Устройство управления автопоездом Советский патент 1984 года по МПК B62D13/02 

, W/f№ S е 7 №

Уч.1/ //Jf 1 Xjgaa- Т7 / .1 Изобретение относится к транспортному.машиностроению и может быть использовано для управления поворотом прицепных звеньев транспортных средств.. Известно устройство управления автопоездом, содержащее тягу, связываю.щую ведущие и ведомые звенья, крестообразную сцепку, концы которой установлены между звеньями автопоезда, и элементы регулирования параметров крестообразной сцепки . Однако данное устройство не позволяет эффективно управлять поворотом прицепного звена автопоезда, поскольку в прЬЦессе поворота, создается большая нагрузка на водителя автопоезда, управляющего одновременно и тя.гачом и прицепным звеном. Цель изобретения - обеспечение ав-20 томатического управления ведомых звеньев при поворотах автопоезда. Поставленная цель достигается тем что в устройство управления автопоездом, содержащим тягу, связывающую ведущее и ведомое звенья, крестообразную .сцепку, концы которой установлены между звеньями автопоезда, и элементы регулирования параметров крестообразной сцепки, последние выполнены в виде неподвижных направляющих,- которые смонтированы на одном из звеньев, при этом одни концы крестообразной сцепки установлены в упомянутых направляющих с возможностью перемещения и кинематически связаны с тягой, а другие концы закреплены жестко на другом звене. На фиг. 1 изображено устройство управления автопоездом общий ВИд; на фиг. 2 - схема поворота одного из вариантов автопоезда; на фиг. 3 схема построения профиля неподвижной направляющей. Устройство содержит тягач 1, прицепное звено 2, тягу 3 (фиг. 1), связывающую тягач и прицепное звено щарнирно, крестообразную сцепку, органы 4 (выполненные, например гибкими), концы которых через жесткие элементы связи, например ролики 5, установлены между тягачом 1 и прицепным звеном 2 устройство содержит также элементы регулирования параметрами крестообразной сцепки, которые вьшолнены в виде неподвилшых направляющих, например, криволинейных пазов 6, смонтированных на тягаче 1 или на прицепном 01 2 (например, на их тяговых бали 8 соответственно). На фиг. 1 показан один из вариан тов механизма кинематической связи жестких элементов с тягой 3. Пазы 6 выполнены на тяговой балке 7 тягача. На той же балке .выполнен осевой паз 9 и жестко закреплены оси 10 и 11. Тяга 3 шарнирно связана с звеном 12, а ось 13 жестко закреплена на противоположном конце звена 12 и установлена с возможностью перемещения в осевом пазу 9, На осях 10 и 11 с возможностью поворота установлены рычаги 14 и 15, на концах которых также выполнены продольные пазы 16 - 19. Кроме того, ось 13 установлена с возможностью перемещения не только в пазу 9, но и пазах 16 и 17, а элементы связи с возможностью перемещения не только в пазах 6, но и в пазах 18 и 19. Шарнир 20 связывает звено 12с тягой 3, шарниры 21 и 22 связывают тягу 3 с тягачом 1 и прицепным звеном 2, Устройство работает следующим образом. В процессе поворота автопоезда (фиг. 2), передняя управляемая ось тягача 1 пepeмeщaetcя по траектории , а прицепное звено 2 при отсутстВИИ управления параметрами крестообразной сцепки по траектории Б (обозначенной пунктиром), т.е. происходит выбег .прицепного звена 2 за пределы колеи тягача 1. При повороте автопоезда прицепное звено в каждый момент времени будет перемещаться по тому же радиусу, что и задняя ось тягача, (фиг. 2) т.е. без выбега. Устранение выбега достигается благодаря постоянной коррекции в процессе поворота передаточного отнощения крестообразной сцепки с зависимости . от угла oir На фиг. 1 - 3 обозначены радиус f. поворота передней управляемой оси тягача 1, радиус поворота задней оситягача 1, радиус Rn поворота тележки прицепного звена 2, угол об-у между продольными осямич тягача 1 и тяги 3, угол odji между продольными осями тяги 3 и прицепного звена 2, расстояние п межд,у осями роспуска, база бд тягача 1, длина Erf тяги 3, расстояние а от шарнира тяги 3 на тягаче 1 до точки приложения вектора . гёнциальной скорости, расстояние±rn по перпендикуляру меясду линией, соединяющей элементы 1г связи гибких органов А крестообразной сцепки с тягачо /1 и шарниром 21, расстояние ± по пер пендикуляру между линией, соединяющей элементы 5 связи гибких органов 4 крестообразной сцепки на прицепном , звене и шарниЕ ом 22, Знаком -т и -К условно обозначены размеры, когда шарниры 21 и 22 на ходятся внутри зоны крестообразной расположены вне этой зоны. расстояние между элементами связи концов гибких органов на прицепном звене; расстояние между элементами связи концов гибких органов на тягаче; Угловое передаточное отношение крестообразно.й сцепки . : 8п в; линейное передаточное от ношение крестообразной сцепки; . Л - параметрический коэффици ент, знак и величина которого зависят от Конструктивных параметров кре тоо.бразной сцепки, т.е.. отВт ;6п5 ifTi;-l J Eg .Поворот тягача может быть осущест влей не только по радиусу (это частный случай поворота), а и по любым переходным кривьм. При этом прицепно звено также должно следовать по этим кривым. Для автопоезда, соответствующего например фиг. 2 и имеющего связь меж ду тячагом 1 и прицепным звеном 2, обеспечивающую следование прицепного звена 2 в каждый момент времени по колее задней оси тячага 1 (т.е. следование прицепного звена 2 по тому же радиусу поворота, что и тягач Я Кр, ), углы Лf , oi п MofyT быть определены из следующих зависимостей RTit. т°180 агссоёarctg; e VT VeT., iuJn 90-arccos 2Bg RVe j4:6-; 701 Для конкретного случая выполнения предлагаемого устройства следование прицепного звена 2 по траектории задней оси тячага при повороте последнего -. обеспечивается следующим образом. При повороте тячага 1 между его продольной осью и тягой 3 образуется угол oty При этом тяга 3 через звено 12 передвигает ось 13 по осевому пазу 9, которая одновременно через пазы 16 и 17 воздействует на рычаги 1Л и 15. Последние, в свою, очередь, поворачиваются относительно осей 10 и 11 и заставляют через пазы 18 и 19 перемещаться элементы связи, например ролики 5 в криволинейных пазах 6. Каждая пара симметричных относительно продольной оси тячага. точек на продольных осях п&зов 6 соответствует необходимому для обеспечения следования прицепного звена 2 по траектории задней оси тячага 1, расстояние В-р, и следовательно, передаточному отношению крестообразной сцепки . (для выбра-нных конструктивных параметров автопоезда, крестообразной сцепки, механизма кинематической связи тяги с органами крестообразной сцепки) , Таким образом, при повороте тягача через пазы 6, элементы 5 связи тягача и концы гибких органов 4 крестообразной сцепки элементы 5 связи прицепного звена, благодаря изменеHtm, например,Bf на величину, соответствующую заданному радиусу поворота для данного автопоезда, осуществляется принудительный поворот прицепного звена на угол, обеспечивающий перемеш.ение последнего по траектории задней оси тягача, причем приводом перемещения элементов -5 связи по пазам 6 является тяга 3, воздействующая на элементы связи через звенья механизма кинематической связи с тягой. Профили симметричных пазов 6 могут быть построены на тягаче (его ра.ме или тяговой балке 7), либо на прицепном звене 2 (его тяговой балке 8), Для принятой схемы автопоезда и выбранных конструктивных параметров этого автопоезда, а также элементов и связей устройства управления его поворотом эти профили могут быть -построены, например, следующим образом (фиг. 3), Для упрощения принимаем, что расстояние БП является постоянным, т.е. считаем, что управление осуществляется только путем изменени расстояния В, а, следовательно, пазы 6 выполнены только на тягаче. Как видно из выражений (2 - 4) значения ос г «i, i зависят от радиусов поворота автопоезда. Поэтому задаваясь с определенным шагом радиуса ми поворота .(7 ) определяем по указанным зависимостям, соответствующие радиусам для данного выбранного авто поезда, значениям этом следует учесть, что по выражени ям (2 - 4) можно определить ot ,.( ,i для участков пути с установившимися радиусами поворота,а при определени значений oif для переходных участков поворота могут быть использованы зависимости ot т ic/n . Учитьюая, что Я принято постоянн(м,из зависимости Вт , .определяем для каткдого 1 значения ftj- , при этом величина fi для каждого ( и i может быть найдено (напримерj,, из кинематической характеристики, предста ляющей собой зависимость ЛSt(«{,-J ) для выбранного автопоезда (т.е. для выбранных m , k , Один из вариантов такой зависимости , , k/8 ибп /Cg 0,2 представлен на фиг. 4. ЗависимостьД (об,-Г) может -быть получена, например, с помощью набора моделей устройства управления прицепным звеном автопоезда, предста ляющих собой совокупность взаимосвязанных звеньев (подобную изображенной на фиг. 1), но с жестко закрепленными на тяговой балке 7 и, соответственно, кинематически не,связанными с тягой 3 элементами 5 связи. У всех этих, моделей параметры W k , х должны быть одинаковы. Поскольку расстояние 8 принято постоянным, то и оно у всех моделей должно 1ть одно и то же. Каяздая из моделей должна отличаться только расстоянием 81- . Причем расстояния В на моделях набора должны различаться на величину определенного шага. На каждой модели задавая с определенным шагом значения ОС, можно получить соответствующи значения об . Для каждого (Лт и 6f, /.8 можно, используя известные зависимости i определить значения ь, а затем построить зависимость («tT,i). Значения Л из такой зависимости можно определить, например,сдедующим образом (для примера используем характеристики,изображенные на фиг.4). Допустим, что э результате расчета , ot 20, a(iipo,c4 ..На линии параллельной оси Ь ,.соответствующей , находим точки пересечения, кривых (1, П,Ш, 1У) для различных i. Значение & , соответствующее каждой точке, складьшаем с величиной i , той кривой, на которой находится точка. Так для точки I -il Лt 0,3+1,41,7; для точки n-ii,euu+4i /0,,2 1,4; для точки Ш -«щ 4ш+1ш 0,17+ 0,,97; для точки 1У ...,11 + ,11. Из всех полученных значений выбираем то значение Л соответствующее точке той криво1й, для которой сумма Л 4 1 равна расчетному значению i В данном случае Ь, + i i 1, раеч следовательно, искомым значением д будет uj 0,3. Таким образом, для каждого расчетного Ы т найдено соответствующее значение & , ча следовательно, и 8 (по формуле В-s9o/-). Далее строим профипь направляющих пазов 6. Поскольку пазы 6 симметричны и.закреплены относительно продольной оси тягача, приведем пример построения одного из симметричных профилей направлякхцих пазов 6 для автопоезда с выбранными параметрами, наnpieiep Со 5,3; БП 2,5 м; р 1,65м; ,3 м; k +0,12;Bg 6,35 м. Для этого совмещаем продольные оси тягача 1 и тяги 3, т.е. устанавливаем между ними угол ()С| 0 (на фиг. 3 эти оси изображены при таком взаимном расположении). Суммарная длина их равна Вд . От точки, соответствующей месту нахождения шарнира 21, связывающего тягу и тягач, отклада|ваем размер m , далее из полученной точки восстанавливаем перпендикуляр и на нем откладываем размер 0,5 В , соответств пощий сб-г 0-. Далее приводим линии,параллельные продольной оси тягача на расстояниях от нее равных половинам найденных для различных . , значений Bf . ДлясЛ 0,5 для.оСтг J ,5 В, и т.д.). От продольной оси тяги откладываем с выбранным шагом углы и проводим соответствующие пунктирные линии на 7 точки шарнирной связи 21 тягача и тяги. Из точки, соответствующей шарнирной связи 22 тяги 1 и прицепного зве на 2, восстанавливаем перпендикуляр. На перпендикуляре от точки, соответ , ствующей данному шарниру, откладываем размер 0,5 В,, соединяем полученную точку с точкой 0,58 . Длина полученной линии соответствует разме ру гибкого органа крестообразной сцепки между элементами- связи тягача и прицепного звена (8).лНа линиях, построенных из точки шарнирной связи 21 тягача и тяги под разными углами ot, откладываем длину тяги Erf Из полученных точек к указанным линиям восстанавливаем перпендикуляры (они выражают направления векторов соответствующих тангенциальных скоростей поворота шарнира 22, связывающего тягу и прицепное звено при j движении автопоезда по радиусу). От 01 перпендикуляров, построенных из точек, соответствующих положению этого шарнира при каждом углео , отклад ваем углы - (соответствующие углам О.-) .-На проведенных лучах откладываем расстояния 0,5 В, а из полученных точек радиусом В делаем засечки на соответствующих размерам 0,5f прямых, параллельных продольной оси тягача (т.е. на линиях, соответствующих 0,5В, 0, 0,58тзИ т.д.). Соединяем плавной кривой засечки и получаем ось симметрии направляющего паза 6. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить при поворотах точное следование прицепного звена, например, прицепа-роспуска лесовозного автопоезда, по траектории , движения тягача и дает возможность автоматического управления прицепным звеном в процессе поворота автопоезда.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ-АВТОПОЕЗДОМ, содержащее тягу, связьшающую ведущее и ведомое звенья, крестообразную сцепку, концы которой установлены между звеньями автопоезда, и . элементы регулирования параметров крестообразной сцепки, отличающ е е с я тем, что, с целью обеспечения автоматического управления ведомых звеньев при поворотах автопоезда, элементы регулирования параметров крестообразной сцепки выполнены в виде неподвижных направляющих, которые смонтированы на одном из звеньев, при этом одни концы кресто: образной сцепки установлены в упомянутых направляюцщх с возможностью перемещения и кинематически связаны с тягой, а другие концы закреплены жестко на другом звене.

фиг.З