колеса 1 (фиг. 4) против хода часовой стрелки от нейтрального положения, переключатель 9 включает электромеханический привод 8, который вращает против хода часовой стрелки золотник 21, совмещая его канавки 22 и 23 с каналами 17, 18, 19 и 20 корпуса 12 гидрораспределителя 11. Гидронасос 3 подает рабочую жидкость через канал 17 корпуса 12 гидрораспределителя 11, канавку 22 золотника 21, канал 20 корпуса 12 гидрораспределителя 11 в полость А гидроцилиндра 7 и полость Г гидроцилиндра 8. При этом из полости Б гидроцилиндра 7 и полости В гидроцилиндра 8 рабочая жидкость через канал 18 корпуса 12 гидрораспределителя 11, канавку 23 золотника 21, канал 19 корпуса 12 гидрораспределителя 11 поступает на слив в гидробак 2. Происходит поворот передней полурамы вправо.
Таким образом, предлагаемая полезная модель рулевой системы поворота более технологична, так как повышает плавность поворота полурам, увеличивает срок службы деталей гидроцилиндров и других элементов рулевого управления и сочленения полурам.