close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7530

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7530
(13) C1
(19)
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) B 62D 13/02
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО
СРЕДСТВА, ДВИЖУЩЕГОСЯ С ТЯГОВОЙ НАГРУЗКОЙ
(21) Номер заявки: a 20020384
(22) 2002.05.03
(43) 2003.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аграрный технический университет" (BY)
(72) Авторы: Горин Геннадий Степанович;
Головач Виталий Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
аграрный технический университет"
(BY)
(56) SU 1094790 A, 1984.
SU 844443, 1981.
SU 1544627 A1, 1990.
JP 05316807 A, 1993.
BY 7530 C1 2005.12.30
(57)
Способ управления движением транспортного средства, движущегося с тяговой нагрузкой, заключающийся в поддержании необходимого соотношения скоростей вращения
колес ведущего моста в зависимости от изменения величины отклоняющего момента и
параметров, характеризующих положение геометрического центра поворота, отличающийся тем, что измеряют угол и направление поворота управляемых колес, продольногоризонтальные и вертикальные силы, действующие в шарнирах навесного устройства,
частоты вращения колес ведущего моста, рассчитывают характеристики силового взаимодействия ведомого и ведущего звеньев, определяют величины буксований колес моста и
положение геометрического центра, а необходимое соотношение скоростей вращения колес ведущего моста поддерживают удовлетворяющим соотношению
Фиг. 1
BY 7530 C1 2005.12.30
к v = к r K RO
1 − δл
,
1 − δn
где кr - регулируемый коэффициент, отражающий соотношение радиусов качения левого
и правого колес,
К RO =
R 0 + 0,5B
,
R 0 − 0,5B
L
,
tgα 12
В - колея ведущего звена,
L - база ведущего звена,
α12 - угол поворота управляемых колес,
1 ϕ N −P
δл = − ln max л кл ,
β
ϕmax N л
где R 0 =
δn = −
1 ϕmax N n − Pкn
,
ln
β
ϕmax N n
где β, ϕmax - постоянные коэффициенты для данных условий,
Nл, Nn - нормальные нагрузки на левое и правое колесо,
Pкл, Pкn - касательные силы тяги на левое и правое колесо,
при этом обеспечивают прямолинейность курсового движения транспортного средства
при нейтральном положении руля и приближение центра поворота к геометрическому
центру при повернутом положении руля.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается систем управления межколесным дифференциалом транспортных средств, в частности тракторов, движущихся на склоне или с тяговой нагрузкой, приложенной несимметрично относительно
колес. Такое приложение тяговой нагрузки приводит к срабатыванию межколесных дифференциалов и нарушению прямолинейности курсового движения. Потому последние
приходится блокировать.
Известны способы управления движением трактора с несимметричной тяговой нагрузкой, предотвращающие отклонение от прямолинейности курсового движения:
правыми колесами по дну борозды, образованной предыдущим проходом плуга;
правыми колесами на расстоянии 10…15 см от края борозды.
Известны такие промежуточные решения, когда правые колеса трактора направляют
по специально подготовленной неглубокой борозде, обработанной предыдущим проходом
плуга. Недостатки известного способа управления движением с правыми колесами, направленными по дну борозды:
правые колеса приминают вспаханное поле, если ширина шины больше ширины корпуса плуга;
неравномерная загрузка колес тяговой и нормальной нагрузками, так как остов трактора движется с перекосом. Это приводит к неравномерному износу колес и неудобству
посадки тракториста;
трение боковин колес о почву, что приводит к росту энергетических потерь;
уплотнение подпахотных слоев почвы, что приводит к нарушению водно-воздушного
режима и снижению урожайности по следу колес;
плохая управляемость при движении в борозде, так как правые и левые колеса в это
время заблокированы.
2
BY 7530 C1 2005.12.30
Недостатки известного способа движения, если правые колеса направляют рядом с
обрезом борозды:
стягивание трактора вправо и сваливание правых колес на дно борозды, если правые
колеса направляют близко к обрезу борозды;
отклонение от прямолинейности курсового движения;
плохая управляемость, так как на таких тракторах применяют межколесные дифференциалы повышенного трения, которые подводят большой крутящий момент к внутренним колесам.
У транспортных средств типа трактора МТЗ-822, движущихся с несимметричной
тяговой нагрузкой и на склоне, обычно межколесный дифференциал блокируют при повороте руля на угол более 10°, датчик положения руля перекрывает подвод жидкости к блокирующей муфте межколесного дифференциала. Тем самым последний разблокируют.
Недостатком такого транспортного средства является то, что прямолинейное движение с асимметричной тяговой нагрузкой возможно, только если правые колеса следуют по
дну борозды. При повороте с тяговой нагрузкой его разворачивает. При этом внешние колеса разгружаются и склонны к повышенному буксованию, это снижает проходимость
транспортного средства.
Экспериментально установлено, что:
при повороте трактора массой mт = 10600 кг с коэффициентом нагрузки на передние
колеса λп = 0,4 при угле поворота передних колес α12 = 25° c ростом тяговой нагрузки от
Ркр = 0 до Ркр = 40,5 кН радиус поворота увеличивается с R = 9,4 м до R = 12,9 м, а продольная координата центра скоростей смещается от оси вращения задних колес на виде в
плане с х = 3 м до х = 6,6 м.
При такой кинематике поворота велика разница радиусов поворота передних и задних
колес. Под действием отклоняющего момента
Моткл = Ркр∗аs,
создаваемого поперечным смещением as силы тяги Ркр относительно полюса трения,
внешние колеса начинают вращаться медленнее, а внутренние быстрее. Поэтому образуется новый кинематический центр скоростей Ок, вокруг которого с некоторым радиусом
поворота r вращается геометрический центр От. Для исправления такой кинематики поворота следует с увеличением Моткл увеличивать угловую скорость вращения внешних колес [1].
По своей технической сути к предлагаемому способу близок способ управления движения активного многозвенного транспортного средства с [2].
Известный способ управления движением заключается в том, что управляемые колеса
ведомого звена поворачивают на угол, зависящий от изменения величин измеряемых параметров, характеризующих положение мгновенного центра скоростей, чем достигается
снижение энергозатрат при повороте транспортного средства и уменьшение бокового
скольжения колес ведомого звена за счет точного согласования кинематики поворота ведущего и ведомого звеньев, для этого измеряют угол складывания звеньев и тяговую нагрузку в шарнире сочленения, определяют продольное смещение мгновенного центра
скоростей относительно положения, заданного в статике, и поворачивают управляемые
колеса ведомого звена на угол, при котором оси вращения этих колес проходят через
мгновенный центр скоростей.
Недостатком известного способа является то, что он:
во-первых, не предлагает метода исправления траектории поворота с целью сближения следов передних и задних колес, а следовательно, уменьшение транспортного коридора при действии и изменении отклоняющего момента;
во-вторых, не предлагает метода поддержания прямолинейности курсового движения
при действии и изменении отклоняющего момента.
Задачей изобретения является стабилизация прямолинейности курсового движения
транспортного средства при нейтральном положении руля и сближение следов передних и
3
BY 7530 C1 2005.12.30
задних колес при повернутом для уменьшения транспортного коридора путем регулирования стабилизирующего момента на основе поддержания необходимого соотношения
скоростей вращения внешних и внутренних колес.
Названная задача решается способом для управления движением транспортного средства, движущегося с тяговой нагрузкой, который заключается в поддержании необходимого соотношения скоростей вращения колес ведущего моста в зависимости от изменения
величины отклоняющего момента и параметров, характеризующих положение геометрического центра поворота, согласно изобретению, измеряют угол и направление поворота
управляемых колес, продольно-горизонтальные и вертикальные силы, действующие в
шарнирах навесного устройства, частоты вращения колес ведущего моста, рассчитывают
характеристики силового взаимодействия ведомого и ведущего звеньев, определяют величины буксований колес моста и положение геометрического центра и вращают колесо ведущего моста так, что необходимое соотношение скоростей вращения ведущего моста
поддерживают удовлетворяющим соотношению
1 − δл
,
кν = к r ∗ К R 0 ∗
1 − δn
где кr - регулируемый коэффициент, отражающий соотношение радиусов качения левого
и правого колес,
КR0 =
R 0 + 0,5 ∗ B
,
R 0 − 0,5 ∗ B
L
,
tgα12
В - колея ведущего звена,
L - база ведущего звена,
α12 - угол поворота управляемых колес,
1 ϕ ∗ N л − Р кл
δ л = − ln max
,
β
ϕmax ∗ N л
где R 0 =
δn = −
1 ϕmax ∗ N n − Pnл
,
ln
β
ϕmax ∗ N n
где β, ϕmax - постоянные коэффициенты для данных условий,
Nл, Nn - нормальные нагрузки на левое и правое колесо,
Ркл, Ркn - касательные силы тяги на левое и правое колесо.
При этом обеспечивают прямолинейность курсового движения транспортного средства при нейтральном положении руля и приближение центра поворота к геометрическому
центру при повернутом положении руля.
На фиг. 1 показаны силы, действующие на транспортное средство, движущееся с
асимметричной тяговой нагрузкой. На фиг. 2 показаны силы, действующие на транспортное средство при повороте с тяговой нагрузкой и формирование траектории движения, и
схема для расчета угла отклонения дышла от продольной оси трактора при повороте. На
фиг. 3 - аналогичных зависимостей касательных сил тяги от буксования.
Если межколесный дифференциал заблокирован, на колеса заднего моста транспортного средства действуют дополнительные тангенциальные реакции Rл = Rn, направленные
навстречу друг другу и воспринимающие отклоняющий момент
M
R л = − R n = откл ,
В
где В - колея колес.
4
BY 7530 C1 2005.12.30
При этом левое колесо буксует, а ось вращения дополнительно смещается вперед, а
реакция Rл направлена назад, а правого колеса дополнительно смещается назад, а реакция Rn
направлена вперед, как и толкающая реакция Хк4.
На фиг. 3 выполнены дополнительные построения для нахождения буксований правого и левого колеса.
Каждому произвольному буксованию δ10 , δ02 , δ30 соответствуют силы Р 0к1 , Р 0к 2 , Р 0к 3 . Отложим вверх и вниз от найденных точек значения Rn и Rл и проведем горизонтали для определения результирующих буксований правого и левого колес. При движении с тяговой
нагрузкой
оn
л
n
Р ол
к + Рк = Рк + Рк ,
если Моткл = 0
δn2 = δ2л = δ02
если М > 0
δ n2 ²δ 2л .
Разность буксований левого и правого колес тем больше, чем больше Ркр и Моткл.
Если межколесный дифференциал заблокирован, при равных нормальных нагрузках на
колеса и радиусах качения последних транспортное средство переходит на криволинейную траекторию поворота и движется с радиусом
B
B
= n
R=
.
л
n
(1 − δ ) − (1 − δ ) δ − δ л
При этих же условиях, для того чтобы сохранить прямолинейность курсового движения, следует правое колесо вращать быстрее левого в соотношении
V n r n ∗ w n 1 − δл
=
=
∗ кr .
V л r л ∗ w л 1 − δn
При повороте вокруг центра Ок соблюдаются кинематические зависимости
2*π*rn*nn*(1 - δn) = 2*π*Rn,
2*π*rл*nл*(1 - δл) = 2*π*Rл,
n
л
где R и R - радиусы поворота соответственно правого и левого колес,
rn и rл - радиусы соответственно правого и левого колес,
nn и nл - число оборотов за один круг соответственно правого и левого колес.
Разделив верхнее уравнение на нижнее, получим
кν =
n n ∗ (1 − δ n ) r n
к = л
= ,
n ∗ (1 − δ л ) r л
r
Для того чтобы транспортное средство поворачивалось вокруг центра Ог, следует
обеспечить соотношение радиусов поворота на КR0
К R0 =
R on
R oл
=
R o + 0,5 ∗ B
R o − 0,5 ∗ B
,
L
,
(1)
tgα12
т.е. соотношение скоростей вращения правого и левого колес должно составить
где R o =
nn
1 − δл
=
К
∗
∗ кr .
R0
nл
1 − δn
Обычно буксование внешнего колеса больше, чем внутреннего, так как последнее в
процессе перераспределения нормальной нагрузки догружается, а внешнее разгружается.
Поэтому обычно
1 − δл
²1
1 − δn
КV =
5
BY 7530 C1 2005.12.30
Для реализации предложенного способа замеряют усилия, действующие в шарнирах
правой, левой и вертикальной тяг навески:
n
л
Р кр
, Р кр
, Р вкр - продольные,
Qnу , Q лу , Qву - вертикальные,
частоты вращения правого и левого колес, а также углы поворота α12 управляемых колес.
Далее рассчитывают другие характеристики силового взаимодействия транспортного
средства с ведомым звеном, учетом геометрических характеристик обоих:
L и B - продольной базы и ширины колеи транспортного средства,
hкp и d - высоты от основания до нижних тяг навески и расстояние между нижней и
верхней тягами,
Вm - ширина (расстояние) между нижними тягами,
rn и rл - радиусы колес передних и задних,
1кр - расстояние от оси задних колес до прицепной скобы, расположенной на тягах навески,
αкр - длина дышла,
а также силовых:
Gm - вес,
λn - коэффициент нагрузки передних колес,
ƒ - коэффициент сопротивления качению.
Нормальные нагрузки на колеса в статике:
передние
Nn = λn ∗ G m ,
2
задние
N = (1 − λ n ) ∗ G m .
2
Моменты сопротивления качению колес:
передних
Mƒn = ƒ*Nn*rn,
задних
Mƒ = ƒ*N*r.
Кроме того, определяют угол отклонения тяговой нагрузки γкр, исходя из условия, что
колеса ведомого звена должны двигаться по следу колес ведущего.
К корпусу транспортного средства со стороны ведомого звена приложены три момента:
опрокидывающий в продольной плоскости
л
n
в
л
n
в
М пред
опр = (Q у + Q у 2 + Q у 3 ) ∗ l 0 + ( Pкр + Р кр ) ∗ h кр − Р кр ∗ ( h кр + d ) + M fn + M fк ,
опрокидывающий в поперечной плоскости
л
n
в
М поп
опр = ( Р кр + Р кр ) ∗ h кр − Р кр ∗ ( h кр + d ) ∗ tgγ кр
[
]
(2)
Если колесо ведомого звена перемещается по следу колес трактора, то из фиг. 2 следует
2
2
2*lкр*(R0*tgγкр-αкр/соsγкр) = α кр
+ l кр
.
Для каждого значения угла α12 можно определить радиус поворота R0 из уравнения (1),
угол γкр, а из уравнения (2) М поп
опр .
отклоняющий момент, действующий в горизонтальной плоскости
л
n
− Р кр
)*Вm.
Мотл = 0,5*( Р кр
Если Моткл = 0, тангенциальные реакции на колесах заднего моста
6
BY 7530 C1 2005.12.30
Х кn = Pкрn ,
n
X кn = − Pкр
,
а касательные силы тяги при Моткл = 0
Pкn = Pкрn + Pfn ,
л
+ Р fл .
Pкл = Р кр
Далее следует определить:
нормальные нагрузки на левое и правое колеса заднего моста Nл и Nn
М прд опр M non опр
+
,
В
L
M прд опр M non опр
Nn = N +
+
,
В
L
Nл = N +
буксования колес δ 0n и δ 0л по формуле
е
−βδ 0
ϕ max − ϕ 0к
,
=
ϕ max
1 ϕ − ϕ0к
δ0 = − ln max
β
ϕmax
и соотношение скоростей вращения правого и левого колес, которое необходимо поддерживать,
1 − δл
Кν = КR 0 ∗
∗ кr .
1 − δn
Источники информации:
1. Опейко Ф.А. Колесный и гусеничный ход. - Мн.: АСХН БССР - 228 с.
2. SU 1094790 А, 1984.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Фиг. 3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
166 Кб
Теги
by7530, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа