Устройство для моделирования механической передачи

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ, содержащее датчик положения переключателя передач ,элемент НЕ,первый коммутатор, информационный вход которого является входом устройства, а группа выходов соединена соответственно с группой входов пёрво1:о интегратора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и ограничитель подключен к информационному входу второго коммутатора, группа выходов которого соединена - с группой входов . второго интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен с первым входом первого интегратора , второй вход которого через инвертор соединен с первым выходом первого коммутатора, управляющие входы ограничителя соединены соответственно с выходами датчика силы сцепления 1бортового фрикциона, первый вход и выход второго интегратора соединены соответственно с первой парой вершин мостового выпрямителя, вторая пара вершин которого через ограничительные резисторы соединена с соответствующими выходами источника двухполйрного напряжения, первый, второй, третий и четвертый входы третьего коммутатора соединены соответственно с первым, вторым; третьим и четвертым выходами датчика положения переключателя передач, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения режимов работы бортовой коробки переда 1, управляеS мой рычаге поворота, оно дополнительно содержит датчик положения рычага поворота и блок согласующих усилителей, пр1ичем первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока согласующих усилителей подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому выходам третьего коммутатора и пятому выходу датчика положения переключателя передач, вы05 00 ход датчика положения рычага поворота соединен с пя-тым входом третьего коммутатора и входом элемента НЕ, высо ход которого подключен к шестому СП входу третьего коммутатора. СдЭ

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19(SU (11) 3(5п 606 С 7/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3504659/18 24 (22) 26. 10. 82. (46) 23. 01. 84. Бюл. Р 3 (72) A. A. Бельке и. В.В.Макаров (53) 681.3(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР ио заявке 9 280.9496/18-24., кл. & 06 0 7/70, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 982032, кл. 5 06 G 7/64, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ, содержащее датчик положения переключателя передач, элемент НЕ, первый коммутатор, информационный вход которого является входом устройства, а группа выходов соединена соответственно с группой входов первого интегратора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и ограничитель подключен к информационному входу второго коммутатора, группа выходов которого соединена. с группой входов. второго интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен с первым входом первого интегратора, второй вход которого через инвертор соединен с первым выходом первого коммутатора, управлякщие входы ограничителя соединены соответственно с выходами датчика силы сцепления (бортового фрикциона, первый вход и выход второго интегратора соединены соответственно с первой парой вершин мостового выпрямителя, вторая пара вершин которого через ограничительные резисторы соединена с соответствующими выходами источника двухпо-. лярного напряжения, первый, второй, третий и четвертый входы третьего коммутатора соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами датчика положения переключателя передач, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения режимов работы бортовой коробки передаЧ, управляе- ф мой рычагом поворота, оно дополнительно содержит датчик положения рычага поворота и блок согласукщих усилителей, причем первый, второй, :третий, четвертый и пятый входы блока согласующих усилителей подключены Я соответственно к первому, второму, третьему, четвертому выходам третьег коммутатора и пятому выходу датчика положения переключателя передач, выход датчика положения рычага поворота.соединен с пятым входом третьего коммутатора и входом элемента НЕ, вы ход которого подключен к шестому входу третьего коммутатора.

1068953

Однако с помощью. известного устройства нельзя моделировать работу бортовой коробки передач гусеничной 60 машины, управление которой, кроме рычага переключения передач осуществляется с помощью рычага поворота, причем последовательность управления рычагом поворота следующая: при вклю-65

Изобретение относится к аналоговычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств и исследовательских стендах.

Известно устройство для моделирования механической передачи, содержащее последовательно соединенные первый интегратор, усилитель, ограничитель и первый коммутатор, выходы которого соединены с группой входов второго интегратора, выход которого непосредственно и через мостовой выпрямитель соответственно соединен с первым входом первого интегратора и входом второго интеграто-15 ра,группа входов первого интегратора подключена к группе выходов второго коммутатора, вход которого является входом устройства,а выход второго . коммутатора через инвертор соединен 20 с вторым входом первого интегратора С11 .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования механичес- 25 кой передачи, содержащее последовательно соединенные первый коммутатор,первый интегратор, усилитель, ограничитель,второй коммутатор и вто-. рой интегратор, второй вход и . выход которого соединены с одной парой вершин мостового выпрямителя, другая пара вершин которого через ограничительные резисторы соединена с источником напряжения, управляющие входы ограничителя подключены к выходам датчика фрикциона, первый вход первого интегратора через первый инвертор подклюЧен к первому выходу первого коммутатора, управляющие входы первого, второго и третье- 40 го коммутаторов соединены соответственно с выходами датчика переключателя передач, вход третьего коммутатора подключен к выходу датчика тормоза поворота, а выход — к перво- 45 му входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика остановочного тормоза,а выход — с вхо-;. дом второго инвертора, вход и выход ко-, . торого через резисторы соединены с 50 ограничительными резисторами, третий вход и выход сумматора подключены к одной паре вершин второго мостово,го выпрямителя, другая пара вершин . которого через соответствующие огра-55 ничительные резисторы соединена с источником напряжения L2$. ченной передаче, кроме первой и заднего хода, и установке рычага поворота из исходного положения Т в положение Ti (водитель берет рычаг на себя)-происходит понижение номера включенной передачи.

Целью изобретения является расшире. ние функциональных возможностей за счет воспроизведения режимов работы бортовой коробки передач,, управляемой рычагом поворота.

Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик положения переключателя передач, элемент НЕ, первый коммутатор, информационный вход которого является входом устройства, а группа выходов соединена соответственно с группой входов первого интегратора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и ограничитель подключен к информационному входу второго коммутатора, группа выходов которого соединена с группой входов второго интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен с первым входом первого интегратора, второй вход которого через инвертор соединен с первым выходом первого коммутатора, управляющие входы ограничителя соединены соответственно с выходами датчика силы сцепления бортового фрикциона, первый вход и выход второго интегратора соединены соответственно с первой парой вершин мостового. выпрямителя, вторая пара вершин которого через ограничительные резисторы соединена с соответствующими выходами источника двухполярного напряжения, первый,, второй, третий и четвертый входы третьего коммутатора соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами датчика положения переключателя передач, введены датчик положения рычага поворота и блок согласующих усилителей, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока согласующих усилителей подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому выходам третьего коммутатора и пятому выходу датчика положения переключателя передач, выход датчика положения рычага поворота соединен с пятым входом третьего коммутатора и входом элемента НЕ, выход которого подключен к шестому входу третьего коммутатора.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство, входом которого является вход 1 первого коммутатора 2, содержит инвертор 3, первый интегра-. тор 4,. усилитель 5, датчик б силы сцепления бортового фрикциона, ограничитель 7, второй коммутатор 8, второй интегратор 9, мостовой выпряI 068953 митель 10 на диодах 10 — 10, ограничительные резисторы 11, источник

12 двухполярного напряжения, третий коммутатор 13, блок 14 согласующих усилителей. Резистор 15 и транзистор

16 образуют согласующие усилители

17-21. В состав третьего коммутатора

13 входят элементы ИЛИ 22 — 24 и элементы H 25-30.

Устройство содержит также элемент

НЕ.31, датчик 32 положения переключателя передач и датчик 33 положения рычага поворота.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 32 рычага переключения 15 передач, который представляет собой, например, группу микропереключателей, механически связанных с рычагом переключения передач,при установке рычага переключения передач в опреде-Я ленное положение выдает на соответствующий выход сигнал логической единицы, сохраняя на остальных выходах сигнал логического нуля.

Датчик 33 положения рычага поворо- 25 та механически, связан с рычагом поворота и может представлять собой, например, группу миркопереключателей. Механически с рычагом поворота связан и .датчик б силы сцепления 30 бортового фрикциона.

При установке рычага поворота в исходное положение на выходе датчика 33 формируется сигнал единицы, а датЧик б обеспечивает максимальные управляющие сигналы на ограничителе

7. При установке рычага. поворота в по-ложение, среднее между 1 и и., датчик 6 бортового фрикциона обеспечивает нулевой уровень ограничения ограничителя 7, а на выходе датчика 40

33 рычага поворота формируется сигнал логического нуля. В реальном изделии в бортовой коробке передач происхо дит выключение включенной передачи и подготовка к включению передачи на 45 номер ниже включенной. При установке рычага поворота в положение Ц датчик б бортового фрикциона вновь обеспечивает максимальные управляющие сигналы на ограничителе 7, а дат- 50 утик 33 рычага поворота на выходе со° храняет сигнал логического нуля. В реальном изделии это соответствует полному включению передачи на номер ниже включенной. Элемент НЕ 31 инвер. 55 тирует сигнал, поступающий с датчика

33 рычага поворота.

Устройство имеет два режима работы в зависимости от положения рычага поворота. 60

При первом режиме работы рычаг поворота установлен в исходное положение, на выходе датчика 33 имеется . сигнал единицы, а на выходе элемента НЕ 31 — нулевой сигнал. При установке рычага переключения передач в положение, соответствующее передаче заднего хода, единичный сигнал с пятого выхода датчика 32 рычага переключения передач поступает на первый согласукщий усилитель 17.

Согласующие усилители 17 — 21 преобразуют сигналы в сигналы, необходимые для включения исполнительных элементов в первом 2 и втором 8 коммутаторах. Согласующий усилитель представляет, например, электронный транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включены реле, являющиеся исполнительными элементами в коммутаторах 2 и 8, поэтому сигнал с согласующего усилителя 17 обеспечивает включение исполнительных элементов, соответствующих передаче заднего хода. Эти исполнительные элементы подключают напряжение, пропорцинальное оборотам входного вала коробки передач и постуцакщее на вход Л коммутатора 2, к определенному входу интегратора 4. Коэффициент передачи каждого входа интегратора выбран с учетом передаточного числа коробки передач. При включении передачи заднего хода напряжение, пропорциональное оборотам входного вала коробки передач, поступает на соответствующий вход интегратора 4 через инвертор 3, чем достигается изменение полярности относительно напряжения, пропорционального оборотам выходного вала .коробки передач. Это напряжение снимается с выхода интегратора 9 °

Исполнительные элементы коммутатора

8 соединяют выход ограничителя 7 с определенным входом интегратора 9.

На входе интегратора 4 напряжения, пропорциональные оборотам входного и выходного валов коробки передач, складываются и на выходе интегратора 4 образуется напряжение, пропорциональное действукщему крутящему моменту.

При этом решается уравнение:

Е / 4 - выл

dM 4 где Il - суммарная податливость элементов коробки передач1

М - крутящий момент;

td (йщ,„ обороты входного и выходноЬс го вала коробки передач;

l — передаточное число коробки передач.

Напряжение, пропорциональное крутящему моменту, через усилитель 5 поступает на ограничитель 7, который моделирует нелинейность типа Сухое трение . Этот ограничитель ограничивает напряжение, пропорциональное крутящему моменту (u ) . Уровень ограничения определяется управлякщнми напряжениями, поступающими с датчика б. Эти напряжения пропорциональны

106 8953 моменту, передаваемому фрикционными элементами коробки передач. Если напряжение Цщ проходит через ограничитель с ограничением, моделируется буксование фрикционных элементов, если напряжение 0< ограничено пол.ностью, моделируются полностью выключенные фрикционные элементы. На чертеже показан случай *олного ограничения, когда управляющие напряжения с датчика б равны нулю. В случае подачи управляющих напряжений по величине больших Ом, модулируется передача момента без "буксования..

Напряжение U с выхода ограничителя 7 через исполнительные элемен- 15 ты коммутатора 8 поступает на определенный вход интегратора 9. Коэффициент передачи по соответствукицему входу интегратора пропорционален передаточному числу коробки передач 2р для данной передачи.

С помощью интегратора 9 решается уравнение:

at QDskx д . 25 где д — среднее значение момента инерции вращающихся масс коробки передач, приведенных к выходному валу коробки передач;

М --крутящий момент;

1 — передаточное число;

М вЂ” момент сопротивления вращению.

Напряжение, пропорциональное мо- З5 менту сопротивления вращению подается на вход интегратора 9 от источника 12 двухполярного напряжения через ограничительные резисторы 11 и мостовой выпрямитель 10>собранный на дио- 40 дах 10, - 10„°

Таким образом, предлагаемое устройство для моделирования механической передачи воспроизводит работу бортовой коробКи передач с фрикцион- 45 ными элементами при включении передачи заднего хода.

При установке рычага переключения передач в положение, соответствующее

-й передаче, на пятом выходе дат- 5О чика 32 появляется сигнал логического нуля, обеспечивакщий отключение исполнительных. элементов передачи заднего хода в коммутаторах 2 и 8, а на первом выходе датчика появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход элемента ИЛИ 24, на другой вход которого поступает сигнал логического нуля с выхода элемента И 30. Образующийся на выходе элемента ИЛИ 24 сигнал единицы через 6p согласующий усилитель 21 обеспечивает включение исполнительных элементов передачи в коммутаторах 2 и 8-.

Далее устройство работает как и при включений передачи заднего хода. g5

Отличие заключается лишь в том, что напряжение, пропорциональное оборотам входного вала коробки передач, с входа 1 коммутатора 2 подается на вход интегратора 4 напрямую, минуя инвертор 3. При установке датчика

32 в положение 11 -й передачи на втором выходе датчика появляется сигнал логической единицы, а на остальных выходах датчика — сигналы логического нуля, поэтому на входы элемента

ИЛИ 24 поступают сигналы логического нуля с выхода элемента И 30 и с пер- . вого выхода датчика 32. Сигнал логи-. .ческого нуля, сформированный на выходе элемента ИЛИ 24, обеспечивает через согласукщий усилитель 21 отклюнение исполнительных элементов 6 -й передачи в коммутаторах 2 и 8. На вход элемента И 29 поступают сигналы логических единиц с датчика 33 рычага поворота и второго выхода датчика 32 переключения передач, поэтому на выходе элемента И. 29 формируется сигнал логической единицы, который поступает на вход элемента ИЛИ 23 °

На другой его вход с выхода элемента

И 28 поступает сигнал логического нуля. Сформированный элементом ИЛИ

23 сигнал логической единицы через согласующий усилитель 20 обеспечивает включение исполнительных элементов и -й передачи в коммутаторах 2 и 8.

Аналогично устройство работает

1 при установке датчика положения рычага переключения передач 32 в положение lH -й и и -й передач.

При втором режиме работы рычаг пово. рота установлен в положение Jj, на выходе датчика 33 рычага поворота формируется сигнал логического нуля, а на выходе элемента HE 31 — сигнал логи-! ,ческой единицы. При установке датчика 32 в положение, соответствующее передаче заднего хода или 1 -й передаче, устройство работает так же, как.и в первом режиме работы.

Прн установке датчика 32 положе.. ния рычага переключения передач в положение ) -й передачи устройство работает следующим образом. На вхо ды элемента И 28 поступают сигналы логического нуля с третьего выхода датчика 32 и логической единицы с элемента .НЕ 31. Сформированный сигнал логического нуля с выхода элемента И 28 поступает на вход элемента ИЛИ 23. На входы. элемента И 29 поступают сигналы логического нуля с датчика 33 и логической единицы с датчика 32,,поэтому на его выходе формируется сигнал логического нуля, поступающий на другой вход элемента

ИЛИ 23. Сформированный сигнал логического нуля на выходе элемента ИЛИ

23 обеспечивает через согласующий

1068953

ВНИИПИ Заказ 11473/45 Тираж 703 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 усилитель 20 отключение исполнительнЫх элементов 2 -й передачи в коммутаторах 2 и 8. На входы элемента И 30 поступают единичные сигналы логической единицы, обеспечивая формирование сигнала логической единицы на выходе. 5

Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 24. Сформированный на выходе элемента ИЛИ 24 сигнал логической. единицы через согласукщий усилитель

21 обеспечивает включение исполнитель- 1р ных элементов передачи в коммутаторах 2 и 8. Аналогично, работает устройство в этом режиме при установке датчика 15 положения рычага переключения передач 32 в положение а- и и 5-й передач и установке датчика 33 положения рычага поворота в положение ц, обеспечивая включение исполнительных элементов, соответствующих передаче на номер ниже включенной.

Число положений датчика 32, а следовательно, и число управлякщнх каналов, в предложенном устройстве может быть изменено в зависимости от числа передач в модулируемом реальном изделии.

Таким образом, предложенное устройство позволяет моделировать работу бортовой коробки передач гусеничной машины, что дает возможность испольэовать его в тренажерах, предназначенных для обучения вождению гусеничных машин, в состав трансмиссии которых вкодят бортовые коробки передач.