close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15148

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 60K 17/16 (2006.01)
G 01M 17/00 (2006.01)
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛАМИ
МНОГОПРИВОДНОЙ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ
(21) Номер заявки: a 20100836
(22) 2010.05.27
(23) 2010.04.22
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси"
(BY)
(72) Авторы: Высоцкий Михаил Степанович; Дубовик Дмитрий Александрович; Белоус Михаил Михайлович; Мыльников Евгений Витальевич (BY)
BY 15148 C1 2011.12.30
BY (11) 15148
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 10163 C1, 2007.
RU 2187436 C2, 2002.
RU 2125517 C1, 1999.
DE 4201146 A1, 1992.
US 5353225 A, 1994.
(57)
Способ управления дифференциалами многоприводной колесной машины, заключающийся в блокировании межосевых дифференциалов при достижении пороговой величины рассогласований кинематических параметров связываемых ими колес ведущих мостов
и разблокировании межосевых дифференциалов, отличающийся тем, что разблокирование
каждого межосевого дифференциала осуществляют при снижении пороговой величины рассогласований кинематических параметров колес ведущих мостов, связанных этим межосевым дифференциалом, ниже значения ∆δsj, которое определяют из выражения:
rj2 ⋅ ν j1
∆δs j = k
,
rj1 ⋅ ν j2
где j - порядковый номер межосевого дифференциала;
k - коэффициент, учитывающий разность давления и температуры воздуха в шинах,
диаметры шин, неровности микропрофиля опорной поверхности и другие факторы, значение которого выбирают из интервала от 1 до 1,1;
rj1 и rj2 - радиусы качения колес 1-го и 2-го ведущих мостов, связанных j-ым межосевым дифференциалом, м;
νj1 и νj2 - скорости качения колес 1-го и 2-го ведущих мостов, связанных j-ым межосевым дифференциалом при движении колесной машины по опорной поверхности со стабильными дорожно-сцепными условиями с максимальной скоростью, до которой
осуществляется управление дифференциалами, м/с.
BY 15148 C1 2011.12.30
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам управления блокировками дифференциалов многоприводных колесных машин. Может быть использовано при проектировании систем регулирования распределения 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 регулирования распределения тяговых усилий "Авто-Лок" фирмы "International" [2] с управлением режимом
работы межосевого 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 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
распределения тягового усилия, 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]. Указанный способ принят в качестве прототипа.
Данный способ управления дифференциалами позволяет значительно расширить рабочий диапазон системы регулирования распределения тяговых усилий для повышения
проходимости и тягово-скоростных свойств при обеспечении требуемой управляемости
многоприводных колесных машин.
Недостатком этого способа, как и предыдущего, является то, что в момент разблокирования дифференциалов, осуществляемого по истечении определенных промежутков
времени после их блокирования, не учитывается состояние дорожно-сцепных условий под
2
BY 15148 C1 2011.12.30
ведущими колесами, что в случае движения колесной машины в неблагоприятных дорожно-сцепных условиях приводит к повторному снижению тягового усилия и эффективности ее ходовой системы.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности ходовой системы и тяговых свойств колесной машины за счет учета состояния текущих дорожносцепных условий под ведущими колесами в момент разблокирования дифференциалов и
устранения раздельного буксования колес ведущих мостов при движении колесной машины в плохих дорожно-сцепных условиях.
Решение поставленной задачи достигается в способе управления дифференциалами
многоприводной колесной машины, заключающимся в блокировании межосевых дифференциалов при достижении пороговой величины рассогласований кинематических параметров связываемых ими колес ведущих мостов и разблокировании межосевых
дифференциалов, причем, согласно техническому решению, разблокирование каждого
межосевого дифференциала осуществляют при снижении пороговой величины рассогласований кинематических параметров колес ведущих мостов, связанных этим межосевым
дифференциалом, ниже значения ∆δsj, которое определяют из выражения:
rj2 ⋅ v j1
∆δsj = k ⋅
,
rj1 ⋅ v j2
где j - порядковый номер межосевого дифференциала;
k - коэффициент, учитывающий разность давления и температуры воздуха в шинах,
диаметры шин, неровности микропрофиля опорной поверхности и другие факторы, значение которого выбирают из интервала от 1 до 1,1;
rj1 и rj2 - радиус качения колес 1-го и 2-го ведущих мостов, связанных j-ым межосевым
дифференциалом, м;
vj1 и vj2 - скорость качения колес 1-го и 2-го ведущих мостов, связанных j-ым межосевым дифференциалом, при движении колесной машины по опорной поверхности со стабильными дорожно-сцепными условиями с максимальной скоростью, до которой
осуществляется управление дифференциалами, м/с.
Заявляемый способ позволяет повысить эффективность ходовых систем многоприводных колесных машин за счет осуществления разблокирования дифференциалов по истечении определенных промежутков времени только после прохождения ведущими
колесами участков опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями,
предотвращения повторного раздельного буксования и рассогласований кинематических
параметров ведущих мостов при прохождении одного и того же участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями.
Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 представлены графические зависимости
коэффициентов буксований ведущих колес внедорожной машины МЗКТ-79091 с простым
дифференциальным приводом ведущих колес от времени движения по опорной поверхности удовлетворительного состояния с участками с плохими дорожно-сцепными условиями. На фиг. 2 представлены графические зависимости коэффициентов буксований
ведущих колес внедорожной машины МЗКТ-79091 с управлением межосевыми дифференциалами в соответствии со способом, принятым в качестве прототипа, от времени
движения по опорной поверхности удовлетворительного состояния с участками с плохими дорожно-сцепными условиями. На фиг. 3 представлены графические зависимости коэффициентов буксований ведущих колес внедорожной машины МЗКТ-79091 с
управлением межосевыми дифференциалами в соответствии с заявляемым способом от
времени движения по опорной поверхности удовлетворительного состояния с участками с
плохими дорожно-сцепными условиями.
Пример реализации способа. Заявляемый способ оценивался расчетным методом в
качестве алгоритма функционирования электронной системы регулирования тягового
3
BY 15148 C1 2011.12.30
усилия внедорожной колесной машины МЗКТ-79091 полной массой 43,5 т с колесной
формулой 8 × 8 и шинами 1500 × 600-635, построенной на управлении дифференциалами
привода ведущих мостов.
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 опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями при оценке
эффективности предлагаемого способа принимались три последовательно расположенных
участка опорной поверхности с различным образом изменяющимися значениями коэффициента сцепления ведущих колес разных бортов с опорной поверхностью от 0,6 до 0,1
общей протяженностью свыше 30 м.
В качестве пороговой величины рассогласований кинематических параметров колес
ведущих мостов для блокирования межосевых дифференциалов в настоящем примере
принималось отношение буксований их колес. Численное значение пороговой величины
отношения буксований для блокирования всех межосевых дифференциалов принималось
как отношение коэффициентов буксований колес dsj1 и dsj2 ведущих мостов, обеспечивающее движение внедорожной машины МЗКТ-79091 по опорной поверхности со стабильными дорожно-сцепными условиями с дифференциальным приводом ведущих
мостов без осуществления блокирования межосевых дифференциалов, и составляло 4,62
[7].
Пороговое значение рассогласований кинематических параметров колес ведущих мостов для разблокирования межосевого дифференциала задней тележки внедорожной машины МЗКТ-79091 рассчитывалось в соответствии с выражением (1):
r ⋅v
0,69 ⋅ 5,49
= 1,25 ,
∆δs 2 = k ⋅ 22 21 = 1,027 ⋅
r21 ⋅ v 22
0,69 ⋅ 4,51
где j = 2 - порядковый номер межосевого дифференциала;
k = 1…1,1 - коэффициент, учитывающий разность давления и температуры воздуха в
шинах, размеров диаметров шин, неровностей микропрофиля опорной поверхности и других факторов, полученный путем проведения экспериментальных исследований. Для внедорожной машины МЗКТ-79091 коэффициент k = 1,027;
r21 = 0,69 м и r22 = 0,69 м - радиусы качения колес третьего и четвертого ведущих мостов;
v21 = 5,49 м/с и v22 = 4,51 м/с - скорость качения колес третьего и четвертого ведущих
мостов при движении колесной машины по опорной поверхности со стабильными дорожно-сцепными условиями с максимальной скоростью, до которой осуществляется управление
дифференциалами. В рассматриваемом примере значение максимальной скорости, до которой осуществляется управление дифференциалами внедорожной машины МЗКТ-79091, принималось равным 5 м/с.
Для межосевых дифференциалов других тележек пороговые значения рассчитываются
аналогичным образом.
При проведении исследований рассчитывались графические зависимости коэффициентов буксований dsj1 и dsj2 ведущих колес внедорожной машины МЗКТ-79091 от времени движения по опорной поверхности удовлетворительного состояния с участком с
плохими дорожно-сцепными условиями.
При попадании колес ведущего моста на участок опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями значения их коэффициентов буксования увеличиваются до
диапазона от 0,0839 до 0,0973. При достижении отношения буксований колес первого и
4
BY 15148 C1 2011.12.30
второго ведущих мостов пороговой величины, численно равной 4,62, происходит блокирование межосевого дифференциала передней ведущей тележки, колес третьего и четвертого ведущих мостов - межосевого дифференциала задней ведущей тележки. Дальнейшее
движение машины по участку с плохими дорожно-сцепными условиями осуществляется с
заблокированными межосевыми дифференциалами передней и задней тележек.
В результате увеличение коэффициентов буксования колес первого ведущего моста
ограничивается диапазоном значений от 0,0839 до 0,0973 при определении участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями под ведущим колесами машины для блокирования управляемых дифференциалов. Максимальные значения
коэффициентов буксований при дальнейшем движении по участку опорной поверхности с
плохими дорожно-сцепными условиями до полного его прохождения ограничиваются
значениями 0,0218…0,0237. Разблокирование межосевых дифференциалов не происходит,
потому что значения рассогласований кинематических параметров колес ведущих мостов,
связанных соответствующими межосевыми дифференциалами, в качестве которых принята величина отношения коэффициентов буксований ведущих колес, зависимости которых
приведены на фиг. 3, достигают 6,4…6,44 и превышают пороговую величину ∆δs2, равную
1,25. В результате чего происходит предотвращение снижения эффективности привода
ведущих мостов вследствие разблокирования межосевых дифференциалов во время движения колесной машины по участку опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными
условиями.
Разблокирование межосевых дифференциалов осуществляется при выезде колесной
машины на участок опорной поверхности со стабильными дорожно-сцепными условиями.
Первым разблокируется межосевой дифференциал передней тележки, когда значения рассогласований колес ведущих мостов передней тележки, в качестве которых принята величина отношения коэффициентов буксований ведущих колес, зависимости которых
приведены на фиг. 3, снижаются до 1…1,12. Затем, при снижении рассогласований колес
ведущих мостов задней тележки, в качестве которых принята величина отношения коэффициентов буксований ведущих колес, зависимости которых приведены на фиг. 3, снижаются до 1…1,1, разблокируется межосевой дифференциал задней тележки. Это
свидетельствует о прохождении колесной машиной участка опорной поверхности с плохими дорожно-сцепными условиями.
Таким образом, практическая реализация разработанного способа позволяет повысить
эффективность ходовой системы, опорной проходимости и тягово-скоростные свойства
многоприводных колесных машин путем учета состояния текущих дорожно-сцепных
условий и исключения многократного раздельного буксования колес ведущих мостов при
движении в плохих дорожно-сцепных условиях.
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. BY 10163С1, 2007.
5. Высоцкий М.С., Дубовик Д.А. Математическое моделирование криволинейного
движения колесных машин // Вестник Белорусско-Российского университета. - 2008. № 2. - С. 6-15.
5
BY 15148 C1 2011.12.30
6. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 312 с.
7. Высоцкий, М.С. Влияние привода ведущих колес на управляемость трактора /
М.С. Высоцкий, П.А. Амельченко, Д.А. Дубовик, А.Г. Стасилевич // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 1. - С. 36-38.
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
418 Кб
Теги
патент, by15148
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа