Противобуксовочная система колесной машины

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в качестве противобуксовочной системы колесной машины. Задачей полезной модели является повышение управляемости буксованием ведущих колес. 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 и блок управления крутящим моментом двигателя, связанные с контроллером. 1 п. формула, 1 ил.

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 карьерного самосвала, 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 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. Рабочая область автоматического регулятора вращения колес исключает область регулирования вращения ведущих колес с равными буксованиями.

Задачей полезной модели является повышение управляемости буксованием ведущих колес.

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 и блок управления крутящим моментом двигателя, 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, блок 10 управления крутящим моментом двигателя, клапан 11 подачи давления, клапаны 12 и 13 управления давлением привода тормоза левого 4 и правого 5 ведущих колес, индикаторное устройство 14, выключатель 15.

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, блок 10 управления крутящим моментом двигателя, клапан 11 подачи давления, клапаны 12 и 13 управления давлением привода тормоза левого 4 и правого 5 ведущих колес, индикаторное устройство 14 и выключатель 15 с помощью электрических кабелей (не обозначены) связаны с контроллером 1.

Противобуксовочная система колесной машины работает следующим образом.

Водителем с помощью выключателя 15 система включается в режим автоматизированной работы, при этом загорается соответствующая индикаторная лампа индикаторного устройства 14.

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=r_1l·_1l,

_1r=r_1r·_1r,

где _1l - поступательная скорость движения левого ведомого колеса 8;

r_1l - радиус качения левого колеса 8 в ведомом режиме;

_1l - частота вращения левого ведомого колеса 8 по показаниям датчика 6 частоты вращения левого ведомого колеса;

_1r - поступательная скорость движения правого ведомого колеса 9;

r_1r - радиус качения правого колеса 9 в ведомом режиме;

_1r - частота вращения правого ведомого колеса 9 по показаниям датчика 7 частоты вращения правого ведомого колеса.

Полученные таким образом значения поступательных скоростей _1l и _1r движения левого 8 и правого 9 ведомых колес соотносятся между собой.

В случае если поступательная скорость _1l левого ведомого колеса 8 больше поступательной скорости _1r правого ведомого колеса 9, радиус траектории движения колесной машины и поступательные скорости _2l и _2r движения левого 4 и правого 5 ведущих колес рассчитываются на основании кинематики криволинейного движения по следующим зависимостям:

радиус R траектории движения колесной машины:

где В₁ - 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:

где _2l - поступательная скорость движения левого ведущего колеса 4;

_2r - поступательная скорость движения правого ведущего колеса 5;

B₂ - колея ведущего моста колесной машины.

В случае если поступательная скорость _1r правого ведомого колеса 9 больше поступательной скорости _1l левого ведомого колеса 8, радиус траектории движения колесной машины и поступательные скорости _2l и _2r движения левого 4 и правого 5 ведущих колес рассчитываются по следующим зависимостям:

радиус R траектории движения колесной машины:

где B₁ - 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:

где _2l - поступательная скорость движения левого ведущего колеса 4;

_2r - поступательная скорость движения правого ведущего колеса 5;

В₂ - колея ведущего моста колесной машины.

С учетом найденных текущих значений поступательных скоростей _2l и _2r движения левого 4 и правого 4 ведущих колес контроллером 1 рассчитывается коэффициенты буксований левого 4 и правого 4 ведущих колес по зависимостям [3]:

где s_l - коэффициент буксования левого ведущего колеса;

- радиус качения левого ведущего колеса 4, где _2l - 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;

s_r - коэффициент буксования правого ведущего колеса 5;

- радиус качения правого ведущего колеса 5, где _2r - 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.

Полученные значения коэффициентов буксований s_l и s_r - левого 4 и правого 5 ведущих колес сравниваются контроллером 1 между собой и с пороговыми величинами s коэффициентов буксований.

В случае равенства коэффициентов буксований s_l и s_r левого 4 и правого 5 ведущих колес и превышения их значений пороговой величины s контроллер 1 активизирует блок 10 управления крутящим моментом двигателя. Блок 10 управления крутящим моментом двигателя уменьшает крутящий момент двигателя, подводимой трансмиссией к левому 4 и правому 5 ведущим колесам. В результате улучшаются сцепные условия левого 4 и правого 5 ведущих колес, увеличивается тяговое усилие, т.е. повышаются тягово-скоростные свойства и опорная проходимость колесной машины. О срабатывании противобуксовочной системы сигнализирует соответствующая индикаторная лампа индикаторного устройства 14.

В случае неравенства коэффициентов буксований s_l и s_r левого 4 и правого 5 ведущих колес и превышения коэффициента буксования s_l левого ведущего колеса 4 пороговой величины s контроллер 1 активизирует клапан 11 подачи давления и осуществляет управление клапаном 12 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 14.

В случае неравенства коэффициентов буксований s_l и s_r левого 4 и правого 5 ведущих колес и превышения коэффициента буксования s_r правого ведущего колеса 5 пороговой величины s контроллер 1 активизирует клапан 11 подачи давления и осуществляет управление клапаном 13 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 14.

Описанный алгоритм работы противобуксовочной системы колесной машины постоянно повторяется.

Выключается противобуксовочная система колесной машины с помощью выключателя 15. С выключением противобуксовочной системы гаснет соответствующая индикаторная лампа на индикаторном устройстве 14.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет при сохранении функциональных возможностей противобуксовочной системы колесной машины исключить применение сложно компонуемого в конструкцию рулевого управления датчика 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, а также расширить рабочую область противобуксовочной системы колесной машины областью с равными буксованиями ведущих колес.

Источники информации:

1. BY 4237U, МПК В60К 17/16, 2008.

2. Заводская инструкция KOMATSU HD 785-5, HD 985-5. - Япония: KOMATSU, 2001. - 1382 с.

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.

Противобуксовочная система колесной машины, содержащая контроллер, датчики частоты вращения левого и правого ведущих колес, клапан подачи давления, клапаны управления давлением привода тормоза левого и правого ведущих колес, индикаторное устройство, отличающаяся тем, что содержит датчики частоты вращения левого и правого ведомых колес и блок управления крутящим моментом двигателя, связанные с контроллером.