РУЛЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАКТОРОМ ПОВОРОТОМ ПОЛУРАМ
TRACTOR SYSTEM OF STEERING BY TURN OF SEMI-FRAMES

Изобретение относится к рулевой системе управления трактором.
Известны рулевые системы управления трактором, например по SU 499166, SU 943063, RU 2488508, RU 2464194, RU 2420421, US 5,195,603, а также рулевая система управления трактором поворотом его полурам вокруг вертикального шарнира и др.
Известна также содержащая гидрораспределитель с открытым центром рулевая система управления всеми колесами трактора без механической связи между рулем и колесами, например, по RU 2464194, пригодная для скоростей движения более 50 км/ч.
Недостаток приведенных выше рулевых систем в ограниченной области их применения только для колес, поворотных относительно моста управляемых колес.
Известна рулевая система управления трактором, содержащая гидроруль, управляющие каналы которого связаны с гидроцилиндрами взаимного поворота соединенных вертикальным шарниром полурам с колесами, например, рулевая система трактора серий ХТЗ-150К и ХТЗ-170 [1], которая принята за ближайший аналог.
Недостаток такой рулевой системы в том, что ею невозможно вождение трактора с прямолинейностью и точностью, необходимыми для работы в агрегате с пропашной сеялкой, в агрегате с культиватором междурядной обработки, в агрегате со свеклоуборочными машинами, а также в том, что не допускается вождение на скоростях более 50 км/ч, так как прямолинейность движения не поддерживают автоматически.
Задачей и техническим результатом изобретения является рулевая система, которой прямолинейность движения поддерживают автоматически, а вращением руля вначале поворачивают рулевой трапецией передние управляемые колеса на угол до 3°…7° и только затем дальнейшим вращением руля взаимно поворачивают до 30° вокруг вертикального шарнира полурамы с их колесами. После крутого разворота трактора полурамы поворачивают (возвращают) в позицию прямолинейного движения всегда точно и раньше передних колес, управляемых рулевой трапецией:
- рулевой системой по пп.1, 2 автоматически, если руль не удерживать руками,
- рулевой системой по пп.1, 2, 3 вращением руля в обратном направлении.
Сущность изобретения
1. Рулевая система управления трактором, содержащая гидроруль, управляющие каналы которого связаны с гидроцилиндрами взаимного поворота соединенных вертикальным шарниром полурам с колесами, в соответствии с изобретением управляющие каналы гидроруля связаны с гидроцилиндрами поворота полурам с колесами через стабилизатор соосности полурам, включающий сигнальный гидроцилиндр, чьи полости сообщены маслопроводами с управляющими каналами гидроруля, а шток соединен со стержнем с сжатой на пороговое усилие центрирующей пружиной, установленной между подвижными и неподвижными упорами, с возможностью еще большего сжатия сигнальным гидроцилиндром при соответствующем давлении в нем, причем сигнальный гидроцилиндр связывает полурамы через следящий гидрораспределитель, управляющие каналы которого сообщены маслопроводами с гидроцилиндрами поворота полурам с колесами.
2. Рулевая система по п.1, в которой по изобретению гидроруль является регулятором давления в его управляющих каналах, соответствующего углу поворота руля, причем управляющие каналы гидроруля сообщены маслопроводами с гидроцилиндром поворота связанных рулевой трапецией передних управляемых колес гидравлически параллельно сигнальному гидроцилиндру стабилизатора соосности полурам.
3. Рулевая система по п.1, в которой по изобретению гидроруль выполнен в виде гидрообъемного насос-дозатора, управляющие каналы которого сообщены с гидроцилиндром поворота связанных рулевой трапецией передних управляемых колес гидравлически параллельно сигнальному гидроцилиндру стабилизатора соосности полурам.
Благодаря этому получают такую рулевую систему, которой прямолинейность движения поддерживают автоматически, а вращением руля вначале поворачивают рулевой трапецией передние управляемые колеса на угол до 3°…7° и только затем дальнейшим вращением руля взаимно поворачивают до 30° вокруг вертикального шарнира полурамы с их колесами. После крутого разворота трактора полурамы поворачивают (возвращают) в позицию прямолинейного движения всегда точно и раньше передних колес, управляемых рулевой трапецией:
- рулевой системой по пп.1, 2 автоматически, если руль не удерживают руками,
- рулевой системой по пп.1, 2, 3 вращением руля в обратном направлении.
Устроена рулевая система управления трактора (далее рулевая система), например, следующим образом.
На чертеже - принципиальная схема рулевой системы. Условные обозначения на чертеже (маслопроводы показаны линиями без номера):
1. Гидроруль (по RU 2488508, поз.12, 13 или по RU 2420421, поз.10…15), управляющие каналы которого связаны с гидроцилиндрами поворота полурам с колесами через стабилизатор соосности полурам (далее гидроруль),
2. Гидроцилиндр взаимного поворота полурам с колесами (далее цилиндр),
3. Передняя полурама трактора (далее рама),
4. Задняя полурама трактора (далее рама),
5. Вертикальный шарнир соединения рам 3 и 4, связанных цилиндрами 2 (далее шарнир),
6. Стабилизатор соосности рам 3 и 4, связывающий управляющие каналы гидроруля 1 с цилиндрами 2 (далее стабилизатор),
7. Сигнальный гидроцилиндр стабилизатора 6 (далее цилиндр),
8. Стержень, с которым соединен шток цилиндра 7 (далее стержень),
9. Сжатая на пороговое усилие центрирующая пружина, установленная на стержне 8 между подвижными упорами (далее пружина),
10. Подвижный упор в виде диска с отверстием, посаженный по подвижной посадке на стержень 8 с упорным кольцом ГОСТ 13942-68 с внешней стороны, причем наружный диаметр диска не меньше наружного диаметра пружины 9 (далее упор),
11. Жестко прикрепленный к цилиндру 2 неподвижный упор с отверстием, сквозь которое по подвижной посадке проходит стержень 8 (далее упор),
12. Следящий гидрораспределитель типа ГА-31000, отрицательное перекрытие золотника 0,5 мм [2], с.132, рис.151, но для большего давления (далее распределитель),
13. Расположенный под рамой 3 мост колес, неповоротных относительно балки моста, (далее мост),
14. Расположенный под рамой 4 мост колес, неповоротных относительно балки моста (далее мост),
15. Расположенный под рамой 3 ведущий мост связанных рулевой трапецией управляемых колес с углом поворота их относительно балки моста до 5°…7° (далее мост),
16. Гидроцилиндр поворота управляемых колес 15, пусть до 5°…7° (далее цилиндр),
17. Гидроруль с насос-дозатором (далее гидроруль).
1. Пусть трактор предназначен для агрегатирования с коммунальной техникой и движения на скоростях до 50 км/ч и более. Рулевая система такого трактора содержит гидроруль 1. Мост 13 ведущий, мост 14 пассивный соединен с рамой 4 рессорами, амортизаторами и устройством блокировки рессор. Параллельно цилиндру 2 установлен цилиндр 7 так, что их корпуса соединены промежуточными кронштейнами, а шток цилиндра 7 соединен со стержнем 8. При этом полости цилиндра 7 постоянно сообщены между собой и со сливом масла в бак через гидроруль 1. На стержне 8 установлена пружина 9, сжатая на пороговое усилие между передним и задним упорами 10, которые касаются соответственно переднего, заднего упоров 11, размещенных на консольной части промежуточных кронштейнов, соединяющих цилиндры 2 и 7. Шток цилиндра 7 соединен также с золотником распределителя 12, корпус которого прикреплен к кронштейну, закрепленному на штоке цилиндра 2. Управляющие каналы распределителя 12 сообщены маслопроводами с полостями цилиндров 2, а входной и выходной каналы сообщены с насосной станцией трактора. При этом в позиции прямолинейного движения трактора золотник распределителя 12 находится в нейтральной позиции, то есть в позиции открытого центра. Цилиндры 2, распределитель 12 и цилиндр 7 образуют следящий контур с отрицательной обратной связью благодаря деталям механической связи между ними, описанными выше. Для увеличения скорости движения трактора более 50 км/ч возможны разные конструктивные решения, например с использованием RU 2389615.
Работа. Пусть трактор, оснащенный приведенной выше рулевой системой, ведут на скорости более 50 км/ч. Для поворота вправо вращают руль гидроруля 1 вправо. Этим масло от насоса гидрорулем 1 направляют в штоковую полость цилиндра 7, втягивают шток в цилиндр 7, соответственно этому перемещают стержень 8, упорным кольцом на стержне 8 отводят задний упор 10 от заднего упора 11. Этим дополнительно сжимают пружину 9, перемещают золотник распределителя 12 так, что через него направляют масло в штоковую полость правого цилиндра 2 и в поршневую полость левого цилиндра 2. В результате цилиндрами 2 рамы 3, 4 взаимно поворачивают вокруг шарнира 5 и ведут трактор по траектории поворота. Чем на больший угол поворачивают руль, тем больше втягивают шток цилиндра 7, тем больше сжимают пружину 9, тем на больший угол поворачивают рамы 3,4 вокруг шарнира 5. Для возвращения на прямолинейное движение достаточно не удерживать руками руль гидроруля 1. В таком случае в автоматическом режиме пружиной 9 перемещают задний упор 10 стержнем 8 до заднего упора 11, вытягивая шток цилиндра 7. Этим вытесняют масло из цилиндра 7 через каналы гидроруля 1 на слив в бак, перемещают золотник распределителя 12 так, что через него направляют поток масла в поршневую полость правого цилиндра 2 и в штоковую полость левого цилиндра 2, поворачивают рамы 3, 4 вокруг шарнира 5 до их взаимной соосности точно (то есть в пределах зоны нечувствительности распределителя 12). В другом варианте для выхода из поворота на прямолинейную траекторию руль вначале несколько поворачивают руками, а при приближении к прямолинейному движению руками не удерживают и входят в прямолинейное движение автоматически, как это описано выше. Подобно поворот выполняют и влево.
Таким образом, получают такую рулевую систему, которой прямолинейность движения поддерживают автоматически. Работа такой рулевой системы воспринимается водителем так же, как работа любой известной рулевой системы автомобиля под действием весового и скоростного стабилизирующих моментов, приложенных к управляемым колесам при движении на скоростях до 50 км/ч и более.
2. Пусть трактор предназначен для пропашных работ и для работ по сплошной обработке плантации (далее комбитрактор), причем рама 3 опирается на мост 15, а рулевая система содержит гидроруль 17. Так как угол поворота цилиндром 16 колес моста 15 мал, то привод колес компактный, закрыт резинокордовым чехлом с жидкой смазкой, шарниры Гука привода не на игольчатых подшипниках, а на вкладышах, покрытых сплавом АМК ГОСТ 14113-78. Пружина 9 сжата на такое пороговое усилие при принятом диаметре цилиндра 7, что ее сжимают цилиндром 7 только при давлении масла больше рабочего давления в цилиндре 16 при повороте колес моста 15 относительно балки моста.
Работа. Пусть комбитрактор в агрегате с культиватором междурядной обработки ведут по междурядьям пропашной культуры вручную. Гидрорулем 17 направляют колеса моста 15 по оси междурядий, поворачивая их на угол не более 7°, что, на наш взгляд, вполне достаточно. При этом стабилизатором соосности рам 3, 4 их автоматически удерживают соосно и неподвижно относительно шарнира 5. Для крутого разворота в конце гона вращением руля гидроруля 17 сначала поворачивают до упора колеса моста 15, а затем рамы 3, 4 вокруг шарнира 5. При вращении рулевого колеса в обратном направлении вначале возвращают в исходную позицию (причем точно) рамы 3, 4, а затем и колеса моста 15. Для междурядной обработки свекловичной плантации на комбитрактор устанавливают четыре колеса с шиной 11,2R44 модели ДЕ-15 Днепропетровского шинного завода или с шиной 36,6R38 модели TR-07. Для выполнения сплошной обработки плантации и для транспортных работ пропашные колеса заменяют на колеса с шинами пусть 21,3R24 мод. ФД-14А. При необходимости колеса моста 15 блокируют от поворотов цилиндром 16 жесткой тягой.
Таким образом, комбитрактор имеет все достоинства пропашного трактора и трактора общего назначения. Нет необходимости в одном и том же хозяйстве использовать две модели тракторов.
Итак:
1. Получают рулевую систему поворота шарнирно сочлененных полурам с колесами, в которой прямолинейность движения поддерживают автоматически. Работа такой рулевой системы воспринимается водителем так же, как работа любой известной рулевой системы автомобиля под действием весового и скоростного стабилизирующих моментов, приложенных к управляемым колесам при движении на скоростях до 50 км/ч и более.
2. Получают еще такую рулевую систему, что вращением руля вначале из позиции прямолинейного движения поворачивают связанные рулевой трапецией передние управляемые колеса на предельный угол (пусть до 3°…7°) и только затем дальнейшим вращением руля взаимно поворачивают до 30° вокруг вертикального шарнира полурамы с их колесами. После крутого разворота трактора полурамы поворачивают (возвращают) в позицию их соосности всегда точно и раньше передних колес, управляемых рулевой трапецией:
- рулевой системой по пп.1, 2 автоматически, если руль не удерживают руками,
- рулевой системой по пп.1, 2, 3 вращением руля в обратном направлении.
Кроме того, описанный выше комбитрактор имеет все достоинства пропашного трактора и трактора общего назначения с шарнирно сочлененной рамой. Нет необходимости в одном и том же хозяйстве использовать две модели.
Источники информации
1. Тракторы ХТЗ-150К-09, ХТЗ-150К-12. Руководство по эксплуатации 151.00.000 РЭ. ОАО «Харьковский тракторный завод им. С.Орджоникидзе», Харьков, 2007.
2. Гидравлические агрегаты тракторов и сельскохозяйственных машин. Часть 1. Каталог. М.: ЦНИИТЭИ автосельхозмаш. 1989, 137 с.