Комбинированный привод ведущих колес балансирного колесного движителя
Владельцы патента RU 2707676:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к машиностроению. Комбинированный привод ведущих колес балансирного колесного движителя включает поперечную балку, расположенные в ней главную передачу и полуоси, продольные балансиры, монтированные на концах поперечной балки, силовые передачи внутри каждого из балансиров, состоящие из ведущего и ведомого элементов и укрепленные на концах балансиров колеса. Дополнительно введены вторичная силовая установка, связанная с коробкой передач, приводные механизмы передних колес, установленные на балансире и связанные со вторичной силовой установкой, и блок управления. Датчики угловой скорости и датчики крутящего момента установлены на приводных валах каждого из колес. Датчики вертикальных нагрузок установлены на подшипниках приводных валов каждого из колес. Элементы согласования по угловой скорости и крутящему моменту установлены перед приводными механизмами передних колес. Датчики и элементы согласования связаны с блоком управления. Повышаются тяговые показатели движителя. 1 ил.
Изобретение относится к области дорожно-строительного машиностроения и лесозаготовительного комплекса, а именно к ходовым системам строительно-дорожных и лесозаготовительных машин, в частности, к конструкции балансирной тележки автогрейдеров и форвардеров (сортиментовозов).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является ведущий мост самоходной строительной машины [авторское свидетельство на изобретение СССР №519525, МПК: EO2F 3/62, EO2F 9/02, B60K 17/04, опубл. 1976 г], включающий поперечную балку, расположенные в ней главную передачу и полуоси, продольные балансиры, монтированные на концах поперечной балки, силовые передачи внутри каждого из балансиров, состоящие из ведущего и ведомого элементов и укрепленные на концах балансиров колеса. В ведущем элементе силовой передачи каждого балансира монтирован планетарный ряд, состоящий из эпициклической шестерни, жестко соединенной с поперечной балкой солнечной шестерни, установленной на полуоси, и водила, соединенного с солнечной шестерней с помощью сателлитов и установленного в поперечной балке на подшипниках. Изобретение позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузок на колеса при уменьшении габаритов главной передачи.
Недостатком данного устройства является снижение тяговых показателей колесного движителя, обусловленное действием явления циркуляции мощности, при котором происходит перераспределение горизонтальных и вертикальных реакций опорной поверхности, совместно действующих на ведущие колеса балансиров при движении машины.
Техническим результатом изобретения является повышение тяговых показателей колесного движителя за счет минимизации действия явления циркуляции мощности путем компенсации перераспределения горизонтальных и вертикальных реакций опорной поверхности, совместно действующих на ведущие колеса балансиров при движении машины.
Известно [Севров К.П., Горячко Б.В., Покровский А.А. Автогрейдеры. Конструкции, теория, расчет. - М.: Машиностроение, 1970. - С. 168-173.], что на взаимосвязанные передние и задние ведущие колеса балансира действуют неодинаковые вертикальные нагрузки, вызывающие различную деформацию шин, рабочие радиусы колес оказываются несколько отличными друг от друга, вследствие чего одно из колес будет блокироваться и пробуксовывать.
Известно [Ульянов Н.А. Колесные движители строительных и дорожных машин. Теория и расчет. - М.: Машиностроение, 1969. - С. 497-505.] что в результате взаимодействия блокированного балансирного колесного движителя и опорной поверхности происходит перераспределение ее горизонтальных и вертикальных реакций по ведущим колесам балансира, приводя к повороту балансиров вокруг точки подвеса, в сторону, противоположную подводимому крутящему моменту, вызывая появление явления циркуляции мощности, снижающего тяговые показатели машины.
Указанный технический результат достигается тем, что исключается блокирование колес балансира за счет разрыва их жесткой связи между элементами привода, в результате произойдет компенсация перераспределения горизонтальных и вертикальных реакций опорной поверхности, совместно действующих на ведущие колеса балансиров, следовательно, минимизируется действие явления циркуляции мощности, что приведет к повышению тяговых показателей колесного движителя.
Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены вторичная силовая установка, кинематически связанная с коробкой переключения передач, приводные механизмы передних колес, установленные на балансире и связанные со вторичной силовой установкой, блок управления, датчики угловой скорости, установленные на приводных валах каждого из колес, выход датчика угловой скорости переднего левого колеса, выход датчика угловой скорости заднего левого колеса, выход датчика угловой скорости заднего правого колеса и выход датчика угловой скорости переднего правого колеса соединены соответственно с первым, третьим, шестым и восьмым входами блока управления, датчики крутящего момента, установленные на приводных валах каждого из колес, выход датчика крутящего момента переднего левого колеса, выход датчика крутящего момента заднего левого колеса, выход датчика крутящего момента заднего правого колеса и выход датчика крутящего момента переднего правого колеса соединены соответственно со вторым, четвертым, пятым и седьмым входами блока управления, датчики вертикальных нагрузок, установленные на подшипниках приводных валов каждого из колес, выход датчика вертикальных нагрузок переднего левого колеса, выход датчика вертикальных нагрузок заднего левого колеса, выход датчика вертикальных нагрузок заднего правого колеса и выход датчика вертикальных нагрузок переднего левого колеса соединены соответственно с девятым, десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами блока управления, элементы согласования по угловой скорости и крутящему моменту, установленные перед приводными механизмами передних колес и связанные с приводными механизмами передних колес и блоком управления, вход переднего правого колеса и вход переднего левого колеса элементов согласования по угловой скорости соответствуют первому и четвертому выходам блока управления, вход переднего правого колеса и вход переднего левого колеса элементов согласования по крутящему моменту соответствуют второму и третьему выходам блока управления.
Крутящий момент от коробки переключения передач передается ко вторичной силовой установке, которая преобразует механическую энергию базового двигателя машины, например, в гидравлическую и передает ее на приводные механизмы передних колес балансира. Вторичная силовая установка может быть выполнена, например, в виде аксиально-поршневого насоса с редуктором заданного соотношения, создающего необходимое давление и расход рабочей жидкости в гидросистеме. Приводные механизмы передних колес преобразуют полученную энергию от вторичной силовой установки во вращательное движение связанных с ними приводных валов передних колес и могут быть выполнены, например, в виде гидромоторов. Для обеспечения необходимого согласованного движения передних и задних колес балансира используется датчики вертикальных нагрузок, угловой скорости и крутящего момента, элементы согласования по угловой скорости и элементы согласования по крутящему моменту, а также блок управления.
Датчики вертикальных нагрузок, например, электромагнитные, могут устанавливаются на подшипниках приводных валов и предназначены для получения соответствующих показателей и последующей передачей их в виде сигнала в блок управления. Датчики угловой скорости и крутящего момента, например, электромагнитные, могут устанавливаться на приводных валах балансира и предназначены для получения соответствующих показателей и последующей передачей их в виде сигнала в блок управления. В блоке управления, который может быть выполнен в виде микроконтроллера, с учетом параметров вертикальных нагрузок на колесах, каждому значению угловой скорости и крутящего момента правого и левого заднего колеса заложено соответствующее значение угловой скорости и крутящего момента правого и левого переднего колеса, если эти значения соответствуют, то система находится в равновесии, если эти значения не соответствуют, то вырабатываются сигналы управления. Для изменения угловой скорости, например, переднего левого колеса, блок управления вырабатывает сигнал на элемент согласования по угловой скорости, например, регулятор расхода, который может устанавливаться перед приводным механизмом левого переднего колеса, в результате изменения входного параметра, например, расход жидкости, будет меняться угловая скорость механизма привода. Для изменения крутящего момента, например, переднего левого колеса, блок управления вырабатывает сигнал на элемент согласования по крутящему моменту, например, регулятор давления, который может устанавливаться перед элементом согласования по угловой скорости левого колеса, в результате изменения входного параметра, например, давление жидкости, будет меняться крутящий момент механизма привода. Аналогично изменяются угловая скорость и крутящий момент на правом переднем колесе.
Схема предлагаемого комбинированного привода ведущих колес балансирного колесного движителя представлена на фиг., где: 1 - главная передача; 2 - полуоси; 3 - силовые передачи; 4 - приводные валы колес; 5 - балансиры; 6 - вторичная силовая установка; 7 - механизмы привода передних колес; 8 - датчики крутящего момента; 9 - датчики угловой скорости; 10 - передние колеса балансира; 11 - задние колеса балансира; 12 - элементы согласования по угловой скорости; 13 - элементы согласования по крутящему моменту; 14 - блок управления; 15 - продольная балка, 16 - датчики вертикальных нагрузок; 17 - подшипники приводных валов.
Предлагаемый комбинированный привод работает следующим образом: крутящий момент к заднему левому ведущему колесу 11 балансира 5 подается от двигателя машины через коробку переключения передач, главную передачу 5 и полуось 2, расположенных в продольной балке моста 15, и силовую передачу 3. К переднему левому колесу 10 балансира 5 крутящий момент подается от двигателя машины через коробку переключения передач, вторичную силовую установку 6 и механизм привода 7. При этом, параметры работы механизма привода 7 изменяются элементом согласования по угловой скорости 12 и элементом согласования по крутящему моменту 13. Блок управления 14 анализирует полученные значения от датчиков вертикальных нагрузок 16, установленных на подшипниках 17 приводных валов 4 переднего левого 10 и заднего левого 11 колес, а также значения угловой скорости и крутящего момента с соответствующих датчиков 9 и 8 заднего левого колеса 11, установленных на вале привода 4, затем определяет (выбирает) необходимое значение угловой скорости и крутящего момента на переднем левом колесе 10 и вырабатывает сигнал управления на элементы согласования 12 и 13. Элемент согласования по угловой скорости 12 будет изменять угловую скорость механизма привода 7 до тех пор пока угловая скорость переднего левого колеса 10 не примет значение, которое определил (выбрал) блок управления 14. Элемент согласования по крутящему моменту 13 будет изменять крутящий момент механизма привода 7 до тех пор пока крутящий момент переднего колеса 10 не примет значение, которое определил (выбрал) блок управления 14. Значения угловой скорости и крутящего момента переднего левого колеса 10 определяются соответствующими датчиками 8 и 9, установленными на вале привода 4, и предаются в блок управления 14. Таким образом осуществляется согласованная работа переднего левого 10 и заднего левого 11 колес балансира. Согласованная работа переднего правого 10 и заднего правого 11 колес балансира осуществляется так же.
Комбинированный привод ведущих колес балансирного колесного движителя, включающий поперечную балку, расположенные в ней главную передачу и полуоси, продольные балансиры, монтированные на концах поперечной балки, силовые передачи внутри каждого из балансиров, состоящие из ведущего и ведомого элементов и укрепленные на концах балансиров колеса, отличающийся тем, что дополнительно введены вторичная силовая установка, кинематически связанная с коробкой переключения передач, приводные механизмы передних колес, установленные на балансире и связанные со вторичной силовой установкой, блок управления, датчики угловой скорости, установленные на приводных валах каждого из колес, выход датчика угловой скорости переднего левого колеса, выход датчика угловой скорости заднего левого колеса, выход датчика угловой скорости заднего правого колеса и выход датчика угловой скорости переднего правого колеса соединены соответственно с первым, третьим, шестым и восьмым входами блока управления, датчики крутящего момента, установленные на приводных валах каждого из колес, выход датчика крутящего момента переднего левого колеса, выход датчика крутящего момента заднего левого колеса, выход датчика крутящего момента заднего правого колеса и выход датчика крутящего момента переднего правого колеса соединены соответственно со вторым, четвертым, пятым и седьмым входами блока управления, датчики вертикальных нагрузок, установленные на подшипниках приводных валов каждого из колес, выход датчика вертикальных нагрузок переднего левого колеса, выход датчика вертикальных нагрузок заднего левого колеса, выход датчика вертикальных нагрузок заднего правого колеса и выход датчика вертикальных нагрузок переднего левого колеса соединены соответственно с девятым, десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами блока управления, элементы согласования по угловой скорости и крутящему моменту, установленные перед приводными механизмами передних колес и связанные с приводными механизмами передних колес и блоком управления, вход переднего правого колеса и вход переднего левого колеса элементов согласования по угловой скорости соответствуют первому и четвертому выходам блока управления, вход переднего правого колеса и вход переднего левого колеса элементов согласования по крутящему моменту соответствуют второму и третьему выходам блока управления.
