Устройство для автоматического управления блокировкой межосевого дифференциала грузовых автомобилей
Трансмиссия современных грузовых автомобилей с колесной формулой 6х4, как правило, содержат сцепление, раздаточную коробку, межосевой дифференциал, муфту блокировки дифференциала, приводные валы среднего и заднего мостов, сами ведущие мосты и устройство ручного управления блокировкой межосевого дифференциала [8, 10].
Такие автомобили отличаются недостаточной проходимостью, повышенным износом шин, деталей трансмиссии из-за циркуляции мощности в ней, а также повышенным расходом топлива. Объясняется это тем, что устройство для блокирования межосевого дифференциала управляется водителем, который интуитивно выбирает момент времени для включения и выключения межосевого дифференциала. Водитель может запаздывать в принятии этого решения и осуществлять блокирование при достижении большой разности частот вращения валов. Поэтому происходит повышенный износ шин, трансмиссия испытывает повышенные нагрузки, расход топлива повышается.
Для повышения проходимости, снижение износа шин и деталей трансмиссии, а также расхода топлива авторами было разработано устройство для автоматической блокировки межосевого дифференциала, применение которого на грузовых автомобилях позволяет устранить или снизить недостатки, обусловленные применением ручной блокировки межосевого дифференциала.
Устройство автоматической блокировки состоит (рисунок 4.25) из чашки 3 с венцом 4 и с установленных внутри четырех конических шестерен-сателлитов 5 и двух конических шестерен 6, 7, приводных валов 8, 9 среднего 2 и заднего 10 мостов соответственно, механизма блокировки, включающего в себя кран 11 ручного управления, подвижной муфты 12 с осевым перемещением, соединенной вилкой 13 и стержнем 14 с диафрагмой пневмокамеры 15 с пружиной, муфты 16 привода среднего моста, пневмобаллона 17, электромагнитных клапанов 18, 19, установленных на пневмомагистралях к пневмокамере 15, переключателя 20 выбора ручного или автоматического режима управления блокировкой дифференциала 1, крана 21 автоматической блокировки с обмоткой 22, первого датчика 23 частоты вращения, установленного на первом карданном валу привода среднего моста 2, второго датчика 24 частоты вращения, установленного на втором карданном валу привода заднего моста 10, сумматора 25 c двумя входами и выходом, выполненного на двух встречно включенных резисторах 26, 27, первым входом соединенного с выходом первого датчика 23 частоты вращения, вторым входом – с выходом второго датчика 24 частоты вращения, транзисторного усилителя 28, выполненного на первом 29 и втором 30 последовательно соединенных транзисторах и трех резисторах 31, 32 и 33, входом соединенного посредством выпрямителя 34, выполненного на четырех диодах, с выходом сумматора 25. При этом обмотка 22 крана 21 автоматической блокировки дифференциала 1 соединена с выходом транзисторного усилителя 28.
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.25 – Схема устройства для автоматической блокировки и разблокировки межосевого дифференциала
Каждый из датчиков 23 и 24 содержит металлический диск 35 с выступами и прорезями, катушку 36 индуктивности с магнитным сердечником, установленную возле металлического диска 35, первую дифференцирующую цепь 37, входом соединенную с выходом катушки 36 индуктивности и выполненную на резисторах 38, 39 и конденсаторе 40, триггер 41 с одним входом, выполненный на транзисторах 42, 43 и резисторах 44, 45, 46, 47, при этом база транзистора 42 соединена с выходом первой дифференцирующей цепи 37, последовательно соединенные согласующий усилитель 48, выполненный на транзисторе 49 и резисторе 50, вторая дифференцирующая цепь 51, выполненная на конденсаторе 52 и резисторе 53, выпрямитель 54, выполненный на четырех диодах, интегрирующая цепь 55, выполненная на резисторе 56 и конденсаторе 57, при этом вход согласующего усилителя 48 соединен с выходом триггера 41 с одним входом.
|
|
|
Кран 21 (рисунок 4.25) автоматической блокировки состоит из корпуса 1 (рисунок 4.26) с перегородками 2 и 3, которые образуют камеры А, Б, В. Камера А высокого давления имеет два отверстия: верхнее – для подвода сжатого воздуха из пневмобаллона 17 (рисунок 4.25), нижнее – в перегородке 2, закрываемое клапаном 4 с пружиной 5, для сообщения с камерой Б, которая имеет перегородку 3 с отверстием для полого штока 6, являющегося одновременно атмосферным клапаном, и боковое отверстие для подвода сжатого воздуха в пневмокамеру 15 механизма блокировки дифференциала. Шток 6 имеет упор 7 для пружины 8 и ограничивает ход штока вниз. В камере В размещен электромагнит с обмоткой 9, а шток 6 является одновременно и сердечником этого электромагнита.
Рисунок 4.26 – Схема крана автоматической блокировки и разблокировки межосевого дифференциала с его обмоткой
Наличие устройства автоматической блокировки и разблокировки межосевого дифференциала, состоящего из электромагнитных клапанов, установленных на пневмомагистралях к пневмокамере, переключателя выбора ручного или автоматического режима блокировки и разблокировки дифференциала позволяет обеспечить возможность выбора с помощью переключателя режимов ручного или автоматического блокирования и разблокирования дифференциала.
|
|
|
Наличие крана автоматической блокировки и разблокировки с обмоткой позволяет обеспечить автоматическое блокирование межосевого дифференциала по сигналу измерительной системы, оценивающей разность частот вращения карданных валов приводов среднего и заднего мостов соответственно.
Наличие первого датчика частоты вращения, установленного на первом карданном валу привода среднего моста, второго датчика частоты вращения, установленного на втором карданном валу привода заднего мостов, сумматора c двумя входами и выходом, выполненного на двух встречно включенных резисторах, первым входом соединенного с выходом первого датчика частоты вращения, вторым входом – с выходом второго датчика частоты вращения, транзисторного усилителя, выполненного на первом и втором последовательно соединенных транзисторах и трех резисторах, входом соединенного посредством выпрямителя, выполненного на четырех диодах, с выходом сумматора, крана автоматической блокировки, обмотка которого соединена с выходом транзисторного усилителя, позволяет получить на выходе первого датчика частоты вращения напряжение, пропорциональное частоте вращения первого карданного вала привода среднего моста. Наличие второго датчика частоты вращения, установленного на втором карданном валу привода заднего моста, позволяет получить на выходе второго датчика частоты вращения напряжение, пропорциональное частоте вращения второго карданного вала привода заднего моста. Сумматор c двумя входами, первый из которых соединен с выходом первого датчика частоты вращения, а второй – с выходом второго датчика частоты вращения, позволяет непрерывно получать на выходе сумматора разность напряжений, подаваемых на его входы. Эту разность напряжений подается через выпрямитель, выполненный на четырех диодах, на вход усилителя. Полученное усиленное напряжение на выходе усилителя далее подается на обмотку крана автоматической блокировки дифференциала.
Каждый из датчиков 23, 24 частоты вращения валов [5] работает следующим образом. При вращении вала с металлическим диском 35 с выступами и прорезями на выходах катушки индуктивности 36 формируются разнополярные импульсы, которые дифференцируются первой дифференцирующей цепью 37. На рис. 3а представлена осциллограмма остроконечных импульсов, пригодных для запуска триггера 41.
В исходном состоянии триггера 41 считается, что транзистор 42 триггера 41 закрыт, тогда транзистор 43 триггера 41 – открыт. При вращении вала 8 и поступлении на базу транзистора 42 положительного импульса А в момент времени t1 (рисунок 4.27 а, б) транзистор 42 открывается, а транзистор 43 закрывается (рисунок 4.27 б, в). При последующем поступлении в момент времени t2 отрицательного импульса Б (рисунок 4.27 а) на базу транзистора 42, этот транзистор закрывается, а транзистор 43 открывается. В результате этого на выходе транзистора 43 триггера 41 формируется прямоугольный импульс Д (рисунок 4.27 в).
а – остроконечные импульсы на выходе первой дифференцирующей цепи;
б – напряжение на коллекторе транзистора 42; в – напряжение на коллекторе транзистора 43; г – напряжение на выходе второй дифференцирующей цепи;
д – напряжение после выпрямления; е – напряжение на выходе датчика частоты вращения
Рисунок 4.27 – Электрические сигналя в цепях устройства:
При поступлении от первой дифференцирующей цепи 37 остроконечных импульсов В и Г (рисунок 4.27 а) на базу транзистора 42 происходит формирование прямоугольного импульса Е на выходе триггера 41 (рисунок 4.27 в).
Далее формирование прямоугольных импульсов на выходе транзистора 43 (рисунок 4.25) триггера 41 происходит аналогично описанному выше. Так как при изменении частоты вращения вала изменяется длительность полученных прямоугольных импульсов, а, следовательно, и их площадь, то с помощью второй дифференцирующей цепи 51 (рисунок 4.25), соединенной с выходом триггера 41 согласующим усилителем 48 (рисунок 4.25), из прямоугольных импульсов формируются одинаковые по площади разнополярные экспоненциальные импульсы (рисунок 4.27 г), что обеспечивает возможность применения операции их интегрирования цепью 55 (рисунок 4.25) после выполнения операции выпрямления (рисунок 4.27 д). На выходе цепи 55 формируется напряжение, уровень которого пропорционален частоте вращения валов (рисунок 4.27 e).
При равных частотах вращения n1 и n2 (рисунок 4.28), промежуток времени от 0 до t1) приводных валов 7, 8 среднего 2 и заднего 10 мостов (рисунок 4.25), и включенном автоматическом режиме блокировки, который задается переключателем 20 электромагнитный клапан 18 закрыт, а электромагнитный клапан 19 открыт. В верхнее отверстие камеры А крана 21 автоматической блокировки поступает сжатый воздух из баллона 17. Камера Б сообщается с атмосферой через полый шток 6 (рисунок 4.26) и с пневмокамерой 15, в результате чего вилка 13 перемещается в крайнее правое положение под действием пружины пневмокамеры 15. Венец 4 чашки 3 и муфта привода среднего моста разведены, а значит дифференциал разблокирован.
Рисунок 4.28 – Изменения частот вращения карданных валов среднего и заднего мостов
Если появляется разность частот вращения приводных валов 8 и 9, то на выходе сумматора появляется управляющее напряжение, пропорциональное разности частот вращения валов 8 и 9, это напряжение усиливается транзисторным усилителем 28 и подается на обмотку 22 (рисунок 4.25) крана 21 автоматической блокировки. При достижении разностью частот вращения валов 8 и 9 заданной предельной величины (рисунок 4.28, момент времени t2) напряжение на выходе усилителя (рисунок 4.29, момент времени t2) становится равным напряжению срабатывания uср (рисунок 4.30) электромагнита крана 21 (рисунок 4.25). Кран срабатывает и шток 6 (рисунок 4.26) перемещается вверх на величину hшт, закрывая атмосферный клапан и открывая воздушный клапан. Сжатый воздух из камеры А (рисунок 4.26) крана 21 (рисунок 4.25) поступает в камеру Б (рисунок 4.26) и далее через ее боковое отверстие в пневмокамеру 15 (рисунок 4.25). Вилка 13 под действием силы сжатого воздуха, действующего на диафрагму пневмокамеры 15, перемещается влево с подвижной муфтой 12, соединяя венец 4 чашки 3 муфты привода, с муфтой 16 привода среднего моста 2, тем самым блокируя дифференциал независимо от водителя.
Рисунок 4.29 – Напряжение на выходе транзисторного усилителя устройства автоматического управления блокировкой межосевого дифференциала
При снижении разности частот вращения n1 и n2 приводных валов 8 и 9 до определенной величины (момент времени t3, рисунок 4.28) напряжение на выходе (рисунок 4.29, момент времени t3) сумматора снижается, а, следовательно, снижается и напряжение на выходе усилителя 28 (рисунок 4.25). Когда напряжение на выходе усилителя становится равным напряжению uотп (рисунок 4.29 и рисунок 4.30) электромагнита крана 21 в исходное состояние (рисунок 4.25), шток 6 (рисунок 4.26) опускается вниз на величину перемещения hшт, открывая атмосферный клапан и закрывая воздушный клапан 4 под действием пружины 9 (рисунок 4.26). В камеру Б крана 21 автоматической блокировки не поступает сжатый воздух из баллона 17, а камера Б сообщается с атмосферой через полый шток 6 (рисунок 4.26) и с пневмокамерой 15 (рисунок 4.25), в результате чего вилка 13 перемещается в крайнее правое положение с подвижной муфтой 12 под действием пружины пневмокамеры 15. Венец 4 чашки 3 и муфта 16 привода среднего моста разведены, а значит дифференциал разблокирован.
На рисунке 4.31 приведена компоновочная схема устройства, включающая средний 1 и задний 2 мосты грузового автомобиля с колесной формулой 6х4, с указанием мест установки первого 3 и второго 4 датчиков частоты вращения соответствующих карданных валов. На ней также представлена функциональная схема разработанного устройства автоматического управления блокировкой дифференциала, включающая в себя последовательно соединенные сумматор 5, выпрямитель 6, транзисторный усилитель 7, электромагнитный кран 8 с обмоткой 9, пневмокамера 10, подвижная муфта 11, муфта привода 12.
Рисунок 4.30 – Нелинейная статическая характеристика крана автоматической блокировки межосевого дифференциала
Рисунок 4.31 – Компоновочная схема устройства автоматической блокировки межосевого дифференциала грузового автомобиля
Экономический эффект при установке предлагаемого устройства на автомобиль достигается путем снижения затрат на его эксплуатацию за счет улучшения проходимости, уменьшения износа шин и деталей трансмиссии, снижения расхода топлива благодаря своевременному блокированию межосевого дифференциала, что снижает уровень циркуляции мощности в трансмиссии.
4.5 Устройство автоматическойблокировки межколесного дифференциала колесного трактора
Эффективная работы колесного трактора во многом определяется таким эксплуатационным свойством, как проходимость. Для ее повышения используются системы автоматической блокировки межколесного дифференциала, которые блокируют его только при выполнении поворота колесным трактором, а при прямолинейном движении дифференциал находится в разблокированном состоянии. Это снижает проходимость колесного трактора в тяжелых дорожных условиях при его прямолинейном движении. Авторами предлагается автоматическое устройство блокировки и разблокировки межколесного дифференциала, работающее на основе обобщенного информационного параметра – разности частот вращения ведущих колес одной оси при движении трактора как при прямолинейном движении, так и при поворотах. Оно состоит из включателя устройства, муфты с фрикционными дисками для блокировки дифференциала; гидропривода ее срабатывания, состоящего из бака, насоса, редукционного клапана, электромагнитного двухпозиционного золотника с обмоткой; двух датчиков частоты вращения первого и второго ведущих колес; сумматора с двумя входами и выходом, входами соединенного с первым и вторым датчиками частоты вращения; усилителя, выходом соединенного с обмоткой золотника. При достижении установленной разности частот вращения колес ведущей оси, формируется управляющее напряжение, которое усиливается и подается на обмотку золотника. Перемещаясь, он обеспечивает включение муфты блокировки дифференциала. При снижении разности частот вращения ведущих колес до нуля, происходит автоматическое разблокирование межколесного дифференциала.
Для повышения проходимости колесного трактора он, как правило, оборудуется устройством для блокировки и разблокировки межколесного дифференциала. При этом в качестве информационного параметра для работы устройства для управления блокировкой используется не обобщенный информационный параметр, каким является разность частот вращения ведущих колес трактора, а угол поворота рулевого колеса трактора [7]. Из-за этого работа устройство блокировки и разблокировки отличается погрешностями, а проходимость трактора повышается недостаточно. Авторами предлагается устройство, в котором в качестве обобщенного информационного параметра выступает разность частот вращения ведущих колес. Это позволяет при формировании управляющего сигнала на блокирование и разблокирование межколесного дифференциала учесть не только угол поворота колес, но и появление разности частот вращения колес из-за неравных сопротивлений движению каждого колеса в случае прямолинейного движения трактора.
Устройство (рисунок 4.32) автоматического блокирования и разблокирования дифференциала 1, установленное на заднем мосту 2 трактора, включает в себя корпус 3 дифференциала, с установленными внутри корпуса 3 на крестовине 4 коническими шестернями – сателлитами 5 и двумя полуосевыми коническими шестернями 6 и 7 приводных полого первого вала 8 первого и цельного вала 9 второго колес, включатель 10 устройства для автоматической блокировки, муфту сцепления 11 с фрикционными ведущими дисками 12 с внутренними зубьями, соединенными через вал 13 с крестовиной 4, и фрикционными ведомыми дисками 14 с наружными зубьями, соединенными через полый вал 8 с полуосевой шестерней 6 и ведущей шестерней 15 колесной передачи первого колеса, вал 8 с полуосевой шестерней 7 и ведущей шестерней 16 колесной передачи второго колеса, последовательно соединенные трубопроводом 17 бак 18, насос 19, редукционный клапан 20, золотник 21, выполненный электромагнитным двухпозиционным, подвижный нажимной диск 22 муфты сцепления 11, обмотка 23, золотника 21. При автоматизации процесса блокировки-разблокировки введены первый датчик 24 частоты вращения, установленный на ведущей шестерне колесной передачи полого вала привода первого колеса, второй датчик 25 частоты вращения, установленный на ведущей шестерне колесной передачи вала привода второго колеса заднего моста, сумматор 26 с двумя входами и выходом, выполненный на двух встречно включенных резисторах 27 и 28, первым входом соединенный с выходом первого датчика 24 частоты вращения, вторым входом – с выходом второго датчика 25 частоты вращения, усилитель 29, выполненный на первом 30 и втором 31 последовательно соединенных транзисторах и трех (32, 33, 34) резисторах, входом подсоединенный к выходу сумматора 26 посредством выпрямителя 35, выполненного на четырех диодах, при этом обмотка 23 электромагнитного золотника 21 соединена с выходом усилителя 29.
Каждый из датчиков 24 и 25 [2, 3, 5] содержит катушку 36 индуктивности с магнитным сердечником, установленную возле зубьев шестерни (рисунок 4.33), первую дифференцирующую цепь 37, входом соединенную с выходом катушки 36 индуктивности и выполненную на резисторах 38, 39 и конденсаторе 40, триггер 41 с одним входом, выполненный на транзисторах 42, 43 и резисторах 44, 45, 46, 47. При этом база транзистора 42 соединена с выходом первой дифференцирующей цепи 37, последовательно соединенные согласующий усилитель 48, выполненный на транзисторе 49 и резисторе 50, вторая дифференцирующая цепь 51, выполненная на конденсаторе 52 и резисторе 53, выпрямитель 54, выполненный на четырех диодах, интегрирующая цепь 55, выполненная на резисторе 56 и конденсаторе 57, при этом вход согласующего усилителя 48 соединен с выходом триггера 41 с одним входом.
Рисунок 4.33 – Общая вид датчика частоты вращения шестерни колесной передачи
Выполнение золотника двухпозиционным электромагнитным с обмоткой позволяет использовать его в качестве исполнительного элемента в автоматической системе управления блокировкой и разблокировкой межколесного дифференциала.
Введение в предлагаемое устройство датчиков частоты вращения 24, 25, выполненных на перечисленных выше электронных узлах, позволяет получить на их выходах напряжения, пропорциональные частотам вращения колес (рисунок 4.34 е). Посредством сумматора и усилителя, разность напряжений датчиков частоты вращения подают на обмотку двухпозиционного электромагнитного золотника автоматической системы управления блокировкой и разблокировкой дифференциала.
Рисунок 4.34 – Изменение напряжения в электрических цепях
Каждый из датчиков 24 и 25 частоты вращения валов работает следующим образом [2, 3, 4]. При вращении шестерни 15 или 16 на выводах катушки индуктивности 36 формируются разнополярные импульсы, которые дифференцируются первой дифференцирующей цепью 37. На рисунке 4.34а представлен график остроконечных импульсов напряжения на выходе первой дифференцирующей цепи 37, пригодных для запуска триггера 41.
В исходном состоянии триггера 41 транзистор 42 триггера закрыт, тогда транзистор 43 триггера открыт. При вращении валов и поступлении на базу транзистора 42 положительного импульса А в момент времени t1 (рисунки 4.34а и 4.34б) транзистор 42 открывается, а транзистор 43 закрывается (рисунки 4.34б и 3.34в). При последующем поступлении в момент времени t2 отрицательного импульса Б (рисунок 4.34а) на базу транзистора 42, этот транзистор закрывается, а транзистор 43 открывается. В результате этого на выходе транзистора 43 триггера 41 формируется прямоугольный импульс Д (рисунок 4.34в).
При поступлении от первой дифференцирующей цепи 37 остроконечных импульсов В и Г (рисунок 4.34а) на базу транзистора 42 происходит формирование прямоугольного импульса Е на выходе триггера 41(рисунок 4.34в). Далее формирование прямоугольных импульсов на выходе триггера 41 происходит аналогично описанному выше. Так как при изменении частоты вращения валов изменяется длительность полученных прямоугольных импульсов, а, следовательно, и их площадь, то с помощью второй дифференцирующей цепи 51, соединенной с выходом триггера согласующим усилителем 48, из прямоугольных импульсов формируются одинаковые по площади разнополярные экспоненциальные импульсы (рисунок 4.34г), что обеспечивает возможность применения операции их интегрирования цепью 55 после выполнения операции выпрямления (рисунок 4.34д). На выходе цепи 55 формируется напряжение, уровень которого пропорционален частоте вращения валов (рисунок 4.34e).
При равных частотах вращения n1 и n2 шестерен 15 и 16 приводных валов 8, 9 (рисунок 4.32), дифференциал разблокирован (рисунок 4.35, промежуток времени от 0 до t1).
Если появляется разность частот вращения (рисунок 4.35) приводных валов 8 и 9, то на выходе сумматора появляется управляющее напряжение, пропорциональное разности частот вращения валов 8 и 9. Это напряжение усиливается транзисторным усилителем 29 (рисунок 4.36) и подается на обмотку 23 (рисунок 4.32) золотника 21. При достижении разностью частот вращения валов 8 и 9 заданной предельной величины (рисунок 4.35, момент времени t2) напряжение на выходе усилителя (рис. 3.36, момент времени t2) становится равным напряжению срабатывания uср (рисунок 4.37). Электромагнитный золотник 21 (рисунок 4.32), перемещается, тем самым, блокируя дифференциал независимо от водителя.
При снижении разности частот вращения n1 и n2 приводных валов 8 и 9 до величины uотп в момент времени t3 (рисунок 4.36) напряжение на выходе (рисунок 4.37) в момент времени t3 сумматора снижается, а следовательно, снижается напряжение на выходе усилителя 29 (рисунок 4.32). Когда напряжение на выходе усилителя становится равным напряжению uотп (рисунки 4.36 и 4.37) электромагнитный золотник приходит в исходное состояние, а значит дифференциал разблокирован.
Рисунок 4.35 – Изменение частот вращения валов
Рисунок 4.36 – Изменение напряжения на выходе усилителя
Рисунок 4.37 – Зависимость перемещения золотника от подаваемого на его обмотку напряжения от усилителя
Экономический эффект при установке предлагаемого устройства на трактор достигается путем снижения затрат на эксплуатацию за счет улучшения его проходимости, из-за своевременного блокирования и разблокирования межколесного дифференциала.
Догружатель автопоезда
Существующие автопоезда [9], содержащие автомобиль и прицеп, обладает недостаточной проходимостью, что приводит к снижению их производительности, ухудшению топливной экономичности и увеличению затрат на их эксплуатацию. Объясняется это тем, что при ухудшении дорожных условий может происходить буксование задних ведущих колес из-за недостаточного сцепного веса.
Авторами предлагается устройство автоматического догружения задних ведущих колес с электропневматической системой управления им с использованием такого информационного параметра как разность частот вращения задних ведущих колес и передних управляемых колес автомобиля (далее догружатель автопоезда), которое позволит снизить затраты на эксплуатацию автопоезда за счет повышения его производительности, топливной экономичности и проходимости.
Автопоезд содержит автомобиль 1 и прицеп 2 (рисунок 4.38), соединенные между собой дышлом 3 прицепа и тягово-сцепным устройством 4 автомобиля, раму 5 автомобиля, раму 6 прицепа, рессоры 7, соединяющие мосты 8, 9 автомобиля и мосты 10, 11 прицепа с их рамами 5, 6, передние управляемые колеса 12 и задние ведущие колеса 13 автомобиля, коробку передач 14, карданную передачу 15, главную передачу 16 привода задних ведущих колес автомобиля, кронштейн 17 на раме прицепа, стойку 18, одним концом установленную посредством первого пальца 19 на раме автомобиля, на втором конце которой установлен на оси 20 ролик 21 с помещенным на нем тросом 22, соединяющим кронштейн 17 рамы 6 прицепа с рамой автомобиля, пневмоцилиндр 23 с электромагнитным двухпозиционным золотником 24 с обмоткой 25 и штоком 26, соединенный пальцем 27 с рамой автомобиля, а шток 26 установлен с обеспечением возможности оказывать воздействие на стойку 18 при своем перемещении, датчик 28 частоты вращения карданной передачи 15 [4, 6], датчик 29 частоты вращения передних управляемых колес 12 автомобиля 1, при этом каждый из датчиков 28 и 29 содержит металлический диск 30 с прорезями и выступами, установленные на валу карданной передачи 15 и на валу переднего колеса 12 соответственно, импульсный щелевой преобразователь 31, установленный вблизи дисков 30 с обеспечением возможности вхождения выступов диска 30 в щель преобразователя 31, соединенный с дифференцирующей цепью 32, выполненную на резисторах 33 и 34 и конденсаторе 35, соединенной с выпрямителем 36 на четырех импульсных диодах 37, 38, 39, 40, cоединенным с интегрирующей цепью 41, выполненную на резисторе 42 и конденсаторе 43, при этом датчик 29 частоты вращения передних управляемых колес дополнительно содержит выходной резистор 44 подсоединенный параллельно конденсатору 43, делитель напряжения 45, выполненный на соединенных последовательно первом 46 и втором выходным 47 резисторах с коэффициентом деления, равным передаточному числу главной передачи 16 автомобиля, входом соединенный с выходом датчика 28 частоты вращения карданной передачи 16, cумматор 48, выполненный на встречно включенных выходном резисторе 47 делителя 45 напряжения и выходном резисторе 44 датчика 29 частоты вращения передних управляемых колес 12, при этом первый 49 и второй 50 выводы выходных резисторов 44, 47 cоединены между собой, усилитель 51, выполненный на первом 52 и втором 53 последовательно соединенных транзисторах и четырех резисторах 54, 55, 56, 57, при этом база 58 первого транзистора 52 усилителя 51 соединена с третьем выводом 59 выходного резистора 44 датчика 29 частоты вращения передних управляемых колес, а эмиттер 60 первого транзистора 52 усилителя 51 соединен с четвертым выводом 61 выходного резистора 47 делителя 45, при этом обмотка 25 электромагнитного двухпозиционного золотника 24 соединена с выходом усилителя 51.
Рисунок 4.38 – Схема устройства для автоматического увеличения сцепного веса автомобиля
Установка на раме автомобиля-тягача догружателя позволяет при появлении буксования ведущих колес автомобиля и снижении частоты вращения передних управляемых колес по отношению к частоте вращения задних ведущих колес (появляется разность частот вращения передних управляемых и задних ведущих колес автомобиля – рисунок 4.39), получить на выходе сумматора управляющее напряжение, пропорциональное разности частот вращения передних управляемых и задних ведущих колес.
Рисунок 4.39 – Изменения частот вращения передних управляемых и задних ведущих колес автомобиля
При этом на третьем выводе выходного резистора датчика частоты вращения передних управляемых колес появляется минус управляющего напряжения, а на четвертом выводе выходного резистора делителя появляется плюс. При появлении отрицательного напряжения, приложенного к базе первого транзистора усилителя, первый транзистор закрывается, а второй открывается¸ и в коллекторной цепи второго транзистора появляется ток, протекающий по обмотке электромагнитного двухпозиционного золотника, который создает падение напряжения на его обмотке. При достижении разностью частот вращения передних управляющих и задних ведущих колес автомобиля заданной предельной величины (рисунок 4.39, момент времени t2) это напряжение (рисунок 4.40, момент времени t2) становится равным напряжению срабатывания uср электромагнитного двухпозиционного золотника (рисунок 4.41). Электромагнитный двухпозиционный золотник перемещается, сжатый воздух подается в пневмоцилиндр и выталкивает его шток.
Рисунок 4.40 – Напряжение на выходе транзисторного усилителя устройства автоматического управления увеличением сцепного веса автомобиля
Рисунок 4.41 – Нелинейная статическая характеристика электромагнитного двухпозиционного золотника устройства автоматического управления увеличением сцепного веса автомобиля
В результате появляется сила, воздействующая на стойку. Стойка поворачивается и через ролик тросом осуществляет подъем прицепа, догружая, таким образом, задние ведущие колеса автомобиля и тем самым увеличивая его сцепной вес. Так как при снижении буксования разность частот вращения передних управляемых и задних ведущих колес снижается и при достижении на выходе усилителя напряжения отпускания электромагнитного двухпозиционного золотника он возвращается в исходное положение (рисунок 4.41), а, cледовательно, сжатый воздух выходит из пневмоцилиндра и его шток перемещается в исходное положение. Стойка поворачивается, трос освобождается и опускает прицеп, тем самым, восстанавливая первоначальный сцепной вес автомобиля.
Догружатель автопоезда работает следующим образом. В процессе движения автопоезда, оснащенного догружателем, вращаются задние ведущие колеса 13 и вал карданной передачи 15, а также передние управляемые колеса 12 автомобиля. Частоты вращения вала карданной передачи 15 и передних управляемых колес 12 измеряются датчиками 28 и 29 следующим образом. При вращения вала карданной передачи 15 и передних управляемых колес 12 выступы диска 30 проходят через щели преобразователя 31 и на резисторе 34 возникают прямоугольные импульсы напряжения (рисунок 4.42а), которые дифференцируются дифференцирующей цепью 32. На резисторе 34 возникают разнополярные экспоненциальные импульсы напряжения (рисунок 4.42б) одинаковой формы и площади, при этом количество этих импульсов будет больше за одинаковый промежуток времени, и меньше, если частота вращения вала карданной передачи 15 или переднего управляемого колеса 12 снижаются.
Рисунок 4.42 – Электрические сигналы в цепях устройства
C помощью выпрямителя 36, выполненного на четырех импульсных диодах 37, 38, 39, 40, осуществляется выпрямление, на выходе выпрямителя 36 при этом появляется положительная последовательность экспоненциальных импульсов напряженния (рисунок 4.42в). C помощью интегрирующей цепи 41, выполненной на резисторе 42 и конденсаторе 43, осуществляется интегрирование поступающих на вход интегрирующей цепи 41 положительных экспоненциальных импульсов напряжения, и на выходе выходного резистора 44 формируется напряжение (рисунок 4.42г), уровень которого в любой момент времени пропорционален частотам вращения передних управляемых колес 12, а на входе делителя 45 напряжения формируется уровень напряжения (рисунок 4.42г) пропорциональный частоте вращения вала карданной передачи 15.
Напряжение с выхода датчика 28 частоты вращения вала карданной передачи 15 непрерывно делится делителем напряжения 45 на передаточное число главной передачи и результат деления в виде уровня напряжения формируется на выходном резисторе 47 делителя 45. Этот уровень напряжения пропорционален частоте вращения задних ведущих колес 13 автомобиля.
При равенстве частот вращения n1 передних управляемых и n2 задних ведущих колес автомобиля (буксование отсутствует) напряжение на выходе датчика 29 частоты вращения передних колес 12 равно напряжению на выходе делителя 45 напряжения. Эти напряжения подаются на соответствующие входы сумматора 48, на выходе которого устанавливается напряжение, равное нулю. При этом первый транзистор 52 усилителя 51 открыт, а второй транзистор 53 усилителя закрыт. По обмотке 25 электромагнитного двухпозиционного золотника 24 ток не протекает, поэтому напряжения на выходе усилителя 51 и на обмотке 25 золотника 24 равны нулю, шток 26 пневмоцилиндра 23 не перемещается, cила, воздействующая от штока на стойку 18 равна нулю.
При появлении буксования задних ведущих колес 13 автомобиля частота вращения передних управляемых колес 12 снижается по отношению к частоте вращения задних ведущих колес 13, появляется разность частот вращения (рисунок 4.39) передних управляемых колес 12 и задних ведущих колес 13 автомобиля 1. На выходе сумматора 48 появляется управляющее напряжение, пропорциональное разности частот вращения передних управляемых колес 12 и задних ведущих колес 13, при этом на третьем выводе 59 выходного резистора 44 датчика 29 частоты вращения передних управляемых колес 12 появляется управляющее напряжение со знаком минус, а на четвертом выводе 61 выходного резистора 47 делителя напряжения 45 появляется управляющее напряжение со знаком плюс. При появлении отрицательного напряжения, приложенного к базе первого транзистора 52 усилителя 51, первый транзистор 52 закрывается, а второй транзистор 53 усилителя – открывается. В коллекторной цепи второго транзистора 53 усилителя появляется ток, протекающей по обмотке 25 электромагнитного двухпозиционного золотника 24, которое создает падение напряжения на его обмотке. При достижении разностью частот вращения передних управляемых колес 12 и задних ведущих колес 13 автомобиля заданной предельной величины (рисунок 4.39, момент времени t2) это напряжение (рисунок 4.40, момент времени t2) становится равным напряжению срабатывания uср электромагнитного двухпозиционного золотника 24 (рисунок 4.41). Электромагнитный двухпозиционный золотник 24 перемещается, воздух под давлением подается в пневмоцилиндр 23 и перемещает шток 26 пневмоцилиндра 23. В результате появляется сила, воздействующая на стойку 18. Стойка поворачивается и через ролик 21 тросом 22 осуществляет подъем прицепа 2, догружая задние ведущие колеса 13 автомобиля. Их буксование снижается.
При снижении буксования, а, следовательно, и разности частот вращения n1 и n2 передних управляемых колес 12 и задних ведущих колес 13 автомобиля до величины, соответствующей моменту времени, равному t3 (рисунок 4.39), напряжение на выходе сумматора 48 снижается, на базу первого транзистора 52 усилителя 51 подаваемое напряжение со знаком минус снижается. Первый транзистор 52 усилителя 51 открывается, а второй транзистор 53 усилителя 51 – закрывается. По обмотке 25 электромагнитного двухпозиционного золотника ток не протекает, и золотник возвращается в первоначальное состояние. Сжатый воздух выходит из пневмоцилиндра 23 и шток 26, под действием силы троса, приходит в первоначальное состояние, догружающая сила становится равной нулю.
Экономический эффект при установке предлагаемого устройства на автопоезд достигается путем снижения затрат на его эксплуатацию за счет повышения его проходимости и производительности, уменьшения износа шин и деталей трансмиссии, снижения расхода топлива благодаря своевременному увеличению сцепного веса на ведущие колеса, снижающему их буксование.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 187; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!