RU2236974C2 - Method of steering articulated crawler vehicle at cornering - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; steering of movable objects.

SUBSTANCE: according to proposed method, cornering torque is created and applied to front section of vehicle in direction of movement owing to changing of speed of one of tracks of said section, and front section is turned until new direction of vehicle movement coincides with required one. In process of cornering, torque are additionally created by means of power hydraulic cylinders in its plane and are applied to each section to bring direction of first section in coincidence with required direction of turning and provide opposite direction of turning of rear section. In process of cornering, tilting of sections relative to each other in longitudinal plane square to plane of cornering is increased in inverse proportion to radius of cornering.

EFFECT: improved maneuverability of crawler vehicles, cross-country ability and 10-12% increase of time characteristics at negotiating difficult-to-pass sections of terrain at cornering.

Description

Изобретение относится к способам управления подвижными объектами, а более конкретно к способам управления поворотом гусеничных сочлененных машин.The invention relates to methods for controlling moving objects, and more particularly to methods for controlling the rotation of tracked articulated vehicles.

Управление поворотом гусеничных машин обеспечивает их маневренность, которая представляет собой совокупность качеств, определяющих поворотливость машины, устойчивость ее движения на курсе и способность переходить от движения передним ходом к движению задним и наоборот (см., например, А.П.Степанов “Плавающие машины”, М., ДОСААФ, 1975. с.77-98). Под поворотливостью машины понимают ее способность изменять направление движения и двигаться по заданной траектории с различными радиусами кривизны, а под устойчивостью - способность машины выдерживать заданное направление прямолинейного движения. Поворотливость и устойчивость на курсе объединяются общим понятием управляемости, под которым понимается совокупность качеств, обеспечивающих, во-первых, легкое и быстрое изменение направления движения и, во-вторых, практически устойчивое движение на курсе.Controlling the rotation of tracked vehicles ensures their maneuverability, which is a combination of qualities that determine the agility of the machine, the stability of its movement on the course and the ability to switch from forward to backward and vice versa (see, for example, A. Stepanov “Floating cars” , M., DOSAAF, 1975.p.77-98). Under the agility of the machine understand its ability to change direction and move along a given path with different radii of curvature, and stability - the ability of the machine to withstand a given direction of linear motion. Agility and stability on the course are combined by the general concept of controllability, which is understood as a combination of qualities that provide, firstly, an easy and quick change of direction and, secondly, practically stable movement on the course.

Требования устойчивости на курсе, как правило, находятся в некотором противоречии с требованиями поворотливости, так как при хорошей устойчивости машины на курсе затрудняется изменение направления ее движения. И наоборот, если машина обладает хорошей поворотливостью, то она хуже выдерживает заданное направление прямолинейного движения. Поэтому в практике создания гусеничных машин стараются найти такое сочетание поворотливости и устойчивости, которое в наибольшей степени отвечало бы ее назначению и условиям эксплуатации.Stability requirements on the course, as a rule, are in some contradiction with the requirements of agility, since with good stability of the machine on the course it is difficult to change the direction of its movement. Conversely, if the machine has good agility, then it can withstand the given direction of rectilinear movement worse. Therefore, in the practice of creating tracked vehicles, they try to find a combination of agility and stability that would best meet its purpose and operating conditions.

Для гусеничных машин в силу их назначения и условий движения в стесненных дорожных условиях, на пересеченной местности с естественными и искусственными препятствиями наиболее важным качеством является их способность легко и быстро изменять направление движения.For tracked vehicles, by virtue of their purpose and driving conditions in cramped road conditions, on rough terrain with natural and artificial obstacles, the most important quality is their ability to easily and quickly change the direction of movement.

Известен способ управления поворотом гусеничных машин (см., например, “Объект 447А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая. М., Воениздат, 1985, с.592-610), заключающийся в создании отклонения продольной оси машины за счет создания момента поворота относительно ее корпуса путем образования разности скоростей гусениц. Управление поворотом производится с помощью рычагов управления, при перемещении одного из которых уменьшается скорость перематывания определенной гусеницы и машина поворачивается в сторону перемещения рычага (в сторону притормаживаемой гусеницы). Если рычаг переместить полностью (до упора), машина поворачивается круто (с малым радиусом поворота). При частичном перемещении и установке рычага в каком-либо промежуточном положении крутизна поворота уменьшается. Чем меньше перемещен рычаг управления, тем больше радиус поворота.A known method of controlling the rotation of tracked vehicles (see, for example, “Object 447A. Technical description and operating instructions. Book two. M., Military Publishing House, 1985, p. 592-610), which consists in creating a deviation of the longitudinal axis of the machine by creating the moment of rotation relative to its body by forming a speed difference of the tracks. Turn control is performed using the control levers, when one of them is moved, the speed of rewinding of a certain track decreases and the machine rotates in the direction of movement of the lever (towards the braked track). If the lever is moved completely (all the way), the machine turns sharply (with a small turning radius). With partial movement and installation of the lever in any intermediate position, the steepness of rotation decreases. The less the control lever is moved, the greater the turning radius.

Поворот происходит с пробуксовкой дисков трения фрикционов коробки передач со стороны отстающей гусеницы. При частичном перемещении рычага управления, когда давление в бустерах фрикционов соответствующей коробки передач равно нулю, отстающая гусеница отключается от двигателя и машина поворачивается со свободным радиусом. Величина этого радиуса зависит от скорости движения машины, ее массы, конструктивных особенностей, дорожных условий и др. Поэтому существует неопределенность, затрудняющая управление.The rotation occurs with the slipping of the friction clutch disks of the gearbox from the side of the lagging track. When the control lever is partially moved, when the pressure in the clutch boosters of the corresponding gearbox is zero, the lagging track is disconnected from the engine and the machine rotates with a free radius. The magnitude of this radius depends on the speed of the machine, its mass, design features, road conditions, etc. Therefore, there is uncertainty that makes it difficult to control.

Наиболее крутой поворот с полностью остановленной отстающей гусеницей может быть получен только на первой передаче (для современных машин) и передаче заднего хода, для чего необходимо неоднократное переключение передач (с высшей на низшие), связанное с потерей скорости и времени.The sharpest turn with the lagging track completely stopped can be obtained only in first gear (for modern cars) and reverse gear, which requires repeated gear changes (from higher to lower) associated with loss of speed and time.

Для успешного выполнения поворота данным способом необходимо соблюдение ряда правил и ограничений:To successfully complete a turn in this way, a number of rules and restrictions must be observed:

рычаги управления следует перемещать плавно, без рывков, избегая лишних поворотов, что требует определенного мастерства механика-водителя;control levers should be moved smoothly, without jerking, avoiding unnecessary turns, which requires a certain skill of the driver;

для поворота необходимо выбирать ровные участки местности и избегать поворотов машины на крутых подъемах, спусках и косогорах, что ограничивает возможности ее маневрирования;for turning, it is necessary to choose even sections of the terrain and avoid turning the car on steep climbs, descents and slopes, which limits the possibilities for maneuvering it;

не рекомендуется резко поворачивать машину при движении по болоту, льду, песку, рыхлому грунту и глубокому снегу, а также при преодолении водной преграды. В этих условиях поворачивать машину следует в несколько приемов. Все это увеличивает время на совершение поворота, снижает эффективность их исполнения, что особенно существенно для боевых гусеничных машин.it is not recommended to sharply turn the car when moving through swamps, ice, sand, loose soil and deep snow, as well as when overcoming a water barrier. Under these conditions, turn the machine in several steps. All this increases the time to complete the turn, reduces the efficiency of their execution, which is especially important for combat tracked vehicles.

Известно, что момент сопротивления повороту прямо зависит от длины опорной ветви гусеничного обвода. Чем он длиннее, тем больше момент сопротивления повороту. И при его определенных значениях поворот становится вообще невозможным (см., например, В.Ф.Платонов, А.Ф.Белоусов и др. “Гусеничные транспортеры-тягачи”. М., “Машиностроение”, 1978, с.62-74). Это ограничивает базу и является одной из причин выполнения гусеничных машин, либо с прицепом либо сочлененными.It is known that the moment of resistance to rotation directly depends on the length of the supporting branch of the caterpillar contour. The longer it is, the greater the moment of resistance to rotation. And at its specific values, turning becomes generally impossible (see, for example, V.F. Platonov, A.F. Belousov, etc. “Caterpillar conveyor tractors.” M., “Mechanical Engineering”, 1978, pp. 62-74 ) This limits the base and is one of the reasons for the performance of tracked vehicles, either with a trailer or articulated.

Известен способ управления поворотом гусеничной сочлененной машины, принятый в качестве прототипа предлагаемому и заключающийся в том, что создают и прикладывают к ее передней по ходу движения секции поворачивающий момент за счет изменения скорости движения одной из гусениц этой секции и поворачивают переднюю секцию в сторону поворота до совпадения нового направления движения машины с заданным (см. там же, с.65-72).A known method of controlling the rotation of a tracked articulated machine, adopted as a prototype of the proposed one, which consists in creating and applying to its front in the direction of the section a turning moment by changing the speed of one of the tracks of this section and turning the front section in the direction of rotation until they coincide a new direction of movement of the machine with a given (see ibid., p. 65-72).

Такое исполнение гусеничной машины (сочлененной, с прицепом) позволило существенно увеличить ее общую длину (что увеличило ее компоновочные возможности) при относительно допустимом увеличении момента сопротивления повороту (за счет расчленения гусеничного движителя). Однако устойчивость на поворотах уменьшилась из-за буксования забегающей гусеницы и юза отстающей (особенно, если гусеницы задней секции не имеют силового привода). При этом, чем меньше радиус поворота и тяжелее дорожные условия, тем больше юз и буксование.This design of the tracked vehicle (articulated, with a trailer) allowed to significantly increase its total length (which increased its layout capabilities) with a relatively acceptable increase in the moment of resistance to rotation (due to the dismemberment of the tracked propulsion). However, cornering stability has decreased due to slippage of the running track and the rear lagging (especially if the tracks of the rear section do not have a power drive). At the same time, the smaller the turning radius and the heavier the road conditions, the greater the skid and skidding.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение управляемости данного класса машин.The aim of the present invention is to remedy these shortcomings and increase the controllability of this class of machines.

Указанная цель достигается тем, что в процессе поворота дополнительно в его плоскости с помощью силовых гидроцилиндров создают и прикладывают к каждой секции вращающие моменты так, чтобы их направление на первой секции совпадало с заданным направлением поворота, а на задней было бы противоположным. При этом в процессе поворота наклон секций друг к другу в продольной плоскости, перпендикулярной к плоскости поворота, увеличивают обратно пропорционально радиусу поворота.This goal is achieved by the fact that during the rotation, additionally in its plane, with the help of power hydraulic cylinders, create and apply torques to each section so that their direction on the first section coincides with the given direction of rotation, and on the back it would be opposite. Moreover, during the rotation, the inclination of the sections to each other in a longitudinal plane perpendicular to the rotation plane is increased inversely with the radius of rotation.

Введение новых существенных признаков обеспечивает повышение управляемости гусеничных машин за счет повышения их поворотливости и устойчивости в процессе движения.The introduction of new significant features provides increased controllability of tracked vehicles by increasing their agility and stability during movement.

Реализация предлагаемого способа происходит следующим образом. При движении гусеничной машины на ровных участках местности или на дорогах, где возможно движение с высокими скоростями и большими радиусами поворотов, управление поворотом производят традиционным способом, основанным на уменьшении скорости одной из гусениц. Такое управление хорошо изучено в практике эксплуатации, не вызывает напряженности у обслуживающего персонала, не приводит к ухудшению сцепных свойств гусеничного движителя.Implementation of the proposed method is as follows. When a tracked vehicle moves on flat terrain or on roads where it is possible to move with high speeds and large turning radii, turning control is performed in the traditional way, based on reducing the speed of one of the tracks. Such control is well studied in the practice of operation, does not cause tension among staff, does not lead to deterioration of the coupling properties of the caterpillar mover.

При движении гусеничной машины по резкопересеченной местности, разбитой дороге, слабым грунтам, выполняя поворот, вначале создают и прикладывают к ее передней по ходу движения секции поворачивающий момент за счет изменения скорости движения одной из гусениц этой секции (за счет уменьшения скорости движения гусеницы со стороны поворота) до совпадения нового направления движения машины с заданным. При этом, если сопротивление грунта в процессе поворота резко увеличивается, то в плоскости поворота с помощью гидроцилиндров создают и прикладывают к каждой секции вращающие моменты таким образом, чтобы их направление на первой секции совпадало с заданным направлением поворота, а на задней было бы противоположным. Кроме того, в продольной плоскости, перпендикулярной к плоскости поворота, увеличивают наклон секций друг к другу обратно пропорционально радиусу поворота.When a tracked vehicle moves over rough terrain, on broken roads, on weak soils, when making a turn, they first create and apply a turning moment to its front section of the section by changing the speed of one of the tracks in this section (by reducing the speed of the track from the side of rotation ) until the new direction of movement of the machine coincides with the specified one. Moreover, if the soil resistance during the rotation increases sharply, then in the plane of rotation with the help of hydraulic cylinders create and apply torques to each section in such a way that their direction on the first section coincides with the given direction of rotation, and on the back it would be opposite. In addition, in the longitudinal plane perpendicular to the plane of rotation, the inclination of the sections to each other is increased inversely with the radius of rotation.

Создание дополнительных поворотных моментов относительно передней и задней секций с помощью силовых гидроцилиндров, увеличивая результирующий момент, не изменяет соотношения скоростей отстающей и забегающей гусениц (что происходит при традиционном способе управления поворотом), а поэтому практически не влияет и на сцепные условия, что способствует сохранению устойчивости при повороте. Еще одна особенность воздействия дополнительных моментов, заключающаяся в том, что на передней секции они совпадают с направлением поворота, а на задней - нет, приводит к тому, что направление отклонения первой секции совпадает с направлением поворота, а второй - противоположно. То есть, обе секции от продольной оси машины отклоняются в противоположные стороны, что ускоряет процесс производства поворота и уменьшает его радиус. Увеличение наклона секций друг к другу в этом случае еще больше уменьшает радиус поворота гусеничной машины и одновременно уменьшает сопротивление повороту со стороны грунта за счет уменьшения опорной поверхности гусениц.Creating additional turning points relative to the front and rear sections using power hydraulic cylinders, increasing the resulting moment, does not change the ratio of the speeds of lagging and running tracks (which occurs with the traditional method of turning control), and therefore practically does not affect the coupling conditions, which helps to maintain stability when turning. Another feature of the impact of additional moments, which is that on the front section they coincide with the direction of rotation, but not on the back, it leads to the fact that the direction of deviation of the first section coincides with the direction of rotation, and the second is the opposite. That is, both sections deviate from the longitudinal axis of the machine in opposite directions, which accelerates the process of turning and reduces its radius. An increase in the slope of the sections to each other in this case further reduces the radius of rotation of the tracked vehicle and at the same time reduces the resistance to rotation from the ground by reducing the supporting surface of the tracks.

Для повышения вероятности преодоления трудных участков местности рекомендуется до минимума снижать маневрирование (см., например, В.Ф.Платонов, А.Ф.Белоусов и др. “Гусеничные транспортеры-тягачи”. М., “Машиностроение”, 1978, с.62-74), так как маневрирование на тяжелых грунтах приводит к потере проходимости гусеничной машины из-за увеличения сопротивления движению на повороте. В общем случае заболоченные и труднопроходимые участки местности рекомендуется преодолевать на пониженных передачах (второй или третьей). При движении по заболоченному участку необходимо поддерживать постоянной частоту вращения двигателя и перематывания лент гусениц, чтобы не сорвать поверхностный слой грунта (покров болота, луга) гусеницами под действием динамических нагрузок. В этих случаях, используя предлагаемый способ управления, маневрирование можно осуществлять не изменяя постоянства скорости движения гусениц, за счет прикладывания к обоим секциям машины лишь моментов, создаваемых силовыми гидроцилиндрами.To increase the likelihood of overcoming difficult terrain, it is recommended to minimize maneuvering (see, for example, V.F. Platonov, A.F. Belousov, etc. “Caterpillar conveyor tractors.” M., “Mechanical Engineering”, 1978, p. 62-74), since maneuvering on heavy soils leads to loss of patency of the tracked vehicle due to an increase in resistance to movement in a bend. In general, it is recommended to overcome marshy and difficult terrain in lower gears (second or third). When moving through a swampy area, it is necessary to maintain a constant engine speed and rewind the tracks of the tracks so as not to disrupt the surface layer of the soil (marsh cover, meadows) by the tracks under the action of dynamic loads. In these cases, using the proposed control method, maneuvering can be carried out without changing the constancy of the speed of the tracks, due to applying to both sections of the machine only the moments created by the power hydraulic cylinders.

Применение предлагаемого способа управления поворотом гусеничной машины позволяет существенно улучшить и расширить ее маневренные возможности за счет повышения ее поворотливости и устойчивости.The application of the proposed method for controlling the rotation of a tracked vehicle allows to significantly improve and expand its maneuverable capabilities by increasing its agility and stability.

Увеличивается также предельное значение поворачивающего момента без ухудшения условий сцепления гусеницы с грунтом и обеспечивается возможность поворота гусеничной машины без участия гусеничного движителя и его привода.The limiting value of the turning moment also increases without deteriorating the adhesion conditions of the track to the ground and it is possible to rotate the tracked vehicle without the participation of the tracked mover and its drive.

Предварительные расчеты показывают, что временные характеристики и проходимость гусеничных машин с использованием предлагаемого способа повышаются на 10-12%.Preliminary calculations show that the temporal characteristics and patency of tracked vehicles using the proposed method are increased by 10-12%.

Claims (1)

Способ управления поворотом гусеничной сочлененной машины, заключающийся в том, что создают и прикладывают к ее передней по ходу движения секции поворачивающий момент за счет изменения скорости движения одной из гусениц этой секции и поворачивают переднюю секцию в сторону поворота до совпадения нового направления движения машины с заданным, отличающийся тем, что в процессе поворота дополнительно в его плоскости с помощью силовых гидравлических цилиндров создают и прикладывают к каждой секции вращающие моменты так, чтобы их направление на первой секции совпадало с заданным направлением поворота, а на задней - было бы противоположным, при этом в процессе поворота наклон секций друг к другу в продольной плоскости, перпендикулярной к плоскости поворота, увеличивают обратно пропорционально радиусу поворота.A method of controlling the rotation of a tracked articulated machine, which consists in creating and applying a turning moment to its front along the direction of the section by changing the speed of one of the tracks in this section and turning the front section in the direction of rotation until the new direction of movement of the machine coincides with the specified characterized in that during the rotation, additionally in its plane, with the help of hydraulic power cylinders, torques are created and applied to each section so that their directions e on the first section coincided with a given direction of rotation, and on the back it would be the opposite, while during the rotation the sections are tilted to each other in a longitudinal plane perpendicular to the plane of rotation, increase inversely with the radius of rotation.