СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТЯГОВО-СПЕЦНЫХ СВОЙСТВ ПОЛНОПРИВОДНЫХ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ Российский патент 2005 года по МПК B60C23/00 

Изобретение относится к тракторной технике, а более конкретно к способам повышения тягово-сцепных свойств полноприводных колесных тракторов.

Известны способы повышения тягово-сцепных свойств колесных тракторов, реализуемые с помощью увеличения числа ведущих осей (Чудаков Д.А. Тяговая динамика и мощностной баланс трактора с четырьмя ведущими колесами. Сборник научных трудов. Выпуск 2. БИМСХ, Минск, 1959 г.). К недостаткам известных способов повышения тягово-сцепных свойств относятся то, что при дифференциальном приводе ведущих осей происходит равномерное распределение ведущего момента независимо от их сцепных свойств; при блокированном приводе возникает кинематическое несоответствие, которое приводит к неравномерному распределению ведущего момента по осям, который, как правило, не соответствует их сцепным свойствам. Эти обстоятельства приводят к снижению тяговых и эксплуатационных свойств трактора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования давления воздуха в шинах колес полноприводного транспортного средства, отличающийся тем, что для выравнивания удельных сил тяги на всех колесах транспортного средства увеличивают давление воздуха в шинах оси имеющей меньшее значение удельной силы тяги, и снижают давление воздуха в шинах оси, имеющей большее значение удельной силы тяги (А.Б.Белослюдов, С.П.Изюмцев "Способы регулирования давления воздуха в шинах колес полноприводного транспортного средства", авторское свидетельство СССР №1010994, КИ В 60 С 23/00, 1981 г.).

К недостаткам известного способа относится следующее: во-первых, способ изменения давления воздуха в шинах имеет большую инерционность и не позволяет при изменении условий движения оперативно выравнивать удельную силу тяги по осям и сохранять высокий тяговый КПД; во-вторых, данный способ относится только к транспортным средствам, во время движения которых не происходит значительного перераспределения нормальных реакций по ведущим осям.

Технической задачей изобретения является оперативное управление кинематическим несоответствием в трансмиссии полноприводных тракторов, в том числе и транспортных машин с шинами равного размера, при изменении условий агрегатирования (движения) за счет получения возможности оперативного выравнивания удельной силы тяги по осям при сохранении высокого тягового КПД.

Задача достигается в способе повышения тягово-сцепных свойств полноприводных колесных тракторов, заключающемся в установлении давления воздуха в шинах путем раздельной корректировки внутреннего давления в шинах и сравнения установленного давления с заданным значением, где согласно изобретению после установки давления воздуха в шинах устанавливают давление подпора в полости подъема гидроцилиндра механизма навески, определяют и сравнивают величину буксования колес ведущих осей, затем для выравнивания буксования перераспределяют нормальные реакции по ведущим осям, изменяя угол действия силы тяги на крюке, для чего изменяют давление подпора в полости подъема гидроцилиндра механизма навески до получения равной величины буксования колес ведущих осей.

Кроме того, задача достигается тем, что предельные давления подпора в полости гидроцилиндра устанавливают для каждого вида опорной поверхности и агрегатируемой машины, а в случае выхода за предельные давления производят раздельную корректировку давления воздуха в шинах по осям трактора до получения равной величины их буксования.

Оригинальность изобретения заключается в том, что распределение ведущего момента в движители до получения равной величины буксования колес передней и задней осей путем изменения кинематического несоответствия осуществляется не только за счет изменения давления воздуха в шинах, но и перераспределением нормальных реакций по ведущим осям. В отличие от прототипа изменение величины кинематического несоответствия осуществляется с помощью: 1. изменения давления воздуха в шинах в зависимости от вида опорной поверхности и агрегатируемой машины; 2. перераспределения нормальных реакций по ведущим осям за счет изменения статических радиусов колес ведущих осей, величина которых описывается известным выражением (1) (А.Н.Евграфов, В.А.Петрушов. Расчет нормальной жесткости шин для определения их эксплуатационных показателей. Автомобильная промышленность, 1977 г., №3, с.20-22):

где r_ст - статический радиус колеса;

r_св - свободный радиус колеса (R=0);

R - нормальная реакция, действующая на колесо;

Р_вн - внутреннее давление воздуха в шине;

К_ш - коэффициент деформации шины,

для чего изменяют угол действия силы тяги на крюке посредством создания дополнительного давления масла в полости подъема гидроцилиндра заднего навесного устройства машины.

Техническое решение поясняется чертежами (фиг.1-4). На фиг.1 изображен блокированный привод трансмиссии полноприводной машины, на фиг.2 - влияние давления воздуха в шинах на величину кинематического несоответствия; на фиг.3 - влияние угла действия силы тяги на крюке на величину кинематического несоответствия; на фиг.4 - схема управления кинематическим несоответствием.

Способ осуществляется следующим образом.

Известно, что критерием оптимального распределения ведущего момента по осям трактора является равная величина их буксования δ_п=δ_з (Коцарь Ю.А. Обоснование критерия оптимального распределения ведущего момента в трансмиссии трактора с шинами равного диаметра и блокированном приводе. Межвузовский научный сборник "Эксплуатация современного транспорта". СГТУ, Саратов, 1997 г.). Величина буксования колес ведущих осей трактора с блокированным приводом определяется по формуле:

где δ_п(з) - величина буксования передней и задней осей соответственно;

r_к - кинематический радиус ведущих осей;

r_стп(з) - статический радиус передней и задней осей соответственно.

Так как кинематические радиусы колес ведущих осей равны r_кп=r_кз=r_к, то величина буксования ведущих осей зависит от их статических радиусов. Следовательно, величина буксования ведущих осей будет определяться изменением давления воздуха в шинах и нормальных реакций. Изменение давления воздуха в шинах осуществляется известными способами (Создание системы автоматического регулирования давления воздуха в шинах. Лабораторные и полевые испытания объекта регулирования - шин 16.9R30 модели Ф-39актора ЛТЗ-155: Отчет к договору Д-85-1453/37С ПО ЛТЗ. М.: НАТИ, 1989 г.). Для изменения нормальных реакций, действующих на оси, можно использовать гидроувеличители сцепного веса (ГСВ) и системы силового позиционного регулирования (СиПР).

Перед началом проведения работ на тракторе (полноприводной машине) устанавливается оптимальное для данной операции давление воздуха в шинах передней и задней осей. Величина давления воздуха в шинах зависит от свойств поверхности, по которой движется полноприводная машина, а также агрегат, с которым используется трактор.

Во время движения трактора с помощью изменения давления в полости подпора гидроцилиндра достигается оптимальная величина буксования.

На фиг.4 представлена схема устройства, позволяющая осуществлять предлагаемый способ повышения тягово-сцепных свойств полноприводных колесных тракторов.

Схема включает: шины колес 1 и 2 передней и задней ведущих осей колесного трактора; датчики буксования колес 3 и 4 передней и задней осей, определяющие величину буксования каждого из колес, расположенные непосредственно в каждом колесном узле и передающие информацию в виде электрического сигнала на электронный блок управления, электронный блок управления 5, предназначенный для анализа электрических сигналов датчиков буксования колес 3 и 4 колес ведущих осей трактора, сигналов величин давлений в колесах ведущих осей и давления в системе гидроувеличителя сцепного веса 7; систему подкачки и контроля давления воздуха в шинах 6 ведущих осей трактора, гидроувеличитель сцепного веса 7, позволяющий изменять догрузку колес задней ведущей оси за счет частичного переноса веса рабочей машины на трактор, исполнительный механизм 8 гидроувеличителя сцепного веса (гидроцилиндр навесного устройства трактора). Электронный блок управления 5, получающий электрические сигналы от датчиков буксования, датчиков давления воздуха в шинах ведущих осей и датчика давления в системе гидроувеличителя сцепного веса, согласно заложенному алгоритму выдает команды на изменение давления подпора в системе гидроувеличителя сцепного веса 7 и в системе подкачки и контроля давления воздуха в шинах 6 ведущих осей трактора, что позволяет снизить величины буксования ведущих осей, снизить кинематическое несоответствие и достичь максимальной силы тяги в данных условиях сцепления.

Конкретный пример выполнения способа регулирования.

Перед движением трактора устанавливается определенное давление воздуха в шинах колес 1 и 2, в начале движения трактора устанавливается оптимальное давление в полости подъема гидроцилиндра 8 (исполнительного механизма).

Выбор оптимальной величины кинематического несоответствия производится следующим способом. При движении трактора датчиками 3 и 4 измеряется величина буксования колес 1 и 2 ведущих осей, значения величин буксования в электронной форме поступают в электронный блок управления 5, где происходит сравнение величин буксования колес передней 1 и задней 2 ведущих осей.

В случае, если буксование колес передней 1 и задней 2 осей равны δ_п=δ_з, величина давления воздуха в шинах ведущих осей 1 и 2 и давление подпора масла в полости исполнительного механизма 8 (гидроцилиндра) остается без изменения.

Если же буксование колес передней 1 и задней 2 осей не равны δ_п≠δ, то электронный блок управления 5 выдает команду исполнительному механизму 8 на увеличение давления подпора, что приводит к увеличению угла действия силы тяги на крюке и перераспределению нормальных реакций на колесах ведущих осей до достижения равной величины их буксования. Влияние давления подпора на кинематическое несоответствие: если давление подпора в полости исполнительного механизма 8 достигает максимально допустимого для ГСВ значения, то электронный блок управления 5 выдает команду в систему подкачки и контроля давления воздуха в шинах 6 на изменение давления воздуха в шинах 1 и 2 ведущих осей и сигнал на оптимизацию давления в полости системы ГСВ 7 и исполнительного механизма 8, что позволяет достичь максимальной силы тяги в данных условиях сцепления.

Технико-экономические преимущества

Применение способа повышения тягово-сцепных свойств повышает тягово-сцепные свойства тракторов на энергоемких операциях на 20-25%, производительность труда на 15-20% при снижении расхода топлива на 8-12%.

Способ заключается в установлении давления воздуха в шинах путем раздельной корректировки внутреннего давления в шинах и сравнении устанавливаемого давления с заданным значением. После установки давления воздуха в шинах устанавливают давление подпора в полости подъема гидроцилиндра механизма подвески, определяют и сравнивают величину буксования колес ведущих осей. Затем для выравнивания буксования перераспределяют нормальные реакции по ведущим осям, изменяя угол действия силы тяги на крюке, для чего изменяют давление подпора в полости подъема гидроцилиндра механизма навески до получения равной величины буксования колес ведущих осей. В результате повышается оперативность управления кинематическим несоответствием в трансмиссии полноприводных тракторов при изменении условий движения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ повышения тягово-сцепных свойств полноприводных колесных тракторов, заключающийся в установлении давления воздуха в шинах путем раздельной корректировки внутреннего давления в шинах и сравнении устанавливаемого давления с заданным значением, отличающийся тем, что после установки давления воздуха в шинах устанавливают давление подпора в полости подъема гидроцилиндра механизма подвески, определяют и сравнивают величину буксования колес ведущих осей, затем для выравнивания буксования перераспределяют нормальные реакции по ведущим осям, изменяя угол действия силы тяги на крюке, для чего изменяют давление подпора в полости подъема гидроцилиндра механизма навески до получения равной величины буксования колес ведущих осей.2. Способ повышения тягово-сцепных свойств полноприводных колесных тракторов по п.1, отличающийся тем, что предельные давления подпора в полости гидроцилиндра устанавливают для каждого вида работ трактора, а в случае выхода за предельные давления производят раздельную корректировку давления воздуха в шинах по осям трактора до получения равной величины их буксования.