Обоснование состава, структуры и параметров индивидуального рулевого привода с микропроцессорным управлением и привода ведущих колес транспортных средств большой грузоподъемности с применением модульного принципа создания

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Обоснование состава, структуры и параметров индивидуального рулевого привода с микропроцессорным управлением и привода ведущих колес транспортных средств большой грузоподъемности с применением модульного принципа создания

С.В. Буланов

аспирант МАДИ

Аннотация

В статье представлены расчетные схемы индивидуального рулевого привода с микропроцессорным управлением и соотношения по определению технических и эксплуатационных характеристик индивидуального рулевого привода с микропроцессорным управлением приводом ведущих колес транспортных средств большой грузоподъемности с применением модульного принципа создания.

Ключевые слова:микропроцессорное управление, рулевой привод, модульный принцип, гидропередача, колесная опора, многоопорная платформа.

рулевой привод колесо микропроцессорный

Введение

Одним из основных этапов создания транспортных средств большой грузоподъемности с применением модульного принципа является выбор схемных решений управления приводом ведущих колес. Обоснование состава, структуры и параметров индивидуального рулевого привода с микропроцессорным управлением и привода ведущих колес самоходных шасси модульного исполнения целесообразно выполнять с учетом применения активных и пассивных модулей. Необходимо выявить факторы и проектные параметры, которые позволят выбирать их количественные и качественные характеристики. Кроме того, для обеспечения требуемых энерговооруженности и тягово-сцепных качеств большегрузных транспортных средств (БТС) обосновывается выбор исполнения энергоустановок, типоразмера их энергомодуля.

Индивидуальный рулевой привод с микропроцессорным управлением

Управление поворотом колесных опор многоопорных шасси осуществляется бортовым микропроцессором. При управлении движением водитель поворотом рулевого колеса формирует управляющий сигнал, поступающий в микропроцессор, который в соответствии с заданным заранее видом движения (см. рис. 1) вычисляет значения углов поворота всех колесных опор и формирует соответствующие эталонные сигналы для индивидуальных исполнительных механизмов колесных опор. Задачей исполнительных механизмов является устранение рассогласования между эталонным сигналом и сигналом обратной связи, поступающим от датчика углового положения колесной опоры.

Рис. 1 Схемы движения многоопорных платформ

Рассмотрим в качестве примера кинематические соотношения, реализуемые микропроцессором при выполнении поворота по схеме рис. 1 Связь угла поворота произвольной колесной опоры с радиусом поворота устанавливается на основании схемы рис. 2 соотношением

,

где m, n- порядковые номера соответственно осей и колесных опор на оси.

Координаты произвольной колесной опоры относительно центра платформы можно определить по формулам

,

Рис. 2 Схема поворота многоопорного шасси вокруг центра, расположенного на поперечной оси БТС

где M, N- количество соответственно осей и колесных опор на оси,

- расстояние между соседними колесными опорами соответственно по длине и ширине большегрузного транспортного средства (БТС).

Выбрав в качестве управляющего параметра угол поворота колесной опоры, расположенной на середине первой оси (при четном количестве опор на оси - фиктивная опора) и, выполнив необходимые преобразования, получим выражение

,

где - угол поворота «управляющей» колесной опоры.

Полученное выражение может быть реализовано микропроцессором для формирования эталонных сигналов индивидуальных приводов поворота колесных опор. Аналогичным путём можно получить выражения для других видов движения БТС.

При выводе формул для случая группового применения самоходных шасси следует учитывать взаимное пространственное положение шасси и расстояние между ними по длине и ширине.

Привод ведущих колес

Источником энергии, обеспечивающим движение самоходных БТС обычно является дизель мощностью 100-350 кВТ. Для передачи мощности от теплового двигателя к колесам преимущественно используется гидрообъёмная передача. На отдельных узкоспециализированных самоходных шасси применяется гидродинамическая передача в сочетании со ступенчатой механической коробкой. Тяговый электропривод в составе БТС для перевозки крупногабаритного тяжеловесного груза (КТГ) практически не используется. Основными препятствиями к применению электропривода являются значительные габариты, масса и стоимость электрических машин.

По данным фирмы KAMAЗ объём тягового генератора в 3 раза превышает объём гидронасоса той же мощности, а тяговые электродвигатели не могут быть размещены в пространстве, занимаемом гидромоторами, что серьёзно осложняет компоновку колесных опор.

Гидрообъёмная передача состоит обычно из регулируемого аксиально-поршневого насоса и нерегулируемых аксиально- или радиально-поршневых моторов. Система регулирования гидронасоса обеспечивает поддержание постоянства мощности на выходе гидронасоса, что позволяет получить гиперболическую тяговую характеристику БТС. Управление угловой скоростью двигателя и мощностью гидронасоса производится от одной педали. Применение высоких рабочих давлений (32 МПа) обеспечивает хорошие удельные характеристики гидропередачи.

Очень удачным исполнением привода следует признать гидропередачу, применяемую фирмами Nikolas, Kamagи др., в которой используются тихоходные высокомоментные нерегулируемые радиально-поршневые гидромоторы фирмы Poclain. Эти гидромоторы хорошо вписываются в ступицу колеса, не требуют применения редукторов, их разборка производится без снятия колеса. Тяговая характеристика такой гидропередачи имеет гиперболическую форму при общем к.п.д. в диапазоне скоростей свыше 1,5 м/с не ниже 0,7. Передача обеспечивает диапазон регулирования около 3, а возможность ступенчатого изменения рабочего объёма гидромотора позволяет вдвое расширить диапазон регулирования. Изменение рабочего объёма гидромотора производится при остановке в зависимости от того, будет ли движение производиться с грузом или без груза.

Энергоустановка, включающая тепловой двигатель, тяговый гидронасос, насосы подъёма платформы и поворота колес, регулирующую аппаратуру и вспомогательные системы, выполняется обычно в виде единого компактного блока. Разные фирмы Scheuerle - энергоустановка (одна или несколько) навешивается сзади последнего модуля. Cometto- энергоустановка активного модуля размещается впереди рядом с кабиной оператора.Kamag, Nikolas- энергоустановка монтируется под грузовой платформой, а пространство для неё освобождается за счет удаления нескольких колесных опор.

Самоходные шасси модульного исполнения собираются из модулей типа «колесный ход» двух исполнений: активного и пассивного. Их количество определяется требуемой грузоподъёмностью, тяговыми и сцепными качествами БТС. Автономное исполнение энергоустановок позволяет подбором соответствующего типоразмера энергомодуля и их количества наиболее полно обеспечить требуемые энерговооруженность и тяговосцепные качества БТС.

Заключение

Более рационально использовать в качестве источника энергии большегрузного транспортного средства дизельный двигатель, а передачу его энергии к ведущим колесам осуществлять с применением гидрообъёмных передач. Тяговый электропривод в составе большегрузного транспортного средства для перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов практически не используется в связи со значительными габаритами, массами и стоимостью электрических машин.

Литература

1. Электротехнический справочник. Т. 2. Под ред. В.Г. Герасимова. М.: МЭИ, 2003. 518 c.

2. Васильев А.Л. Модульный принцип формирования техники М.: Издательство стандартов, 1989, 238 с.

3. Гайдук А.Р. Система автоматического управления. Примеры, анализ, синтез // Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006,415 с.

4. Никулин Г.Л., Французова Г.А. Система управления для электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2006. - № 10. - С. 21-26.

5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969, 577 с.

Размещено на Allbest.ru