Материал: 2448

4 – 6 МПа /2,43/. Конструкция объемного гидропривода рулевого управления должна быть моноблочной, а его распределительное устройство должно иметь механическую связь с командным органом управления /2,43/.

Скорость «скольжения» командного органа при работающем насосе и крайних положениях управляемых колес, необходимая для поддержания в нагнетательной гидролинии давления настройки предохранительного клапана, должна быть не более 0,31 рад/с /2,43/. Ресурс объемного гидропривода рулевого управления должен быть не меньше ресурса машины, на которой он установлен /2,43/.

Объемный гидропривод рулевого управления должен обеспечивать возможность вращения рулевого колеса с максимальной частотой не менее 1,5 об/с при частоте вращения вала двигателя в пределах 60 – 100 % от номинальной /2,43/. Объемный гидропривод рулевого управления должен быть работоспособен при температуре окружающей среды от -50 до +50°С /2,43/.

Допустимый диапазон вязкости рабочей жидкости должен быть 10 – 1200 сСт. Предпочтительным является рабочий диапазон вязкости 20 – 300 сСт. Максимальная температура рабочей жидкости должна быть не более +80°С /2,43/. Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что при проектировании систем рулевого управления необходимо строгое соблюдение перечисленных требований для повышения безопасности работы ЗТМ, качества гидрорулей и обеспечения конкурентоспособности их на внешнем рынке.

1.5. Критерии эффективности объемных гидроприводов рулевого управления и пути повышения качества

их основных параметров

Эффективность использования ДСМ зависит от большого числа свойств машин. В связи с этим достоверность результата исследований ДСМ может быть получена при рассмотрении не отдельных свойств, а их совокупности. Эффективность использования машин представляет собой совокупность двух понятий: производительности машин и затрат на их приобретение и эксплуатацию /47/ .

Эффективность машин оценивают при помощи критерия эффективности. Наиболее полным критерием эффективности

36

является критерий удельных приведенных затрат /47/. Эффективность ДСМ может быть установлена на каждом из следующих этапов: на первом – предпроектном и проектном этапах, когда создаются чертежи машин; на втором – этапе изготовления, когда проект машины выполняется в металле; на третьем – этапе эксплуатации, когда машина серийного производства эксплуатируется в различных условиях: в различных климатических поясах, грунтовых условиях, временах года и др. /47/.

К критериям эффективности более низкого иерархического уровня относятся: производительность машины, себестоимость единицы продукции, срок окупаемости машины, удельная металлоемкость машины, удельная мощность машины, выработка продукции на одного рабочего и др. /48/. Повышение производительности машин – одно из наиболее важных средств повышения производительности труда. Для машин периодического действия производительность – величина, обратно пропорциональная времени рабочего цикла, а для машин непрерывной работы – величина, прямо пропорциональная рабочей скорости. Поэтому сокращение периода рабочего цикла и увеличение рабочих скоростей, наряду с ростом силовых параметров, относятся к числу наиболее важных задач по повышению производительности ДСМ

/48/.

Таким образом, эффективность колесных ДСМ зависит от ее подвижности, определяемой совокупностью взаимозависимых факторов. Повышение подвижности достигается совершенствованием качества криволинейного движения машины, которое характеризуется поворотливостью, управляемостью, точностью, устойчивостью движения, поворачиваемостью, чувствительностью, быстродействием, маневренностью и др.

/33,35,39,40/.

Поворачиваемость выражает способность машины к преодолению поворотов на местности или дорогах /23/. Определения управляемости, точности и устойчивости приведены в предыдущем подразделе.

При разработке мероприятий, улучшающих устойчивость системы рулевого управления ДСМ, важно рассматривать их в сочетании с другой не менее важной характеристикой – чувствительностью, т.к. эти две характеристики взаимосвязаны. В общем случае под чувствительностью понимается время от момента

37

подачи на вход сигнала определенной величины до момента достижения входным сигналом заданной доли от его окончательного значения /49/. Поворачиваемость определяется направлением изменения кривизны траектории в зависимости от изменения конструктивных или эксплуатационных параметров /23/. Под маневренностью колесных ДСМ понимается свойство машины, характеризующее его предельные возможности по изменению положения на местности /50/. Колесные ДСМ основную часть времени находятся в криволинейном движении, причем траектория изменяется либо по желанию оператора, либо в результате каких-то внешних возмущений, либо вследствие изменения некоторых параметров и характеристик самой машины в процессе движения

/45/.

В принципе любое движение машины можно считать криволинейным, если рассматривать прямолинейное движение как частный случай с кривизной траектории, равной нулю. Движение с кривизной траектории в плане, отличной от нуля, часто называют поворотом /45/. Процесс поворота машин состоит из трех этапов: 1) переход от прямолинейного движения к криволинейному, когда кривизна траектории увеличивается – вход в поворот; 2) движение с постоянной кривизной – равномерный поворот; 3) возвращение к прямолинейному движению – выход из поворота. В частном случае второй этап может отсутствовать /45/.

Исследование криволинейного движения машины ведется в двух направлениях / 45/ :

-определение и исследование кинематических параметров: траектории, скорости и ускорения движения машины;

-определение силовых параметров: крутящих моментов, продольных, боковых и нормальных реакций колес, а также сил и моментов сил, возникающих при повороте.

Современный парк ДСМ отличается многообразием их типов и

видов и, в частности, различием систем управления поворотом. Наряду с наиболее распространенными двухгусеничными и

двухосными колесными машинами с передними управляемыми колесами получают все большее развитие новые машины с другими компоновочными схемами и системами управления поворотом: многоосные машины с различным числом и расположением управляемых колес, машины с неповоротными колесами, шарнирно-сочлененные колесные и гусеничные машины и

38

др. Очевидно, что новые машины обладают своими характерными особенностями и их появление диктует необходимость придания этим машинам определенных качеств, которые при обычных конструктивных схемах и системах управления поворотом получить невозможно. Анализ показывает, что применение той или иной компоновочной схемы или системы управления поворотом на некоторых существующих ДСМ не всегда оправдано, вследствие чего потенциальные возможности повышения качества криволинейного движения и, следовательно, подвижности машины не исчерпаны до конца /35/.

При изучении управления ДСМ среди множества факторов, влияющих на систему рулевого управления, можно выделить два основных: конструктивные и эксплуатационные /39/. К числу конструктивных факторов ДСМ, влияющих на его управляемость и устойчивость движения, относятся прежде всего параметры шин, их типоразмер и внутреннее давление. Научно-исследовательские работы по их изучению, начавшиеся с момента открытия явления бокового увода шин, продолжаются и в настоящее время /23, 38, 39/.

Наиболее распространена линейная гипотеза увода, которая справедлива до тех пор, пока увод происходит за счет эластичности шин, без бокового скольжения. В этом случае сцепление шины больше направления, созданного боковой силой, поэтому скольжение отсутствует. Характеристикой бокового увода является коэффициент сопротивления боковому уводу шины /45/:

где kУ – коэффициент сопротивления боковому уводу; RУ – боковая реакция, действующая на колесо; δ – угол бокового увода.

Наибольшее влияние на управляемость колесных машин оказывают также конструктивные факторы: число и расположение направляющих колес, продольная и поперечная базы, координаты центра тяжести, главные моменты инерции машины, конструкция рулевого управления и т. п. /39, 45/.

К эксплуатационным факторам, определяющим управляемость, относятся /39/:

- рельеф и микрорельеф, которые характеризуются статическими показателями;

39

-тип и состояние почвы;

-рабочая скорость и ее непостоянство из-за неравномерности сил сопротивления и сцепления;

-состояние шин;

-технологические требования к точности движения ДСМ и допуск на отклонение относительно заданной траектории.

На данный момент существует множество работ, посвященных влиянию перечисленных факторов на управляемость ДСМ. Однако большинство работ обращает внимание на управляемость в связи с объектом управления, не учитывая непосредственно рулевого механизма. Входной величиной для ДСМ принимается угол поворота управляющих колес без учета свойств рулевого управления. В то же время для большинства ДСМ рулевое управление включает в себя комплекс механических и гидравлических устройств, которые так же, как и объект управления, находятся под непрерывным воздействием

необходимо выделение рулевого управления в отдельный элемент, чтобы рассмотреть влияние таких параметров, как жесткость деталей рулевого привода, демпфирование, конструкции распределителей и т.п. на управляемость машины.

Сложность исследования систем заключается в зависимости показателей управляемости и точности управления машиной от большого числа факторов, включающих в себя в качестве одного из элементов управления человека-оператора. Человек-оператор как звено системы «оператор – рулевое управление – ДСМ – внешняя среда» отличается довольно сложной структурой. Функциональные возможности и особенности человека как звена управляемой системы представляют собой предмет специальных инженернопсихологических исследований. Поэтому считается возможным в настоящей работе выделить в отдельный предмет исследования рулевое управление как канал передачи управляемых сигналов от оператора к управляемому объекту.

Анализ предшествующих работ позволяет сделать следующие выводы:

1. Для обеспечения высоких показателей управляемости и стабильности выходных параметров, а также снижения утомляемости

40