1447

с приводом от рулевого колеса РК, гидроцилиндры одностороннего действия управляющего контура ЦС, расположенные внутри штоков основных гидроцилиндров ЦП, а также предохранительный клапан КП1, установленный на выходе из насоса H1, теплообменника Т, установленного на трассе слива гидрораспределителя P1. Так как питание насоса H1 производится от общего гидробака Б, то управляющий контур служит и для охлаждения рабочей жидкости всей гидросистемы.

Рис. 3. Схема гидравлическая принципиальная рулевого управления трактора К-701М

Рабочий контур содержит гидрораспределитель Р2 с запорной

21

клапанной коробкой З и предохранительным клапаном КП2. Управление гидрораспределителем осуществляется подачей рабочей жидкости на торцы золотника из магистрали к цилиндрам ЦС управляющего контура. Питание рабочего контура гидросистемы рулевого управления производится от регулятора потока РП.

Регулятор потока РП предназначен для перераспределения потоков рабочей жидкости от насосов Н2 рабочего контура. При малой частоте вращения коленчатого вала дизеля регулятор потока РП всю рабочую жидкость от насосов Н2 рабочего контура направляет в систему рулевого управления для обеспечения маневрирования трактора. При увеличении частоты вращения коленчатого вала дизеля свыше 14,17 с-1 регулятор потока РП начинает подавать рабочую жидкость и в систему рабочего оборудования. При частоте вращения коленчатого вала дизеля свыше 30,83 с-1 регулятор потока РП разделяет потоки от насосов Н2 и каждый насос работает в свою гидросистему.

Гидросистема рулевого управления трактора работает следующим образом. При неподвижном командном органе РК золотники гидрораспределителей P1 и Р2 находятся в нейтральном положении. При этом рабочая жидкость от насоса H1 по каналам гидрораспределителя P1 направляется через теплообменник Т в гидробак Б; следящие полости гидроцилиндров ЦС закрыты золотником гидрораспределителя P1. Полости гидроцилиндров ЦП закрыты обратными клапанами З гидрораспределителя Р2. Рабочая жидкость от регулятора потоков РП по каналам гидрораспределителя Р2 направляется в гидробак Б.

При вращении командного органа РК золотник под действием перепада давления, создаваемого на его торцах насосом-дозатором НД, перемещается, направляя рабочую жидкость от насоса Н1 к насосу-дозатору НД и от насоса-дозатора НД к следящей полости гидроцилиндров ЦС слежения. Рабочее давление в следящей системе, попадая на торец золотника основного гидрораспределителя Р2, перемещает его золотник, направляет рабочую жидкость от регулятора потоков РП через обратный клапан З в полости гидроцилиндров поворота ЦП. При повороте полурам относительно друг друга в следящей полости гидроцилиндра слежения ЦС освобождается объем для рабочей жидкости, поступающей от гидрораспределителя управляющего контура. Так как рабочая жидкость, поступающая в следящую полость, проходит через насос-

22

дозатор НД, угол поворота командного органа РК пропорционален ходу гидроцилиндра ЦП или углу поворота полурам относительно друг друга.

При отсутствии возможного поворота из-за упора штока одного из гидроцилиндров ЦП в крышку и возрастании рабочего давления в гидроцилиндре свыше 12 МПа срабатывает предохранительный клапан КП2, перепуская рабочую жидкость в гидробак Б. В этом случае и в управляющем контуре давление рабочей жидкости поднимается и предохранительный клапан КП1 соединяет нагнетательную магистраль насоса H1 со сливной магистралью гидросистемы. При этом командный орган РК вращаться не может, т.к. насосу-дозатору НД некуда подавать рабочую жидкость. Если вращение командного органа РК прекращается, золотники гидрораспределителей P1 и Р2 возвращаются в нейтральное положение.

3.3. Моноблочный объемный гидропривод рулевого управления

ОАО "Омскгидропривод" и СибАДИ разработано гидрообъемное рулевое управление транспортного средства.

Гидрообъемное рулевое управление (рис. 4) состоит из распределителя Р, насоса-дозатора НД, усилителя потока УП, предохранительного клапана КП1, противоударных клапанов КП2 и КПЗ, противовакуумных обратных клапанов KО1 и КО2, питающего насоса Н, бака Б, исполнительного гидроцилиндра Ц, обратных клапанов КОЗ, КО4, КО5 и гидролиний Л1…Л9.

Гидрообъемное рулевое управление колесного транспортного средства работает следующим образом. Поворот рулевого колеса РК приводит к рассоединению напорной гидролинии Л1 со сливной гидролинией Л6. В зависимости от направления поворота колеса РК распределитель Р соединяет гидролинию Л1 с насосом-дозатором НД посредством гидролиний Л4 или Л5. Насос-дозатор НД работает в режиме мотора. Далее поток рабочей жидкости возвращается на распределитель Р и по гидролинии Л7 поступает в усилитель потока УП. Под действием перепада давления в линиях управление золотник усилителя потока УП перемещается и происходит суммирование потока поступающего из насоса-дозатора НД по гидролинии Л7 и потока, поступающего через обратный клапан КОЗ по гидролинии Л9,

23

непосредственно из гидролинии Л1 от питающего насоса Н. Учитывая, что в гидролинии Л7 и Л9 давление практически одинаковое, поэтому в усилителе потока происходит пропорциональное суммирование потока. Поток в гидролинии Л7 во столько раз больше или меньше потока в гидролинии Л9, во сколько площадь поперечного сечения каналов усилителя потока от гидролинии Л7 больше или меньше каналов от гидролинии Л9. Суммарный поток рабочей жидкости по гидролинии Л8 через распределитель Р и гидролинии Л2 или Л3 поступает в одну из полостей исполнительного гидроцилиндра Ц. Из другой полости по соответствующим гидролиниям рабочая жидкость поступает в гидравлический бак Б.

Рис. 4. Схема гидравлическая принципиальная моноблочного рулевого управления

24

В аварийном режиме работы гидрообъемного рулевого управления, например, при отказе двигателя, а значит и питающего насоса, схема работает следующим образом. При повороте рулевого колеса РК и отсутствии потока от питающего насоса Н насос-дозатор НД работает в режиме насоса. Поток рабочей жидкости к насосудозатору НД поступает по гидролинии Л4 или Л5 через распределитель Р и через обратный клапан К05 из сливной гидролинии Л6. В аварийном режиме работы в усилителе потока УП суммирования потока не происходит, так как в гидролинии Л1 давление значительно ниже чем в гидролинии Л9, и в усилитель потока УП поступает рабочая жидкость только от насоса-дозатора НД. Обратный клапан КОЗ закрыт. В этом случае отсутствует усиление потока.

4.РАСЧЕТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

4.1.Расчет момента поворота

Расчет момента поворота в курсовом и дипломном проектировании целесообразно проводить по приближенным формулам с минимальным количеством входящих в них величин, т.к. использование сложных выражений с большим количеством величин и коэффициентов затруднено и не дает значительного уточнения результата.

Определение момента поворота производится для гидросистем рулевого управления работающих при повороте на месте на тяжелых разрыхленных грунтах.

Номинальный момент поворота для колесных машин с управляемыми колесами или шарнирно-сочлененных машин типа "одноосный тягач с полуприцепом" при максимальных углах поворота от 25° и более определяется по выражению:

где MП – номинальный момент поворота, кН·м; Θ – максимальный угол поворота от положения для прямолинейного движения, рад; G – нагрузка на мост с управляемыми колесами или на мост одноосного тягача, кН.

Для шарнирно-сочлененных машин с максимальным углом

25

складывания от положения для прямолинейного движения в пределах 20…50° и с положением сочленяющего шарнира характеризуемым отношением l/L = 0, 25…0,5 можно использовать выражение:

l – длина меньшей секции (расстояние от шарнира до ближайшего моста), м; L – колесная база машины, м.

На основании анализа кинематики рулевого привода и полученных значений момента поворота управляемых колес или складываемых секций шарнирно-сочлененных машин производится расчет усилий на шток исполнительного цилиндра.

4.2. Расчет объемного гидропривода рулевого управления

Перед проведением статического расчета гидросистемы рулевого управления необходимым этапом работы является обоснование принципиальной схемы. На этом этапе производится анализ условий работы гидросистемы рулевого управления, требований, которые оно должно удовлетворять и пути выполнения этих требований.

Статический расчет системы рулевого управления может производиться неоднократно. Первоначально выполняется предварительный расчет, который позволяет определить порядок искомых величин, соотношение влияния различных параметров, номенклатуру используемых элементов и степень расхождения между требуемыми выходными параметрами и их расчетными значениями. Дальнейшее повторение расчетов (возможно неоднократное) позволяет уточнить значения различных параметров и добиться совпадения значений выходных величин с диапазоном требуемых в пределах до 10%.

Типовой схемой объемного гидропривода рулевого управления является схема, представленная на рис. 5.

Основными элементами объемного гидропривода рулевого управления являются: исполнительные цилиндры Ц1, Ц2; питающий насос Н; насос-дозатор НД; распределитель Р; предохранительные клапаны КП1, КП2; противоударные клапаны КПЗ, КП4; обратные клапаны KO1, К02, КОЗ, К04; фильтр Ф.

Указанная схема работает следующим образом. В нейтральном

26

положении поток рабочей жидкости поступает от питающего насоса Н на распределитель Р, проходит через него и по сливной гидролинии выходит в гидробак Б через фильтр Ф. В рабочем положении при вращении рулевого колеса РК поток рабочей жидкости от питающего накоса Н поступает на распределитель Р, насос-дозатор НД, распределитель Р и в соответствующие полости цилиндров Ц1 и Ц2.

Рис. 5. Схема гидравлическая принципиальная рулевого управления

Площади штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров определяются по выражению:

27

цилиндров, Н; р – давление в гидроприводе, Па.

Анализируя кинематику управляемых колес или шарнирносочлененной рамы, конструктивно выбираем необходимый ход поршней Н.

Выбирая отношение площади поршня к площади штока φ = 1,25 или φ = 1,5, определяем минимальный диаметр поршня по выражению:

В работе приведены параметры гидроцилиндров общего назначения. По указанным параметрам выбираем рекомендуемые диаметры поршня, штока и ход поршня. При этом выбранный диаметр поршня должен превышать или быть равным расчетному диаметру поршня.

На основании выбранных диаметров и требуемого хода поршня определяем объем рабочей жидкости V, необходимый для перемещения поршней из одного крайнего положения в другое.

Исходя из условия необходимости поворота управляемых колес, для частей шарнирной рамы из одного крайнего положения в другое за 5 оборотов командного органа определяем рабочий объем насосадозатора:

Для объемного гидропривода рулевого управления

рекомендуется выбирать насосы-дозаторы с рабочим объемом 80·10-6, 125·10-6, 160·10-6, 240·10-6, 320·10-6 м3.

Скорость перемещения штоков исполнительных гидроцилиндров определяется по выражению:

28

где QНД – подача от насоса-дозатора к исполнительным гидроцилиндрам определяется произведением рабочего объема насоса-дозатора, nНД – частота вращения ротора насоса дозатора.

Для расчетов объемного гидропривода рулевого управления частоту вращения командного органа, а значит и насоса-дозатора, принимают равной 1,5 с-1, что соответствует, максимальному значению.

Полезная мощность объемного гидропривода рулевого управления, необходимая для обеспечения его работоспособности, определяется мощностью гидроцилиндров NЦ, (одного или двух), необходимой для реализации выходных параметров, усилия и скорости:

υ – скорость перемещения штоков, м/с, NЦ – мощность гидроцилиндров, кВт.

Полезная мощность гидронасоса NН определяется исходя из потребной мощности гидроцилиндров с учетом потерь энергии при ее

где КЗУ – коэффициент запаса по усилию, учитывающий путевые и местные потери давления; КЗС – коэффициент запаса по скорости, учитывающий утечки жидкости и уменьшение подачи насоса вследствие перегрузки двигателя машины.

Значение коэффициентов КЗУ и КЗС берутся из литературы.

Для выбора гидронасоса необходимо знать номинальное давление и рабочий объем насоса. Давление рНОМ в объемном гидроприводе рулевого управления выбирается исходя из условий работы машины. Рабочий объем насоса qН определяют по выражению:

29

где nН – частота вращения вала насоса, с-1; рНОМ – номинальное давление, кПа; qН – рабочий объем питающего насоса, м3.

При расчетах объемного гидропривода рулевого управления частота вращения вала насоса должна составлять 60% от частоты вращения вала двигателя (если насос установлен на двигатель без редуктора). С учетом полученных значений давления рНОМ и рабочего объема qН выбираем насос. Для объемного гидропривода рулевого управления дорожно-строительных машин в качестве питающего насоса рекомендуется применять шестеренные насосы.

По технической характеристике выбранного насоса производят определение действительной минимальной подачи насоса QД.MIN по выражению:

где qН – рабочий объем выбранного насоса, м3; nН.MIN – частота вращения вала насоса, с-1; ηН. ОБ – объемный КПД насоса.

По условию QД.MIN < QНД производится проверка обеспечения расходом рабочей жидкости насоса-дозатора. Если указанное условие выполняется, то необходимо увеличить рабочий объем питающего насоса. Действительная подача питающего насоса при номинальной частоте вращения вала насоса определяется по выражению:

Внутренние диаметры всасывающей, напорной и сливной гидролиний определяют из уравнения неразрывности потока жидкости:

где di – внутренний диаметр соответствующей гидролинии, м;

Qi – расход рабочей жидкости в соответствующей гидролинии м3/с;

υЖi – скорость движения рабочей жидкости в соответствующей гидролинии, м/с.

Рекомендуемые значения скоростей движения рабочей жидкости приведены в справочной литературе.

30