Исследование управляемости быстроходной гусеничной машины при установке гидроаккумулятора в состав гидрообъёмного механизма поворота

Нагруженность гидрообъёмной передачи в механизме поворота существенно влияет на управляемость быстроходной гусеничной машины в целом. С помощью математического моделирования гидравлических процессов появляется возможность исследовать последствия установки гидроаккумулятора в состав гидрообъёмного механизма поворота, оценить правильность выбора параметров на ранней стадии проектирования.

Для снижения нагрузки на гидрообъёмную передачу механизма поворота предложена установка гидроаккумулятора в магистраль высокого давления. Эффект мероприятия аналогичен установке блокировочного фрикциона или гидромуфты, описанной в статье [1]. Гидравлическая схема подключения гидроаккумулятора в магистраль высокого давления приведена на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема основного гидропривода: Р, - давление в магистрали всасывания; Р₂ - давление в магистрали нагнетания; Р_к-давление в корпусе; oi_H, ш_м, - частоты вращения насоса и мотора; Qhi, Онг-расходы насоса на выходе и на входе соответственно; Q_Mi, Омг- расходы мотора на входе и на выходе соответственно; ДР2 - дроссель между вспомогательным насосом и клапаном подпитки; О^г, Оки - расходы клапана охлаждения; Ок»г- расход перепускного клапана; Qk₂₂, Окгз - расходы предохранительного клапана; Q_K32, Qksi - расходы клапана подпитки; /?_н- угол отклонения наклонной шайбы управляемого насоса

Принцип работы: при перегрузке гидрообъёмной передачи (ГОП) заряжается гидроаккумулятор, при снижении нагрузки накопленная энергия выдается в магистраль высокого давления, что ускоряет вход машины в поворот. Таким образом достигается двойной эффект - во-первых, не включаются в работу предохранительные клапана ГОП, соответственно не перегревается рабочая жидкость, во-вторых, запасенная энергия расходуется на движение, а не сбрасывается в бак с перегретой жидкостью, которую еще надо охлаждать.

В математической модели [2] в правых частях уравнений, описывающих давления в рабочих магистралях ГОП появляются дополнительные слагаемые, характеризующие поток рабочей жидкости через гидроаккумулятор:

Расчет и конструирование

~77“(Qh1 Qm1 " Qk11 Qk21⁺Qk31 Qk41 QnrA⁺Q12rA) ’ 0)

”^T ⁼ (Qm2 ~Qm2 ^-Qk12 ""Qk22 ⁺ Qk32 ~ Qk42 "Q21FA ⁺ Рз₂Га) ~ ¹ (2) dt V,

Здесь в дополнение к подрисуночной надписи рис. 1 Q_nrA, Qi_2Fa> Q2ifa= Q22fa ~ потоки рабочей жидкости в гидроаккумулятор и из него для магистрали 1 и 2 соответственно, поскольку в зависимости от условий движения каждая из них бывает магистралью высокого давления; Е(Р,В,п) - модуль упругости жидкости, зависящий от давления Р, газосодержания В и показателя политропы n; Vj, V₂ - объемы соответствующих магистралей.

Далее приведены результаты математического эксперимента с установкой гидроаккумулятора: на рис. 2-5 показаны графики давлений ГОП и угловых скоростей корпуса быстроходной гусеничной машины со штатным механизмом поворота и с гидроаккумулятором в механизме пово рота.

Рис. 2. Зависимости давления в ГОП и гидроаккумуляторе от времени: 1 - гидроаккумулятор, 2 - ГОП

Рис. 3. Зависимость давления ГОП от времени при штатном механизме поворота

Ситуация, зафиксированная на графиках, возникает при маневре на достаточно тяжелом грунте или при резком повороте штурвала. По давлению в нагнетательной магистрали ГОП можно констатировать следующие изменения: если при штатном механизме поворота клапана ГОП

Кондаков С.В. Исследование управляемости быстроходной гусеничной машины при установке гидроаккумулятора в состав гидрообъёмного механизма поворота текут в течение 0,6 с (см. рис. 3), то при установке гидроаккумулятора перегрузка ГОП исключается полностью (см. рис. 2). По угловой скорости корпуса быстроходной гусеничной машины: линии 1 на рис. 4 и 5 соответствуют теоретической угловой скорости поворота, а линии 2 - реальной; если внимательно присмотреться к графикам, то можно констатировать, что, например, в момент времени t = 6,4 с быстроходная гусеничная машина с гидроаккумулятором имеет реальную угловую скорость корпуса 0,54 рад/с против 0,5 рад/с у штатной машины.

Рис. 4. Зависимости угловых скоростей корпуса машины от времени при установке гидроаккумулятора: 1 - теоретическая угловая скорость; 2 - действительная угловая скорость

Рис. 5. Зависимость угловых скоростей корпуса БГМ со штатным механизмом поворота: 1 - теоретическая угловая скорость; 2 - действительная угловая скорость

Таким образом, показано, что математическая модель позволяет оценить на ранней стадии проектирования целесообразность внесения изменений в конструкцию механизмов поворота опытных машин. Предложенные конструктивные решения по блокировочному фрикциону, гидромуфте и гидроаккумулятору механизма поворота, работающим совместно с гидрообъёмной передачей, могут быть при соответствующей проработке внедрены в производство.