135615 (722426), страница 2
Текст из файла (страница 2)
2.1. Постановка задачи
Требуется разработать систему автоматической стабилизации пневмоколесной платформы для перевозки крупногабаритных грузов. Система должна обеспечивать горизонтальное положение платформы на заданной высоте с достаточной точностью как в движении, так и при проведении погрузочно-разгрузочных работ. Управление системой - микропроцессорное.
2.2. Требования
к процессу стабилизации ПКП в горизонтальном положении
С точки зрения протекания процесса управления, требования к системе автоматической стабилизации формируются по трем основным направлениям:
- точность;
- устойчивость;
- качество переходного процесса.
Точность системы задается и определяется в установившихся режимах. Устойчивость гарантирует затухание переходного процесса, после чего обеспечивается желаемое качество затухающего переходного процесса.
На движущуюся платформу действует только одно возмущение - дорожная поверхность. Она же определяет отклонение платформы от горизонтального положения. Возврат платформы в исходное положение подвеска, даже с упругим элементом, обеспечить не может. Поэтому устойчивость горизонтального положения должна достигаться при синтезировании закона управления. Вид закона управления определяется внутренними связями объекта управления и не зависит от каких-либо других условий.
Качество переходного процесса стабилизации пневмоколесной платформы целиком определяется уровнем дорожных возмущений и требуемой точностью стабилизации.
Таким образом, исходным требованием к процессу стабилизации платформы в горизонтальном положении, является точность стабилизации платформы. Поэтому представляется интересным и важным указать зависимости между точностью стабилизации платформы и требованиями эксплуатации транспортных средств такого класса, а также связать точность стабилизации с параметрами самого транспортного средства.
Среди преимуществ, которые дает управление гидробалансирными подвесками, основными являются три:
- обеспечение устойчивости платформы по опрокидыванию;
- подъем и опускание платформы при проведении погрузочно-разгрузочных работ;
- расширение диапазона преодолеваемых дорожных неровностей.
Очевидно, что обеспечение устойчивости платформы - единственное из перечисленных условие, которое накладывает ограничения на уровень стабилизации платформы.
Есть еще одно условие, которое накладывает ограничение на уровень стабилизации платформы. На него прямо нигде не указывается, но наличие его всегда подразумевается.
Появление гидравлических балансирных подвесок на пневмоколесных платформах не случайно. Нагрузки на опоры столь велики, что ни одна другая подвеска надежно работать не будет. Появление гидробалансиров связано с необходимостью более равномерно распределять нагрузки как на дорогу, так и на саму платформу. Минимально возможное число гидробалансиров - три. Поэтому равномерно распределить нагрузку между ними можно лишь управляя положением пневмоколесной платформы. Горизонтальность при этом возникает из симметрии такого положения и невысоких скоростей движения ПКП.
Таким образом, точность стабилизации ПКП необходимо выбирать исходя из условий устойчивости платформы по опрокидыванию и заданного уровня перегрузок по гидравлическим опорам.
Будем понимать под точностью стабилизации допустимые углы наклона платформы, при которых она еще не теряет некоторых своих свойств. Отнесем к таким свойствам устойчивость пневмоколесной платформы против опрокидывания при движении, а более высокий уровень стабилизации может быть определен в терминах перегрузок на опоры пневмоколесной платформы, так как горизонтальная стабилизация - это одновременно уменьшение опрокидывающих моментов силы тяжести.
Под устойчивостью будем понимать неопрокидываемость пневмоколесной платформы.
Следует отметить, что углы продольного и поперечного крена зависят как друг от друга, так и от изначального положения центра тяжести системы ПКП + груз.
На основании полученных требований на точность стабилизации платформы были рассчитаны величины этих требований для проектируемой пневмоколесной платформы, основные параметры которой приведены в приложении.
Табл. 2.1. Требуемая точность стабилизации пневмоколесной платформы.
| Перегрузки | g3 = 6 м | g3 = 4 м | ||
| *, град | *, град | *, град | *, град | |
| 50% | 3,1 | 7,6 | 4,7 | 11,5 |
| 40% | 2,6 | 6,3 | 3,8 | 9,4 |
| 30% | 1,8 | 4,4 | 2,7 | 6,7 |
| 20% | 1,3 | 3,0 | 1,9 | 4,6 |
| 10% | 0,9 | 1,8 | 1,1 | 2,5 |
В данной таблице приняты следующие условные обозначения:
g3 - высота центра тяжести груза;
* и * - точность стабилизации соответствующих угловых колебаний.
Данные в таблице показывают, что при транспортировке крупногабаритных грузов не рационально стабилизировать платформу с точностью, превышающей 1.
Итак, здесь можно сделать следующие выводы:
-
Основным критерием при проектировании системы автоматической стабилизации пневмоколесной платформы является точность стабилизации. Точность стабилизации определяется устойчивостью платформы по опрокидыванию, и допустимым уровнем перегрузок опор.
-
Расчет точности стабилизации проектируемой пневмоколесной платформы позволяет для дальнейших исследований принять, что стабилизировать пневмоколесную платформу достаточно с точностью 1.
2.3. Анализ существующих методов и средств стабилизации
большегрузных пневмоколесных платформ
Автомобильные перевозки тяжелых и сверхтяжелых негабаритных грузов характеризуются большой сложностью в отношении как их организации, так и технического обеспечения особыми транспортными средствами. Преимущественное распространение в этих перевозках получили автомобильные поезда специализированного производства, обеспечивающие буксирование прицепов общей массой в несколько сотен тонн. Удовлетворить возрастающие требования к таким автопоездам, учитывая их недостатки, все труднее. Этим, видимо, можно объяснить появление нового типа транспортных средств для перевозки сверхтяжелых грузов - многоопорных пневмоколесных платформ (ПКП). Общий вид ПКП представлен на рисунке 2.1.
Рис. 2.1. Общий вид ПКП
Возможное число опор ПКП ограничено стандартами, которые заставляют увеличивать нагрузку на опору вплоть до максимальной по несущей способности дороги. В этом случае в качестве подвески приходится использовать гидравлические цилиндры. Известно, что при движении в несвязанных опорах возникает существенный разброс по нагрузкам. Стремление уменьшить разброс нагрузок по опорам (и, следовательно, по дороге) привел к организации балансирных гидравлических связей между гидроцилиндрами опор, делая их как можно обширнее. Поэтому все транспортные средства имеют три или четыре (не более) гидробалансира. Главное назначение балансирных гидравлических связей подвесок в группах и групп по трех- или четырехточечной опорной схеме - обеспечение равномерного распределения вертикальных нагрузок по опорам. При трехточечной структуре подвески (три гидравлических группы) ПКП может двигаться по наиболее неровной дороге благодаря отсутствию изгибных деформаций. При четырехточечной опорной схеме (четыре гидравлических группы) обеспечивается устойчивость, которой обладает обычный двухосный автомобиль нормальной компоновки.
Рассмотрим известные электронные системы стабилизации ПКП. Среди них можно выделить две различные по назначению системы: равномерного подъема и опускания платформы для проведения бескрановых погрузочно-разгрузочных работ и систему стабилизации ПКП, которая обеспечивает горизонтальное положение платформы при движении по дороге.
Наиболее широко используется электронные системы для обеспечения погрузочно-разгрузочных работ. Основным их достоинством является отсутствие необходимости делать поправки на утечки рабочей жидкости.
Система электронного регулирования подъема платформы фирмы Камаг представлена на рисунке 2.2. она рассчитана на транспортные средства с четырьмя гидробалансирами. В каждый гидробалансир включены гидроцилиндры трех опор и специальный гидроцилиндр, который одной полостью соединен с гидрогруппой, а другой полостью через гидравлический распределитель - с гидронасосом. Камера каждого специального гидроцилиндра рассчитана на полный объем гидроцилиндра опор гидробалансирной группы.
Электронная система включает в себя четыре датчика высоты платформы, четыре гидрораспределителя, управляющее электронное устройство и переключатель. 
Рис. 2.2. Электронная система автоматического подъема и опускания ПКП фирмы Камаг
Датчики высоты представляют по существу датчики углов потенциометрического типа, которые устанавливаются на одну из опор в группе на рычаг подвески. Угол складывания рычага пропорционален вертикальному положению грузонесущей платформы и, таким образом, потенциометрические датчики углов дают высоту платформы около соответствующей опоры. Переключатель, установленный в кабине водителя, приводит систему в рабочее состояние и отключает ее. Кроме указанных приборов система включает четыре показывающих прибора, отражающих измеренное фактическое значение высоты платформы в четырех точках, также установленных в кабине водителя. Они служат для визуального контроля за подъемом или опусканием платформы. Предусмотрено управление положением платформы в ручном режиме.
При установке переключателя в рабочее положение электронное устройство снимает данные с потенциометрических датчиков углов, сравнивает их между собой и с некоторым заданным значением и выдает сигнал управления на гидрораспределители. Гидрораспределители подают в каждый специальный цилиндр объем рабочий жидкости, пропорциональный входному напряжению, и через них подают масло в гидробалансирные группы.
Недостатками рассмотренной системы управления является невозможность выдержать горизонтальность платформы на негоризонтальной поверхности и несовместимость ее с системой стабилизации ПКП в движении. Однако довольно часто при использовании ПКП в заводских условиях равномерность подъема платформы достаточна для применения такой системы.
Другой основной способ управления подвесками многоопорной ПКП заключается в стабилизации платформы ПКП в горизонтальном положении (горизонтирование). Для примера опишем его использование в автоматизированной системе горизонтирования фирмы "Шаурле", где управление осуществляется под непосредственным контролем оператора. Подобными системами оснащены все многоопорные ПКП.
Функциональная схема гидравлической системы подрессоривания и управляющих ею аппаратов приведена на рисунке 2.3. Система горизонтирования приводится в действие насосным агрегатом, который состоит из двигателя внутреннего сгорания, гидронасоса высокого давления, масляного фильтра, предохранительного клапана и манометра, и через блок трехпозиционных гидрораспределителей связана с гидроцилиндрами опор.
На пульте управления в блоке гидрораспределителей установлены четыре рукоятки управления подъемом и опусканием идеальной точки ("гидравлической точки"), отражающей центр силового воздействия группы. 
Рис. 2.3. Система горизонтирования фирмы Шаурле
1 - масляный бак; 2 - блок гидрораспределителей с механическим управлением; 3 - масляный фильтр; 4 - насос; 5 - манометр; 6 - ДВС; 7 - управление поворотом ПКП.
Каждая рукоятка управляется одним из четырех возможных гидравлических контуров и в зависимости от положения рукоятки может осуществлять подъем или опускание гидравлической точки. Клапаны гидрораспределителей работают бесступенчато, то есть расход масла через них пропорционален углу поворота рукоятки управления и не зависит от давления и вязкости жидкости. Действуя одновременно всеми четырьмя рукоятками (при трехточечном опирании - тремя), можно обеспечить подъем платформы без существенного перекоса. Если одна из гидравлических точек выдвигается быстрее других, то можно соответственно уменьшить угол поворота нужной рукоятки и корректировать таким образом работу любой гидравлической точки. Опускание и горизонтирование происходят аналогично. При этом для нормальной работы на систему управления наложено жесткое условие - центр тяжести груза должен находиться в геометрическом центре платформы ПКП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
