Recuperative hydraulic booster of steering control of wheeled vehicle



Cite item

Full Text

Abstract

The paper deals with the scheme of pump and battery supply of hydraulic mechanism of steering control of a wheeled vehicle with integrated unit of heat recuperation. The scheme allows to increase the pump life and the safety of vehicle control, including the cases of pump and engine failure and slow-speed maneuvering. In addition, the fuel consumption of steering pump drive is reduced, with the result that the fuel consumption of engine decreases.

Full Text

При насосно-аккумуляторной схеме гидроусилителя колесной машины гидроаккумулятор поддерживает давление в системе вне зависимости от режима работы насоса, получающего энергию от двигателя. При отказе насоса усилитель некоторое время работает за счет убывающего запаса энергии в гидроаккумуляторе, после чего повороты колес машины можно произвести только за счет мускульной силы человека, используя рулевой механизм. В то же время возрастает и свободный ход рулевого колеса. При движении машины по неровностям опорной поверхности часть энергии колебаний ее подрессоренной массы, циркулирующая в гидроамортизаторах ходовой части, непроизводительно теряется, рассеиваясь в виде тепла в пространстве. Кроме того, для возможности заряда гидроаккумулятора в рассматриваемой схеме применяют гидрораспределитель с так называемым «закрытым центром», или «отсечной», когда при нейтральной позиции его золотника насос постоянно нагружен давлением, существующим в подсоединенном к нему гидроаккумуляторе. Поэтому насос не разгружается до уровня сливного давления, а лишь до давления, установленного перепускным клапаном, что существенно сокращает ресурс насоса [1]. Для повышения ресурса насоса и безопасности управления машиной предлагается схема рекуперативного гидроусилителя [заявка на полезную модель РФ № 2015131425], приведенная на рисунке. При работе насоса 2 масло подводится по нагнетательному трубопроводу 5 к входу изначально закрытого двухлинейного двухпозиционного распределителя 22 и через обратный клапан 21 поступает в гидроаккумулятор 4, заряжая его и одновременно питая по рабочему отводу 20 гидроцилиндр 17 усилителя. При достижении заданного максимального давления в рабочем отводе гидроаккумулятора двухлинейный двухпозиционный распределитель открывается, насос разгружается и переводится в дежурный режим работы с циркуляцией масла по контуру «насос 2 - распределитель 22 - бак 1» при пониженном давлении в сливном контуре. В этот период обратный клапан 21 под действием повышенного давления в рабочем отводе отключает насос от гидроцилиндра. Питание гидроцилиндра гидроусилителя осуществляется от рабочего отвода гидроаккумулятора, последний при этом также отключается от насоса обратным клапаном 21. После того как давление в рабочем отводе в результате расходования масла понизится до заданного минимального значения, двухлинейный двухпозиционный распределитель закрывается, и подача насоса вновь направляется на питание гидроцилиндра и зарядку гидроаккумулятора. При движении по неровностям опорной поверхности колесная машина испытывает колебания, что вызывает перемещение поршней гидроамортизаторов 25 и 26. Движение поршней вниз сопровождается вытеснением части масла из поршневых полостей гидроамортизаторов через дроссели 29, 30 и обратный клапан 32 в напорный отвод 33 блока и далее в рабочий отвод, при этом заряжается гидроаккумулятор. В то же время штоковые полости этих амортизаторов самовсасыванием заполняются маслом из бака через сливной отвод 34 и клапан 28. При движении поршней гидроамортизаторов вверх жидкость из штоковых полостей через клапан 27 и напорный отвод 33 вытесняется в гидроаккумулятор, а их поршневые полости самовсасыванием заполняются маслом из бака через отвод 34, обратный клапан 31 и дроссели 29, 30 [пат. РФ № 2294613]. Таким образом, блок рекуперации 24 служит вспомогательным источником, заряжающим гидроаккумулятор при работе гидроамортизаторов колесной машины. Дроссели определяют сопротивление гидролиний блока. Для имитации у водителя «чувства дороги» к торцам золотника 10 (реактивным камерам 8 и 9 корпуса распределителя 7) соответственно подведены гидролинии 18 и 19, в которых при втягивании и выдвижении штока 44 гидроцилиндра поддерживается такое же давление, как и в трубопроводах 13 и 14, соединенных с соответствующими полостями 15 и 16 гидроцилиндра. Разность давлений в напорной и сливной гидролиниях, действующая на площадь торцов золотника, вызывает небольшую, но пропорциональную углу поворота рулевого колеса 38 силу, нагружающую руки водителя. Повышение безопасности управления машиной при использовании гидромеханизма усилителя выражается в снижении усилия на рулевом колесе при неработающем насосе, а также при маневрировании на малых скоростях. Схема позволяет увеличить ресурс насоса за счет его периодической разгрузки и перевода в дежурный режим работы. В этом случае насос нагружен сопротивлением сливной линии. Учитывая, что прямолинейное движение преобладает в процессе движения машины, перевод насоса в дежурный режим в этот период позволит существенно уменьшить его нагрузку. Посредством гидроаккумулятора обеспечивается автоматическое поддержание давления в его рабочем отводе в заданных пределах, независимо от частоты вращения вала насоса, что стабилизирует работу гидропривода, повышая его надежность и эффективность. Расчет параметров гидроаккумулятора для быстротекущего процесса его заряда или разряда проводят для адиабатного процесса [2], принимая среднее значение показателя адиабаты k = 1,3. К преимуществам заявляемого устройства следует также отнести повышение эффективности маневрирования колесной машины на малых скоростях, снижение энергетических затрат на привод насоса гидроусилителя и уменьшение расхода топлива двигателем машины при разгрузке насоса.
×

About the authors

V. P Chmil

Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering

Email: chmil_vp@mail.ru

References

  1. Наумов Е.С. и др. Рулевое управление колесных тракторов (конструкция) / Под общ. ред. В.М. Шарипова. - М.: МГТУ «МАМИ», 1999.
  2. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. - М.: Машиностроение, 1972.

Copyright (c) 2015 Chmil V.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies