Устройство управления автопоездом

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ-АВТОПОЕЗДОМ , содержащее тягу, связьшающую ведущее и ведомое звенья, крестообразную сцепку, концы которой установлены между звеньями автопоезда, и . элементы регулирования параметров крестообразной сцепки, отличающ е е с я тем, что, с целью обеспечения автоматического управления ведомых звеньев при поворотах автопоезда , элементы регулирования параметров крестообразной сцепки выполнены в виде неподвижных направляющих, которые смонтированы на одном из звеньев, при этом одни концы кресто: образной сцепки установлены в упомянутых направляюцщх с возможностью перемещения и кинематически связаны с тягой, а другие концы закреплены жестко на другом звене.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

INIIW

РЕСПУБЛИК (}Е (}1) gg}} В 62 0 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В» (21) 3529228/27-11 (22) 28.12.82 (46) 15.07.84 Бюл. В 26 (72) В.В.Елагин (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промьппленности (53) 629.113.014.5(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 893663, кл. В 62 9,13/02, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ АВТОПОЕЗДОМ, содержащее тягу, связывающую ведущее и ведомое звенья, крестообразную сцепку, концы которой установлены между звеньями автопоезда, и . элементы регулирования параметров крестообразной сцепки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения автоматического управления ведомых звеньев при поворотах автопоезда, элементы регулирования парамет" ров крестообразной сценки выполнены в виде неподвижных направляющих, которые смонтированы на одном из звеньев, при этом одни концы крестообразной сцепки установлены в упомянутых направляющих с возможностью перемещения и кинематически связаны с тягой, а другие концы закреплены жестко на другом звене... i 102701

Изобретение относится к транспортлому. машиностроению и может быть использовано для управления поворотом прицепных звеньев транспортных средств. 5

Известно устройство управления автопоездом, содержащее тягу, связываю. щую ведущие и ведомые звенья, крестообразную сцепку, концы которой установлены между звеньями автопоезда, 10

Ф и элементы регулирования параметров крестообразной сцепки (1) .

Однако данное устройство не позволяет эффективно управлять поворотом прицепного звена автопоезда, посколь- 15 ку в прЬцессе поворота, создается большая нагрузка на водителя автопоезда, управляющего одновременно и тя.гачом и прицепным звеном.

Цель изобретения — обеспечение ав- щ томатического управления ведомых звеньев при поворотах автопоезда.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления автопоездом, содержащим тягу, связывающую 25 ведущее и ведомое звенья, крестообразную .сцепку, концы которой установ. лены между звеньями автопоезда, и элементы регулирования параметров крестообразной сцепки, последние выполнены в виде неподвижных направляющих,.которые смонтированы на одном из звеньев, при этом одни концы крестообразной сцепки установлены в упо" мянутых направляющих с возможностью перемещения и кинематически связаны с тягой, а другие концы закреплены жестко на другом звене.

На фиг. 1 изображено устройство управления автопоездом, общий вид; 4 на фиг. 2 - схема поворота одного из вариантов автопоезда; на фиг. 3— схема построения профиля неподвижной направляющей.

Устройство содержит тягач 1, при- 45 цепное звено 2, тягу 3 (фиг. 1), связывающую тягач и прицепное звено шар- нирно, крестообразную сцепку, органы

4 (выполненные, например гибкими), концы которых через жесткие элементы 5О связи, например ролики 5, установлены между тягачом 1 и прицепным звеном 2, устройство содержит также элементы регулирования параметрами крестообразной сцепки, которые выполнены в 55 виде неподвижных направляющих, например, криволинейных пазов 6, смонтированных на тягаче 1 или на прицепном звене 2 (например, на их тяговых балках 7 и 8 соответственно) .

На фиг, 1 показан один из вариантов механизма кинематической связи жестких элементов с тягой 3. Пазы 6 выполнены на тяговой балке 7 тягача, На той же балке выполнен осевой паз

9 и жестко закреплены оси 10 и 11.

Тяга 3 шарнирно связана с звеном 12, а ось 13 жестко закреплена на противоположном конце звена 12 и установлена с возможностью перемещения в осевом пазу 9.

На осях 10 и 11 с возможностью поворота установлены рычаги 14 и 15, на концах которых также выполнены продольные пазы 16 — 19. Кроме того, ось 13 установлена с возможностью перемещения не только в пазу 9, но и в пазах 16 и 17, а элементы связи— с. возможностью перемещения не только в пазах б, но и в пазах 18 и 19.

Шарнир 20 связывает звено 12 с тягой 3, шарниры 21 и 22 связывают тягу 3 с тягачом 1 и прицепным звеном 2.

Устройство работает следующим образом.

В процессе поворота автопоезда (фиг. 2), передняя управляемая ось тягача 1 перемещается по траектории A, а прицепное звено 2 при отсутствии управления параметрами крестооб-, разной сцепки по траектории 5 (обозначенной пунктиром), .т.е. происходит выбег прицепного звена 2 за пределы колеи тягача 1.

При повороте автопоезда прицепное звено в каждый момент времени будет перемещаться по тому же радиусу, что и задняя .ось тягача, (фиг. 2) т.е. без выбега.

Устранение выбега достигается благодаря постоянной коррекции в процессе поворота передаточного отношения крестообразной сцепки с зависимости от угла oL .

На фиг. 1 — 3 обозначены радиус

1 поворота передней управляемой оси тягача 1, радиус Р поворота задней оси тягача 1,- радиус Ц поворота тележки прицепного звена 2, угол аСт между продольными осями, тягача 1 и тяги 3, угол g между продольными осями тяги 3 и прицепного звена ?, расстояние л между осями роспуска, база д тягача 1, длина Rg тяги 3, расстояние а от шарнира тяги 3 на тягаче 1 до точки приложения вектора тан1102701

3 генциальной скорости, расстояние +yq по перпендикуляру между линией, соединяющей элементы связи гибких орга-. нов 4 крестообразной сцепки с тягачом и шарниром 21, расстояние + по пер- 5 пендикуляру между линией, соединяющей элементы 5 связи гибких органов

4 крестообразной сцепки на прицепном звене и шарниром 22.

Знаком -ш и -К условно обозначе- 10 ны размеры, когда шарниры 21 и 22 находятся внутри зоны крестообразной секции сцепки и знаком +, когда они расположены вне этой зоны.

В„ — расстояние между элементами 15 связи концов гибких органов на прицепном звене;

В- — расстояние между элементами

Т связи концов гибких органов на тягаче; 20

Угловое передаточное отношение крестообразной сцепки

1= — =—

В

Вп где i=- — - . линейное передаточйое от:

8 ношение крестообразной сцепки;

Ь вЂ” параметрический коэффициент, знак и величина ко- 30 торого зависят от конструктивных параметров крес тообразной сцепки, т.е. отВ,;О„;+; ;Е .

Поворот тягача может быть осущест- 35 влен не только по радиусу (это частный случай поворота), а и но любым переходным кривым. При этом прицепное звено также должно следовать по этим кривым. 40

Для автопоезда, соответствующего, например фиг. 2 и имеющего связь между тячагом 1 и прицепным звеном 2, обеспечивающую следование прицепного звена 2 в каждый момент времени по 45 колее задней оси тячага 1 (т.е. следование прицепного звена 2.по тому же радиусу поворота, что и тягач

К> Й ), углы И.,oL„ могут быть определены из следующих зависимостей

1 т)o > О п1т Я

;. В .....

/ „2 я-90-at ceps

Для конкретного случая выполнения предлагаемого устройства следование прицепного звена 2 по траектории зацней оси тячага при повороте последнего обеспечивается следующим образом.

При ловороте тячага 1 между его продольной осью и тягой 3 образуется угол ф. . При этом тяга 3 через звено 12 передвигает ось 13 по осевому пазу 9, которая одновременно через пазы 16 и 17 воздействует на рычаги

14 и 15. Последние, в свою,очередв, поворачиваются относительно осей 10 и 11 и заставляют через пазы 18 и 19 перемещаться элементы связи, например ролики 5 в криволинейных пазах 6.

Каждая пара симметричных относительно продольной оси тячага точек на продольных осях пазов 6 соответствует необходимому для обеспечения следования прицепного звена 2 по траектории задней оси тячага .1, расстояние В1-, и следовательно, перецаточному отношению крестообразной сцепки (для выбранных конструктивных параметров автопоезда, крестообразной сцепки, механизма кинематической связи тяги с органами крестообразной сцепки).

Таким образом, при повороте тягача через пазы 6, элементы 5 связи тя гача и концы гибких органов 4 крестообразной сцепки элементы 5 связи прицепного звена, благодаря изменению, нанример,9 на величину, соответствующую заданному радиусу поворо" та для данного автоноезда, осуществляется принудительный поворот прицепного звена на угол, обеспечивающий перемещение последнего по траектории задней оси тягача, причем приводом перемещения элементов 5 связи по пазам 6 является тяга 3, воздействующая на элементы связи через звенья механизма кинематической связи с тягой. Профили симметричных пазов 6 могут быть построены на тягаче (его раме или тяговой балке 7), либо на прицепном звене 2 (его тяговой балке 8) .

Для принятой схемы автопоезда и выбранных конструктивных параметров этого автопоезда, а также элементов и связей устройства управления его поворотом эти профили могут быть построены, например, следующим образом (фиг. 3). Для упрощения принимаем, что расстояние Вд является постоян1102701 ным, т.е. считаем, что управление осушествляется только путем изменения расстояния В, а, следовательно, пазы 6 выполнены только на тягаче.

Как видно из выражений (2 — 4) . значения ж„, „, 1 зависят от радиусов поворота автопоезда. Поэтому задаваясь с определенным шагом радиуса!

О ми поворота,R1, определяем по укаэанным зависимостям, соответствующие радиусам для данного выбранного автопоезда, значения a(> и . При этом следует учесть, что по выражени°, 15 ям (2 — 4) можно определить Ж,.К1,,1 для участков пути с установившимися радиусами поворота, а при определении значений Мт для переходных участков поворота могут быть использованы Зависимости .OL = f of

Учитывая, что Rz принято постоянным из зависимости 9z = t определяем для каждого < = / „эначеййя g1, при этом величина g для каждого и

25 может быть найдено (например,:,из кинематической характеристики, представ ляющей собой зависимость 6 = f-(К,,- i ) для выбранного автопоезда (т.е. для выбранных ю, k,lg). Один из вариантов такой зависимости для < -0

К/Cg иб /Og =0,2 представлей на фиг. 4. Зависимостьh=f (g„j ) может

- быть получена, например, с помощью набора моделей устройства управления прицепным звеном автопоезда, представ15 ляющих собой совокупность взаимосвязанных звеньев (подобную изображенной на фиг. 1), но с жестко закрепленными на тяговой балке 7 и, соответственно, кннематически не,связан- 4О ными с тягой 3 элементами 5 связи.

У всех этих,модйлей параметры tA, k

3 должны быть одинаковы. Поскольку расстояние 8 принято постоянным, то и оно у всех моделей должно быть од- 45 но и то же. Каждая из моделей должна отличаться только расстоянием81 .

Причем расстоянияВ1. на моделях набора должны различаться на величину определенного шага. На каждой модели150 задавая с определенным шагом .значе" ния Жт можно получить соответствующие тт значения К .

Дл.....,, H Е„Р„ используя известные зависимости i 55 0 „;и Ь 1 — 1, определить значе" ния h, а затем построить зависимость = (т 1 ) °

Значения 6 из такой зависимости можно определить, например, следующим образом (для примера используем характеристики, изображенные на фиг. 4) . . Допустим, что в результате расчета, К =20, a(j»z =1,7 .. На линии

0 l ° параллельной оси Ь,. соответствующей о

Ю =20, находим точки пересечения кривых (1, П,Ш, 1У) для различных j " .

Значение а, соответствующее каждой точке, складываем с величиной 1

I той кривой, на которой находится точка. Так для точки I - 1д = Ь z=0,3+1, 4=

1,7; для точки ПчпаЬп 1п=0,2+1,2

1,4; для точки Ш -ittt=6atz

0,8=0,97; для точки 1У -i „=d, 1 „0,11+

1=1,11.

Из всех полученных значений выбираем то значение.Ь, соответствующее точке той кривой, для которой сумма ю (h 4 i равна расчетному значению рд«

В данном случае Ь, +1, =1,7= равич 2 t следовательно, искомым значением будет Ь =0,3.

Таким образом, для каждого расчетного М найдено соответствующее значение h,,,,а: следовательно, н 3г (по формуле S,= "() °

Далее строим профиль направляющих пазов 6. Поскольку пазы 6 симметричны и закреплены относительно продольной осн тягача, приведем пример построения одного иэ симметричных профилей направляющих пазов 6 для автопоезда с выбранными параметрами, например 6а 5 3ю Вь =2э5 мю с1 =1э65м;

hl -0,3 м; 4 +0,12; 5g =6,35 м.

Для этого совмещаем продольные оси тягача 1 и тяги 3, т.е. устанавливаем между ними угол 6> =0 (на фиг. 3 эти оси изображены при таком взаимном расположении). Суммарная длина их равна 8+ iaw Pg. От точки, соответствующей месту йахождения шарнира 21, связывающего тягу и тягач, откладываем размер rn, далее иэ полученной точки восстанавливаем пер ен- дикуляр и на нем откладываем размер

0,5 8, соответствующий Кт О..

Далее приводим линии, параллельные продольной оси тягача на расстояниях от нее равных половинам найденных для различныхЫ, значений Sr . ДляМ,0,5 В; для,ot,т - 0,5 В,; дляс1,,—

0,5 В и т.д.).

От продольной оси тяги откладываем с выбранным шагом углы и проводим соответствующие пунктирные линии на

1 102701 точки шарнирной связи 21 тягача и тяги.

Из точки, соответствующей шарнирной связи 22 тяги 1 и прицепного звена 2, восстанавливаем перпендикуляр.

На перпендикуляре от точки, соответ, ствующей данному шарниру, откладываем размер 0,5 В, соединяем полученную точку с точкой 0,5Âт . Длина

ТО полученной линии соответствует размеру гибкого органа крестообразной сцепки между элементами. связи тягача и прицепного звена (Ят). На линиях, построенных из точки шарнирной связи

21 тягача и тяги под разными углами

pL откладываем длину тяги (-, Из полученных точек к указанным линиям восстанавливаем перпендикуляры (они Выражают направления векторов соответствующих тангенциальных скоростей поворота шарнира 22, связывающего тягу и прицепное звено при движении автопоезда по радиусу). От

8 перпендикуляров, построенных из точек, соответствующих положению этого шарнира при каждом углева, откладываем углы, (соответствующие углам

6 p). "На проведенных лучах откладываем расстояния 0,5 8, а из полученных точек радиусом 1 делаем засечки на соответствующих размерам 0,5< прямых, параллельных продольной оси

10 тягача (т.е. на линиях, соответствующих 0,56. 1, 0,58, 0,5Вт и т.д.) .

Соединяем плавйой кривой засечки и получаем ось симметрии направляющего паза 6.

15 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить при поворотах точное следование прицепного звена, например, прицепа-роспуска лесовозного автопоезда, по траектории

20 движения тягача и дает возможность автоматического управления прицепным звеном в процессе поворота автопоезда.

1102701

Составитель В.Ионова

Редактор Н.Воловик Техред Т. Маточка Корректор lO.Макаренко

Заказ 4891/11 Тираж 626 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë. Проектная, 4