Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Средства гидропневмоавтоматики

При отпускании педали возвратная пружина 6 перемещает поршень 8 в исходное по­ ложение,а рабочая жидкость из колесных гидроцилиндров возвращается в главный ци­ линдр через открытый впускной клапан 5.Для того чтобы при резком отпускании педааи и быстрым обратном движении поршня за ним не возникало разряжения, в пор­ шне имеются отверстия,а на манжете поршня выполнены аксиальные канавки.Рабочая жидкость,которая через перепускное отверстие 2 постоянно заполняет внутреннюю по­ лость поршня, через указанные отверстия и отогнутые края манжета 7 поступает в по­ лость за поршнем, предотвращая возникновение там вакуума.

На рис. 10.6,б,показан главный цилиндр типа "тандем" автомобилей ВАЗ.Врасторможенном состоянии внутренний торец поршня 8 под действием возвратной пружины 6 отходит от торца манжеты 7 на расстояние, определяемое данной распорной втулки 11,которая упирается в стопор 9.Рабочая жидкость проходит по торцевому зазору меж­ ду поршнем и манжетой, а затем по радиальным впускным отверстиям в пустотелом поршне 8 поступает к колесным цилиндрам. При перемещении толкателя 10 главного цилиндра первичньн! поршень 8 перемешается,торцевой зазор между ним и манжетной 7 перекрывается. В рабочей жидкости позади первичного поршня и в первом контуре привода начинает возрастать давление. Вследствие этого перемещается вторичный пор­

усилии на педаль закрывает вакуумный клапан 3 и,сжимая пружину,открывает воздушный клапан 4. При этом полость А через воздушным фильтр 5 сообщается с атмосферой.а по­ лость Б через апорный клапан 1 постоянно сообщена с выпускным трубопроводом дви­ гателя, вслелстиис чего в ней создается разрежегше.В результате рахпичия давлений в по­ лостях А и Б усилие передается через толкатель на поршень 8.за счет чего и обеспечива­ ется допол11нте.1ьное давление в контуре гидропривода. В зависимости от изменения уси­ лия на тормозную педаль изменяется и давлегте.полости В,а значит.и положение клапа­ на управления 6. Следящее действие усилителя обеспечивается уравновешиванием сил, действующих на диафрагму к^ишана.При растормаживании давление в полости В снижа­ ется,поршень клапана 6 перемещается вниз. Клапан открывается - полость А и Б сооб­ щаются меж,а\ собои.Диафрагма усилителя 2 пружиной отводится в исходное положение. Для удаления воздуха из гидросистемы предназначены перепускные клапаны 7.

распределители тормозов 7 и 23 разобщают тормозные цилиндры 12 и 15 со сливом.Ра­ бочая жидкость от насоса 18 под давлением через обратные клапаны 22 и 20 гидроак­ кумулятора 19,запорные клапаны 8 и 2} обратные клапаны 10 и 16 поступает в тормоз­ ные цилиндры 12 и 15 осуществляя торможение трактора.Одновременно рабочая жид­ кость через уравнительные клапаны 3 и 4 поступает к крану управления передним ве­ дущим мостом (ПВМ), обеспечивая включение его для более эффективного торможения.Давление в цилиндрах тормозов 12 и 15 пропорционально усилию действующего на тормозные педали 2 и 5.

Раздельное управление тормозами обеспечивается при нажатии на одну из тормоз­ ных педалей. При этом к крану ПВМ рабочая жидкость не подается.Зарядка гидроакку­ мулятора тормозов 19 происходит при нажатии на одну (или обе) из педалей тормозов либо при повороте направляющих колес трактора. Вслучае остановки двигателя давле­ ние в тормозной системе создается гидроаккумулятором тормозов 19, обеспечивая эф­ фективность торможения не менее 40%.Для удаления воздуха из гидросистемы тормо­ зов служат вентили прокачки 14,Для ограничения давления в тормозной системе и пе­ репуска рабочей жидкости к ГОРУ при нажатых тормозных педалей служит предохра­ нительный клапан 6. Обратный клапан 9 используется для всасывания рабочей жидко­ сти в цилиндры при неработающем насосе 18.

10.3.Гидроусилители рулевого управления.

вмобильных машинах (автомобилях большой грузоподъемности, тягачах, тракторах) на управляемые колеса приходится большой вес. В таких машинах рулевые управления

оборудуются гидравлическими усилителями.Усилители снижают усилие управления на рулевом колесе и реакцию дороги, повышают безопасность движения машины.

Гидроусилитель рулевого управления является следящим гидростатическим устрой­ ством (приводом),обеспечивающим определенную зависимость угла поворота управля­ емых колес от угла поворота рулевого колеса.

Требования, предъявляемые к конструкции гидроусилителей:

1)обладать кинематическим и силовым следящим действием;

2)обеспечивать функционирование рулевого управления в случае выхода из строя гидроусилителя;

3)иметь высокую чувствительность к повороту рулевого колеса;

4)обладать высокой жесткостью и динамической устойчивостью,что особенно важ­ но для машин с шарнирно-сочлененной рамой.

Гидроусилители рулевого управления состоят из блока питания,распре­ делителя, исполнительно­ го и рулевого механизмов

итрубопроводов. Блок

нейтральное положение (как показано на схеме),а рабочая жидкость от насоса 5 по тру­ бопроводу 1? поступает в полости А, Б, Ви Г распределителя и далее по трубопроводу 4 идет в €ак. Давление жидкости,установившееся в полостях А и Б, по трубопроводам 15, 16 передается в полости А и Б гидроцилиндра 9.

При повороте рулевого колеса 1,например влево,посредством рулевого механизма 2, золотник 7 распределителя 5 смещается вправо. Врезудьтате рабочая жидкость от насо­ са через распределитель, по трубопроводу 15 попадает в полость Б гидроцилиндра 9, ко­ торый начинает поворачивать управляемые колеса влево через рычаги 13,12 и попереч­ ную тягу 14, Одновременно полость А силового цилиндра через трубопровод 16 и рас­ пределитель 6 соединяется со сливной магистралью 4.

После прекращения поворота рулевого колеса золотник 7 остается еще сдвинутым вправо, рабочая жидкость продолжает поступать в полость Б силового цилиндра 9 и,дей­ ствуя через рычаг 11 и тягу 10 обратной связи одновременно с поворотом управляемых колес смешает вправо корпус распределителя 6,то есть возвращает систему в нейтраль­ ное положение. Дальнейший поворот управляемых колес прекращается. Таким образом осуществляется кинематическое следящее действие.

Силовое следящее действие при повороте влево достигается реактивной камерой В и расположенной в ней пружиной 17, В камеру В через калиброванное отверстие 18 в золотнике поступает жидкость которая воздействует на торец золотника. В результате усилие необходимое для смещения золотника оказывается зависящим от давления в на­ гнетательной магистрали, которое определяется моментом сопротивления повороту уп­

194 Глава 10

равляемых колес. Это создает у водителя "чувство дороги". Работа системы при поворо­ те рулевого колеса в другую сторону отличается тем,что роль камер А и Б распредели­ теля меняется,а поворот управляемых колес осуществляется под действием давления в полости А гидроцилиндра.

Центрирующие пружины 17 установлены по обе стороны золотника 7 и исключают возможность включения в работу усилителя под действием незначительных сил со сто­ роны управляемых колес, сил вибрации, инерции, когда величины этих сил меньше си­ лы предварительного сжатия пружин.Давление рабочей жидкости в реактивных камерах В, Г (см. рис. 10.9) также способствует предотвращению самопроизвольного вк-тючения распределителя.

При неработающем насосе усилие от рулевого колеса 1 передается на управляемые колеса через золотник 7, пружины 17, на корпус распределителя 6 и далее на систему рычагов и тяг рулевой трапеции (10,11,12,13,14). Рабочая жидкость перетекает из поло­ стей А и Б гидроиилиндра 9 по трубопроводам 15,16 и полостям А и Б гидрораспреде­ лителя.Усилие на рулевом колесе резко возрастает, однако работоспособность рулевого управления сохраняется.

В некоторых конструкциях мобильных машин (с шарнирно сочлененной рамой) ги­ дроусилители одновременно с основными функциями выполняют функции рулевого механизма и рулевого привода.

Примером тому могут служить колесные тракторы К-701,Т-150К и другие.Упрощен­ ная схема такого привода представлена на рис. 10.10. Она включает в себя: рулевое ко­ лесо с валом 1,распределитель 2 с редуктором 6 и тягой обратной связи 7,цилиндр по­ ворота 8 с запорными клапанами 3,5,насос 11,трубопроводы 13,14,15.

Насос 11 создает необходимое рабочее давление как при работе двигателя так и при буксировке машины при неработающем двигателе. При повороте рулевого колеса влево червяк редуктора 6 свинчиваясь по червячному сектору вместе с золотником распреде­ лителя 2 сдвигается впра­

вершает левый поворот. Когда вращение рулевого колеса прекращается золотник 2 ос­ тается еще сдвинутым вправо, рабочая жидкость продолжает поступать в полость Б си­ лового цилиндра 8 и,действуя через тягу обратной связи 7,сектор и червяк возвращает золотник в нейтральное положение. Рабочая жидкость поступает на слив (в бак). Пово­ рот машины заканчивается. Клапаны 3 и 5 закрываются под действием пружины. Маши­ на движется по заданному радиусу поворота.

При повороте рулевого колеса вправо, червяк редуктора 6 навинчивается по червяч­ ному сектору вместе с золотником 2 и сдвигается влево. Рабочая жидкость под давле­ нием поступает через клапан 5 и трубопровод 15 в полость А гидроцилиндра 8, выпол­ няя правый поворот машины.Одновременно под действием рабочей жидкости поршень 4 открывает клапан 3. Рабочая жидкость из полости Б идет на слив. Машина совершает правый поворот. Как и при выполнении левого поворота,если вращение рулевого коле­ са прекращается золотник 2 еще остается сдвинутым влево, рабочая жидкость продол­ жает поступать в полость А цилиндра 8 и, действуя через тягу обратной связи 7, сектор

ичервяк возвращает золотник в нейтральное положение.Рабочая жидкость из полости

Бпоступает на слив. Поворот машины заканчивается, клапаны 3 и 5 закрываются под действием пружин. При прямолинейном движении как и по завершении поворота зо­ лотник 2 находится в нейтральном положении, клапаны 3 и 5 закрыты,рабочая жидкость идет на слив.

Взависимости от расположения основных элементов (распределителя,силового ци­

линдра, рулевого механизма) имеется несколько схем компоновки усилителей. Во всех схемах насос располагается отдельно от остальных элементов усилителя.

При автономном расположении рулевого механизма,распределителя и силового ци­ линдра (см. рис. 10.10) схема является наиболее гибкой с точки зрения компоновки и унификации элементов. Однако из-за повышенной склонности к автоколебаниям,уве­ личенного числа и длины трубопроводов применяется редко.

При расположении распределителя, цилиндра и рулевого механизма в одном блоке

ным считается цилиндр,для которого ^H /jf£l,2sae R/, н R - соответственно наружный

ивнутренний радиусы стенки цилиндра. Толщина стенки I тонкостенного цилиндра;

(10.5)

где [а] - допустимое напряжение растяжения материала стенки {[aJ=0,3cTj,). где

— предел прочности материала, Па.

Толщина стенки I, толстостенного цилиндра:

( 10.6 )

где R для стали —отношение предела теку'чести при растяжении к пределу текучес­ ти при сж тии,д,1 я хрупких материааов —отношение пределов прочности при растяже­ нии к пределу прочности при сжатии.

Толщина плоской крышки гидроцилиндра:

=0.4Djp„„jloi

Толщина сферической крышки:

Л. = A ™ v ^ /4 [a Подача насоса [12]:

где Ац - активная плошадь поршня цилиндра усилителя.м’; Sp - радиус рулевого ко­ леса,м; t/p—передаточное число части привода,расположенного между рулевым колесом и поршнем цилиндра; % - объемный К.ПД насоса при даааении 0,5р„^ (г]ц=0,85 для ло­ пастных насосов,для шестеренчатых - Т1ц=0,9), Л - утечки жидкости в системе {А^0,15).

Диаметр золотника гидрораспределителя:

где 4 ~ коэффициент сопротивления ,для золотников при турбулентном режиме %=3...6\ р — плотность рабочей жидкости,кг/м^ % —осевой зазор между кромками зо­ лотника и корпуса в нейтральном положении (е^=/0,2...0,5/х/0-' м); Лр - потери дав­ ления в распределителе (обычно Лр=0,04...0,08 МПа) [12].

Условный диаметр трубопровода:

10.4.Гидравлические системы управления рабочим оборудованием

крабочему оборудованию мобильной машины относятся: гидравлическая навесная система, прицепные устройства и крюки, валы отбора мощности и приводной шкив.

равления ими.Вобщем случае гидравлическая навесная система со­ стоит из механизма навески и гидравличе­ ского привод. Меха­ низм навески служит для присоединения машины и орудий к мобильной машине и представляет собой рычажную систему.

Гидравлический привод служит для управления этими машинами (их подъем и опу­ скание, фиксация в определенном положении,регулирование глубины обработки почвы и др.). Типовой гидравлический привод состоит из унифицированных агрегатов; насоса 1 (рис. 10.12), распределителя 2 с перепускным клапаном 3 и рукояткой управления 4 (имеющей положения: I - подъем, II - нейтральное, III - принудительное опускание, IV - плавающее),навесного устройства 5,силового цилиндра 6,маслопроводов 7,бака 8 с фильтром 9.Агрегаты этого привода используются на тягачах,тракторах,сельскохозяйственных,дорожных,строительных,мелиоративныхи специальных машинах, и отличают­ ся лишь размерами расположением на машине,способом привода насоса и соединения силовых цилиндров с ведущими звеньями навесной системы или другими устройства­ ми.Устройство, работа и обслуживание приводов скомпонованных по простой типовой схеме, как правило, описано в каждой инструкции на мобильную машину.

Наиболее сложным приводом, оборудованным дополнительными агрегатами позво­ ляющими увеличивать тяговые возможности машины и осуществить различные спосо­ бы регулирования глубины обработки почвы, является привод универсально-пропаш­ ных тракторов "Беларусь", зарубежных фирм; "Бош", "Рексрот", "Дойц", "Мисси-Фергю- сон" и др.

Принципиальная схема гидравлического привода навесной системы тракторов "Бе­ ларусь" (Минский тракторный завод) представлена на рис. 10.13.Она включает; гидро­ насос 1,гидрораспределитель 2,регулятор давления 3,регулятор глубины обработки поч­ вы 4, силовой цилиндр 6, гидроаккумулятор 5.

Регулятор давления,совместно с гидроаккумулятором образуют специальное устрой­ ство называемое гидроувеличителем сцепного веса (ГСВ).Это устройство позволяет уве­ личить сцепной вес трактора (тягача) за счет уменьшения нормальной реакции на опорное колесо орудия или сельскохозяйственной машины.

Регулятор глубины обработки почвы позволяет осуществить высотное,силовое,пози­ ционное и комбинированное регулирование глубины обработки почвы.

Высотное регулирование заключается в установке специального опорного колеса орудия на различную высоту относительно рабочих органов. Опорное колесо копирует

Комбинированное регулирование предполагает сочетание двух различных способов. Регулятор состоит из датчиков силового 8,позиционного 7 регулирования и испол­ нительного механизма. Датчики представляют собой совокупность пружин,тяг,рычагов механически связанных между собой и передающих сигнал от механизма навески к ре­ гулятору. Эти датчики совместно с рычагами и тягами выполняют функции механиче­

ской обратной связи гидравлического привода.

Однако инерционность таких датчиков, наличие зазоров в соединениях, трение,оста­ точная деформация упругих элементов ухудшают быстродействие и чувствительность гидропривода навесной системы. Это оказывает существенное влияние на эффектив­ ность обработки почвы. Механические связи накладывают определенные ограничения на компоновочные возможности гидропривода, особенно их органов управления, при проектировании новых машин.Они требуют специальных передач и уплотнений для гер­ метизации кабин,из-за износа механических соединений вызывают необходимость экс­ плуатационных регулировок.

Эти недостатки заставили ученых и конструкторов заняться совершенствованием приводов. Созданы электрогидравлические системы регулирования, в которых электри­ ческий сигнал, вырабатываемый считывающим устройством в датчике,обрабатывается в электронном блоке и после этого преобразуется в гидравлический сигнал. Обработка сигналов в электронных блоках позволяет вносить корректирующие сигналы от допол­ нительных датчиков и иметь на выходе из электронного блока желаемый сигнал для ги­ дравлики: с запаздыванием,дискретный, пропорциональный и т.д. Электрогидравлическая система, разработанная фирмой "Бош", устанавливается на ряд тракторов зарубеж­ ных фирм: "Дойц","Масси-Фергюссон" и др. Ведутся также работы по электрогидравлическому приводу навесных систем.

Однако электрогидраклический привод имеет ряд недостатков: высокая цена, слож­ ность конструкции,применение драгоценных и редких металлов и сплавов,недостаточ­ ная надежность,вызванная наличием электрических контактов и паек непрочными низ­ котемпературными припоями,необходимость в специализированном эксплуатационном обслуживании.Дальнейшее развитие электрогидравлических приводов будет зависеть от успешного решения этих вопросов.

Вторым направлением явилось создание гидравлических обратных связей. На рис.