RU79512U1

RU79512U1 - COURSE CONTROL SYSTEM OF A WHEEL-TRACKED MACHINE

Info

Publication number: RU79512U1
Application number: RU2008118594/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Демихов; Артем Александрович Пархоменко; Виталий Александрович Потехин; Дмитрий Николаевич Воронин; Евгений Анатольевич Низовцев
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2009-01-10

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в тракторах, самоходных машинах, полугусеничных тягачах и транспортерах.The utility model relates to transport engineering and can be used in tractors, self-propelled machines, semi-tracked tractors and conveyors.

Технический результат полезной модели направлен на снижение габаритных и массовых показателей колесно-гусеничной машины и увеличение полезного кузовного объема, что имеет существенное значение для высокомобильной машины, а также повышение надежности работы системы курсового управления за счет упрощения ее конструкции.The technical result of the utility model is aimed at reducing the overall and mass indicators of the wheel-tracked vehicle and increasing the useful body volume, which is essential for a highly mobile vehicle, as well as improving the reliability of the course control system by simplifying its design.

Технический результат достигается тем, что система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины, содержащая рулевое управление колесного движителя, обеспечивающее с помощью системы тяг и рычагов оппозитный поворот управляемых колес, и механизм поворота гусеничного движителя, выполненный виде высокомоментных электродвигателей постоянного тока, установленных на каждой из полуосей привода ведущих колес гусеничного движителя, причем якорь встроен в полуось, а статор - в кожух полуоси моста, при этом командный элемент устройства регулирования величины тормозного момента электродвигателей соединен с тягой рулевого привода управляемых колес таким образом, что изменение значения тормозного момента при повороте машины пропорционально углам поворота управляемых колес.The technical result is achieved by the fact that the directional control system of the wheel caterpillar vehicle, comprising the steering of the wheel propulsion device, which provides the opposite rotation of the steered wheels with the help of the traction system and the levers, and the caterpillar drive rotation mechanism made in the form of high-torque DC motors mounted on each the drive axles of the drive wheels of the caterpillar mover, with the anchor embedded in the axle shaft and the stator in the axle shaft housing of the bridge, while the command element va adjusting the brake torque motors connected to the steering controlled wheels the actuator rod so that changing the braking torque when the machine turns proportionally steering angles of the wheels.

Description

Известна самоходная машина, содержащая двигатель, соединенный через коробку передач и раздаточную коробку с механизмом поворота, выполненным в виде двойного дифференциала, фрикционного вариатора, связанного со второй полуосевой шестерней дифференциала, соединенного с рулевым колесом, и маломоментного фрикциона на водиле дифференциала [Авторское свидетельство СССР №1311954, МПК В60К 41/28, 1987].Known self-propelled machine containing an engine connected via a gearbox and a transfer case with a rotation mechanism made in the form of a double differential, a friction variator associated with the second semi-axial gear of the differential connected to the steering wheel, and low-speed friction on the differential driver [USSR Copyright No. 1311954, IPC B60K 41/28, 1987].

Недостатком данной конструкции является большие потери мощности в тормозных фрикционах при повороте, относительно малый КПД вследствие большого скольжения между дисками вариатора, узкий диапазон регулирования радиусов поворота из-за малого диапазона изменения передаточных чисел дискового фрикционного вариатора. Кроме того, практически постоянная работа фрикционов при движении по бездорожью приводит к преждевременному выходу из строя данных механизмов и снижению надежности конструкции, а импульсный режим поддержания заданной кривизны траектории движения приводит к дополнительным нагрузкам на элементы трансмиссии.The disadvantage of this design is the large power loss in the brake clutch during rotation, a relatively low efficiency due to the large slip between the variator disks, a narrow range of control of the turning radius due to the small range of gear ratios of the disk friction variator. In addition, the almost constant operation of the friction clutch when driving on the road leads to premature failure of these mechanisms and a decrease in the reliability of the structure, and the pulse mode of maintaining the specified curvature of the trajectory of movement leads to additional loads on the transmission elements.

Известен механизм поворота гусеничной машины, содержащий механическую систему рулевого управления с бортовыми фрикционами и установленную параллельно ей электронную систему, состоящую из датчика угла поворота рулевого вала, цифрового спидометра, устанавливающего линейную скорость транспортного средства, блока управления, определяющего радиус поворота транспортного средства при движении и выдающего от аккумулятора и генератора подзарядки требуемый ток разной полярности, но одинакового значения на исполнительные механизмы в виде высокомоментных A known mechanism for turning a tracked vehicle, comprising a mechanical steering system with on-board friction clutches and an electronic system installed parallel to it, consisting of a steering angle sensor, a digital speedometer that determines the linear speed of the vehicle, a control unit that determines the radius of rotation of the vehicle when driving and emits from the battery and the charging generator, the required current of different polarity, but of the same value to the actuators in the form in high moment

электродвигателей постоянного тока, замедляющих или ускоряющих тяговый момент, распределяемый от двигателя мостовым дифференциалом, установленных на каждой из полуосей мостов транспортного средства, причем якорь встроен в полуось, а статор - в кожух полуоси моста, а последовательно им включены нормально замкнутые электромагнитные муфты [Патент РФ №2279370, МПК В62D 11/18, 2005].DC motors that slow down or accelerate the traction moment distributed from the engine by a bridge differential mounted on each of the axles of the vehicle’s axles, the anchor embedded in the axle shaft, and the stator in the axle shaft housing, and sequentially included normally closed electromagnetic couplings [RF Patent No. 2279370, IPC B62D 11/18, 2005].

Недостатком данной конструкции является то, что при использовании комбинированного (например, колесно-гусеничного) движителя ухудшается управляемость машины, поскольку не обеспечивается кинематически согласованная работа различных элементов движения (колес и гусениц) при их одновременном использовании в процессе движения по криволинейной траектории, а также низкая надежность работы системы управления курсовым движением вследствие наличия большого количества электронных элементов блоков управления (датчика угла поворота рулевого вала, цифрового спидометра, электромагнитных муфт и т.п.).The disadvantage of this design is that when using a combined (for example, wheel-caterpillar) propeller, the machine's handling is deteriorated, because the kinematically coordinated operation of the various movement elements (wheels and tracks) is not provided when they are simultaneously used in the process of moving along a curved path, and also low the reliability of the directional control system due to the presence of a large number of electronic elements of the control units (steering angle sensor shaft, digital speedometer, electromagnetic couplings, etc.).

Наиболее близким технических решением, выбранным в качестве прототипа, является самоходная машина с комбинированным движителем, содержащая двигатель, связанный через коробку передач и раздаточную коробку с колесным и гусеничным движителями, при этом привод гусеничного движителя дополнительно снабжен гидрообъемным механизмом поворота, включающим в себя регулируемый гидронасос, гидромотор, связанный с солнечными шестернями левого и правого суммирующих планетарных рядов, причем устройство регулирования подачи гидронасоса имеет кинематическую связь с тягой рулевого привода управляемых колес [Патент РФ №2297355, МПК В62D 11/24, 2006].The closest technical solution, selected as a prototype, is a self-propelled vehicle with a combined propulsion system, comprising an engine coupled through a gearbox and a transfer case with wheel and caterpillar engines, while the caterpillar drive is additionally equipped with a hydraulic volumetric rotation mechanism, including an adjustable hydraulic pump, a hydraulic motor connected to the sun gears of the left and right totalizing planetary gears, and the hydraulic pump feed control device has a kinet aticheskuyu connection with the steering actuator rod steered wheels [RF patent №2297355, IPC V62D 11/24, 2006].

Недостатком данной конструкции является наличие сложных, громоздких и дорогостоящих агрегатов и узлов (гидрообъемного механизма поворота и суммирующих планетарных рядов), уменьшающих полезный объем кузова машины, снижающих надежность работы системы управления курсовым движением и увеличивающих габариты и массу транспортного средства.The disadvantage of this design is the presence of complex, bulky and expensive units and assemblies (hydrostatic rotation mechanism and summarizing planetary gear sets) that reduce the useful volume of the car body, reduce the reliability of the directional control system and increase the dimensions and weight of the vehicle.

Отличительными признаками от прототипа является то, что командный элемент устройства регулирования величины тормозного момента электродвигателей соединен с тягой рулевого привода управляемых колес таким образом, что изменение значения тормозного момента при повороте машины пропорционально углам поворота управляемых колес.Distinctive features of the prototype is that the command element of the device for controlling the magnitude of the braking torque of the electric motors is connected to the steering draft of the steered wheels in such a way that the change in the braking moment when turning the machine is proportional to the angle of rotation of the steered wheels.

На рисунке представлена система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины.The figure shows the control system of the course movement of a wheeled tracked vehicle.

Система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины включает рулевое колесо 1 с рулевой колонкой, рулевой механизм 2, соединенный через сошку рулевого привода с продольной рулевой тягой 3, управляющей перемещением поперечных рулевых тяг 4 и 5, внутри которых установлены корпусы золотников распределительных устройств 6 и 7, соединенные трубопроводами 8 и 9 с насосом 10, закачивающим рабочую жидкость The directional control system of the track-and-wheel tracked vehicle includes a steering wheel 1 with a steering column, a steering gear 2 connected through a bipod of the steering drive with a longitudinal steering link 3, which controls the movement of the transverse steering rods 4 and 5, inside of which there are mounted valve spool housings 6 and 7 connected by pipelines 8 and 9 with a pump 10 injecting the working fluid

из бака 11. Золотники 6 и 7 в зависимости от своего положения управляют потоком жидкости, направляя его в ту или иную полость силовых цилиндров 12 и 13, штоки которых через рычаги 14 соединены с управляемыми колесами и с поперечными тягами задней 15 и передней 16 рулевых трапеций. В тоже время продольная рулевая тяга 3 кинематически связанна с тягой 17 управления командным элементом 18 устройства регулирования величины тормозного момента 19 электродвигателей постоянного тока 20 и 21, якори которых встроены в полуоси 22 и 23, обеспечивающие передачу крутящего момента от дифференциала 24 через бортовые передачи 25 на ведущие колеса гусеничного движителя 26.from the tank 11. The spools 6 and 7, depending on their position, control the fluid flow, directing it to one or another cavity of the power cylinders 12 and 13, whose rods through levers 14 are connected to the steered wheels and to the transverse rods of the rear 15 and front 16 steering trapezoid . At the same time, the longitudinal steering link 3 is kinematically connected with the control rod 17 of the command element 18 of the brake torque control device 19 of the DC motors 20 and 21, the anchors of which are integrated in the axles 22 and 23, providing torque transmission from the differential 24 through the final drives 25 to drive wheels of a caterpillar mover 26.

Система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины работает следующим образом. В нейтральном положении рулевого колеса, соответствующем прямолинейному движению машины, крутящий момент от тягового двигателя через коробку передач, раздаточную коробку поступает на корпус дифференциала 24, обеспечивая вращения валов 22 и 23 привода солнечных шестерен бортовых передач 25 и, соответственно, ведущих колес 26 левого и правого бортов, с одинаковой скоростью.The control system of the directional movement of the wheeled tracked vehicle operates as follows. In the neutral position of the steering wheel corresponding to the rectilinear movement of the machine, the torque from the traction engine through the gearbox, the transfer case enters the differential housing 24, providing rotation of the shafts 22 and 23 of the drive of the sun gears of the final drives 25 and, respectively, of the left and right driving wheels 26 boards at the same speed.

При этом командный элемент 18 устройства регулирования величины тормозного момента 19 электродвигателей 20 и 21 находится в нейтральном положении, исключающем подачу тока от источника электрической энергии (АКБ или генератора) на соответствующие обмотки электродвигателей 20 и 21. В результате обе полуоси 22 и 23, в которые встроены якори электродвигателей 20 и 21, не испытывают сопротивления вращению вследствие отсутствия тормозного момента и вращаются с одинаковой угловой скоростью,In this case, the command element 18 of the device for regulating the value of the braking torque 19 of the electric motors 20 and 21 is in the neutral position, excluding the supply of current from the electric energy source (battery or generator) to the corresponding windings of the electric motors 20 and 21. As a result, both axles 22 and 23, into which anchors of electric motors 20 and 21 are built in, do not experience resistance to rotation due to the absence of braking torque and rotate at the same angular speed,

При воздействии водителя на рулевое колесо 1, рулевой механизм 2 через сошку рулевого привода и продольную рулевую тягу 3 вызывает смещение поперечных рулевых тяг 4 и 5 соответственно передней и задней управляемых осей с установленными в них корпусами золотников 6 и 7. При этом золотники, смещаясь в осевом направлении, обеспечивают подачу рабочей жидкости из бака 11 через насос 10 в те или иные полости гидравлических When the driver acts on the steering wheel 1, the steering mechanism 2 through the bipod of the steering drive and the longitudinal steering link 3 causes the shift of the transverse steering rods 4 and 5, respectively, of the front and rear steered axles with the spool housings 6 and 7 installed in them. axial direction, provide the supply of the working fluid from the tank 11 through the pump 10 in certain hydraulic cavities

силовых цилиндров 12 и 13, что приводит к повороту управляемых колес.power cylinders 12 and 13, which leads to the rotation of the steered wheels.

В то же время перемещение продольной тяги 3 рулевого привода через жестко связанную с ней тягу 17 вызывает изменение положения командного элемента 18, при перемещении которого замыкается цепь подачи тока от источника электрической энергии на обмотку соответствующего электродвигателя (левого или правого, в зависимости от направления поворота рулевого колеса) и создается тормозной момент, в результате чего частота вращения отстающей (внутренней по отношению к центру поворота) гусеницы уменьшается пропорционально углам поворота управляемых колес.At the same time, the movement of the longitudinal link 3 of the steering drive through the tie rod 17 which is rigidly connected with it causes a change in the position of the command element 18, during which the current supply circuit from the electric power source closes to the winding of the corresponding electric motor (left or right, depending on the direction of rotation of the steering wheels) and a braking moment is created, as a result of which the speed of the lagging track (internal with respect to the center of rotation) of the track decreases in proportion to the rotation angles wheel alignment.

При этом частота вращения другой полуоси привода гусеничного движителя противоположенного борта за счет свойств симметричного конического дифференциала 24 увеличивается, обеспечивая разницу скоростей вращения гусениц, необходимую для осуществления поворота с радиусом, определяемым углами поворота управляемых колес передней и задней осей.At the same time, the rotation frequency of the other axis of the drive of the caterpillar drive of the opposite side due to the properties of the symmetrical conical differential 24 increases, providing a difference in the speeds of rotation of the tracks required for turning with a radius determined by the rotation angles of the steered wheels of the front and rear axles.

Таким образом, обеспечивается согласованный поворот колесно-гусеничной машины путем совместной реализации колесной и бортовой схем поворота при уменьшении габаритных и массовых показателей машины и увеличении ее полезного кузовного объема, а также повышение надежности работы системы управления курсовым движением за счет упрощения ее конструкции.Thus, a coordinated rotation of the wheeled-tracked vehicle is ensured by the joint implementation of the wheel and on-board steering schemes while reducing the overall and mass indicators of the machine and increasing its useful body volume, as well as improving the reliability of the directional control system by simplifying its design.

Claims

A directional control system for a wheeled caterpillar vehicle, comprising steering a wheeled mover, providing an opposite rotation of the steered wheels using a linkage system and levers, and a caterpillar mover turning mechanism made in the form of high-torque DC motors mounted on each of the drive axles of the drive wheels of the caterpillar mover moreover, the anchor is integrated in the axle shaft, and the stator in the casing of the axle shaft of the bridge, characterized in that the command element of the device for regulating the magnitude of the torus the braking moment of the electric motors is connected to the steering gear of the steered wheels in such a way that the change in the braking torque during the rotation of the machine is proportional to the angles of rotation of the steered wheels.