Автомат управления стабилизацией положения транспортного средства

 

Изобретение может быть использовано в устройствах управления исполнительными ме.ханизмами систем стабилргишии положения, в частности, транспортных средств. Ио сравнению с известными авто17 матами оно позволяет повысить эффективность управления автомата стабилизации путем регулирования массы маятпика в функции амплитуды его колебаний. Для siToi o маятниковый датчик 1 крена выполнен неременной массы благодаря снабжению его сыпучим материалом в виде сферических тел 14 качения, расположенных на вогнутом днин1е 12. Кроме того, маятник снабжен обмоткой электромагнита 5, цепь 6 питания которой содержит орган 8 управления силой электромагнитного поля в функции амплитуды колебаний. (Сыпучий материа.т выпо.чняют из магнитомягкого ферромагнетика в виде сферических тел качения различно11 массы. 5 з.л. ф-лы, 3 и. Г (Л со со ас О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 B60G 19 10

r ;

I3 ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю Д11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4114131/31-11 (22) 08.09.86 (46) 30.05.88. Ьюл. ¹ 20 (71) Ьелорусский политехнический институт (72) (I. В. Зеленый и А. Ь. Ьрлек (53) 629.!! 4.012.85(088.8) (56) Авторское свидетельство (.ССР

Хо 1240640, кл. В 60 G 19, 10, 1984. (54) АВТОМАТ УПРАВЛЕНИЯ СТАЬ 1;111

ЗАЦИЕИ ПО, IОЖЕНИЯ ТРЛН(:ПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение может быть использовано в устройствах управления исполнительными механизмал и систем стабили .ации положения, в частности, транспортных средств. 11о сравненик) с известными авто„„SU„„1399186 А1 матами оно позволя T повысить эфф»ктивность управления автомата стабилизации путем регулирования массы маятника в функции амплитуды его колебаний. Для этого маятниковый датчик крена выполнен пер»м HHoH массы благодаря снабжению его сыпучим материалом в виде сферических тел 14 качения, расположенных на вогнутом днипц

12. Кроме того, маятник снабжен обмоткой электромагнита 5, цепь 6 питания которой содержит орган 8 управления силой электромагнитного поля в функции амплитуды колебаний. (.ыпучий материал выполняк т из магнитомягкого ферромагн»тика в вид» сферических тел качения различной массы.

5 з.л. ф-лы, 3 ил.

1399186

Изобретение относится к устройствам управления исполнительными механизмами транспортных средств, преимущественно автоматическим.

Цель изобретения повышение эффективности управления автомата стабилизации путем регулирования массы маятника в функции амплитуды его колебаний.

На фиг. 1 показано устройство в разрезе; на фиг. 2 — положение маятника с грузом; на фиг. 3 — то же, без груза.

Автомат управления стабилизацией положения транспортного средства содержит маятниковый датчик 1 крена, подвешенный на горизонтальной оси 2 в отдельном корпусе 3 с упорами 4. Центр масс маятника расположен ниже оси подвеса. Вблизи центра масс маятника на маятнике установлен электромагнит 5. Цепь 6 питания электромагнита содержит устройство 7 управления силой электромагнитного поля с органом 8 управления. В частности оно может быть выполнено в виде реостата с подвижным контактом. Возможно и другое исполнение, когда сила электромагнитного поля изменяется не плавно, а дискретно.

Для этого магнит выполняется из нескольких независимых секций или количеств обмоток и обеспечивается управление подключением к источнику 9 питания различных количеств секций или обмоток. Орган 8 управления силой электромагнитного поля (движок реостата или переключатель секций или обмоток) кинематически связан с маятником, что обеспечивает ослабление электромагнитного поля при отклонении маятника от вертикали.

Маятник связан посредством тяги и шарниров с золотником управления им гидрораспределителя 10 и снабжен гидравлическим демпфером 11 для гашения колебаний.

Днище 12 корпуса автомата выполнено подвижным по высоте, например, в виде ввинчиваемой в корпус тарелки и фиксировано от проворачивания стоворным винтом 13. На днище расположен сыпучий материал из магнитомягкого ферромагнетика, выполненный, например, в виде сферических тел 14 качения. Поверхность днища, обращенная в полость корпуса, выполнена вогнутой, например, в виде участка сферы с вертикальным диаметром, проходящим через центр масс маятника и ось его подвеса.

Такая форма днища обеспечивает сбор тел 14 качения в его центральной части под маятником.

Выполнение тел качения из ферромагнетика, в частности из железа или низкоуглеродистой стали, обеспечивает их притяжение электромагнитом к маятниковой массе и удержание на ней до тех пор, пока сила электромагнитного поля превышает силу гравитационного поля земли. Поскольку при этом играет роль масса тел качения, то

55 для повышения плавности регулирования общей маятниковой массы (суммарной массы маятника с обмоткой электромагнита и тел качения) последние выполнены различнои массы. Выбор магнитомягкого ферромагнетика обусловлен стремлением уменьшить остаточную намагничиваемость тел качения (остаточную индукцию). Из этих соображений и маятниковая масса, являющаяся одновременно сердечником электромагнита, выполнена из магнитомягкого ферромагнетика. В результате при размыкании цепи электромагнита тела качения возвращаются на днище под действием силы тяжести и скатываются к его центру. При ослаблении электромагнитного поля в начале отрываются от маятника тела качения большей массы. Тела качения меньшей массы отрываются в последнюю очередь, располагаясь сверху тел качения, оторвавшихся ранее.

При увеличении силы эчектромагнитного поля первыми притягиваются тела качения меньшей массы, а затем большей, налипая на них сверху.

Для того, чтобы влияние материала корпуса и днища на взаимодействие тел качения с электромагнитом было минимальным, в качестве этого материала применяют диамагнетик или парамагнетик, магнитная проницаемость которых близка к единице, а магнитное поле в них ослабляется или соответственно возрастает лишь незначительно (медь, алюминий, пластмасса, керамика).

На фиг. 1 изображены также реостат 15 для ручного регулирования силы электромагнитного поля, выключатель 16 цепи питания, силовой исполнительный цилиндр 17 механизма стабилизации и питающая его гидросистема 18 с предохранительным клапаном 19 и сливом 20.

Устройство работает следующим образом.

Посредством вык.чючателя 16 замыкают цепь питания электромагнита 5. В результате тела качения 14 окажутся притянутыми к маятнику, общая масса которого возрастет (фиг. 2). При отклонении маятника от исходного вертикального положения получит перемещение кинематически связанный с ним орган управления 8 силой электромагнитного поля от исходного положения, в данном случае движение реостата.

Возрастающее сопротивление цепи приведет к ослаблению протекающего через обмотку электромагнита тока, а следовательно, напряженности магнитного поля в ней. В результате наиболее тяжелые тела качения окажутся оторванными силой тяжести и возвратятся на днище (фиг. 3). Общая маятниковая масса уменьшится. Процесс уменьшения маятниковой массы будет продолжаться по мере возрастания отклонения маятника. При этом реостатом 15 можно изменять количество тел качения, постоянно находящихся на маятнике и периоди1399186

Форму,га изобретения чески возвращающихся на днище. Например, при уменьшении сопротивления цепи может быть обеспечено то, что в исходном положении маятника все тела качения будут притянуты электромагнитом, а в крайних положениях только часть из них (наиболее тяжелые) смогут оторваться и возвратиться на днище. При увеличении сопротивления цепи реостатом 15 в исходном положении маятника только наиболее легкие тела качения останутся притянуты электромагнитом, а самые тяжелые останутся на днище. В крайних положениях дополнительно ослабленное реостатом электромагнитное поле не в состоянии будет удерживать ни одного тела качения. Кроме как реостатом на зависимость массы маятника от угла отклонения можно влиять также изменением расстояния днища от электромагнита. Увеличивая это расстояние путем вращения днища против часовой стрелки, обеспечивают притяжение электромагнитом только части наиболее легких тел качения, а уменьшая вращением днища по часовой стрелке, увеличивают количество притягиваемых тел качения.

Повышение эффективности автомата управления ожидается следующим образом. В исходном положении имея максимальную массу при данном сопротивлении цепи, установленном реостатом 15, и данном расположении днища 12 по высоте. маятник в состоянии развить значительную боковую составляющую от веса на связывающий его с осью подвеса 2 стержень при нсзначительном крене корпуса 3 совместно с остовом транспортного средства. Следовательно, увеличивая массу маятника, повышакгт чувствительность автомата, Боковая составляющая силы веса, преодолевая силы трения в оси подвеса и сопротивление золотника гидрораснределителя 10 и демпфера 11, обеспечит перемещение маятника в сторону крена. Г1о мере перемещения маятник будет терять массу вследствие возрастания соггоотивления цени электромагнита, обеспечиваемого реостатом. В крайнем положении, соответствующем полному переключению золотника из нейтра.чьной позиции в рабочую, масса маятника будет минимальной. Однако боковая составляк>гцая силы веса возрастет вследствие возрастания угла отклонения маятника и будет в состоянии возвратить золотник в исходное положение, как только остов транспортного сре гства и установленный на нем корггус 3 займут вертикальное положение (фиг. 3).

Уменьшенная масса маятника в крайнем положении будет иметь уменьшенную потенциальную энергию, которая при пере25

50 ходе им нейтрального положения полностью превратится в кинетическую. Однако в соответствии с законом сохранения количества движения (импульса) маятник будет переходить нейтральное попожение с меныпей скоростью в случае возрастания его массы, чем в случае, когда масса постоянна.

Благодаря этому маятник будет совершать свободные затухающие колебания относительно исходного положения с меньшей амплитудой, которую регулировкой системы можно свести в зону нечувствительности автомата, определяемую как угловое отклонение маятника, достаточное для начала срабатывания гидрораспределителя.

Гаким образом, автомат-стабилизатор с переменной в зависимости от амплитуды колебаний маятниковой массой имеет более высокую эффективность благодаря, с одной стороны, повышению его чувствительности, с другой — уменьшению амплитуды свободных затухающих колебаний.

1. Автомат управления стабилизацией положения транспортного средства, содержащий маятниковый датчик крена, подвешенный на горизонтальной оси в отдельном корпусе с днищем, причем центр масс маятника расположен ниже оси подвеса, электромагнит, установленный на маятнике вблизи центра масс, цепь питания электромагнита с органом управления силой электромагнитного поля, связанные с маятником гидравлический распределитель и демпфер, от.гичающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления путем регулирования массы маятника в функции амплитуды его колебаний, он снабжен сыпучим материалом из магнито-мягкого ферромагнетика, распопоженным в полости корпуса на днище под маятником, причем орган управления силой электромагнитного поля кинематически связан с маятником.

2. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что сыпучий материал выполнен в виде сферических тел качения различной M;icchl.

3. Автомат по и. 1, отличающиисч тем, что днище выполнено вогнутым.

4. Автомат по и. l. Отличающийся тем, что днигце установлеHQ в корпусе с возможностью перемещения по высоте и снабжено фиксатором положений.

5. Автомат по и. 1, отличающиися тем. что корпус с подвижным днищем выполнен из материала с низкой магнитной проницаемостью и магнитной восприимчивостью.

6. Автомат по и. 1, отличающийся тем, что днище выполнено из диамагнетика.

1399186

12 фиг. Z фиг. Л

Составитель В. Степанов

Редактор О, (.несинык Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 2311, 21 Тираж 558 Г1одиисное

ВНИИПИ Гос> ларс гн< > <><<> комитета СС(Р по делам изо(>ретений и открытий

I! 3085, Москва, Ж 35. Раун>сная наб., д. 4!5

Пронзая <стненно-п<>ли> р<>фическое предприятие, г. Ужгород, ул. Г1роектная, 4