Материал: 2448

системы, позволяющих сохранить или изменить направление его движения при соответствующем воздействии на орган управления /39/. Вопросы управляемости мобильных машин рассмотрены в работах /1,4,33,35,38 и др./.

Под устойчивостью системы рулевого управления ЗТМ понимается его способность возвращаться в состояние установившегося режима после прекращения действия источника, нарушившего это равновесие /26,27,28,29 и др./. Автоколебания управляемых колес характерны для машин с механическими и гидромеханическими системами рулевого управления.

В ОГРУ при определенной сборке это явление вообще отсутствует. Это доказано в работах /40,41/. Из этих работ видно, что при включении гидромотора обратной связи только в активную (напорную) гидролинию исполнительного гидроцилиндра следящая система становится абсолютно устойчивой по выходному параметру – перемещению штока гидроцилиндра, поскольку последний не охватывается обратной связью. Поскольку высокочастотные колебания гидромотора обратной связи фильтруются системой гидропривода, являющейся фильтром низких частот, автоколебания штока гидроцилиндра в такой системе невозможны. При включении же гидромотора обратной связи в сливную гидролинию гидроцилиндра следящая система по своим динамическим качествам уподобляется системе с механической обратной связью, имеющей, как уже отмечалось, невысокую устойчивость против автоколебаний из-за малой жесткости гидросистемы и значительных масс, охваченных обратной связью. Таким образом, при включении гидромотра обратной связи в активную линию исследования устойчивости системы против автоколебаний достаточно полно отражают стабильность работы системы рулевого управления /40,41/.

Тем не менее считать гидравлические механизмы полностью изученными не представляется возможным, т.к. внедрение их в какую-либо новую область применения либо изменение ранее существовавших условий часто вызывает возникновение новых проблем, для решения которых бывает недостаточно уже накопленных сведений. В частности, это касается вопроса ОГРУ и установки их на автомобили, тракторы, самоходные шасси и т.п.

Отличие ОГРУ от усилителей мощности, применяемых в промышленности:

1. Работа ОГРУ производится в условиях резких изменений

31

температуры и сильной запыленности окружающего воздуха. Нагрузка на ОГРУ резко переменна по знаку и величине, которая не определяется какими-либо наперед заданными законами. Эти условия приводят к значительно большим износам деталей ОГРУ, чем аналогичных устройств в промышленности при равном времени эксплуатации.

2.Производительность насосов (обычно с постоянным расходом рабочей жидкости) также подвержена скачкообразным изменениям в связи с изменением оборотов основного двигателя, от которого эти насосы работают, что является причиной большой нестабильности в работе ОГРУ.

3.Наряду с тенденцией к предельной простоте конструкций существует и большая индивидуализация, с чем связаны трудности унификации и нормализации узлов и деталей. Это в свою очередь приводит к известным затруднениям в обобщении принципов поведения систем.

На основании приведенных различий можно заключить, что ОГРУ, по существу, является классом сервомеханизмов, и, несмотря на то, что для их изучения могут быть использованы общие принципы, разработанные в теории автоматического регулирования и следящих приводов, необходимы вполне самостоятельные исследования ОГРУ, требующие свою методику анализа.

1.4. Основные параметры и требования к объемным гидроприводам рулевого управления

Основным конструктивным параметром ОГРУ, по которому строится типоразмерный ряд, является подача – объем рабочей жидкости, подаваемой гидрорулем к исполнительным гидроцилиндрам за один оборот рулевого колеса /5/.

kC – коэффициент скольжения, учитывающий внутренние утечки рабочей жидкости и зависящий от ее давления и вязкости, а также от схемы ОГРУ и качества изготовления узлов; m – количество оборотов рулевого колеса для поворота управляемых колес или полурам из

32

одного крайнего положения в другое.

Исходя из требований к системам рулевого управления, где предусматривается поворот управляющих колес из одного крайнего положения в другое за 5 оборотов рулевого колеса, а также с учетом объема исполнительных гидроцилиндров производится выбор гидроруля из типоразмерного ряда для данной машины /5/.

К основным параметрам также относятся номинальное давление, номинальный расход, максимальная сила (момент сил), развиваемые исполнительным механизмом /7/.

Кроме вышеперечисленных параметров гидроруля существует ряд показателей, к которым относятся /5,7/:

-момент сил сопротивления на рулевом колесе, который регламентируется ГОСТом как при работающем питающем насосе, так и при аварийном режиме;

-потери давления в нейтральном положении золотника;

-«скольжение» – непроизводительное вращение качающего узла гидромотора обратной связи вследствие внутренней негерметичности гидроруля.

Скорость «скольжения» возрастает с уменьшением вязкости рабочей жидкости, а также с увеличением температуры, приводящей

кувеличению зазоров между уплотнительными поверхностями золотникового распределителя и качающего узла гидромотора, что может привести к ухудшению управляемости /7,42/.

Скольжение определяется при крайнем положении штока исполнительного гидроцилиндра в процессе вращения вала гидроруля в положении «в упор» с крутящим моментом, необходимым для поддержания работы предохранительного клапана. При этом измеряется частота вращения вала гидроруля /42/.

Кроме того, существуют показатели качества ОГРУ /5,7,42/:

-статическая точность – соответствие угла поворота управляемых колес или полурам углу поворота рулевого колеса;

-быстродействие – определяется временем чистого запаздывания или временем регулирования выходного сигнала как при выходе на рабочий режим, так и при отключении;

-стабильность выходных параметров, т.е. минимальное перерегулирование, с целью снижения динамических нагрузок на элементы гидропривода и машину в целом.

Системы рулевого управления являются одними из наиболее

ответственных узлов ДСМ. На основе накопленного опыта

33

эксплуатации, анализа конструктивных решений и результатов исследований разработан и введен ряд требований к системам рулевого управления /2,43/:

командный орган рабочей системы рулевого управления должен быть для оператора органом рулевого управления во всех обстоятельствах;

чувствительность, регулирование и быстродействие рабочей системы рулевого управления должны быть таковы, чтобы квалифицированный оператор мог уверенно вести машину по заданной траектории при выполнении всех операций, для которых предназначена данная машина.

Гидравлические контуры систем рулевого управления должны иметь следующие устройства /43, 44/:

- устройства для регулировки давления, необходимые для предотвращения возникновения чрезмерных давлений в гидросистеме;

- гибкие рукава, соединительную арматуру и жесткие трубопроводы с разрывным давлением, не менее чем в 4 раза превышающим наибольшее предельное давление, установленное устройствами для регулировки давления энергетического источника рабочей и аварийной систем рулевого управления;

- разводку трубопроводов, исключающую чрезмерный изгиб, скручивание, трение и износ рукавов.

Надежность системы рулевого управления должна быть обеспечена правильным выбором и конструкцией ее элементов, а также компоновкой, удобной для проверки и технического обслуживания /43/.

Помехи в системе рулевого управления должны соответствовать следующим требованиям /2,43/:

компоновка и кинематическая схема должны сводить к минимуму помехи, вызываемые работой других систем машины (прогиб или смещение элементов подвески, боковые наклоны машины, качания осей и курсовые отклонения, связанные с возникновением крутящих моментов от действия привода и тормозов);

помехи от воздействия внешних сил при эксплуатации машины в условиях, для которых она предназначена, не должны существенно влиять на ее управляемость.

Системы рулевого управления с усилителем и силовым приводом

34

должны соответствовать следующим требованиям /2,44/:

-системы должны быть независимы от других устройств и контуров. Если это невозможно, то системы рулевого управления с усилителем и силовым приводом должны иметь преимущественное действие по сравнению с другими системами или контурами, исключая систему рулевого управления и аварийную тормозную систему, эффективность которой должна соответствовать известным требованиям /44/;

-если от рабочего энергетического источника системы рулевого управления снабжаются другие системы, то любой отказ этих систем необходимо рассматривать как отказ рабочего энергетического источника системы рулевого управления;

-при отказе рабочего энергетического источника системы рулевого управления допускается изменять передаточное отношение от органа рулевого управления к управляемым колесам при выполнении требований к аварийным системам рулевого управления.

Усилие управления должно быть по возможности низким и не должно превышать следующих значений /2,43/:

усилие управления для рабочей системы рулевого управления не должно превышать 115 Н;

усилие управления для аварийной системы рулевого управления не должно превышать 350 Н.

Поворот управляющих колес или частей шарнирной рамы из одного крайнего положения в другое должен быть не более чем за 5 оборотов командного органа. Допускается увеличение числа оборотов командного органа при условии, если угловое передаточное отношение объемного гидропривода рулевого управления будет не более 20. При неработающем питающем насосе допускается увеличение углового передаточного отношения из условий обеспечения поворота трактора /43/.

При применении одного исполнительного гидроцилиндра разница в угловом передаточном отношении при повороте вправо и влево не должна быть более 25 %. Для выполнения этого условия необходимо применять гидроцилиндр, диаметр штока которого не превышает половины диаметра поршня /43/.

Гидроагрегаты объемного гидропривода рулевого управления должны быть рассчитаны на работу при максимальном давлении 16 МПа /2,43/. Давление настройки противоударных клапанов должно превышать давление настройки предохранительного клапана на

35