ПРОТИВОБУКСОВОЧНАЯ СИСТЕМА КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в качестве противобуксовочной системы колесной машины.
Известна система управления блокировками дифференциалов колесной машины, содержащая электронный блок управления, электропневмоклапаны, датчики скоростей вращения, датчики блокировки дифференциалов и индикаторные лампы, датчик поворота управляемых колес [1]. В качестве датчика скорости движения колесной машины в данной системе служат датчики скоростей вращения ведущих колес.
Недостатком системы управления блокировками дифференциалов является то, что блокирование дифференциалов привода ведущих колес ухудшает поворачиваемость и вызывает циркуляцию мощности. В результате возникновения последней снижаются опорная проходимость и тягово-скоростные свойства колесной машины.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является автоматический регулятор вращения колес колесной машины, содержащий контроллер, датчик угла поворота рулевого колеса, датчики частоты вращения левого и правого ведущих колес, клапан подачи давления, клапаны управления давлением привода тормоза левого и правого ведущих колес, индикаторное устройство [2].
Автоматический регулятор вращения колес не предусматривает блокировку дифференциалов, а осуществляет управление тормозными механизмами левого и правого ведущих колес, что предотвращает ухудшение поворачиваемости и обеспечивает повышение опорной проходимости и тягово-скоростных свойств.
Недостатком автоматического регулятора вращения колес (ASR) является то, что он содержит сложно компонуемый в конструкцию рулевого управления датчик угла поворота рулевого колеса, по показаниям которого контроллером рассчитываются текущее значение радиуса (кривизны) траектории движения колесной машины и теоретические поступательные скорости движения левого и правого ведущих колес.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи замещения датчика угла поворота рулевого колеса посредством установки датчиков частоты вращения левого и правого ведомых колес и обработки их данных.
Решение поставленной задачи достигается тем, что противобуксовочная система колесной машины содержит контроллер, датчики частоты вращения левого и правого ведущих колес, клапан подачи давления, клапаны управления давлением привода тормоза левого и правого ведущих колес, индикаторное устройство, причем, согласно техническому решению, содержит датчики частоты вращения левого и правого ведомых колес, связанные с контроллером.
Сущность полезной модели поясняется схемой противобуксовочной системы колесной машины, приведенной на чертеже.
Противобуксовочная система колесной машины содержит контроллер 1, датчики 2 и 3 частоты вращения левого 4 и правого 5 ведущих колес, датчики 6 и 7 частоты вращения левого 8 и правого 9 ведомых колес, клапан 10 подачи давления, клапаны 11 и 12 управления давлением привода тормоза левого 4 и правого 5 ведущих колес, индикаторное устройство 13, выключатель 14.
Датчики 2 и 3 частоты вращения левого 4 и правого 5 ведущих колес, датчики 6 и 7 частоты вращения левого 8 и правого 9 ведомых колес, клапан 10 подачи давления, клапаны 11 и 12 управления давлением привода тормоза левого 4 и правого 5 ведущих колес, индикаторное устройство 13 и выключатель 14 с помощью электрических кабелей (не обозначены) связаны с контроллером 1.
Противобуксовочная система колесной машины работает следующим образом.
Водителем с помощью выключателя 14 система включается в режим автоматизированной работы, при этом загорается соответствующая индикаторная лампа индикаторного устройства 13.
Данные о частоте вращения левого 4 и правого 5 ведущих колес от датчиков 2 и 3 и о частоте вращения левого 8 и правого 9 ведомых колес от датчиков 6 и 7 по электрическим кабелям поступают в контроллер 1.
Контроллером 1 рассчитываются поступательные скорости движения левого 8 и правового 9 ведомых колес посредством умножения радиусов качения левого 8 и правого 9 ведомых колес на соответствующие частоты вращения левого 8 и правого 9 ведомых колес:
1l
где ν - поступательная скорость движения левого ведомого колеса 8;
1l
r - радиус качения левого колеса 8 в ведомом режиме;
1l
ω - частота вращения левого ведомого колеса 8 по показаниям датчика 6 частоты вращения левого ведомого колеса;
1r
ν - поступательная скорость движения правого ведомого колеса 9;
1r
r - радиус качения правого колеса 9 в ведомом режиме;
1r
ω - частота вращения правого ведомого колеса 9 по показаниям датчика 7 частоты вращения правого ведомого колеса.
1l
1r
Полученные таким образом значения поступательных скоростей ν и ν движения левого 8 и правого 9 ведомых колес соотносятся между собой.
1l
1r
2l
2r
В случае если поступательная скорость ν левого ведомого колеса 8 больше поступательной скорости v правого ведомого колеса 9, радиус траектории движения колесной машины и поступательные скорости ν и ν движения левого 4 и правого 5 ведущих колес рассчитываются на основании кинематики криволинейного движения по следующим зависимостям:
радиус R траектории движения колесной машины:
1
где B - расстояние между точками пересечения осей шкворней управляемой оси с опорной поверхностью;
L - база колесной машины;
поступательные скорости движения левого 4 и правого 5 ведущих колес:
2l
где ν - поступательная скорость движения левого ведущего колеса 4;
2r
ν - поступательная скорость движения правого ведущего колеса 5;
2
B - колея ведущего моста колесной машины.
1r
1l
2l
2r
В случае если поступательная скорость ν правого ведомого колеса 9 больше поступательной скорости ν левого ведомого колеса 8, радиус траектории движения колесной машины и поступательные скорости ν и ν движения левого 4 и правого 5 ведущих колес рассчитываются по следующим зависимостям:
радиус R траектории движения колесной машины:
1
где B - расстояние между точками пересечения осей шкворней управляемой оси с опорной поверхностью;
L - база колесной машины;
поступательные скорости движения левого 4 и правого 5 ведущих колес:
2l
где ν - поступательная скорость движения левого ведущего колеса 4;
2r
ν - поступательная скорость движения правого ведущего колеса 5;
2
В - колея ведущего моста колесной машины.
2l
2r
С учетом найденных текущих значении поступательных скоростей ν и ν движения левого 4 и правого 4 ведущих колес контроллером 1 рассчитывается коэффициенты буксовании левого 4 и правого 4 ведущих колес по зависимостям [3]:
δl
где S - коэффициент буксования левого ведущего колеса;
2l
- радиус качения левого ведущего колеса 4, где ω - частота вращения левого ведущего колеса 4 по показаниям датчика 2 частоты вращения левого ведущего колеса 4;
- радиус качения левого ведущего колеса 4 в ведомом режиме;
δr
S - коэффициент буксования правого ведущего колеса 5;
2r
- радиус качения правого ведущего колеса 5, где ω - частота вращения правого ведущего колеса 5 по показаниям датчика 3 частоты вращения правого ведущего колеса 5;
- радиус качения правого ведущего колеса 5 в ведомом режиме.
δl
δr
δ
Полученные значения коэффициентов буксовании S и S левого 4 и правого 5 ведущих колес сравниваются контроллером 1 между собой и с пороговыми величинами S коэффициентов буксовании.
δl
δr
δl
δ
В случае неравенства коэффициентов буксовании S и S левого 4 и правого 5 ведущих колес и превышения коэффициента буксования S левого ведущего колеса 4 пороговой величины S контроллер 1 активизирует клапан 10 подачи давления и осуществляет управление клапаном 11 управления давлением привода тормоза левого ведущего колеса 4. При подтормаживании имеющего большее буксование левого ведущего колеса 4 увеличивается крутящий момент на правом ведущем колесе 5 и опорная проходимость и тягово-скоростные свойства колесной машины повышаются. О срабатывании противобуксовочной системы сигнализирует соответствующая индикаторная лампа индикаторного устройства 13.
δl
δr
δr
В случае неравенства коэффициентов буксовании S и S левого 4 и правого 5 ведущих колес и превышения коэффициента буксования S правого ведущего колеса 5 пороговой величины Sδ контроллер 1 активизирует клапан 10 подачи давления и осуществляет управление клапаном 12 управления давлением привода тормоза правого ведущего колеса 5. При подтормаживании имеющего большее буксование правого ведущего колеса 5 увеличивается крутящий момент на левом ведущем колесе 4 и опорная проходимость и тягово-скоростные свойства колесной машины повышаются. О срабатывании противобуксовочной системы сигнализирует соответствующая индикаторная лампа индикаторного устройства 13.
Описанный алгоритм работы противобуксовочной системы колесной машины постоянно повторяется.
Выключается противобуксовочная система колесной машины с помощью выключателя 14. С выключением противобуксовочной системы гаснет соответствующая индикаторная лампа на индикаторном устройстве 13.
Таким образом, предлагаемая противобуксовочная система колесной машины при сохранении своих функциональных возможностей позволяет исключить сложно компонуемый в конструкцию рулевого управления датчик угла поворота рулевого колеса на основе использования датчиков частоты вращения левого и правого ведомых колес, получивших широкое применение в антиблокировочных системах тормозов, и обработки их показаний.
Источники информации:
1. BY 4237 U, МПК В60К 17/16, 2008.
2. Заводская инструкция KOMATSU HD 785-5, HD 985-5. - Япония: KOMATSU, 2001. - 1382 c.
3. Лефаров, А.Х. Энергонагруженность и надежность дифференциальных механизмов транспортно-тяговых машин / А.Х.Лефаров, М.С.Высоцкий, В.В.Ванцевич, В.И.Кабанов. - Минск: Наука и техника, 1991. - 240 с.