Cистема управления положением корпуса гусеничной машины

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ КОРПУСА ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Система управления положением корпуса гусеничной машины, включающая гидропневматические рессоры с пневматическими и запертыми гидрозамками гидравлическими полостями и амортизаторами, механизм натяжения гусеничных цепей, включающий гидропневматические цилиндры левого и правого бортов со штоковыми и поршневыми полостями, насос с баком, задающее устройство, связывающее при выполнении операций по установке положения корпуса и натяжения гусеничных 478 цепей гидравлические полости рессор, поршневые и штоковые полости гидропневматических цилиндров механизма натяжения гусениц с насосом и сливом в бак, систему стабилизации положения корпуса машины, изменяющую объем рабочих полостей гидропневматических рессор при изменении теплового состояния жидкости и газа, отличающаяся тем, что система стабилизации положения корпуса гусеничной машины выполнена в виде одного на каждую рессору гидропневматического цилиндра компенсации с пневматической и гидравлической полостями, разделенными поршнем, пневматическая полость каждого гидропневматического цилиндра компенсации связана с пневматической полостью рессоры, а гидравлические, объединенные для рессор передней и задней групп левого и правого бортов заперты гидрозамками, сумматоров потоков задней группы рессор и групп рессор, реле времени, состоящего из гидроцилиндра, поршень со штоком которого подпружинен со стороны штоковой полости, связанной посредством каналов с обратными клапанами и дроссельных отверстий в поршне с поршневой полостью, запертой гидрозамком, реле давления механизма натяжения гусеничных цепей, двух и трехпозиционных гидрораспределителей с электромагнитным управлением по сигналу реле давления механизма натяжения гусеничных цепей, при этом во второй позиции двухпозиционного и трехпозиционного гидрораспределителей гидравлические полости гидропневматических цилиндров компенсации задней группы рессор левого и правого бортов соединены с входными каналами сумматора потоков задней группы рессор, выходные каналы этого сумматора потоков и гидравлические полости гидропневматических цилиндров компенсации передней группы рессор соединены с входными каналами сумматора потоков групп рессор, а выходные каналы сумматора потоков групп рессор - со сливом в бак, в первой позиции двухпозиционного и трехпозиционного гидрораспределителей поршневая полость реле давления и гидравлические полости гидропневматических цилиндров компенсации связаны с насосом. Полезная модель относится к транспортному машиностроению, преимущественно к гусеничным транспортным машинам с гидропневматической подвеской опорных катков. Известна система управления положением корпуса гусеничной машины, включающая гидропневматические рессоры с пневматическими и запертыми гидрозамками гидравлическими полостями и амортизаторами, механизм натяжения гусеничных цепей, включающий гидропневматические цилиндры левого и правого бортов со штоковыми и поршневыми полостями, насос с баком, задающее устройство, связывающее при выполнении операций по установке положения корпуса и натяжения гусеничных цепей гидравлические полости рессор, поршневые и штоковые полости гидропневматических цилиндров механизма натяжения гусениц с насосом и сливом в бак 1. Гидропневматическая подвеска известной гусеничной машины обеспечивает высокие показатели плавности хода. Нагруженность элементов ходовой части известной машины находится в допустимых пределах. Соответственно высока их надежность и долговечность. При движении гусеничной машины по трассе с неровной опорной поверхностью существенно увеличивается энергия колебаний, превращаемая амортизаторами рессор в тепло, в результате чего рабочая жидкость и газ рессор нагреваются. При нагревании и расширении газа и жидкости увеличивается дорожный просвет машины и соответственно давление в рабочих полостях рессор и механизмов натяжения гусеничных цепей. Это приводит к увеличению нагруженности элементов ходовой части, снижению надежности и долговечности их. Известна система управления положением корпуса гусеничной машины, включающая гидропневматические рессоры с пневматическими и запертыми гидрозамками гидравлическими полостями и амортизаторами, механизм натяжения гусеничных цепей, включающий гидропневматические цилиндры левого и правого бортов со штоковыми и поршневыми полостями, насос с баком, задающее устройство, связывающее при выполнении операций по установке положения корпуса и натяжения гусеничных цепей гидравлические полости рессор,поршневые и штоковые полости гидропневматических цилиндров механизма натяжения гусениц с насосом и сливом в бак, систему стабилизации положения корпуса машины, изменяющую объем рабочих полостей гидропневматических рессор при изменении теплового состояния жидкости и газа 2. Гидропневматическая подвеска известной машины оснащена системой стабилизации положения корпуса,обеспечивающей слив и закачку жидкости из рабочих полостей средних по борту рессор в бак гидросистемы при изменении положения корпуса вследствие изменения теплового состояния жидкости и газа рессор. В системе стабилизации положения корпуса используются датчики положения корпуса, установленные на средних опорных катках. В известной гусеничной машине при увеличении дорожного просвета вследствие нагревания и расширения жидкости и газа рессор производится слив жидкости из рабочих полостей средних рессор и закачка ее обратно при охлаждении жидкости и газа. В результате изменения объема жидкости изменяются нагрузочные характеристики средних рессор, и корректируется положение корпуса машины. 478 Недостатком известной конструкции является то, что корректировка положения корпуса за счет изменения объема жидкости в рабочих полостях средних рессор приводит к перегрузке крайних блоков подвески и соответственно к снижению надежности и долговечности элементов ходовой части. Также следует учесть, что для равномерного распределения нормальных нагрузок по опорным каткам каждого борта, получения стабильных характеристик подвески заправка рабочих объемов рессор жидкостью производится при стоянке машины на ровной площадке. Корректировка объемов жидкости в рабочих полостях рессор в движении при динамическом нагружении опорных катков приведет к различию нагрузочных характеристик рессор одного борта, перегрузке отдельных блоков подвески, снижению надежности и долговечности элементов ходовой части. Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности и долговечности элементов ходовой части, системы управления положением корпуса гусеничной машины. Решение поставленной задачи достигается тем, что в системе управления положением корпуса гусеничной машины, включающей гидропневматические рессоры с пневматическими и запертыми гидрозамками гидравлическими полостями и амортизаторами, механизм натяжения гусеничных цепей, включающий гидропневматические цилиндры левого и правого бортов со штоковыми и поршневыми полостями, насос с баком, задающее устройство, связывающее при выполнении операций по установке положения корпуса и натяжения гусеничных цепей гидравлические полости рессор, поршневые и штоковые полости гидропневматических цилиндров механизма натяжения гусениц с насосом и сливом в бак, систему стабилизации положения корпуса машины, изменяющую объем рабочих полостей гидропневматических рессор при изменении теплового состояния жидкости и газа, система стабилизации положения корпуса гусеничной машины выполнена в виде одного на каждую рессору гидропневматического цилиндра компенсации с пневматической и гидравлической полостями, разделенными поршнем, пневматическая полость каждого гидропневматического цилиндра компенсации связана с пневматической полостью рессоры, а гидравлические,объединенные для рессор передней и задней групп левого и правого бортов заперты гидрозамками, сумматоров потоков задней группы рессор и групп рессор, реле времени, состоящего из гидроцилиндра, поршень со штоком которого подпружинен со стороны штоковой полости, связанной посредством каналов с обратными клапанами и дроссельных отверстий в поршне с поршневой полостью, запертой гидрозамком, реле давления механизма натяжения гусеничных цепей, двух и трехпозиционных гидрораспределителей с электромагнитным управлением по сигналу реле давления механизма натяжения гусеничных цепей, при этом во второй позиции двухпозиционного и трехпозиционного гидрораспределителей гидравлические полости гидропневматических цилиндров компенсации задней группы рессор левого и правого бортов соединены с входными каналами сумматора потоков задней группы рессор, выходные каналы этого сумматора потоков и гидравлические полости гидропневматических цилиндров компенсации передней группы рессор соединены с входными каналами сумматора потоков групп рессор, а выходные каналы сумматора потоков групп рессор- со сливом в бак, в первой позиции двухпозиционного и трехпозиционного гидрораспределителей поршневая полость реле давления и гидравлические полости гидропневматических цилиндров компенсации связаны с насосом. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают компенсацию теплового расширения жидкости и газа рессор за счет изменения объема пневматической полости рессоры в соответствии с тепловым состоянием ее посредством слива одинаковых объемов жидкости из гидравлических полостей гидропневматических цилиндров компенсации рессор передней и задней групп левого и правого бортов, поддержание равномерного характера распределения нагрузок по опорам ходовой части, и повышение надежности и долговечности элементов ходовой части машины. Кроме того, оснащение системы управления положением корпуса гусеничной машины реле времени обеспечивает отключение насосного агрегата системы через заданное время, необходимое для закачки жидкости в гидравлические полости цилиндров компенсации при возврате системы стабилизации положения корпуса в исходное положение. Сокращение времени работы насосного агрегата в составе системы стабилизации положения корпуса при максимальном давлении, определяемом регулировкой предохранительного клапана гидросистемы, позволяет сохранить ресурс его, снизить износ, и уменьшить вероятность отказа. Благодаря этому повышается надежность работы системы управления положением корпуса гусеничной машины. На чертеже представлена схема системы управления положением корпуса гусеничной машины. Система управления положением корпуса гусеничной машины включает гидропневматические рессоры 1 с гидравлическими 2 и пневматическими 3 полостями, разделенными эластичной диафрагмой. Гидравлическая полость 2 каждой рессоры 1 ограничена поршнем со штоком, связанным с рычагом и балансиром опорного катка (не показаны) и заперты гидрозамком 4. В гидравлической полости 2 установлен амортизатор 5. Для натяжения гусеничных цепей каждого борта система управления положением корпуса оснащена гидропневматическим механизмом натяжения, включающим один на борт гидропневматический цилиндр 6 с пневматической 7, гидравлической поршневой 8 и штоковой 9 полостями. Поршневые полости 8 соединены гидролинией, в цепи которой установлены гидростопоры 10. Гидролиния связи полостей 8 заперта гидрозамком 11. Для выполнения штатных операций по изменению положения корпуса гусеничной машины, ус 3 478 тановке его в положение Номинальный дорожный просвет, регулирования натяжения гусеничной цепи система управления положением корпуса гусеничной машины включает задающее устройство 12 и трехпозиционный гидрораспределитель 13 с электромагнитным управлением, связывающие управляющие полости гидрозамков 4, 11, гидравлические полости 2 рессор 1, и 8, 9 гидропневматических цилиндров 6 с насосом 14 и баком 15 в третьей позиции трехпозиционного гидрораспределителя 13. Система стабилизации положения корпуса выполнена в виде одного на каждую рессору 1 гидропневматического цилиндра компенсации 16 с пневматической 17 и гидравлической 18 полостями, разделенными поршнем 19. Пневматическая полость 17 связана с пневматической полостью 3 рессоры 1. В цепи линии связи установлен дроссель 20. Гидравлические полости 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 гидравлически связаны для рессор 1 передней и задней групп левого и правого бортов и заперты гидрозамками 21. В гидролиниях связи гидравлических полостей 18 установлены дроссели 22. Управляющие полости гидрозамков 21 связаны с насосом 14 и баком 15 через двухпозиционный гидрораспределитель 23 с электромагнитным управлением. При второй позиции двухпозиционного 23 и трехпозиционного 13 гидрораспределителей гидравлические полости 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 рессор 1 задней группы левого и правого бортов связаны соответственно с подводящими каналами 24, 25 сумматора потоков 26 задней группы рессор 1. Отводящие каналы 27, 28 с дросселями сумматора потоков 26 связаны между собой и с подводящим каналом 25 сумматора потоков 29 групп рессор 1. Второй подводящий канал 24 сумматора потоков 29 связан с гидравлическими полостями 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 рессор 1 передней группы левого и правого бортов. Отводящие каналы 27, 28 с дросселями сумматора потоков 29 связаны между собой и через трехпозиционный гидрораспределитель 13 во второй позиции его с баком 15. Сумматоры потоков 26 и 29 включают плунжеры 30 с центральным 31 и периферийными 32, 33 кулачками,образующими торцевые полости 34, 35. Подводящие каналы 24, 25 сумматоров потоков 26, 29 частично перекрываются внутренними кромками периферийных кулачков 32, 33 и связаны каналами в плунжерах 30 с торцевыми полостями и отводящими каналами 27, 28. Для возврата системы стабилизации положения корпуса в исходное положение (объем пневматической полости 17 минимальный) гидравлические полости 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 соединяются с насосом 14 в первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя 13. В гидролиниях связи полостей 18 с насосом 14 установлены обратные клапаны 36, обеспечивающие течение жидкости от насоса 14 к полостям 18. Для ограничения времени работы насоса 14 при возврате системы стабилизации положения корпуса в исходное положение система оснащена реле времени, состоящим из гидроцилиндра 37 с поршнем 38 и штоком 39, делящими полость гидроцилиндра на поршневую 40 и штоковую 41. Полости 40, 41 соединены между собой дроссельными отверстиями 42, 43. Дроссельное отверстие 43 закрывается клапаном 44, препятствующим перетеканию жидкости из штоковой полости 41 в поршневую полость 40. Поршень 38 поджат пружиной 45 со стороны штоковой полости 41. Шток 39 при крайнем выдвинутом положении взаимодействует с концевым выключателем (не показан), размыкающим цепь питания привода насоса 14. Поршневая полость 40 заперта гидрозамком 46 и связана с баком 15 при второй позиции двухпозиционного 23 и второй позиции трехпозиционного 13 гидрораспределителей. При первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя 13 поршневая полость 40 реле времени соединена с насосом 14. Изменение натяжения гусеничных цепей регистрируется реле давления 47, рабочая полость которого связана с гидравлической полостью гидропневматического аккумулятора 48, связанной в свою очередь через дроссель-корректор 49 с гидролинией связи поршневых полостей 8 гидропневматических цилиндров 6 механизма натяжения гусеничных цепей. Вторая полость реле давления 47 соединена с гидравлической полостью второго гидропневматического аккумулятора 50, запертой гидрозамком 51. Полости гидрозамка 51 связаны с аналогичными полостями гидрозамка 11 и через задающее устройство 12 с насосом 14 и баком 15. Система управления положением корпуса гусеничной машины работает следующим образом. Установка корпуса гусеничной машины в положение Номинальный дорожный просвет производится при стоянке машины на ровной площадке. Этим достигается закачка в полости 2 всех рессор 1 одинаковых объемов жидкости и равномерное распределение нагрузок по опорам ходовой части гусеничной машины. При проведении этих операций включается привод насоса 14, золотник трехпозиционного гидрораспределителя 13 переводится в третью позицию, подавая жидкость к задающему устройству 12. Задающее устройство 12 соединяет полости 2 рессор 1 и 8, 9 гидропневматических цилиндров 6 механизма натяжения гусениц с насосом 14 и баком 15. В процессе натяжения гусеничных цепей жидкость при закачке в полости 8 поступает также в гидравлическую полость гидропневматического аккумулятора 48 и при открытых гидрозамках 11,51 в гидравлическую полость гидропневматического аккумулятора 50. При закрытых гидрозамках 11, 51 гидравлические полости гидропневматических аккумуляторов 48, 50 разобщаются и реле давления готово к работе. 478 После установки корпуса гусеничной машины в положение Номинальный дорожный просвет, натяжения гусеничных цепей, система стабилизации положения корпуса возвращается в исходное положение. Для этого золотник гидрораспределителя 13 переводится в первую позицию. Жидкость от насоса 14 поступает к сумматорам потоков 26, 29 и, минуя их, открывает обратные клапаны 36, гидрозамки 21 поступает в гидравлические полости 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16. Поршни 19 перемещаются и газ из полостей 17 вытесняется в пневматические полости 3 рессор 1. Одновременно жидкость поступает к гидрозамку 46 реле времени, открывает его и поступает в поршневую полость 40. Поршень 38 перемещается и жидкость из штоковой полости 41 через дроссельное отверстие 42, при закрытом отверстии 43 посредством клапана 44, вытесняется в поршневую полость 40. Движение поршня 38 продолжается до достижения штоком 39 крайнего положения, при котором шток 39 размыкает контакты конечного выключателя (не показан), прерывая цепь питания привода насоса 14. Золотник трехпозиционного гидрораспределителя 13 возвращается во вторую позицию. Гидрозамки 21, 46 закрываются. Параметры дроссельных отверстий 42 определяются исходя из необходимого времени работы насоса 14 для гарантированного возврата поршней 19 в исходное положение (объем полости 17 минимальный). При движении гусеничной машины по трассе с неровной опорной поверхностью жидкость и газ рессор 1 разогреваются. Дорожный просвет начинает самопроизвольно увеличиваться, что приводит к увеличению натяжения гусеничной цепи. Гидростопоры 10 и дроссель-корректор 49 обеспечивают защиту реле давления 47 от ложных срабатываний при динамическом изменении натяжения гусеничной цепи при колебаниях корпуса. При увеличении давления в полостях 8, и соответственно гидравлической полости гидропневматического аккумулятора 48, и постоянном давлении в полости гидропневматического аккумулятора 50, в рабочих полостях реле давления 47 появляется разность давлений. При достижении этой разности установочного значения реле 47 срабатывает, включается насос 14, золотник двухпозиционного гидрораспределителя 23 переводится во вторую позицию. Золотник трехпозиционного гидрораспределителя 13 остается в первой позиции. Жидкость от насоса 14 подается в управляющие полости гидрозамков 21, 46 и открывает их. Далее газ из полостей 3 рессор 1 через пневмолинии с дросселями 20 поступает в полости 17, поршни 19 перемещаются. Жидкость из полостей 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 задней группы рессор 1 левого и правого бортов поступает во входные отверстия 24, 25 сумматора потоков 26 и далее в полости 34, 35. При возникновении в полостях 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 разности давлений, через дроссельные отверстия 27, 28 будут проходить потоки жидкости с различным расходом. При этом появляется разность давлений в полостях 34, 35, и плунжер 30 сумматора потоков 26 смещается, корректируя посредством внутренних кромок кулачков 32, 33 площади проходных сечений отверстий 24, 25. Жидкость, сливаемая через отверстия 27, 28 сумматора потоков 26 подается во входное отверстие 25 сумматора потоков 29. Из полостей 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 передней группы рессор 1 жидкость подается через во входное отверстие 24 сумматора потоков 29. Далее через дроссельные отверстия 27, 28 сумматора потоков 29, трехпозиционный гидрораспределитель 13 во второй позиции его, жидкость подается на слив в бак 15. Сумматор потоков 29 обеспечивает выравнивание расходов жидкости из групп рессор 1. Одновременно с перемещением поршней 19 поршень 38 перемещается в исходное положение под действием пружины 45. Клапан 44 при этом открывается, и жидкость из полости 40 в полость 41 перетекает через дроссельные отверстия 42, 43. При увеличении конструктивного объема газовой полости 3 каждой рессоры 1 дорожный просвет машины уменьшается, давление в полостях 8 падает, реле 47 прекращает подачу сигнала. Золотник двухпозиционного гидрораспределителя 23 возвращается в первую позицию. Гидрозамки 21, 46 закрываются. При соединении полостей 18 гидропневматических цилиндров компенсации 16 внутри группы рессор 1 давление в них выравнивается, т.е. вводится гидробалансирная связь, исключающая перегрузку отдельных рессор 1. Обеспечивается равномерное распределение нагрузок по опорам ходовой части, повышается надежность работы, и долговечность элементов ходовой части. При дальнейшем нагревании жидкости и газа рессор 1 система стабилизации дорожного просвета работает, как описано выше. При остановке машины включается насос 14, золотник гидрораспределителя 13 переводится в первую позицию. Жидкость от насоса 14, открывая обратные клапаны 36 поступает в полости 18. Поршни 19 перемещаются, и газ из полостей 17 вытесняется в полости 3 рессор 1. Одновременно жидкость через гидрозамок 46 поступает в поршневую полость 40 реле времени. Поршень 38 перемещается, и жидкость из штоковой полости 41 перетекает в поршневую полость 40 через дроссельные отверстия 42. Клапан 44 закрывает отверстие 43. Поршень 38 перемещается со скоростью пропорциональной скорости перемещения поршней 19. При достижении поршнем 38 крайнего положения поршни 19 также достигают исходного положения, насос 14 выключается. При закачке жидкости в полости 18 при возврате системы в исходное положение насос 14 работает строго необходимое время. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежности работы и долговечности элементов ходовой части за счет равномерного распределения нормальных нагрузок по опорным каткам гусеничной машины, достигаемого дозированным изменением объемов пневматических полостей в рессорах при изменении теплового состояния их. Также предложенное техническое решение обеспечивает 5 478 сокращение времени работы насосного агрегата в режиме перегрузки (при постановке поршней гидропневматических цилиндров компенсации на упор, насос развивает высокое давление, ограничиваемое предохранительным клапаном насоса). Сокращение времени работы насоса на режимах перегрузки сохраняет ресурс насоса, следовательно, снижается вероятность отказа, повышается надежность работы гидросистемы. Это важно, поскольку система стабилизации положения корпуса возвращается в исходное положение при каждой остановке гусеничной машины. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.