УСИЛИТЕЛЬ ПОТОКА РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE STEERING MECHANISM FLOW AMPLIFIER

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к рулевым механизмам транспортных средств. Известен усилитель потока рулевого механизма транспортного средства, состоящий из корпуса с размещенным в нем распределительным устройством с напорной, сливной, цилиндровыми для соединения с исполнительным гидроцилиндром и управляющими для соединения с гидрорулем линиями, включающим два одинаковых усилительных трехпозиционных золотника непрерывного действия, каждый из которых соединен одним торцем с управляющей линией и снабжен регулируемыми по ходу золотника четырьмя дросселями, в нерабочей позиции которого входы и выходы дросселей заперты, в первой рабочей позиции вход первого из них соединен с одной из управляющих линий, а выход с одной из цилиндровых линий и через нерегулируемый дроссель - с другим торцем золотника, вход второго соединен с выходом третьего и с другим торцем золотника, а выход второго также соединен с одной из цилиндровых линий, вход третьего соединен с напорной линией, вход и выход четвертого дросселя заперты, а во второй рабочей позиции вход первого дросселя соединен с одной из цилиндровых линий, а выход - с одной из управляющих линий и с одним торцем золотника, вход второго дросселя соединен с этой же цилиндровой линией, а выход - с другим торцем золотника и с входом четвертого дросселя, выход которого соединен со сливной линией, вход и выход третьего дросселя заперты. [1]
Недостатком известного усилителя потока является недостаточная точность работы на малых частотах вращения вала гидроруля. Задачей изобретения является устранение отмеченного недостатка.
Поставленная задача решается тем, что в усилителе потока выполнены две дополнительные линии с нерегулируемыми корректирующими дросселями, соединяющие управляющие линии от гидроруля с соответствующими цилиндровыми линиями. На чертеже предоставлена схема рулевого механизма транспортного средства, состоящего из нового усилителя потока, гидроруля и исполнительного гидроцилиндра, данных на схеме для иллюстрации работы усилителя потока.
Рулевой механизм транспортного средства содержит гидроруль 1, исполнительный гидроцилиндр 2 и усилитель потока 3, соединенный напорной линией 4 с источником питания, сливной линией 5 с баком, цилиндровыми линиями 6 и 7 с исполнительным гидроцилиндром 2, управляющими линиями 8 и 9 с гидрорулем 1.
Усилитель потока содержит корпус 10 с размещенными в нем распределительным устройством, выполненными в виде двух одинаковых трехпозиционных усилительных золотников непрерывного действия 11 и 12, обратного клапана 13, двух нерегулируемых дросселей 14 и двух нерегулируемых дросселей 28. Каждый золотник имеет одну нерабочую 15 и две 16 и 17 рабочие позиции, соответственно первая и вторая рабочие позиции. Каждый золотник снабжен четырьмя регулируемыми по ходу золотника дросселями 18, 19, 20 и 21. В нерабочей позиции 15 входы и выходы всех четырех дросселей заперты. В первой рабочей позиции 16 золотников 11 и 12 вход первого дросселя 18 соединен с соответствующей управляющей линией 8, 10 и соответствующим торцом 22, 23 золотников, а выход - с соответствующей цилиндровой линией 6, 7 и противоположным соответствующим торцом 24, 25 золотников через нерегулируемый дроссель 14. Вход второго дросселя 19 соединен с выходом третьего дросселя 20 и противоположным торцом 24, 25 золотников. Выход второго дросселя 19 соединен с той же цилиндровой линией 6, 7, что и выход первого дросселя.
Вход третьего дросселя 20 соединен с напорной линией 4. Вход и выход четвертого дросселя 21 заперты. Во второй рабочей позиции 17 золотников 11 и 12 выход первого дросселя 18 соединен с соответствующей управляющей линией 8, 9 и соответствующим торцом 22, 23 золотников, а вход - с соответствующей цилиндровой линией 6, 7 и противоположным соответствующим торцом 24, 25 золотников через нерегулируемый дроссель 14. Выход второго дросселя 19 соединен с входом четвертого дросселя 21 и противоположным торцом 24, 25 золотников. Выход четвертого дросселя соединен со сливной линией 5. Вход второго дросселя 19 соединен с той же цилиндровой линией 6, 7, что и вход первого дросселя. Вход и выход третьего дросселя 20 заперты. Управляющие линии 8 и 9 соединены дополнительными линиями 27 через дроссели 28 с цилиндровыми линиями 6 и 7.
В нерабочей позиции 15 золотники 11 и 12 фиксируются центрирующими пружинами 26.
Рулевой механизм работает следующим образом.
В нейтральном положении гидроруля под действием центрирующих пружин 26 золотники 11 и 12 находятся в нерабочей позиции 15. При повороте вала гидроруля 1 одна из управляющих линий, например 8, соединяется через гидроруль с напорной линией 4, а другая управляющая линия 9 соединяется через гидроруль со сливной линией 5.
При этом под действием давления на торец 22 золотника 11 последний перемещается в позицию 16, выдавливая своим торцом 24 через дроссель 14 рабочую жидкость в активную полость исполнительного цилиндра 2.
Одновременно в эту же полость поступает поток от гидроруля через управляющую линию 8 и первый дроссель 18, а также от напорной линии 4 через обратный клапан 13, последовательно через третий 20 и второй 19 дроссели. Поскольку вход первого дросселя 18 соединен с торцом 22 золотника 11, вход второго дросселя 19 соединен с противоположным торцом 24 золотника, то золотник автоматически устанавливается в положение, при котором давление на входе второго дросселя станет равным давлению на входе первого дросселя за счет автоматического регулирования проходного сечения третьего дросселя 20.
При увеличении частоты вращения вала гидроруля поток в линии 8 увеличивается, увеличивается и давление на торце 22 золотника, и золотник перемещается в сторону увеличения проходных сечений всех трех дросселей до момента наступления равновесного положения золотника.
1
2
2
Таким образом, перепады давлений на первом и втором дросселях поддерживаются одинаковыми. При этом поток через первый 18 и второй 19 дроссели складываются, коэффициент усиления усилителя потока определяется следующим выражением: K=(F+F)/F,
1
где F - площадь проходного сечения первого дросселя 18,
2
F - площадь проходного сечения второго дросселя 19.
рм
гр
Рабочий объем рулевого механизма, характеризуемый объемом рабочей жидкости, вытесняемой в исполнительный гидроцилиндр за один оборот вала гидроруля, определяется выражением q=K·q,
гр
где q - рабочий объем гидроруля;
рм
q - рабочий объем рулевого механизма.
При этом поршень исполнительного гидроцилиндра перемещается, вытесняя из реактивной полости рабочую жидкость в цилиндровоую линию 7, что вызывает повышение давления на торце 25 золотника 12 и перемещение его в позицию 17 за счет того, что торец 23 золотника соединен через гидроруль 1 со сливной линией 5.
Поскольку в позиции 17 золотника входы первого 18 и второго 19 дросселей соединены с цилиндровой линией 7, выход первого дросселя соединен с управляющей линией 9 гидроруля 1 и торцом 23 золотника 12, выход второго дросселя 19 соединен с противоположным торцом 25 золотника, то золотник 12 автоматически устанавливается в положение, при котором давление на выходе второго дросселя 18 станет равным давлению на выходе первого дросселя 19 за счет автоматического регулирования проходного сечения четвертого дросселя 21.
д
1
2
1
При увеличении частота вращения вала гидроруля поток в линии 9, уходящий через гидроруль 1 в сливную линию 5, увеличивается, уменьшается и давление на торце 23 золотника, и золотник перемещается в сторону увеличения проходных сечений всех трех дросселей (18, 19 и 21), перепуская через дроссель 21 поток из цилиндровой линии 7 в сливную линию 5, до момента наступления равновесного положения золотника. Таким образом, перепады давлений на первом и втором дросселях поддерживаются одинаковыми. При этом потоки через первый 18 и второй 19 дроссели разделяются, а коэффициент деления усилителя потока определяется K=K=(F+F)/F,
д
где К - коэффициент деления усилителя потока.
При повороте вала гидроруля 1 в противоположном направлении при подаче потока от гидроруля 1 через управляющую линию 9 процесс перемещения поршня исполнительного гидроцилиндра происходит в противоположную сторону.
Обратный клапан 13 служит для препятствования самопроизвольному перемещению поршня исполнительного гидроцилиндра под действием внешней нагрузки.
l4
28
Дроссели 14 необходимы для: обеспечения возможности перемещения золотников из нейтрального положения, когда все регулируемые дроссели и, следовательно, связывающие их каналы заперты. Однако при малых чистотах вращения вала гидроруля происходит незначительное перемещение золотников и незначительное открытие проходных сечений регулируемых дросселей, что вызывает на этом участке регулирования существенное изменение коэффициентов усиления за счет влияния нерегулируемого дросселя 14, подключенного параллельно дросселям 19. Для исключения указанного дефекта и стабилизации коэффициента усиления в усилителе потока выполнены две дополнительные линии 27 с корректирующими дросселями 28, установленным параллельно дросселям 18. При этом соотношение площадей нерегулируемых дросселей рекомендуется выбирать соответствующим величине «K», а именно F/F≈K.
Таким образом, усилитель потока обеспечивает точность работы рулевого механизма при малых частотах вращения вала гидроруля. Технико-экономические преимущества от использования усилителя потока на транспортных средствах заключаются в увеличении производительности машин за счет улучшения управляемости.
Источники информации:
1. Патент РФ №2211165.