close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12513

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 60K 17/16
B 60K 17/34
F 16H 48/00
G 01M 17/00
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БЛОКИРОВКАМИ ДИФФЕРЕНЦИАЛОВ
МНОГОПРИВОДНОЙ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ
(21) Номер заявки: a 20080374
(22) 2008.03.27
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт машиностроения Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Высоцкий Михаил Степанович; Дубовик Дмитрий Александрович; Белоус Михаил Михайлович (BY)
BY 12513 C1 2009.10.30
BY (11) 12513
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 10163 C1, 2007.
BY 7530 C1, 2005.
RU 2307035 C2, 2007.
US 6009969 A, 2000.
US 5570755 A, 1996.
(57)
Способ управления блокировками дифференциалов многоприводной колесной машины, при котором блокируют дифференциалы при достижении пороговых значений рассогласований кинематических параметров связываемых ими ведущих колес, разблокируют
дифференциалы по истечении заданных промежутков времени или при достижении порогового значения показателя управляемости колесной машины, причем разблокирование
дифференциалов при достижении порогового значения показателя эффективности осуществляют в последовательности, определяемой влиянием блокировки дифференциала на
управляемость колесной машины, начиная с межтележечного дифференциала, отличающийся тем, что при блокировке дифференциалов первых ведущих моста и тележки осуществляют последовательную блокировку дифференциалов вторых и последующих ведущих
мостов и тележек по истечении промежутков времени, не превышающих отношения расстояния от первого ведущего моста до второго или последующих ведущих мостов к скорости движения многоприводной колесной машины.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам управления
блокировками дифференциалов многоприводных колесных машин. Может быть использовано при проектировании систем регулирования тяговых усилий на ведущих колесах
многоприводных машин, а также при проведении исследований и испытаний колесных
машин.
Известны способы управления режимами работы дифференциалов, заключающиеся в
блокировании дифференциалов при достижении рассогласований кинематических параметров, в частности частот вращения элементов привода, связываемых этими дифференциалами ведущих колес на определенные промежутки времени [1].
Данный способ реализован в конструкции электронной системы распределения тяговых усилий "Авто-Лок" фирмы "International" [2] с управлением режимом работы межосе-
BY 12513 C1 2009.10.30
вого дифференциала. Он позволяет исключить пробуксовку отдельных мостов многоприводных колесных машин при плохих погодных и неблагоприятных сцепных условиях и в
результате повысить их проходимость и тягово-скоростные свойства.
Недостатком данного способа является то, что он не учитывает влияние блокировки
дифференциалов на управляемость машины, которое при криволинейном движении многоприводной колесной машины может быть значительным. В результате реализация данного
способа при криволинейном движении может существенным образом ухудшить управляемость и активную безопасность колесной машины.
Известен также способ управления дифференциалами многоприводных колесных машин,
заключающийся в блокировании дифференциалов на определенные промежутки времени
при достижении пороговых значений рассогласований кинематических параметров связываемых этими дифференциалами ведущих колес, разблокировании дифференциалов по
истечении определенных промежутков времени их блокировки или разблокировании одновременно всех при достижении порогового значения показателя управляемости [3].
Данный способ управления дифференциалами позволяет исключить пробуксовку отдельных мостов и колес многоприводных колесных машин при плохих погодных и неблагоприятных дорожно-сцепных условиях с целью повышения их проходимости и тяговоскоростных свойств и обеспечить удовлетворительную управляемость, характеризуемую
пороговым значением ее показателя.
Недостатком этого способа является узкий рабочий диапазон системы регулирования
тяговых усилий, ограничиваемый условиями обеспечения удовлетворительной управляемости многоприводной колесной машины.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ
управления дифференциалами многоприводных колесных машин, заключающийся в блокировании дифференциалов на определенные промежутки времени при достижении пороговых значений рассогласований кинематических параметров связываемых ими ведущих
колес и разблокировании дифференциалов по истечении определенных промежутков времени или при достижении порогового значения показателя управляемости. Причем разблокирование дифференциалов при достижении порогового значения показателя управляемости
осуществляют индивидуально в последовательности, определяемой влиянием блокировки
дифференциала на управляемость колесной машины, начиная с межтележечного дифференциала, блокировка которого оказывает наибольшее влияние на управляемость колесной машины [4]. Данный способ принят в качестве прототипа.
Недостатком этого способа является обеспечение недостаточно высокой эффективности ходовых систем многоприводных колесных машин вследствие наличия раздельного
буксования ведущих колес многоприводных колесных машин.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности ходовых систем
многоприводных колесных машин при движении в плохих погодных и неблагоприятных
дорожно-сцепных условиях за счет превентивного управления приводом ведущих мостов
и колес для устранения раздельного буксования колес вторых и последующих ведущих
мостов и тележек.
Решение поставленной задачи достигается в способе управления блокировками дифференциалов многоприводной колесной машины, при котором блокируют дифференциалы при достижении пороговых значений рассогласований кинематических параметров
связываемых ими ведущих колес, разблокируют дифференциалы по истечении заданных
промежутков времени или при достижении порогового значения показателя управляемости
колесной машины, причем разблокирование дифференциалов при достижении порогового
значения показателя эффективности осуществляют в последовательности, определяемой
влиянием блокировки дифференциала на управляемость колесной машины, начиная с
межтележечного дифференциала, причем, согласно техническому решению, при блокировке дифференциалов первых ведущих моста и тележки осуществляют последовательную блокировку дифференциалов вторых и последующих ведущих мостов и тележек по
2
BY 12513 C1 2009.10.30
истечении промежутков времени, не превышающих отношения расстояния от первого ведущего моста до второго или последующих ведущих мостов к скорости движения многоприводной колесной машины.
Заявляемый способ позволяет повысить эффективность ходовых систем многоприводных колесных машин за счет упреждающего управления дифференциалами второго и
последующих ведущих мостов и тележек при движении в плохих погодных и неблагоприятных дорожно-сцепных условиях.
Пример реализации способа. Заявляемый способ оценивался расчетным методом в
качестве алгоритма функционирования системы регулирования тяговых усилий внедорожной колесной машины МЗКТ-79091 полной массой 43,5 т с колесной формулой 8×8 и
шинами 1500×600-635, построенной на управлении межколесными и межосевыми дифференциалами привода ведущих мостов и колес.
Для компьютерного моделирования движения внедорожной машины МЗКТ-79091 составлялась математическая модель движения колесной машины 8 × 8 с использованием
уравнений Аппеля [5].
Моделирование движения осуществлялось по наиболее вероятной для движения внедорожных колесных машин грунтовой опорной поверхности в удовлетворительном состоянии (с коэффициентом сцепления ведущих колес с опорной поверхностью 0,6 и
коэффициентом сопротивления качению колес 0,03) [6] со скоростью 1 м/с.
В качестве участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями
для оценки эффективности предлагаемого способа принимался участок опорной поверхности с уменьшенными значениями коэффициента сцепления ведущих колес с опорной
поверхностью с 0,6 до 0,1. Для оценки эффективности заявляемого способа размеры участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями принимались под
колесами одного борта и меньшими, чем минимальное расстояние между ведущими мостами
внедорожной машины МЗКТ-79091. Последнее соответствует расстоянию между первым
и вторым мостом и третьим и четвертым мостом внедорожной машины МЗКТ-79091 и
равняется 2,2 м.
Для изменения значений коэффициента сцепления использовалась следующая нелинейная зависимость:
(1)
ϕ = ϕ0 - ∆ϕ ⋅ sin2(Tt),
где ϕ - текущее значение коэффициента сцепления ведущих колес с опорной поверхностью;
ϕ0 - математическое ожидание коэффициента сцепления ведущих колес с грунтовой
опорной поверхностью удовлетворительного состояния;
∆ϕ - величина изменения коэффициента сцепления ведущих колес с опорной поверхностью;
Т - параметр, характеризующий размер участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями, с-1;
t - время движения колесной машины по участку опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями, с.
Для сравнительной оценки эффективности предлагаемого способа осуществлялось
моделирование трех колесных машин с одними и теми же массовыми, геометрическими и
другими параметрами, близкими к параметрам внедорожной машины МЗКТ-79091, но с
различным приводом ведущих колес. В машине 1 моделировался простой симметричный
дифференциальный привод ведущих колес. В машине 2 моделировался простой симметричный дифференциальный привод ведущих колес с управлением дифференциалами в
соответствии со способом, принятым в качестве прототипа. В машине 3 моделировался
простой симметричный дифференциальный привод ведущих колес с управлением дифференциалами в соответствии с заявляемым способом.
3
BY 12513 C1 2009.10.30
На фиг. 1-3 приведены графические зависимости коэффициентов буксований ведущих
колес машин 1, 2, 3 соответственно от времени движения по опорным поверхностям удовлетворительного состояния с участком с плохими дорожно-сцепными условиями.
На фиг. 4-6 приведены графические зависимости показателя эффективности ходовых
систем машин 1, 2, 3 соответственно от времени движения по опорным поверхностям
удовлетворительного состояния с участком с плохими дорожно-сцепными условиями.
В качестве показателя эффективности ходовой системы многоприводной колесной
машины использовался следующий количественный показатель, по своей структуре соответствующий требованиям, предъявляемым к коэффициентам полезного действия:
n
η rsα =
N kα
=
Nk
∑ (N kαir + N kαil )
i =1
n
∑ (N kir + N kil )
i =1
,
(2)
где ηrsα - показатель эффективности ходовых систем колесных машин [7];
Nkα - мощность, расходуемая ходовой системой на осуществление движения машины
в направлении, задаваемом водителем поворотом рулевого колеса, Вт;
Nk - мощность, передаваемая ходовой системе, Вт;
Nαir и Nαil - мощность, расходуемая соответственно левым и правым колесами i-го
моста на осуществление движения машины в направлении, задаваемом водителем поворотом рулевого колеса (знаки r и l относятся соответственно к правому и левому колесу моста), Вт;
Nkir и Nkil - мощность, подведенная соответственно к левому и правому колесу i-го
моста, Вт;
n - число ведущих мостов колесной машины.
Анализ зависимостей на фиг. 1 показывает, что при движении многоприводной колесной машины 1 с простым симметричным дифференциальным приводом по участку опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями происходит раздельное
буксование ведущих колес. Значения коэффициентов буксований ведущих колес машины
1 изменяются со значений, равных 0,0124...0,0134, при движении по грунтовой опорной
поверхности удовлетворительного состояния до значений 0,099…0,1096 при прохождении
участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями. Наибольшее увеличение значений коэффициентов буксований соответствует колесам первого и второго
ведущих мостов с меньшей нормальной нагрузкой.
Изменения коэффициентов буксований ведущих колес машины 2 показаны на фиг. 2.
Из фиг. 2 следует, что раздельное буксование ведущих колес у многоприводной колесной
машины с управлением дифференциалами в соответствии со способом, принятым в качестве прототипа, ограничивается пороговым значением, задаваемым в программном обеспечении электронного блока управления системы регулирования тягового усилия. В настоящем
примере в качестве порогового значения принималась величина отношения буксований
колес ведущих мостов, численно равная 4,62.
При достижении пороговых значений рассогласований кинематических параметров
(скоростей вращения или др.) колес ведущих мостов происходит блокирование межколесного
дифференциального привода и реализация в дальнейшем в течение заданных промежутков времени блокированного привода ведущих колес. При этом значения коэффициентов
буксования ведущих колес, движущихся по участку опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями, увеличиваются более чем на 0,048 и достигают диапазона
значений 0,06…0,062. В результате блокирования межколесного привода при достижении
пороговых значений отношения буксований устраняется раздельное буксование колес, что
положительным образом сказывается на повышении опорной проходимости и тяговоскоростных свойств внедорожных машин.
4
BY 12513 C1 2009.10.30
Зависимости на фиг. 3 свидетельствуют о том, что у машины 3 с управлением дифференциалами в соответствии с заявляемым способом раздельное буксование реализуется
при прохождении участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями
только ведущими колесами первого моста. При достижении порогового значения рассогласования кинематических параметров (отношения буксований, равного 4,62) происходит
блокирование привода колес первого ведущего моста и ограничение увеличения коэффициентов буксования ведущих колес свыше диапазона значений 0,06…0,062. При этом, по
истечении промежутков времени, не превышающих отношения расстояния от первого ведущего моста до соответствующих второго или последующих ведущих мостов к скорости
движения многоприводной колесной машины, также осуществляется блокирование дифференциалов второго и последующих ведущих мостов. В настоящем примере промежутки
времени для блокирования дифференциалов второго, третьего и четвертого мостов внедорожной машины МЗКТ-79091 после блокирования дифференциала первого моста определялись по следующей формуле:
ti =
li − 2
,
ν
(3)
где ti - промежуток времени для блокирования дифференциалов второго, третьего и четвертого мостов внедорожной машины МЗКТ-79091 после блокирования дифференциала
первого моста (t2 = 0,2 с; t3 = 3,5 с; t4 = 5,7 с), с;
li - расстояние от первого моста до второго, третьего и четвертого мостов внедорожной машины МЗКТ-79091 (l2 = 2,2 м; l3 = 5,5 м; l4 = 7,7 м), м;
ν - скорость движения внедорожной машины МЗКТ-79091 (ν = 1,0 м/с), м/с;
Таким образом, реализуется превентивное управление приводом ведущих колес и преодоление многоприводной колесной машиной участка опорной поверхности с плохими
дорожно-сцепными условиями от его начала до конца происходит с блокированным приводом колес второго и последующих ведущих мостов.
В результате практической реализации заявляемого способа устраняется раздельное
буксование колес второго, третьего и четвертого ведущих мостов. Изменение коэффициентов буксований колес второго, третьего и четвертого ведущих мостов машины 3 происходит синхронно. При прохождении участка опорной поверхности с плохими дорожносцепными условиями они увеличиваются до диапазона значений 0,0217…0,0235, определяемых текущими значениями характерных параметров дорожно-сцепных условий под
колесами.
Для оценки эффективности заявляемого способа рассмотрим зависимости изменения
показателя ηrsα (2) от времени движения многоприводной колесной машины по опорной
поверхности с участком с плохими дорожно-сцепными условиями, приведенные на фиг. 4-6.
Анализ зависимости на фиг. 4 показывает, что у многоприводной колесной машины 1
с простым симметричным дифференциальным приводом ведущих мостов и колес показатель ηrsα при движении по опорной поверхности удовлетворительного состояния составляет 0,987. При преодолении участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными
условиями показатель ηrsα снижается до диапазона значений 0,9739…0,9755. Снижение
показателя ηrsα на 0,0115…0,0131 объясняется увеличением буксований ведущих колес,
движущихся по участку опорной поверхности с уменьшенным коэффициентом сцепления.
У многоприводной колесной машины 2 с управлением дифференциалами в соответствии со способом, принятым в качестве прототипа, снижение показателя ηrsα происходит
каждый раз при преодолении ведущими колесами участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями. У внедорожной машины МЗКТ-79091 с колесной формулой 8×8 при преодолении одного участка опорной поверхности с плохими дорожно5
BY 12513 C1 2009.10.30
сцепными условиями снижение показателя ηrsα наблюдается четыре раза: всякий раз при
попадании одного из колес каждого из четырех ведущих мостов на участок опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями (фиг. 5). Снижение показателя ηrsα у
машины 2 ограничивается блокированием дифференциалов привода ведущих колес, которое осуществляется при достижении пороговых значений рассогласований кинематических параметров связываемых ими ведущих колес, т.е. только тогда, когда снижение
показателя ηrsα вследствие раздельного буксования ведущих колес уже произошло.
Снижение показателя ηrsα у машины 2 происходит до значений 0,9806…0,9808 и зависит от нормальных реакций на ведущих колесах, которые в данный момент движутся по
участку опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями. Наибольшему
снижению показателя ηrsα (до 0,9806) соответствует движение колес первого и второго
ведущих мостов с меньшими нормальными реакциями по участку опорной поверхности с
плохими дорожно-сцепными условиями, наименьшему снижению показателя ηrsα (до
0,9808) - движение колес третьего и четвертого ведущих мостов с более высокими нормальными реакциями.
При преодолении участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями многоприводной колесной машиной 3 с управлением дифференциалами в соответствии с заявляемым способом снижение показателя ηrsα вследствие раздельного буксования
ведущих колес до значения, численно равного 0,9806, происходит только при движении
по участку колес первого ведущего моста. При достижении отношения буксований ведущих колес первого моста пороговой величины, равной 4,62, осуществляется блокирование
межколесного дифференциала первого моста. При этом, в соответствии с заявляемым
способом, по истечении промежутков времени t2 = 0,2 с, t3 = 3,5 с, t4 = 5,7 с, не превышающих отношения расстояния от первого ведущего моста соответственно до второго,
третьего и четвертого ведущих мостов к скорости движения многоприводной колесной
машины, осуществляют блокирование дифференциалов второго, третьего и четвертого
ведущих мостов.
В результате блокирование межколесных дифференциалов второго, третьего и четвертого мостов происходит до попадания ведущих колес этих мостов на участок опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями. Преодоление машиной 3 участка
опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями происходит с заблокированным приводом колес второго, третьего и четвертого ведущих мостов, что предотвращает снижение показателя ηrsα вследствие раздельного буксования колес этих мостов при
движении по участку опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями.
При реализации заявляемого способа в алгоритмическом и программном обеспечении
электронного блока управления системы регулирования тягового усилия устраняется раздельное буксование колес второго и последующих ведущих мостов и тележек, что положительным образом сказывается на повышении опорной проходимости и тягово-скоростных
свойств многоприводных колесных машин.
Таким образом, практическая реализация разработанного способа позволяет повысить
эффективность ходовой системы, опорную проходимость и тягово-скоростные свойства
многоприводных колесных машин при движении в ухудшенных дорожно-сцепных условиях
за счет исключения раздельного буксования ведущих колес и мостов второго и последующих мостов и тележек в результате превентивного управления режимами работы соответствующих дифференциалов. При этом упреждающее блокирование соответствующих дифференциалов при движении ведущих колес второго и последующих мостов вне
дорог с твердым покрытием позволяет исключить срыв верхнего слоя опорной поверхности, что также благоприятным образом сказывается на обеспечении мобильности колесной машины.
6
BY 12513 C1 2009.10.30
Источники информации:
1. Ванцевич В.В., Высоцкий М.С., Гилелес Л.Х. Мобильные транспортные машины.
Взаимодействие со средой функционирования. - Минск: Беларуская навука, 1998.-303 с.
2. Disel and Turbine Progress. New Axle Lock System and Front Driving Axle, 1979. - 21 p.
3. Ванцевич В.В., Высоцкий М.С., Закревский А.Д. Управление дифференциалами
многоприводных колесных машин. Научный центр проблем механики машин Академии
наук Беларуси. - Минск, 1994. - 22 с.
4. Патент РБ 10163, МПК В 60K 17/16, 17/34, F 16H 48/00, 2006.
5. Ванцевич В.В., Высоцкий М.С., Дубовик Д.А. Управление динамикой криволинейного движения колесных машин // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. - 2001. № 3. - С. 123-128.
6. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. - 2-е изд., переработ. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 312с.
7. Высоцкий М.С., Дубовик Д.А. Коэффициент полезного действия ходовых систем
колесных машин // Доклады НАН Беларуси. - 2007. - Т. 51. - № 2. -С. 91-94.
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
7
BY 12513 C1 2009.10.30
Фиг. 5
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
584 Кб
Теги
by12513, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа