Материал: 1629

Работа принципиальной схемы ГРУ осуществляется следующим образом.

В нейтральном положении распределителя 1 поток рабочей жидкости от питающего насоса 5 поступает к пятой линии трехпозиционного шестилинейного распределителя 1 и весь поток рабочей жидкости через вторую линию распределителя 1 поступает в гидробак 6.

При повороте рулевого колеса 2 происходит рассогласование распределителя 1 (например, происходит перемещение золотника вправо). При этом вторая и пятая линии распределителя 1 рассоединяются, а поток рабочей жидкости от питающего насоса 5 через пятую и четвертую линии распределителя 1 поступает на гидромотор обратной связи 3 и далее через шестую и первую линии распределителя 1 в левую полость исполнительного гидроцилиндра 4

ипреодолевает приложенную внешнюю нагрузку. Поршень исполнительного гидроцилиндра перемещается вправо. Поток рабочей жидкости из сливной полости исполнительного гидроцилиндра 5 через четвертую и третью линии распределителя 1 поступает в гидробак 5.

На основе рассмотренной гидравлической схемы составлена

расчетная схема, которая приведена на рис. 2, где QPIT – подача на выходе из питающего насоса и на входе в гидролинию, соединяющую

насос с ГРМ; QGL1 – расход на выходе из гидролинии и на входе в гидрораспределитель; QR – расход на выходе из гидрораспределителя

ина входе в гидромотор обратной связи; QSL – расход, поступающий в гидролинию разгрузки; QOS – расход на выходе из гидромотора обратной связи и на входе в гидролинию, соединяющую ГРМ с исполнительными гидроцилиндрами; QGL2 – расход на выходе из

гидролинии и на входе в исполнительный гидроцилиндр; RCIL – усилие, приложенное к штоку исполнительного гидроцилиндра, обусловленное силами сопротивления повороту и взаимодействием шин с микрорельефом; pCIL – давление на входе в исполнительный гидроцилиндр и на выходе из гидролинии; pGL2 – давление на входе в гидролинию и на выходе из гидромотора обратной связи; pOS – давление на входе в гидромотор обратной связи и на выходе из гидрораспределителя; pR – давление на входе в гидрораспределитель и на выходе из гидролинии; pGL1 – давление питающего насоса; α(t) – угол поворота рулевого колеса (золотника); αОS(t) – угол поворота ротора гидромотора обратной связи(гильзы);

6

x(t) – перемещение штоков исполнительных гидроцилиндров.

Рис. 2. Расчетная схема гидросистемы рулевого управления

1.2 Блок-схема гидросистемы рулевого управления

На основе расчетной схемы формируется блок-схема системы. Блок-схема представляет собой совокупность блоков и связей, которые соответствуют элементам и связям расчетной схемы. Каждый блок блок-схемы представляет собой подсистему или элемент ГРУ, содержащий в себе структурную схему элемента, выполненную на основе уравнений, описывающих этот элемент.

В блок-схеме каждый блок представляет собой гидравлический многополюсник или многомерный динамический объект, поэтому блоки имеют несколько входов и выходов, соответствующих различным воздействиям.

Блок-схема ГРУ представлена на рис. 3, где f – площадь проходных сечений каналов гидрораспределителя, регулируемая поворотом золотника; fОS - площадь проходных сечений каналов гидрораспределителя, регулируемая поворотом гильзы; f – регулируемая площадь проходных сечений.

7

Рис. 3. Блок-схема гидросистемы рулевого управления

При математическом описании ГРУ принимаются следующие допущения:

-влияние волновых процессов на динамику привода вследствие сравнительно малой длины магистрали не учитываются;

-температура и вязкость рабочей жидкости, а так же количество нерастворенного воздуха не изменяются в течении переходного процесса;

-коэффициент расхода управляемых дросселей является постоянной величиной;

-неравномерность подачи питающего насоса не учитывается;

-параметры гидроэлементов сосредоточены;

-эксцентриситет в паре «золотник – гильза» не учитывается.

1.3Математическое описание элементов гидросистемы рулевого управления

1.3.1 Математическая модель гидрораспределителя гидросистемы рулевого управления

Гидрораспределитель в совокупности с гидромотором обратной связи являются управляющим устройством ГРМ, его задачей является не только пуск, остановка или перераспределение потоков рабочей жидкости в системе, но и изменение расходов на выходе за счет

8

изменения площадей проходных сечений в зависимости от скорости вращения рулевого колеса.

Гидрораспределитель кранового типа состоит из золотника и гильзы. При вращении рулевого колеса управляющий золотник смещается на угол α(t), открывая при этом проходные сечения гидромоторного ряда гидрораспределителя, при этом поток рабочей жидкости попадает через гидромотор обратной связи в исполнительный гидроцилиндр, гидромотор обратной связи осуществляет отрицательную обратную связь посредством смещения гильзы золотника распределителя на угол αOS(t), регулируя при этом площади проходных сечений каналов гидрораспределителя f(t) и, как следствие, расход рабочей жидкости Q(t) на выходе из ГРМ.

Гидрораспределитель представляет собой совокупность местных сопротивлений, кроме того он является нелинейным элементом системы, поэтому статические характеристики гильзы и золотника распределителя представляются в виде нелинейных зависимостей, а сам распределитель в виде регулируемого дросселя. В паре золотникгильза при вращении рулевого колеса возникают моменты трения, обусловленные относительной скоростью вращения золотника и гильзы. Момент трения также описывается нелинейной статической характеристикой.

Блок-схема гидрораспределителя представлена на рис. 4. Расчетная схема регулирования каналов гидромоторного ряда

гидрораспределителя представлена на рис. 5.

9

Математическая модель гидрораспределителя состоит из математических моделей золотника и гильзы, представленных в виде нелинейных статических характеристик, математической модели регулируемого дросселя и модели трения в распределителе в паре «золотник-гильза».

Статическая характеристика золотника гидрораспределителя описывается следующим уравнением:

где fUT – площадь утечек; fMAX – максимальная площадь проходных сечений; z – число отверстий гидромоторного ряда; r0 – радиус отверстий гидромоторного ряда; rZ – радиус золотника.

Выражение (1) с учетом принятых допущений позволяет представить золотникввидеструктурнойсхемы(рис. 6).

Рис. 6. Структурная схема золотника гидрораспределителя

10