Реферат: Система автоматической стабилизации пневмоколесной платформы для транспортировки крупногабаритных грузов

Автомобиль оборудован центральным вычислительным устройством 10, которое по заданной программе обрабатывает сигналы с датчиков 1-4 уровня кузова автомобиля, датчика 5 поперечного наклона, датчика 6 продольного наклона, датчика 7 угла поворота рулевого колеса, датчика 8 скорости автомобиля, задающего устройства 9, устанавливающего желаемый уровень кузова автомобиля, и определяет, необходимо или нет управление положением кузова. Если необходимо, то по предписанной программе центральное вычислительное устройство выдает управляющие сигналы на исполнительные органы 14-17 горизонтирующего устройства в соответствии с входными сигналами от датчиков 1-9.

Основными недостатками этого устройства являются измерение хода подвесок и эвристический, а поэтому достаточно сложный алгоритм управления.

Таким образом, ни одна из систем стабилизации подрессоренных масс автотранспортных средств, включая и ПКП, не способна обеспечить стабилизацию ПКП в горизонтальном положении при движении по дороге и при проведении бескрановых погрузочно-разгрузочных работ. Необходимо разрабатывать новую систему.

Анализ технологических функций, выполняемых грузонесущей платформой большегрузного автотранспортного средства, показал, что система автоматической стабилизации пневмоколесной платформы должна выполнять три операции: сохранять горизонтальное положение платформы в движении, горизонтировать платформу при погрузочно-разгрузочных операциях и контролировать загрузку платформы. Последняя операция не относится к управлению платформой и поэтому рассматриваться не будет.

Из физических соображений ясно, что для стабилизации платформы в горизонтальном положении достаточно управлять подачей рабочей жидкости в две гидравлические группы, например в группы 1 и 2. Тогда ограничений на подачу жидкости в третью группу нет. Система автоматической поперечной стабилизации пневмоколесной платформы фирмы Шаурле обеспечивает уменьшение затрат мощности за счет одновременной подачи жидкости в одну группу и слива рабочей жидкости из другой. Давление нагнетания в гидросистеме подвесок ПКП поддерживается постоянным.

Отметим, что понятие стабилизации клиренса вполне совпадает с основным принципом, по которому осуществляет управление оператор: "на сколько поднял один борт, на столько же опустил другой". Этот же принцип по существу лежит в основе работы системы автоматической стабилизации в поперечном направлении пневмоколесной платформы фирмы Шаурле, крутосклонных тракторов и сельскохозяйственной техники, в основе стабилизации колесных машин. Но во всех этих системах стабилизации он решался конструктивно, поскольку рассматривалась стабилизация только одной угловой координаты, и поэтому в законах управления не фигурировал.

При отсутствии ограничений в гидроприводе системы подрессоривания неровность, которую пневмоколесная платформа может преодолеть без потери платформой горизонтального положения, будет максимальна, если объем рабочей жидкости в гидрогруппах при преодолении этой неровности будет минимален.

Рассмотренные системы стабилизации ПКП и подрессоренной массы автомобиля, а также общие принципы создания систем управления, показывают, что основой для разработки системы стабилизации ПКП является алгоритм управления системой подвесок ПКП. После получения алгоритма появляется возможность определить функциональную и структурную схемы системы управления и осуществить выбор технических устройств, реализующих систему стабилизации.

Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1.  Опыт эксплуатации ПКП показывает, что система стабилизации ПКП является неотъемлемой частью ТС.

2.  Применение систем автоматической стабилизации ПКП в горизонтальном положении позволит повысить безопасность ее движения, равномерно распределить нагрузки по опорам, упростить управление ПКП при движении и при проведении погрузочно-разгрузочных работ, упростить комплектацию многомодульных транспортных средств и, в конечном итоге, повысить эффективность использования ПКП.

3.  Существующие САС ПКП обеспечивают стабилизацию поперечно-угловых колебаний в движении и равномерный подъем и опускание платформы при проведении погрузочно-разгрузочных работ. Информация о более сложных САС ПКП пока отсутствует. Использование САС подрессоренной массы других типов автомобилей неприемлемо по ряду конструктивных отличий ПКП и недостаточному алгоритмическому обеспечению САС. Задача создания САС ПКП является актуальной.

4.  Невысокие технологические скорости движения ПКП при транспортировке грузов, близких по массе к максимально допустимой для ПКП, позволяет рассматривать задачу стабилизации ПКП в горизонтальном положении только при прямолинейном равномерном движении и при проведении погрузочно-разгрузочных работ.

2.4. Разработка функциональной схемы

Рис. 2.7. Структура САС, реализующая законы управления

УУ - управляющее устройство; ПКП - пневмоколесная платформа; h0 - заданная высота подъема платформы; Q - объемный расход жидкости; S - площадь силового гидроцилиндра; V - объем жидкости в гидрогруппах; a - поперечный крен платформы; j - продольный крен платформы; x - дорожное возмущение.

Обратную связь такого вида реализовать техническими устройствами невозможно. Во-первых, необходимо выяснить, как можно получить или измерить клиренс ПКП. Во-вторых, управление подачей жидкости в гидрогруппы осуществляется не непосредственно управляющим устройством, а через гидрораспределители. Последние являются сложным техническим объектом и включают в себя электронный усилитель, электромеханический преобразователь и гидроусилитель. Входная координата гидрораспределителя - напряжение в обмотке катушки электромеханического преобразователя, выходная координата - смещение золотника гидрораспределителя.

В качестве структуры гидропривода системы подвесок может быть выбрана схема регулирования объемно-дроссельного регулирования или дроссельного регулирования с постоянным давлением нагнетания. Регулирование второй схемы осуществляется более просто, к.п.д. у нее достаточно высок.

В системах стабилизации ПКП обычно используется один регулируемый насосный агрегат и блок гидрораспределителей. Регулируемым насосом и блоком гидрораспределителей можно управлять так, чтобы давление и расход насоса и расход жидкости в гидрораспределителях соответствовал необходимому расходу жидкости в гидросистемах подвесок. Такое управление гидроприводом достаточно сложное по сравнению со схемой гидропривода, часто используемой при работе насоса с несколькими гидрораспределителями. В последнем случае используется гидропривод с источником питания постоянного давления. Такой привод просто управляется и имеет достаточно высокий к.п.д. будем ориентироваться именно на такую структуру гидропривода.

Непосредственное измерение клиренса невозможно. Для его вычисления необходимо измерять либо ход каждой подвески с помощью поворотного потенциометрического датчика на рычаге подвески или датчика линейных перемещений, либо измерять уровень жидкости в гидробаке.

Таким образом, САС ПКП должна включать в себя датчики продольного и поперечного крена ПКП, датчик уровня жидкости в гидробаке или датчики хода всех подвесок, блок электрогидравлических распределителей, задатчик высоты подъема платформы и управляющее устройство. Взаимосвязь между ними дается законами управления. На основании этого можно составить блок-схему САС ПКП и описать принцип ее работы.

САС работает следующим образом. Перед движением ПКП оператор устанавливает задатчик высоты платформ, вмонтированный в пульте оператора, на заданной величине. Одновременно управляющее устройство приводит в действие соответствующий закон управления. Гидрораспределители подают в каждый цилиндр объем масла, пропорциональный входному напряжению. После выставки платформы в горизонтальном положении на заданном уровне ее высоты оператор приводит в движение платформу. При этом, однако, надо иметь в виду, что в движении может не хватить запасов мощности для одновременного подъема платформы и ее стабилизации. Поэтому такой режим работы нежелателен.

2.5. Элементы системы и принципы их функционирования

Для работы микропроцессорной системы управления требуется информация о текущих продольном и поперечном кренах платформы, а также о текущей и требуемой высоте платформы.

Выбирая датчик положения (табл. 2.2.), прежде всего, необходимо правильно определить приоритеты по следующим критериям:

·     разрешение и точность;

·     линейность;

·     скорость измеряемого процесса;

·     условия применения и класс защиты;

·     надёжность;

·     габаритные размеры;

·     стоимость.

Расставив приоритеты, необходимо учесть, что датчик может определять абсолютное или относительное положение контролируемого объекта. Исходя из этого, существуют два основных метода определения положения и измерения перемещений. В первом методе датчик вырабатывает сигнал, являющийся функцией положения одной из его частей, связанных с подвижным объектом, а изменения этого сигнала отражают перемещение. Такие датчики положения называются абсолютными. К ним относятся:

·     резистивные (потенциометрические) датчики;

·     индуктивные датчики с подвижным сердечником;

·     ёмкостные датчики с подвижными обкладками;

·     цифровые кодовые датчики абсолютных значений.

Во втором методе датчик генерирует единичный импульс на каждом элементарном перемещении, а положение определяется подсчётом суммы импульсов в зависимости от направления перемещения. Такие датчики положения называются относительными. Достоинством таких датчиков, по сравнению с абсолютными, является простота и низкая стоимость, а недостатком — необходимость периодической калибровки и дальнейшей микропроцессорной обработки.

Табл. 2.2. Сравнительная характеристика различных видов датчиков

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7