Автоматическая система регулирования давления воздуха в пневматических шинах колесных транспортных средств
Владельцы патента RU 2589764:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (RU)
Система включает в себя механизм управления давлением, трубопроводы подвода воздуха к шинам колес, источник сжатого воздуха. Механизм управления давлением выполнен в виде электронного блока, а система дополнительно снабжена креномером с оптическими датчиками, связанными с электронным блоком. На ступице каждого из колес расположены пневматические баллоны, снабженные индивидуальными электромагнитными клапанами, связанными с электронным блоком. Технический результат - повышение безопасности труда оператора колесного транспортного средства путем оперативного регулирования давления воздуха в шинах. 1 ил.
Изобретение может быть использовано в области транспортного машиностроения для повышения показателей продольной и поперечной устойчивости колесных транспортных средств при движении по поверхностям, имеющим поперечный или продольный уклон.
При движении по поверхности, имеющей, к примеру, поперечный уклон, происходит перераспределение сосредоточенной массы колесной машины. При этом возникает прогиб пневматических шин, например колес левого борта (радиус колес уменьшается), а колеса правого борта получают приращение величины радиуса. За счет этого направление вектора центра масс машины смещается к точке опоры колеса, находящегося на стороне уклона машины, что приводит к возникновению опасности опрокидывания.
Существуют автоматические системы регулирования давления воздуха в пневматических шинах, однако для повышения безопасности работы оператора колесных транспортных средств путем регулирования расположения центра масс данного средства разработанные устройства не предназначены.
Известна автоматическая система регулирования давления воздуха в шинах (RU №35764, 10.02.2014, МПК7 В60С 23/00), содержащая механизм управления давлением, манометр контроля давления, трубопроводы подвода воздуха к шинам. Она дополнительно содержит одноконтурный защитный клапан и ускорительный клапан с глушителем, связанный с механизмом управления давлением, при этом последний выполнен в виде блока управления давлением и включает в себя регуляторы и распределитель давления.
Недостатком описанного аналога является то, что регулирование давления осуществляется путем питания воздуховодов от пневматической тормозной системы транспортного средства, что при определенных условиях (интенсивное торможение, экстренное торможение) может привести к падению давления в тормозной системе и ухудшению тормозных качеств транспортного средства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является автоматическая система регулирования давления воздуха в шинах (RU №17689, 20.04.2001, МПК7 В60С 23/00), содержащая пневматический баллон, датчик давления воздуха, колесные клапаны и головки подвода воздуха по числу ведущих колес, связанные посредством трубопроводов и шлангов, электрический блок управления. Система оснащена датчиками крутящих моментов и датчиками тяговых усилий, связанных посредством электрических цепей с электрическим блоком управления, при этом колесные клапаны выполнены в виде электромагнитных клапанов и соединены с электрическим блоком управления.
Недостатком указанного прототипа является то, что система не обладает возможностью отслеживания угла наклона несущей поверхности, а также обладает большей инерционностью вследствие конструктивных особенностей электрического блока управления, а также наличия одного источника сжатого воздуха (пневматического баллона).
Задачей изобретения является повышение уровня безопасности труда оператора колесного транспортного средства за счет улучшения показателей продольной и поперечной устойчивости при движении по участкам местности, имеющим значительный уклон (регламентируется ГОСТ для различных типов и марок колесных транспортных средств) за счет корректирования направления вектора центра тяжести машины, а также за счет повышения быстродействия механизма управления давлением в шинах. Электронный блок управления автоматической системой может быть настроен на любой задаваемый диапазон углов поперечного или продольного уклона.
Поставленная цель достигается тем, что в автоматической системе регулирования давления воздуха в пневматических шинах колесных транспортных средств, содержащей механизм управления давлением, трубопроводы подвода воздуха к шинам колес и источник сжатого воздуха, в отличие от прототипа, механизм управления давлением выполнен в виде электронного блока, система дополнительно снабжена креномером с оптическими датчиками, которые связаны с электронным блоком, при этом на ступицах колес расположены пневматические баллоны, снабженные индивидуальными электромагнитными клапанами, которые связаны с механизмом управления давлением.
Выполнение механизма управления в виде электронного блока позволяет повысить быстродействие срабатывания устройства в целом. Установка в системе креномера с оптическими датчиками позволяет непрерывно отслеживать критические величины углов уклона несущей поверхности. Наличие на ступицах каждого колеса пневматических баллонов, снабженных индивидуальными клапанами, позволяет оперативно открывать или закрывать подачу воздуха в соответствующие шины (со стороны критического уклона) для исключения опрокидывания транспортного средства.
На чертеже изображена функциональная схема автоматической системы регулирования давления воздуха в пневматических шинах колесных транспортных средств. Устройство содержит трубопроводы 1 подвода воздуха к шинам колес 2, механизм управления давлением в виде электронного блока 3, креномер 4 с оптическими датчиками 5, связанными с электронным блоком 3. На ступицах колес 2 расположены баллоны 6, снабженные индивидуальными электромагнитными клапанами 7, связанными с электронным блоком 3.
Устройство работает следующим образом.
Для работы на конкретном транспортном средстве электронный блок управления автоматической системой предварительно настраивают на регламентируемый по ГОСТ безопасный диапазон величин углов поперечного и продольного уклона.
При движении колесного транспортного средства (например, трактора марки МТЗ-80) по участку несущей поверхности, имеющему продольный или поперечный уклон, автоматическая система находится в режиме слежения за углом наклона поверхности при помощи оптических датчиков 5. При интенсивном увеличении угла уклона поверхности по ходу движения машины (α>20…30°) положение стрелки креномера 4 приближается к позиции его шкалы, соответствующей углу наклона поверхности, характеризующемуся как близкий к опасному (регламентируется в соответствии с ГОСТ 12.2.019-2005 ССБТ. Тракторы и машины самоходные сельскохозяйственные. Общие требования безопасности (действующий), при котором возникает вероятность опрокидывания. При этом сигнал со значением угла уклона, например, левого борта, передается с оптических датчиков 5 на электронный блок 3, который дает управляющий сигнал на открытие индивидуальных электромагнитных клапанов 7 справа. Воздух из пневматических баллонов 6 с правой стороны заходит в шины 2 правого борта колесной машины - трактора МТЗ-80, увеличивая радиусы колес. Одновременно с этим электронный блок 3 дает управляющий сигнал на открытие соответствующих колесам противоположного (левого) борта индивидуальным электромагнитный клапанам 7, и давление воздуха в шинах колес левого борта снижается за счет стравливания газовоздушной смеси из шин до значения, соответствующего минимально допустимому заводом-изготовителем конкретной марки шин. Вследствие этого радиусы колес левого борта уменьшаются. Направление вектора центра тяжести машины смещается в положение более безопасное, чем близкое к критическому углу по опрокидыванию. После преодоления опасного участка несущей поверхности, имеющего уклон, положение стрелки креномера 4 возвращается к позиции его шкалы, характеризующей угол уклона как допустимый или отсутствующий вовсе. При этом сигнал со значением угла уклона передается с оптических датчиков 5 на электронный блок 3, который дает управляющий сигнал на открытие индивидуальных электромагнитных клапанов 7 колес борта, подкачка шин 2 которого была осуществлена ранее, и происходит стравливание газовоздушной смеси из шин 2 до значения, соответствующего нормальному рабочему давлению, а давление воздуха в шинах 2 противоположного борта повышается до нормального рабочего путем подкачки их с помощью воздуха, находящегося в пневматических баллонах 6. После этого автоматическая система переходит в режим слежения за углом наклона поверхности при помощи оптических датчиков 5 и креномера 4.
Применение автоматической системы регулирования давления воздуха в пневматических шинах колесных транспортных средств обеспечивает при выполнении сельскохозяйственных, дорожно-строительных и транспортных работ обеспечение требуемого уровня безопасности труда оператора за счет улучшения показателей продольной и поперечной устойчивости, особенно при движении по участкам местности, имеющим значительный уклон.
Автоматическая система регулирования давления воздуха в пневматических шинах колесных транспортных средств, содержащая механизм управления давлением, трубопроводы подвода воздуха к шинам колес, источник сжатого воздуха, отличающаяся тем, что механизм управления давлением выполнен в виде электронного блока, система дополнительно снабжена креномером с оптическими датчиками, связанными с электронным блоком, на ступицах каждого колеса расположены пневматические баллоны, снабженные индивидуальными электромагнитными клапанами, которые связаны с электронным блоком.
