Рулевое управление_учебное пособие. Учебное пособие для студентов факультета механизации сельского хозяйства (направление Агроинженерия 35. 03. 06) Ставрополь 2018
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
«чувство дороги». 3. ОБЪЕМНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РУЛЕВЫЕ УПРАВЛЕНИЯ ТРАКТОРОВ Гидрообъемные рулевые управления не имеют механической связи рулевого колеса с управляемыми колесами. Гидравличе- ские рулевые управления ввиду сравнительно невысокой точно- сти кинематического слежения, что особенно характерно для ру- левых управлений с усилителями потока, могут применяться толь- ко на сравнительно тихоходных машинах. 32 3.1. Тракторы МТЗ-100/102 Усилитель рулевого управления (или гидрообъемное руле- вое управление – ГОРУ) предназначен для маневрирования трак- тором и снижения усилия на рулевом колесе. Гидрообъемное рулевое управление тракторов МТЗ-100/102 (рис. 7) состоит из насоса-дозатора 14 с блоком клапанов 21, гид- роцилиндра с рулевым механизмом 1, насосом 11, гидроаккуму- лятора 9 и трубопроводов. Масляный бак 10 ГОРУ объединен с емкостью гидроагрегатов раздельно-агрегатной системы. Рулевой механизм поворота 1 установлен на переднем брусе трактора м включает в себя два цилиндра, поршни которых со- единены между собой штоком. Шток связан с поворотным валом через сухарь и палец, а вал соединен с рулевой сошкой 22. Насос-дозатор (НД-80К) 14 с блоком клапанов 21 расположен на двигателе, гидроаккумулятор 9 - на корпусе масляного бака 10 гидронавесной системы. Насос-дозатор 14 через распределитель соединен маслопроводами с силовыми цилиндрами рулевого механизма 1, с насосом 11 и гидроаккумулятором 9. Насос-дозатор 14 аксиально-поршневого типа выполнен с блоком клапанов 21. Шаровые поршни насоса, установленные в двух блоках, взаимодействуют с расположенной между ними двух- сторонней кулачковой шайбой. Золотник 16 соединен с рулевым валом винтовой парой и при вращении вала перемещается в осе- вом направлении. В нейтральном положении золотник удержива- ется с помощью пружин. Обратный клапан 13 предохраняет приводимый от дизеля насос 11 от пиковых давлений, возникающих при ударах колес во время движения трактора, и позволяет сохранить давление в си- ловой магистрали, соединенной с гидроаккумулятором 9, при не- работающем дизеле. Предохранительный клапан 12 ограничивает максимальное давление в нагнетательной магистрали до 10 МПа. Противоудар- 33 ные клапаны 19 и 20 ограничивают давление в магистралях при ударной нагрузке. Давление срабатывания этих клапанов 16 МПа. Гидроаккумулятор 9 предназначен для поддержания давле- ния в сливной магистрали в пределах 0,15...0,30 МПа, что обеспе- чивает надежное управление поворотом трактора при нерабо- тающем двигателе. Рисунок 7 – Гидравлическая схема гидрообъемного рулевого управления тракторов МТЗ-100/102: 1 – силовые цилиндры с рулевым механизмом; 2 – клапан блокировки дифференциала; 3 – цилиндр муфты блокировки дифференциала; 4 – рас- 34 пределитель блокировки дифференциала; 5 – клапан предохранительный; 6 – золотник распределителя; 7 – дроссель; 8 – редукционный клапан распреде- лителя блокировки дифференциала; 9 – гидроаккумулятор; 10 – бак гидро- системы; 11 – шестеренчатый насос; 12 – предохранительный клапан; 13, 15 – обратные клапаны; 14 – насос–дозатор; 16 – золотник; 17, 18 – противовакку- умные клапаны; 19, 20 – противоударные клапаны; 21 – блок клапанов; 22 – рулевая сошка Работает гидрообъемное рулевое управление следующим образом. Когда рулевое колесо неподвижно, то золотник под воз- действием пружин находится в нейтральном положении и гидрав- лическая система работает в холостую. Масло от насоса 11 по- ступает к золотнику 14 и от него через гидроаккумулятор 9 - в бак 10 гидросистемы трактора. Полости силовых цилиндров рулевого механизма при отсутствии поворота рулевого колеса заперты поя- сками золотника 16 насоса-дозатора. В связи с тем, что слив мас- ла происходит через гидроаккумулятор в сливной магистрали под- держивается определенное давление. При нейтральном положе- нии золотник 16 не передает на рулевое колесо внешние возму- щения, действующие на колеса трактора. При повороте рулевого колеса золотник 16 насоса-дозатора 14 (за счет винтовой пары) смещается, например в правую пози- цию. При этом насос 11 отсоединяется от слива и подключается к правой полости насоса-дозатора 14. Нагнетаемое насосом масло проходит через насос-дозатор и поступает в левую полость сило- вого цилиндра 1. Одновременно правая полость цилиндра соеди- няется со сливом. При остановке рулевого колеса, масло, проте- кающее через насос-дозатор, вращает ротор последнего и сме- щает золотник 16 распределителя в нейтральное положение, что вызывает прекращение поворота и фиксацию положения управляемых колес. При неработающем двигателе или при отказе насоса 11 управление возможно вручную (без усиления). Система работает аналогично рассмотренному случаю, за исключением того, что 35 масло на вход насоса-дозатора 14 поступает не от насоса 11, а из сливных полостей гидроцилиндров через обратный клапан 15. Обратный клапан 13 отключает от гидрораспределителя нагне- тающую магистраль неработающего насоса 11. Наличие обратных клапанов 17 и 18 предотвращает образование вакуумных зон в поршневых пространствах силового цилиндра. Поворот колес трактора при неработающем насосе будет сопровождаться повы- шенным сопротивлением рулевого колеса. Привод механизма поворота предназначен для передачи усилия от рулевого колеса к насосу-дозатору рулевого управле- ния. Положение рулевого колеса регулируется в осевом направ- лении (по высоте) бесступенчато в пределах 100 мм. Конструкци- ей колонки рулевого привода предусмотрено регулирование угла наклона к горизонту рулевого колеса (колонки) в пределах от 25 до 40° с фиксацией в четырех положениях через 5° с помощью фиксатора. 3.2. Трактор К-701М Поворот трактора К-701М осуществляется с помощью двух гидроцилиндров 7 за счет углового смещения полурам трактора относительно друг друга (рис. 8), аналогично трактору К-701. Гидросистема управления поворотом представляет собой объемный двухконтурный привод без механической обратной свя- зи. Управляющий контур представляет собой систему рулевого управления малой мощности. Управляющий контур содержит: планетарный насос-дозатор 1 с приводом от рулевого колеса, гид- рораспределитель 2, получающий питание от насоса 4, гидроци- линдры 8 одностороннего действия, расположенные внутри што- ков основных цилиндров, а также предохранительный клапан 3, установленный в гидролинии выхода масла из насоса 4, радиатор 11, установленный в линии слива гидрораспределителя 2. Так как питание насоса 4 производится от общего гидробака 6, то управ- 36 ляющий контур служит и для охлаждения масла всей гидросисте- мы. Рабочий контур содержит гидрораспределитель системы управления поворотом 14 унифицированный с гидрораспредели- телем серийного трактора К-701 с гидрозамком 15 и предохрани- тельным клапаном 5. Управление гидрораспределителем 2 осу- ществляется в результате подачи масла от насоса-дозатора 1 на торцы золотника и к гидроцилиндрам 8 управляющего контура. Питание рабочего контура гидросистемы рулевого управления производится от регулятора потока 9. Регулятор потока 9 предназначен для перераспределения потоков масла от насосов рабочего контура. При малых оборотах коленчатого вала двигателя регулятор потока все масло от насо- сов 10 рабочего контура направляет в систему рулевого управле- ния для облегчения маневрирования трактора. При этом золотник регулятора 9 находится в крайнем левом положении. При увели- чении оборотов коленчатого вала двигателя свыше 850 об/мин увеличивается перепад давления на дросселе, золотник переме- щается вправо, открывая проход части масла в систему рабочего оборудования. При оборотах вала двигателя свыше 1850 об/мин перепад давлений увеличивается и золотник перемещается в крайнее правое положение, разделяя потоки насосов друг от дру- га. При этом каждый насос работает в свою гидросистему. Гидрораспределитель рабочего контура 14 предназначен для регулирования рабочего потока к полостям основных гидроцилин- дров. Он полностью унифицирован с гидрораспределителем сео- прийного трактора К-701. Управление гидрораспределителем осуществляется изменением давления на торцы золотника под крышками. При нейтральном положении золотника масло прохо- дит через щели между кромками золотника и корпуса и поступает на слив. При перемещении золотника в одну или в другую сторону масло поступает в гидроцилиндры 7 через гидрозамок 15, который служит для запирания полостей гидроцилиндров и предотвраще- 37 ния вытекания масла из его полостей при действии внешних сил на штоки гидроцилиндров. Гидрораспределитель управляющего контура 2 имеет золот- ник с шестью поясками, взаимодействующими с шестью кольце- выми полостями в корпусе. Крайние кольцевые полости корпуса соединены каналами с линией слива; две средние кольцевые по- лости связаны с силовыми линиями, по которым масло подается к цилиндрам слежения и полостям управления основного гидрорас- пределителя; две промежуточные полости соединены каналами с нагнетающим штуцером, в который масло подается от гидронасо- са управляющего контура. Торцевые полости связаны с планетар- ным насосом-дозатором. 38 Рисунок 8 – Гидросистема управления поворотом трактора К-701М: 1 – насос–дозатор; 2 – гидрораспределитель системы управления (слежения); 3, 5 – предохранительные клапа- ны; 4 – насос системы управления; 6 – гидробак; 7 – гидроцилиндры поворота; 8 – гидроцилиндры системы управления; 9 – регулятор потоков; 10 – насосы системы рулевого управления; 11 – радиатор; 12 – регулятор расхода гидронавес- ной системы; 13 – гидрораспределитель управления рабочими органами трактора; 14 – гидрораспределитель рабочего контура системы управления поворотом; 15 – гидрозамок 39 В зависимости от направления вращения насоса-дозатора в одной из торцевых полостей давление повышается. Под действи- ем перепада давления золотник перемещается, подключая управ- ляющую гидролинию нагнетания через сверление в золотнике к торцевой полости линии всасывания насоса-дозатора, а линию нагнетания насоса-дозатора к гидроцилиндрам системы управле- ния. Таким образом, жидкость, подаваемая от насоса управляю- щего контура к гидроцилиндрам слежения, проходит через насос- дозатор и его количество определяется углом поворота рулевого колеса. Насос-дозатор 1 приводится во вращение валом рулевой ко- лонки от рулевого колеса. В системе контура управления насос- дозатор служит для изменения объема рабочей жидкости, посту- пающей из насоса в цилиндр управляющего контура. За один обо- рот рулевого колеса сателлит насоса совершает шесть полных обо- ротов и вытесняет 42 объема рабочей жидкости, равной 120 см 3 Гидроцилиндр системы управления поворотом 8 имеет до- полнительно следящую полость внутри штока. К следящей полос- ти каждого из 2-х цилиндров поворота подводится дополнитель- ная магистраль подвода масла управляющего контура. Предохранительный клапан 3 управляющего контура предна- значен для ограничения давлением масла в управляющем конту- ре гидросистемы управления поворотом трактора и устанавлива- ется регулировочным винтом на давление в пределах 5,8...6,2 МПа. Работа гидросистемы управления поворотом заключается в следующем. При неподвижном рулевом колесе золотники гидро- распределителей 2 и 14 находятся в нейтральном положении. При этом масло от насоса 4 проходит через гидрораспределитель 2, радиатор 11 и поступает в гидробак 6. Следящие полости гидро- цилиндров 8 заперты золотником гидрораспределителя 2, а по- лости гидроцилиндров 7 – обратными клапанами гидрозамка 15. Масло от регуляторов потоков 9 по каналам гидрораспределителя 40 14 направляется через коробку предохранительного клапана 5 в гидробак 6. При вращении рулевого колеса золотник распределителя 2 под действием перепада давлений, создаваемого на его торцах насосом-дозатором 1, перемещается, направляя масло от насоса 4 к насосу-дозатору 1, а от последнего к следящей полости - гид- роцилиндру слежения 8. Рабочее давление в следящей системе повышается и масло, попадая на торец золотника основного гид- рораспределителя 14, перемещает его, направляя масло от регу- лятора потоков 9 через распределитель 14 и обратный клапан гидрозамка 15 в полость гидроцилиндра поворота 7. При повороте рам относительно друг друга в следящей полости гидроцилиндра слежения 8 освобождается объем для масла, поступающего от гидрораспределителя 2 управляющего контура. Так как масло, по- ступающее в следящую полость, проходит через насос-дозатор 1, то угол поворота рулевого колеса пропорционален ходу гидроци- линдра, а, следовательно, и углу поворота полурам относительно друг друга. При упоре штока одного из гидроцилиндров 7 в крышку и воз- растании рабочего давления в гидроцилиндре свыше 120 МПа срабатывает предохранительный клапан 5, перепуская масло в гидробак 6. При этом и в управляющем контуре давление масла повышается и предохранительный клапан 3 соединяет нагнетаю- щую магистраль насоса 4 со сливной магистралью гидросистемы. В этом случае усилие на рулевом колесе возрастает и оно даже прекращает вращаться, т.к. насосу-дозатору некуда подавать мас- ло. Повышение усилия, прикладываемого к рулевому колесу, с повышением сопротивления повороту, создает у водителя «чув- ство дороги». При прекращении вращения рулевого колеса, золотники гид- рораспределителей 2 и 14 возвращается в нейтральное положе- ние. Гидросистема переходит в холостой режим работы, а клапан гидрозамка 15 запирает полости гидроцилиндров 7. 41 Рулевая регулируемая колонка крепится фланцем к крон- штейну кабины и имеет четыре фиксированных положения: три через каждые 5° от номинального положения при наклоне «на се- бя» и одно через 25° при наклоне «от себя». Последнее положе- ние используется для обеспечения удобного выхода водителя из кабины. 3.3. Трактор Т-16М Самоходное шассии Т-16М – это универсальный колесный трактор рамной конструкции, предназначенный для выполнения различных работ в сельском хозяйстве. В конструкциях сущест- вующих самоходных шасси нет гидроусилителя рулевого управ- ления, а применяется механический шестеренчатый привод. Однако он не обеспечивает хорошую управляемость и устойчивость прямолинейного движения трактора, передает толчки со стороны почвы на рулевое колесо. Для повышения технического уровня шасси и улучшения ус- ловий труда тракториста на Харьковском заводе тракторных са- моходных шасси разработали конструкцию объемного гидропривода рулевого управления. Он позволяет устранить механическую связь между направляющими колесами и рулевым колесом и соединить их жидкостной связью. Появляется возможность изменения базового пространства и создания модификаций различных конструктивных схем самоходного шасси. На самоходном шасси Т-16М раздельно-агрегатная гидро- система подъема платформы, навесных машин, гидравлический отбор мощности с использованием выносных гидроцилиндров со- вмещены с гидросистемой рулевого управления (рис. 9). В гидравлическую схему входят гидроузел рулевого управле- ния 1, распределитель 2, гидроцилиндр 7 управления направ- ляющими колесами, сдвоенный шестеренчатый насос 6, вынос- ные гидроцилиндры и цилиндры 4 управления навесными маши- нами, соединительные элементы 3 для отбора гидравлической 42 мощности и фильтр с предохранительным клапаном 5. Гидросис- тема имеет общий гидробак. 43 Рисунок 9 – Принципиальная гидравлическая схема самоходного шасси Т-16М с объемным гидроприво- дом рулевого управления: 1 – гидроузел управления; 2 – распределитель гидравлической системы; 3 – соединительные элементы гидрав- лического отбора мощности; 4, 7 – гидроцилиндры; 5 – фильтр и предохранительный клапан; 6 – сдвоенный шестерен- чатый насос; 8 – насос–дозатор; 9, 10 – обратные клапаны; 11, 13 – перепускные клапаны; 12 – золотник распредели- теля 44 Основными элементами гидроузла управления являются до- зирующий насос 8, который работает в режиме гидромотора при сервоусилении и золотниковый распределитель 12. Ими управля- ет рулевое колесо самоходного шасси. Между валом дозирующе- го насоса и следящим распределителем существует жесткая (об- ратная) связь. Рулевое управление имеет клапаны, управляющие работой в различных режимах: обратный 10 и перепускной 11 на входной гидролинии Р; два перепускных 13 в сливной гидролинии Т от гидролиний R и L гидроцилиндра 7; запорные обратные 9, за- пирающие рабочую жидкость от дозирующего насоса к гидроли- нии слива Т в бак. Насос-дозатор 8 соединяется с нагнетающей гидролинией Р питающего насоса 6 и сливной гидролинией Т, а также с гидролиниями R и L гидроцилиндра 7 поворота направ- ляющих колес через золотник 12 гидрораспределителя. Когда рулевое колесо не вращают, то золотник 12 под дейст- вием пружин находится в нейтральном положении и в гидролини- ях между исполнительным гидроцилиндром 7 и насосом- дозатором 8 находится масло. Полости силового цилиндра при отсутствии поворота рулевого колеса заперты через насос- дозатор. Масло от насоса 6 проходит через золотник 12 и посту- пает в бак гидросистемы трактора. При нейтральном положении золотник 12 передает на рулевое колесо внешние возмущения, действующие на колеса трактора. При повороте рулевого колеса золотник 12 насоса-дозатора 8 смещается, например, в правую позицию. При этом секция на- соса 6 рулевого управления отсоединяется от слива и подключа- ется к полости всасывания насоса-дозатора 8 (правой полости). Нагнетаемое насосом масло проходит через насос-дозатор и по- ступает в левую (штоковую) полость силового цилиндра 7, пре- одолевая сопротивление повороту направляющих колес. Одно- временно правая (поршневая) полость цилиндра соединяется че- рез золотник 12 с гидролинией слива. Насос-дозатор в этом ре- жиме работает как гидромотор, ограничивая усилие на рулевом 45 колесе до установленных норм. При остановке рулевого колеса, масло, протекающее через насос-дозатор, проворачивает ротор и смещает золотник распределителя в нейтральное положение, что вызывает прекращение поворота и фиксацию положения управ- ляемых колес. Воздействие ударных нагрузок от направляющих колес сни- жается насосом-дозатором до той степени, что даже для полно- стью груженного трактора не превышает допустимых значений. Экстремальные значения ударных нагрузок от направляющих ко- лес ограничиваются перепускными клапанами 13. На самоходном шасси Т-16М предусмотрена работа рулевого управления в аварийной ситуации, когда не работает двигатель или вышел из строя насос. Гидравлическая система работает ана- логично рассмотренному случаю, за исключением того, что масло на вход насоса-дозатора 8 поступает не от насоса 6, а из сливной полости гидроцилиндра через один из обратных клапанов 9. При этом обратный клапан 10 отключает от гидрораспределителя на- гнетающую магистраль неработающего насоса 6. Поворот колес трактора при неработающем насосе будет сопровождаться повы- шенным усилием на рулевом колесе. Конструкция рулевой колонки самоходного шасси обеспечи- вает наклон рулевого колеса и его регулировку по высоте. |