Система автоматической стабилизации пневмоколесной платформы для транспортировки крупногабаритных грузов (стр. 4 из 13)

Еще одной отличительной особенностью ПКП фирмы "Трабоза" является наличие специальной электронной контролирующей системы подвесок, одна из функций которой - расчет веса транспортируемого груза и положения проекции центра тяжести на плоскость несущей платформы. Эта информация затем выводится на дисплей в кабине водителя.

Приведенные системы управления подвесками многоопорных ПКП не обеспечивают полностью равномерного распределения нагрузок по гидравлическим группам в автоматическом режиме. Поэтому они требуют дополнительного внимания со стороны водителя - оператора и ограничены его возможностями. Чем сложнее груз, больше его масса, тем труднее оператору стабилизировать платформу в горизонтальном положении, особенно при движении по дороге. Важным недостатком приведенных систем управления является сложность их интегрирования на одном транспортном средстве, сформированном из нескольких модулей ПКП.

Применение микропроцессорных систем для управления подвесками позволяет обеспечить стабилизацию платформы большегрузного автотранспортного средства с высокой точностью (до 0,1°). Однако подробных сведений о таких зарубежных системах нет, хотя потребность в них увеличивается, особенно в связи с созданием многомодульных автотранспортных средств.

Среди известных систем стабилизации подрессоренных масс других транспортных средств выделим две: систему управления подвесками многоосного транспортного средства, как наиболее близкую по конструкции транспортного средства, и устройство для поддержания горизонтального положения кузова автомобиля, как наиболее близкую по характеру решаемых задач.

Система управления активными подвесками многоосного автотранспортного средства (рис. 2.5.) включает в себя датчики 1 и 3 продольного a и поперечного j крена маятникового типа, датчик 2 изменения DG статического веса подрессоренного корпуса автотранспортного средства тензометрического типа, датчик 4 скорости V движения автотранспортного средства тахеометрического типа, измеряющий скорость по числу оборотов вращающихся деталей двигателя или силовой передачи, датчик 5 угла W поворота рулевого колеса потенциометрического типа.

Рис. 2.5. Электронная система управления активными подвесками многоосного автомобиля

Выходы датчиков 1-5 через низкочастотные фильтры 6 соединены с входами блока 7 аналого-цифровых преобразователей.

Для получения сигналов, пропорциональных продольным ускорениям

транспортного средства и угловой скорости вращения рулевого колеса, система снабжена дифференцирующими звеньями 8 и 9, входы которых через низкочастотные фильтры соединены с выходами датчиков скорости ТС и угла поворота рулевого колеса, а выходы - с блоком 7 АЦП. Каждый из АЦП в блоке 7 совместно с низкочастотными фильтрами 6 и датчиками 1-5, а также дифференцирующими звеньями 8 и 9, образуют каналы измерения перечисленных величин.

В блоке 7 непрерывные сигналы датчиков 1-5 и сигналы, поступающие с выхода дифференцирующих звеньев 8 и 9, преобразуются в дискретный цифровой код, что повышает точность системы и ее быстродействие.

Выходы АЦП соединены соответственно с блоками 10 и 11 определения продольной и поперечной устойчивости. Эти блоки предназначены для вычисления составляющих усилий, действующих на подрессоренный корпус АТС в функции изменения измеряемых параметров по определенным зависимостям, заложенным в их память, и для последующего суммирования величин указанных составляющих усилий. Кроме того, эти блоки предназначены для формирования управляющих сигналов в системе управления при превышении измеряемыми параметрами заданных допустимых значений. Для этого оно снабжены соответствующими логическими устройствами или встроенными в память таблицами ситуаций. Так достигается продольная и поперечная устойчивость АТС.

При движении АТС по неровной дороге в случаях, когда измеряемые датчиками 1-5 параметры не превышают заданных допустимых значений, записанных в память блоков 10 и 11, последние выдают управляющие сигналы, пропорциональные рассчитанным поверхностным силам. Эти управляющие сигналы поступают в блоки 14-22, где сравниваются с сигналами реальных поверхностных сил, поступающими из датчиков 28. Поэтому на выходе из блоков сравнения сил формируются управляющие сигналы U_iл и U_iп, пропорциональные лишь динамической нагрузке, зависящей только от микропрофиля дороги, и поступающие затем в силовой привод активных подвесок. Этим обеспечивается плавность хода АТС.

По функциональному составу описанная система управления способна выполнить практически любую задачу управления подрессоренной массы, так как обеспечивает получение всей информации о положении кузова. Однако заложенный в нее алгоритм не позволяет стабилизировать кузов в горизонтальном положении. Кроме того, вполне вероятно, что система управления подвесками многоосного автомобиля будет избыточна при переложении ее на ПКП и при изменении целей ее работы.

Устройство для поддержания горизонтального положения кузова автомобиля имеет функциональную схему, которая представлена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Устройство для поддержания горизонтального положения кузова.

1, 2, 3, 4 - датчики уровня кузова автомобиля; 5 - датчик поперечного крена; 6 - датчик продольного крена; 7 - датчик углов поворота рулевых колес; 8 - датчик скорости автомобиля; 9 - задатчик уровня кузова; 10 - компьютер; 11, 12, 13, 14 - исполнительные органы горизонтирующего механизма

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.