Система автоматического регулирования скольжения ведущих колес машины в тяговом режиме Советский патент 1990 года по МПК B60K17/16 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к системам, регулирующим скольжение ведущих колес машины (транспортного средства, землеройной, транспортной машины, машинотракторно- го агрегата) в тяговом.режиме.

Целью изобретения является повышение эффективности путем предотвращения чрезмерного скольжения ведущих колес при одновременном увеличении тягового усилия машины. .

На чертеже представлена функциональная схема системы автоматического регулирования скольжения ведущих колес машины в тяговом режиме.

Система состоит из электрической 1 и пневматической 2 частей. Электрическая часть 1 включает датчик 3 угловой скорости ведомого колеса 4, датчик 5 угловой скорости ведущего колеса 6, датчик 7 угловой скорости колеса 8 активной оси, датчик 9 тягового усилия, генератор 10 стабилизированной частоты, первый 11, второй 12 и третий 13 арифметические блоки, первый 14 и второй 15 RS-триггеры, первый 16 и второй 17 элементы ИЛИ, элемент И-НЕ 18, инвертор 19, усилители 20-22 мощности, датчик 23, ограничивающий давление воздуха в камерах шин снизу, датчик 24, ограничивающий давление воздуха в камерах шин сверху, исполнительный орган 25 для подключения активной оси к трансмиссии машины, переключатель 26, механически связанный с педалью 27 акселератора, и включатель 28.

Датчик 9 тягового усилия включает маг- . нитоупругий первичный преобразователь 29, генератор 30 импульсов и формирователь 31 импульсов. Арифметический блок 11 системы содержит формирователи 32 и 33 импульсов, входы которых связаны с выходами соответствующих датчиков 3 и 5 угловых скоростей, цифровой счетчик 34

мпульсов датчика 3 угловой скорости ведоого колеса с дешифратором 35, подклюенным к выходу счетчика 34, цифровой счетчик 36 импульсов датчика 5 угловой ско- рости ведущего колеса с дешифратором 37, подключенным к выходу счетчика 36, схемы 38 и 39 совпадения (ключевые схемы), первые входы которых связаны между собой, вторые входы - с выходами формирователей 32 и 33 импульсов соответственно, а выходы - с соответствующими счетчиками импульсов, инвертор 40, выход которого связан с третьими входами схем совпадения, блок 41 формирования импульсов сбро- са на нуль, вход которого связан с выходом дешифратора 35 и входом инвертора 40. а выход - с входами асинхронного сброса на нуль обоих счетчиков 34 и 36. одноразрядный параллельный регистр 42, информаци- онный вход которого соединен с выходом дешифратора, 37, вход синхронизации - с входом инвертора 40 и выходом дешифратора 35, вход асинхронной установки в нуль через переключатель 26, механически свя- занный с органом, регулирующим подачу топлива в цилиндры двигателя (педалью 27 акселератора),и включатель 28 связан с положительной клеммой источника питания и выходом блока 41 сброса на нуль, а выход - с S-входом RS-триггера 15 и одним из входов элемента ИЛИ 17.

Входы формирователей 32 и 33 арифметического блока 12. выполненного идентично арифметическому блоку 11, под- соединены соответственно к выходам датчика 3 ведомого колеса 4 и датчика 7 колеса 8 активной оси, а выход арифметического блока 12 связан с другим входом элемента ИЛИ 17.

Арифметический блок 13 системы содержит цифровой счетчик 43 импульсов датчика 9 тягового усилия с дешифратором 44, подключенным к выходу счетчика 43, цифровой счетчик 45 импульсов сигналов генератора 10 стабилизированной частоты с дешифратором 46, выход которого соединен с входом синхронизации регистра 47, входом блока 48, формирующего сигнала сброса счетчиков в нулевое состояние, выход которого связан с входами асинхронного сброса на нуль обоих счетчиков 43 и 45 и входом блока 49, формирующего сигнал времени измерения в каждом цикле (строб-импульс), выход которого подключен к одним из входов схем 50 VI 51 совпадения (ключевых схем), другие входы которых связаны между собой и входом асинхронной установки в нуль регистра 47, третьи входы каждой ключевой схемы подключены к выходам датчика 9 тягового усилия или генератора 10 Стабилизированной частоты, а выходы - к счетчикам 43 и 45 импульсов соответственно, мультиплексор 52, управляющие входы которого соединены с выходами преобразователя 3 частота-код, вход которого подключен к выходу датчика 9 тягового усилия, сигнальные входы связаны с выходами дешифратора 44, а выход - с информационным входом регистра 47. Прямой выход последнего подсоединен к одному из входов элемента ИЛИ 16 и одному из входов элемента И-НЕ 18, инверсный выход связан с R-входами RS-триггеров 14 и 15.

Пневматическая часть 2 системы содержит компрессор 54, ресивер 55. электромагнитный золотник 56, электромагнитные клапаны 57 и устройство для подвода воздуха к шинам колес.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг.1) переключатель 26 соединен с корпусом машины, а включатель 28 выключен. Все элементы с памятью арифметического блока 11 (счетчики 34, 36 и регистр 42) установлены в О сигналом, сформированным блоком 41 и поданным на их R-входы. Сигналы с дешифраторов 35 и 37 равны О, и соответственно выход инвертора 40 имеет состояние 1, а электромагнитные клапаны 57 закрыты.

При установке включателя 28 во включенное состояние и начале движения машины, осуществляемого оператором воздействием на педаль 27 акселератора, в датчиках 3 и 5 с частотой, пропорциональной угловым скоростям соответственно ведомого 4 и ведущего 6 колес, наводятся электрические импульсы сигналов, которые нормализуются в формирователях 32 и 33. Одновременное этим открываются электромагнитные клапаны 57. Схемы 38 и 39 совпадения (ключевые схемы) разрешают прохождение импульсов сигналов с формирователей 32 и 33 на входы счетчиков 34 и 36 импульсов соответственно, так как на их других входах, связанных с выходом инвертора 40, имеет место состояние 1. Емкости счетчиков 34 и 36 импульсов

выбраны так, что отношение количества импульсов полностью заполненных счетчиков численно равно (1-5уст.), т,е. NBM/NBIU 1-SycT,

0 где NBM - емкость счетчика 34 импульсов; Мвщ - емкость счетчика 36 импульсов. Структура дешифраторов 35 и 37 выбрана так, что сигнал 1 на выходе дешифратора 35 формируется при полном заполнении 5 счетчика 34, а сигнал 1 на выходе дешифратора 37 - при полном заполнении и переполнении счетчика 36. Таким образом, при одновременном открытии входов счетчиков 34 и 36 и одновременном их закрытии при 0 заполнении счетчика 34 сигнал 1 на выходе дешифратора 37 может быть тогда и только тогда, когда имеет место скольжение ведущего колеса, равное или большее величины уставки (SycT.), т.е., когда величина его 5 угловой скорости больше величины угловой скорости ведомого колеса в (1-Зуст) раз. и этот сигнал 1 записывается в регистр 42. В этом случае на выходе последнего также появляется сигнал 1, который через RS- 0 триггер 15, элемент ИЛИ 16 и усилитель 22 мощности запитывает электрическим током обмотку исполнительного органа 25, который подключает активную ось к трансмиссии машины.

5После подключения активной оси (ведомых колес 8) к трансмиссии машины, даже при сохранении положения органа, регулирующего подачу топлива в цилиндры ее дви гателя, неизменным, часть мощности 0 последнего перераспределяется на активную ось. и в случае, если в дальнейшем сопротивление передвижению машины не превышает определенную величину, чрезмерное скольжение (буксование) ведущих 5 колес 6 прекращается, и в последующем цикле сравнения угловых скоростей колес 4 ибмашины на выходе регистра 42 арифметического блока 11 имеет место О, что приводит к обесточиванию обмотки испол- 0 нительного органа 25 и отключению активной оси (колес 8) от трансмиссии машины, а также при движении ее в тех же условиях, что и в момент подключения активной оси в указанном случае, вновь к чрезмерному 5 скольжению (буксованию) ведущих колес 6 и к повторному подключению активной оси. Таким образом, при движении машины в указанных условиях и при наличии в системе лишь одного арифметического блока 11 происходит непрерывное циклическое

подключение - отключение активной оси машины, что неблагоприятно влияет на эффективность и надежность работы системы и машины в целом. Чтобы при работе системы не происходило непрерывного циклического подключения - отключения активной оси, она дополнительно снабжена арифметическим блоком 13, который в дальнейшем после подключения активной оси контролирует общее тяговое усилие машины и только в случае, если его величина становится меньшей, чем в момент включения активной оси, отключает ее от трансмиссии.

С этой целью сигнал 1 с выхода регистра 42 арифметического блока 11 через RS-триггер 15 и усилитель 22 мощности не только вызывает запитывание исполнительного органа 25, но и через RS-триггеры 15 и 14 проходит на одни из входов ключевых схем 50 и 51 арифметического блока 13 ,которые дают разрешение на заполнение счетчиков 43 и 45, и на одни из входов ключевых элементов 32 и 33 арифметического блока 12, которые дают разрешение на заполнение счетчиков 34 и 36,

Арифметический блок 12 предназначен для определения скольжения (буксования) колеса 8 активной оси по отношению к скольжению ведомого колеса 4 и идентичен арифметическому блоку 11.

При движении машины (транспортного средства, машинотракторного агрегата, землеройно-транспортной машины) по грунту (опорной поверхности), обладающему определенной величиной сопротивления усилию сдвига (среза) его частиц (песок, заснеженное поле, глина, солончак, чернозем и т.д.), что может определяться на рабочем органе при резании или перемещении грунта или на ведущих колесах при выполнении транспортной работы, на выходе преобразователя 53 частота-код формируется определенный код, и мультиплексор 52 по этому коду соединяет соответствующий выход дешифратора 44 с информационным входом регистра 47, что соответствует изменению емкости счетчика 43 и порогового значения (значения уставки) по тяговому усилию машины для данного грунта. При этом пороговое усилие берется с учетом того, что активная ось включена. Соотношение величин емкостей счетчиков 43 и 45 в арифмети- ческом блоке 13 при помощи . мультиплексора 52 устанавливается таким, чтобь в момент подключения активной оси к трансмиссии машины при ее движении по любому грунту счетчик 45 в следующих один за другим циклах измерения полностью заполнялся, а счетчик 43 переполнялся на заданную величину.

После открытия ключевых схем (схем совпадения) 50 и 51 счетчик 43 заполняется импульсами сигналов с датчика 9 тягового усилия, сформированными формировате- лем 31, импульсы генератора 10 стабилизированной частоты заполняют счетчик 45, при полном заполнении которого с помощью дешифратора 46 выдается импульс на блок 49 формирования временных ин- 0 тервалов измерения, который закрывает ключевые схемы 50 и 51, и на блок 48, формирующий с некоторой задержкой по времени импульс асинхронной установки счетчиков 43 и 45 в нулевое состояние, а 5 также на вход синхронизации регистра 47, в котором записывается число, соответствующее величине сигнала на его информационном входе, которое формируется с помощью счетчика 43 с дешифратором 44 и 0 мультиплексором 52, При этом, так как в момент подключения активной оси к трансмиссии в первом же цикле работы арифметического блока 13 счетчик 43 переполняется, а счетчик 45 полностью за- 5 полняется, то на прямом выходе регистра 47 имеет место 1, которая через второй вход элемента ИЛИ 16 и усилитель 22 мощности в дальнейшем удерживает исполнительный орган 25 во включенном состоянии 30 несмотря на то, что на выходе регистра 42 арифметического блока 11 и на первом входе элемента ИЛ И 16 после подключения активной оси имеет место О.

В случае, если общее тяговое усилие 35 машины начинает уменьшаться (т.е., сопротивление движению становится меньше) и в некоторый момент времени становится меньше величины, которая имеет место при включении активной оси, сигнал 1 появля- 40 ется на инверсном выходе регистра 47 и через RS-триггеры 14 и 15 выключает из работы арифметические блоки 12 и 13 и обесточивает обмотку исполнительного органа 25. Активная ось (колеса 8) отключена 45 от трансмиссии машины. Если тяговое усилие машины не уменьшается, а сопротивление движению возрастает, то в некоторый момент времени начинается пробуксовка ведущих колес или колес 8 активной оси. 50 Вследствие этого на выходе регистра 42 арифметического блока 11 или 12, или обоих сразу (если наблюдается пробуксовка всех ведущих колес) появляется Г. Этот сигнал через элемент ИЛИ 17 попадает на один из 55 входов элемента И-НЕ 18. Другой вход последнего запитан сигналом с прямого выхода регистра 47 арифметического блока 13, так как колеса 8 активной оси работают в ведущем режиме. Тогда на выходе элемента И-НЕ 18 появляется сигнал 1, который

через усилитель 21 мощности и датчик 23, ограничивающий давление в камерах шин колес машины снизу, запитывает одну из обмоток электромагнитного золотника 56, который перемещается в положение, соответствующее стравливанию воздуха из камер шин ведущих колес, и удерживается в этом положении весь последующий цикл измерения. В следующий момент времени сигналом 1 дешифратора 35 блоком 41 формируется импульс сброса на О для счетчиков 34 и 36. После сброса на О на дешифраторе 35 формируется О, который через инвертор 40 дает разрешающий сигнал на открытие схем 38 и 39 совпадения, и цикл измерения повторяется.

При понижении давления воздуха в шинах увеличиваются площади пятен контактов ведущих колес с опорной поверхностью,что приводит к увеличению коэффициента сцепления ведущих колес с опорной поверхностью и вследствие этого к уменьшению их скольжения (буксования). При уменьшении скольжения ведущего колеса счетчик 36 импульсов в следующих один за другим циклах измерения не успевает заполняться до предела своей емкости и на выходе дешифратора 37 и информационном входе регистра 42 имеет место О. В этом случае на выходе регистра 42 появляется сигнал О, и если это условие соблюдается для обоих арифметических блоков 11 и 12, то последний через инвертор 19, усилитель 20 мощности и датчик 24, ограничивающий давление воздуха в камерах шин сверху, запитывает другую обмотку электромагнитного золотника 56. который перемещается в положение, соответствующее нагнетанию воздуха в камеры шин колес машины,

При повышении давления воздуха в шинах уменьшаются площади пятен контактов колес машины с опорной поверхностью, что приводит к уменьшению сил сопротивления качению и повышению топливной экономичности машины. Пределы повышения и понижения давления воздуха в шинах при регулировании скольжения ведущих колес ограничиваются величинами, заданными датчиками 23 и 24.

Использование предлагаемого изобретения на транспортном средстве позволит повысить его тягово-скоростные свойства (реализацию тяговой силы в контактах шин ведущих колес с опорной поверхностью) и устойчивость, и тем самым его производительность и безопасность движения.

Формула изобретения Система автоматического регулирования скольжения ведущих колес машины в тяговом режиме, содержащая датчики угловой скорости ведомого и ведущего колес, формирователи импульсов, входы которых связаны с выходами соответствующих датчиков угловых скоростей, арифметический блок, включающий цифровой счетчик им0 пульсов датчика угловой скорости ведомого колеса с дешифратором, подключенным к выходу упомянутого счетчика импульсов, цифровой счетчик импульсов датчика угловой скорости ведущего колеса с дешифрато5 ром, подключенным к выходу упомянутого счетчика, схемы совпадения, первые входы которых связаны между собой, вторые входы соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов, а выходы - с

0 соответствующими цифровыми счетчиками импульсов, инвертор, выход которого связан с третьими входами схем совпадения, блок формирования импульсов сброса на нуль, вход которого связан с выходом де5 шифратора счетчика импульсов датчика угловой скорости ведомого колеса и входом инвертора, а выход - с входами асинхронного сброса на нуль обоих счетчиков, одноразрядный параллельный регистр, ин0 формационный вход которого соединен с выходом дешифратора счетчика импульсов , датчика угловой скорости ведущего колеса, вход синхронизации связан с входом инвертора, вход асинхронной установки в нуль

5 через переключатель, механически связанный с органом, регулирующим подачу топлива в цилиндры двигателя, и включатель - с положительной клеммой источника питания, с выходом блока сброса на нуль, о т 0 личающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем предотвращения чрезмерного скольжения ведущих колес при одновременном увеличении тягового усилия машины, она дополнительно снаб5 жена датчиком угловой скорости колеса активной оси. генератором стабилизированной, частоты, датчиком тягового усилия, включающим магнитоупругий первичный преобразователь, генератор импульсов и

0 формирователь импульсов, вторым и третьим арифметическим блоком, первым и вторым RS-триггерами, первым и вторым элементами ИЛИ. элементом И-НЕ, инвертором, пневматическим устройством и ис5 полнительным органом для подключения активной оси к трансмиссии машины, причем входы формирователей второго арифметического 5лока, выполненного идентично первому, подсоединены к соответствующим датчика.м угловых скоростей

ведомого колеса и колеса активной оси, а выход его регистра лодключен к одному из входов второго элемента ИЛИ, третий арифметический блок содержит цифровой счетчик импульсов датчика тягового усилия с дешифратором, подключенным к выходу упомянутого счетчика импульсов, цифровой счетчик импульсов сигналов генератора стабилизированной частоты с дешифратором, подключенным к выходу упомянутого счетчика, выход которого соединен с входом синхронизации регистра, входом блока, формирующего сигнал сброса счетчика в нулевое состояние, выход которого связан с входами асинхронного сброса на нуль обоих ,счетчиков и входом блока, формирующего сигнал времени измерения в каждом цикле (строб-импульс), выход которого подключен к одним из входов схем совпадения, другие входы которых связаны между собой и входом асинхронной установки в нуль регистра, третьи входы каждой схемы совпадения подключены к выходу датчика тягового усилия или к выходу генератора стабилизированной частоты, а выходы к соответствующим цифровым счетчикам импульсов, мультиплексор, управляющие входы которого соединены с .выходом преобразователя частота-код, вход которого подключен к выходу упомянутого датчика тягового усилия, сигнальные входы связаны с выходом дешифратора счетчика импульсов датчика тягового усилия, а выход - с информационным входом регистра, прямой выход которого подсоединен к одному из входов первого элемента ИЛИ и к одному из входов элемен- та И-НЕ, инверсный выход - с R-входами первого и второго RS-триггеров, при этом

выход первого RS-триггера подключен к вторым входам схем совпадения второго и третьего арифметических блоков, S-вход связан с вторым входом первого элемента ИЛИ и с выходом второго RS-триггера, Sвход которого подсоединен к выходу регистра первого арифметического блока и к другому входу второго элемента ИЛИ, выход которого связан с другим входом элемента И-НЕ, а выход первого элемента

ИЛИ через усилитель мощности соединен с упомянутым исполнительным органом для подключения активной оси, а пневматическое устройство состоит из компрессора, ресивера, устройства для подвода воздуха к

шинам колес машины, электромагнитного золотника, связанного магистралью через ресивер с компрессором, и электромагнитных клапанов, установленных на входах устройств для подвода воздуха к шинам колес,

управляющие входы которых связаны с упомянутым переключателем, причем выход элемента И-НЕ через усилитель мощности и датчик, ограничивающий минимальное давление воздуха в камерах шин, связан с

обмоткой электромагнитного золотника, а через инвертор, усилитель мощности и датчик, ограничивакэщий минимальное давление воздуха в камерах шин, - с другой обмоткой электромагнитного золотника.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам автоматического регулирования скольжения ведущих колес машины в тяговом режиме. Цель изобретения - повышение эффективности путем предотвращения чрезмерного скольжения ведущих колес при одновременном увеличении тягового усилия машины. Система состоит из электрической 1 и пневматической 2 частей. Электрическая часть 1 включает датчик 3 угловой скорости ведомого колеса 4, датчик 5 угловой скорости ведущего колеса 6, датчик 7 угловой скорости колеса 8 активной оси, датчик 9 тягового усилия, генератор 10 стабилизированной частоты, первый арифметический блок 11, второй арифметический блок 12, третий арифметический блок 13, первый RS-триггер 14, второй RS-триггер 15, два элемента ИЛИ 16 и 17, элемент И-НЕ 18, инвертор 19, усилители мощности, датчик 23, ограничивающий давление воздуха в камерах шин "снизу", датчик 24, ограничивающий давление воздуха в камерах шин "сверху", исполнительный орган 25 для подключения активной оси к трансмиссии машины, переключатель 26, механически связанный с педалью 27 акселератора. Система направлена на изменение давления в камерах шин для увеличения или уменьшения пятна контакта колеса с грунтом. 1 ил.