Системи управління призначені для періодичного включення і виключення різних механізмів машини (муфт, фрикційних, гальм, рульового управління і ін.).
За призначенням вони можуть бути розділені на наступні системи:
а) управління установкою робочого органу (наприклад, опускання і підйом відвалу бульдозера або ковша скрепера, поворот відвалу автогрейдера);
б) управління муфтами і гальмами;
в) рульового управління;
г) управління двигуном.
Залежно від конструктивного виконання розрізняють системи управління:
а) механічні - редукторні або важелі;
б) канатно-блокові;
в) гідравлічні;
г) пневматичні;
д) електричні;
е) комбіновані (гідромеханічні, електропневматичні і т. п.).
Залежно від конструктивного виконання розрізняють системи управління:
а) механічні - редукторні або важелі;
б) канатно-блокові;
в) гідравлічні;
г) пневматичні;
д) електричні;
е) комбіновані (гідромеханічні, електропневматичні і т. п.).
Гідравлічні, пневматичні і електричні управління можуть бути забезпечені системами стежить дії.
У навісних і причіпних машинах найбільшого поширення мають канатно-блокові і гідравлічні системи; в самохідних машинах - редукторні і гідравлічні. Вттастоящее час у вітчизняному та зарубіжному дорожньому машинобудуванні все більш широке поширення набувають гідравлічні системи управління.
Передачі в системах управління характеризуються короткочасністю періодів роботи і великою частотою включень.
Операції, що виконуються системою управління при включенні вузлів трансмісії (муфт, гальм) і рульового управління, не є енергоємними і практично не впливають на загальний баланс потужності. У той же час такі операції як опускання і підйом робочого органу (відвалу бульдозера або ковша скрепера і ін.) Більш енергоємні і до того ж вони за часом збігаються з максимальним використанням потужності двигуна при ви: полнении машиною основних технологічних процесів. Тому можливість суміщення цих операцій повинна бути перевірена за балансом
потужності.
Основними параметрами систем управління робочими органами є: величина зусилля, що розвивається на робочому органі, швидкість руху робочого органу, число включень на годину, тривалість роботи протягом циклу, к. П. Д. Системи управління і швидкість спрацьовування. Швидкість спрацьовування механізму управління характеризується часом запізнювання включення керованого механізму.
Правильний вибір основних параметрів дозволяє визначити потрібну потужність системи управління, що забезпечує працездатність і високу продуктивність машини.
У сучасних машинах потужність, споживана системою управління, знаходиться в межах 5-100 кет; швидкість переміщення робочих органів становить 0,2-0,6 м / сек; к. п. д. системи знаходиться в межах 60-80%.
При проектуванні систем управління слід враховувати вплив динамічних навантажень на систему управління
Мал. 27. Схема редукторною системи управління:
1 - двигун; 2 - механізм реверсу; 3 - карданний вал; 4 - редуктор
Мал. 28. Схеми канатно-блокових систем управління; а - з поліспастом; б - з зубчастої передачею
Редукторна система управління з приводом від двигуна застосовується на таких землерийно-транспортних машинах, як автогрейдери і грейдер-елеватор, а в інших машинах ця система практично застосування не знайшла. Кінематична схема цієї системи управління показана на рис. 27. У цих системах застосовуються черв'ячні, циліндричні і планетарні редуктори. Найбільшого поширення набули черв'ячні редуктори з самогальмується черв'ячної парою. Вони забезпечують фіксацію робочого органу. При передачі потужності від одного двигуна редукторні система управління виконується з розгалуженням потужності.
Канатно-блокова система управління застосовується на скреперах, бульдозерах і на різному навісному тракторному обладнанні (кущорізах, корчевателя і т. П.).
Основними частинами цієї системи управління є: лебідка, гальмо, напрямні блоки і канатний поліспаст (рис. 28). Редуцирующим ланкою, замість канатного поліспаста, може служити зубчастий редуктор. Перевагою канатно-блокової системи управління є простота конструкції, а недоліком - громіздкість, низький к. П. Д. А також неможливість примусового заглиблення робочих органів. Залежно від числа керованих частин робочого органу застосовуються один, два або три каната. Відповідно і лебідка може мати один, два або три барабана.
Застосовувані в канатно-блокових системах управління лебідки можна класифікувати за такими ознаками:
по розташуванню лебідки на тракторі - переднє або заднє;
по числу барабанів - одно-, дво-, трехбарабанние;
розміщенням осі барабанів по відношенню до поздовжньої осі тягача - паралельне (поздовжнє) і перпендикулярний (поперечне) розташування;
по системі включення - ручне, пневматична.
В даний час переважна кількість лебідок землерийно-транспортних машин по відношенню до трактора має заднє розташування. При поперечному розташуванні лебідки значно зменшується число перегинів канатів і число напрямних блоків.
Складовою частиною лебідки є муфта включення.
К. п. Д. Лебідок залежить від конструктивної схеми і якості їх виготовлення і коливається в межах 0,75-0,25.
Гідравлічна система управління застосовується в дорожніх машинах для впливу на муфти, фрікціони, гальма і кермові пристрої. Гідравлічні системи управління набувають все більшого поширення завдяки своїм перевагам у порівнянні з канатно-блокової і редукторною системами. До переваг належать: незалежність відносного розташування агрегатів; легкість включення і виключення; можливість забезпечення великої передавального відносини; наявність пристроїв, що оберігають систему від перевантажень; можливість порівняно простого здійснення автоматичних стежать пристроїв.
Недоліком гідросистеми управління є те, що її робота в деякій мірі залежить від температури навколишнього повітря; крім того, окремі вузли і деталі вимагають високоякісної технологічної обробки і відповідного обслуговування в експлуатації. Повний к. П. Д. Гідросистеми доходить до 0,85-0,92.
Гідравлічні системи управління ділять на насосні і безнасосной. У насосній системі насос приводиться в дію від загального двигуна машини або від окремого двигуна.
Потрібна потужність насосної гідросистеми управління залежить від характеру операцій, які вона виконує. Орієнтовно можна приймати потужність гідросистеми для машин безперервної дії (автогрейдерів, грейдер-елеваторів) дорівнює 5-10% від потужності двигуна, а для машин циклічної дії (скреперів, бульдозерів) дорівнює 30-40% від потужності двигуна.
Схема насосної системи гідравлічного управління показана на рис. 29. Робоча рідина, що надходить з масляного бака, нагнітається насосом через зворотний клапан в акумулятор, одночасно рідина підводиться до золотникам розподільника. Після того як тиск в акумуляторі досягає робочого, автоматично відкривається клапан-пілот і рідина без тиску зливається в бак. Цим здійснюється розвантаження насоса і зменшується його зношення.
Мал. 29. Схема насосної системи гідравлічного управління
Якщо клапан-пілот або система його управління виходятізстроя, надлишкова рідина, що подається насосом, зливається в бак через запобіжний клапан, включений паралельно і налаштований на кілька більший тиск, ніж клапан. При зупинці насоса зворотний клапан закривається і система утримується під тиском, чому сприяє наявність акумулятора. Останній складається з циліндра, в якому може переміщатися поршень. При нагнітанні робочої рідини поршень переміщаючись стискає пружину, ніж не тільки забезпечується необхідний тиск рідини при закритому зворотному клапані, а й її резерв, завдяки чому стає можливою короткочасна робота механізму управління при вимкненому насосі. Переміщення поршня в робочому циліндрі здійснюється робочою рідиною при відкриванні золотника розподільника 6. Рідина, що знаходиться в іншій порожнині циліндра, витісняється через розподільник в масляний бак. Фільтр служить для очищення рідини від сторонніх включень. Тиск в мережі контролюється манометром, встановленим за зворотним клапаном. В насосних системах управління тиск в гідросистемі становить 30-100 кг / см2.
Безнасосной системи управління прості за конструкцією, відрізняються великою надійністю і довговічністю, застосовуються в основному для малопотужних машин і механізмів. Тут тиск в мережі створюється м'язовим зусиллям оператора, що обмежує сферу застосування безнасосного гідравлічного управління.
Схема безнасосной системи показана на рис. 30. При натисканні на педаль робоча рідина, що знаходиться в циліндрі-датчику, через трубопровід витісняється в робочий циліндр, поршень якого пов'язаний з виконавчим механізмом. Витоку рідини поповнюються з бачка. Зворотний клапан запобігає повернення рідини з циліндра назад в бачок. Безнасосной гідравлічне управління є більш швидкодіючим, ніж важільне або пневматична, оскільки володіє більшою жорсткістю, ніж пневматична, і кінематика його більш проста, ніж у важеля. Час дії становить 0,15-0,2 сек. У дорожніх німи безнасосной гідравлічне управління часто застосовується в поєднанні з насосним управлінням.
Робоча рідина, яка використовується в безнасосной системах, відрізняється від робочої рідини, що застосовується в насосних системах. Цю рідину іноді називають гальмівною рідиною, вона складається з 50% гліцерину і 50% етилового спирту. Робоча температура гальмівної рідини зазвичай Чи не перевищує температури навколишнього повітря, тому до неї пред'являються підвищені вимоги в порівнянні з рідинами насосних систем, робоча температура яких значно вища за температуру навколишнього середовища. Основною вимогою є незначна зміна в'язкості в зоні температур ± 40 ° С. Зміни в'язкості суттєво впливають на к. П. Д. Системи.
Максимальне зусилля на важелі управління не повинно перевищувати 10-12 кг, а на педалі - 25-30 кг. Пневматична система управління набуває все більшого поширення завдяки ряду переваг перед гідравлічним. Основними перевагами пневматичного управління є велика плавність включень і можливість акумулювання енергії. Тиск в системі пневматичного управління не перевищує 7-8 кг / см2, в той час як в гідроприводі досягає 65-100 кПсм2. Тому при пневматичному управлінні розміри циліндрів і трубопроводів виходять великими і з огляду на це воно може застосовуватися лише при невеликих зусиллях.
Мал. 31. Схема
1 - компресор; 2 - масло і влагоочісті-тель; 3 - манометр; 4 - ресивер; 5 - розподільник; 6 - циліндр; 7 - робоча камера; 8 - стрічковий гальмо
ня
Пневматична система відкриває великі можливості для здійснення автоматизації управління. Особливо легко це досягається при поєднанні пневматичного управління з дистанційним електричним.
На практиці зазвичай знаходять застосування комбінації різних систем управління: гідромеханічні, гідро-пневмоелектрічеськие і ін. Такі комбінації дають великі можливості для дистанційного керування і для ав / оматізаціі управління із застосуванням електроніки.
Великими достоїнствами щодо широкого діапазону зусиль, швидкостей і потужності, а також можливості автоматизації відрізняються електричні системи управління. Застосування електричних систем управління можливо для стаціонарних машин при наявності електричної мережі і для самохідних машин з Дізельелектріческіе установкою.
Привід рульового управління. В даний час на самохідних пневмоколісних машинах застосовуються такі види приводу рульового механізму: ручний, де використовується тільки м'язова сила водія; з приводом від двигуна, де зазвичай використовується гідравлічна насосна система; із застосуванням гідравлічних і пневматичних сервопідсилювач.
Схема ручного рульового управління без підсилювачів показана на рис. 32. Тут обертання рульового колеса (штурвала) передається через червячную пару на вал сошки. Нижній кінець сошки переміщує поздовжню рульову тягу, яка, впливаючи на важіль, повертає Цапфу лівого колеса. Поперечна рульова тяга забезпечує одночасний поворот цапфи правого колеса. Важелі поворотних цапф II, балка передньої осі і поперечна рульова тяга утворюють шарнірний чотириланкова механізм, званий рульової трапецією.
Цей тип рульового управління може застосовуватися тільки на порівняно невеликих машинах.
При проектуванні рульового управління цього типу кінематична схема і передавальне число системи вибираються так, щоб поворот керованого колеса від нейтрального положення на кут 40-45 ° відповідав повороту рульового колеса на 1,5-2,5 обороту. Ця умова забезпечується при кутовому передавальному числі iy = 18Н-24. Тут менше значення вибирається для легких машин, а більше - для важких.
Мал. 33. Схема рульового управління із застосуванням гідравлічної насосної системи:
1 - трубопровід, 2 - важіль, 3 - розподільник, 4 - силовий циліндр, 5 - насос, 6 - масляний бак, 7 - керований валец катка
Мал. 34. Схема рульового управління з системою стежить дії
Перевагою такої системи є простота конструкції, легкість управління машиною і надійність роботи, а недоліком - відсутність чутливості при повороті машини. Крім того, поворот при непрацюючому двигуні стає практично неможливим.
Мал. 35. Схема рульового управління з гідропідсилювачем
У деяких випадках такий механізм постачають системою стежить дії. У цих системах кути повороту коліс пропорційні зусиллю водія. Прикладом застосування системи стежить дії є рульовий механізм одноосного тягача, який використовується для напівпричіпного землерийних машин (рис. 34). При повороті рульового колеса, пов'язаного з черв'ячним редуктором, золотник займає положення, що забезпечує подачу масла до тієї або іншої порожнини циліндрів повороту вертикальної цапфи поворотної осі тягача. Штоки обох циліндрів при цьому одночасно виробляють обертання поворотної цапфи в одну сторону. При повороті коліс тягача на кут, що вимагає переходу штоків через нейтральні крайні положення 00 ° і 00 ", проводиться автоматичне перемикання золотників важелями 6, на які діють тяги циліндрів. Повернення золотників 5 у вихідне положення здійснюється пружинами. Слідує, системи забезпечується зворотним зв'язком штурвала з поворотною цапфою.
Набула поширення на потужних тягачах і важких самохідних машинах система рульового управління з гідро- або пневмоусілі-телем.
Підсилювачі повинні відповідати таким вимогам:
1) при виході їх з ладу керування машиною має здійснюватися звичайним способом;
2) необхідна наявність системи стежить дії;
3) запізнювання в спрацьовуванні підсилювача має бути мінімальним. Спрощена схема гідропідсилювача показана на рис. 35. При повороті рульового колеса черв'як прагне повернути сектор черв'ячного колеса і важіль, який тягою 6 повинен здійснити поворот коліс. Якщо опір повороту коліс велике і зусилля водія на штурвали виявляється недостатнім, черв'як, подібно гвинта в гайці, буде переміщатися в осьовому напрямку разом з золотником розподільника і відкриє доступ масла (стисненого повітря) через трубопровід в циліндр-підсилювач. Поршень переміститься в циліндрі і своїм штоком через зубчасту рейку і зубчастий сектор, важіль і тягу поверне колеса, одночасно з цим черв'ячний сектор, впливаючи на черв'як, перемістить його разом з золотником розподільника в початкове положення і припинить рух поршня. При повороті штурвала в протилежну сторону в такому ж порядку відбудеться зворотній поворот коліс.
У порівнянні з пневматичними гідравлічні підсилювачі мають ряд переваг, до числа яких відносяться: можливість отримання високого тиску, що зменшує габарити робочих циліндрів, і велика швидкість спрацьовування (час запізнювання не перевищує 0,02 -0,04 сек).
При визначенні продуктивності насоса для гідросистеми підсилювача слід врахувати, що робочий циліндр повинен встигати повертати колеса швидше, ніж це може зробити водій. В іншому випадку при швидких поворотах система буде працювати як ручна, т. Е. Без допомоги підсилювача.
До атегорія: - Робочі органи і ходове обладнання