Аналіз динаміки об'ємного гідропривода рульового керування самохідного тракторного шасі

Abstract

Мета. Аналіз динаміки об'ємного гідропривода рульового керування колісного тракторного самохідного шасі СШ2540 шляхом імітаційного моделювання роботи гідроциліндра з однобічним штоком для пересування рульової трапеції при повертання коліс і дослідження зміни тиску робочої рідини та переміщення штоку гідроциліндра при різних режимах навантаження. Методика досліджень. Використана методика імітаційного моделювання, коли змінні, що описують поведінку гідроциліндра рульового керування, визначаються певними алгоритмами навантаження і витратами робочої рідиниі, і описуються диференціальними рівняннями. Диференціальні рівняння, що визначають тиск робочої рідини в порожнинах гідроциліндра та переміщення його штоку, коли робоча рідина підводиться в поршневу або штокову порожнини, грунтуються на законах механіки, принципі нерозривності потока робочої рідини і її стисливості. Для проведення моделювання за запропонованою методикою використовувався пакет прикладних програм VisSim. Досліджувались зміни параметрів в гідроциліндрі повороту коліс при їх зрушуванні від завдання керуючої дії у вигляді зростання зовнішнього навантаження та витрати робочої рідини в вихідних каналах насоса-дозатора, що долається гідроциліндром. Також досліджувався вплив модуля пружності робочої рідини, який зменшується при її насиченості нерозчиненим повітрям. Результати. При пуску гідропривода рульового керування, тобто при повертанні рульового колеса від свого нейтрального положення, в залежності від зовнішнього навантаження та інтенсивності роботи водія кермом мають місце коливальні процеси в порожнинах гідроциліндра, які можуть суттєво перевищити робочий тиск. Результати досліджень дають підставу зробити висновок про необхідність вивчення характеру зростання витрати та тиску робочої рідини на натурному зразку насоса-дозатора тракторного шасі, тобто замінивши моделювання витрати на її фактичне значення. Завдання часу навантаження та витрати робочої рідини за допомогою блока map-VisSim зручніше, ніж задання аналітичними виразами, так як дає можливість моделювати різний темп розгону гідроциліндра та при необхідності контролювати стаціонарний режим рульового колеса в нейтральному положенні.

Goal. Analysis of the dynamics of the hydraulic fluid power steering drive of the wheeled tractor self-propelled chassis СШ2540 by simulating the operation of a hydraulic cylinder with a one-sided rod for moving the steering trapezoid when turning the wheels and studying the change in the pressure of the working fluid and the movement of the hydraulic cylinder rod under different load modes. Research methodology. The method of simulation modeling is used, when the variables describing the behavior of the steering hydraulic cylinder are determined by certain load algorithms and operating fluid flows, and are described by differential equations. The differential equations that determine the pressure of the working fluid in the cavities of the hydraulic cylinder and the movement of its rod when the working fluid is fed into the piston or rod cavity are based on the laws of mechanics, the principle of the continuity of the flow of the working fluid and its compressibility. The VisSim package of application programs was used for modeling according to the proposed methodology. The changes of the parameters in the hydraulic cylinder of turning the wheels when they are shifted from the task of the control action in the form of an increase in the external load and the flow of the working fluid in the output channels of the metering pump overcome by the hydraulic cylinder were studied. The influence of the modulus of elasticity of the working fluid, which decreases when it is saturated with undissolved air, was also investigated. The results. When starting the hydraulic steering drive, i.e. when turning the steering wheel from its neutral position, depending on the external load and the intensity of the driver's work at the wheel, oscillatory processes take place in the hydraulic cylinder cavities, which can significantly exceed the working pressure. The results of the research give a reason to conclude that it is necessary to study the nature of the increase in the flow rate and pressure of the working fluid on a full-scale sample of the tractor chassis metering pump, i.e. by replacing the flow rate simulation with its actual value. Setting the loading time and flow rate of the working fluid using the map-VisSim unit is more convenient than setting it with analytical expressions, as it makes it possible to simulate different acceleration rates of the hydraulic cylinder and, if necessary, to control the stationary mode of the steering wheel in the neutral position.