Большие размеры груза требуют использования большой площади погрузочной платформы и уменьшения опрокидывающих моментов на транспортное средство. В связи с этим конструкция ТС приобрела вид платформы с расположенными под ней колесными опорами. Недостаток такой конструкции - повышение уровня несущей части - компенсируется уменьшением радиуса колес и использованием систем стабилизации ПКП в горизонтальном положении.
При значительных габаритах ПКП возникает необходимость обеспечить маневренность ТС, то есть вписываемость его в габариты дорог и их кривизну. Для этого необходимо, чтобы все колеса были управляемыми, и поворот их обеспечивался на большие углы, доходящие до 90°. Механические тяги этого обеспечить не могут и используют электрогидравлическое рулевое управление с рулевыми программами: карусельное движение, поперечное движение, поворот с произвольным радиусом и т.д.
Еще один ряд особенностей транспортных средств для перевозки особо тяжелых грузов связан с габаритами и разнообразием груза.
Разнообразие груза находится в противоречии с серийностью выпускаемых транспортных средств. Желательно их унифицировать. Унификация конструкции привела к многомодульному построению транспортных комплексов. Причем типаж модулей достаточно широк - от двуосных модулей до восьмиосных. Они могут стыковаться как бортами, так и друг за другом. Из нескольких модулей могут собираться не только состыкованные транспортеры, но и разнесенные в пространстве и связанные грузом, либо грузовой балкой. Иногда в типаж включают одну опору с тем, чтобы наращивать не две ширины при стыковке бортами, а половину. Это немаловажно при ограничении ширины проезжей части.
Состыковка модулей в большие транспортные комплексы усложнила задачу равномерного распределения нагрузок по опорам ПКП. В настоящее время ее решают созданием единой гидравлической системы для всего транспортного комплекса, работающей подобно гидравлической системе одного модуля. При этом повышается мощность силовых установок, необходимая для функционирования системы стабилизации, и требуется одновременная работа нескольких насосных станций. Одним из возможных способов избежать создания дополнительной системы, обеспечивающей совместную работу нескольких насосных станций, является использование более полно систем стабилизации каждого модуля, входящего в транспортный комплекс.
Сложности, вызываемые длительностью и трудоемкостью такелажных работ, привели к изменению процесса погрузки-разгрузки. Используя систему подрессоривания как гидродомкрат, можно развести во времени такелажные и погрузочно-разгрузочные работы, устанавливая груз на некоей несущей платформе так, чтобы транспортное средство могло под нее заехать, поднять платформу, убрать опоры несущей платформы и, оставив груз на транспортере, двигаться уже с грузом.
Значительные размеры и масса транспортируемого оборудования определяют большие нагрузки, возникающие в конструкции ПКП и передаваемые на дорожную поверхность. Ограничения, налагаемые несущей способность дорожной поверхности, потребовали равномерного распределения нагрузок по опорам ПКП. Применение ряда новых конструктивных решений на таких транспортных средствах позволило достичь в этом направлении многого. Однако перераспределение нагрузки, возникающее в результате воздействия дорожных возмущений, компенсировать конструктивными изменениями не удается и поэтому в настоящее время равномерность распределения нагрузок по опорам при действии на ПКП дорожных возмущений достигается стабилизацией ПКП в горизонтальном положении при помощи управления гидроприводом системы подвесок. Управление обычно осуществляет оператор.
Появление возможности управлять подвесками ПКП позволило более эффективно использовать ПКП при проведении бескрановых погрузочно-разгрузочных работ, повысить устойчивость ПКП по опрокидыванию, расширить диапазон преодолеваемых дорожных неровностей, упростить создание многомодульных транспортных комплексов. Дальнейшее повышение эффективности использования ПКП ограничивается возможностями человека-оператора и требует разработки системы автоматической стабилизации (САС) ПКП в горизонтальном положении при движении по дороге и при проведении бескрановых погрузочно-разгрузочных работ.
Таким образом, система стабилизации модуля ПКП в горизонтальном положении является неотъемлемой частью ТС. Применение системы автоматической стабилизации ПКП позволит повысить безопасность движения ПКП, упростить проведение погрузочно-разгрузочных работ и расширить возможности модульной комплектации ТС для транспортировки крупногабаритных грузов.
Создание системы стабилизации ПКП является актуальной задачей.
2.1. Постановка задачи
Требуется разработать систему автоматической стабилизации пневмоколесной платформы для перевозки крупногабаритных грузов. Система должна обеспечивать горизонтальное положение платформы на заданной высоте с достаточной точностью как в движении, так и при проведении погрузочно-разгрузочных работ. Управление системой - микропроцессорное.
2.2. Требования
к процессу стабилизации ПКП в горизонтальном положении
С точки зрения протекания процесса управления, требования к системе автоматической стабилизации формируются по трем основным направлениям:
- точность;
- устойчивость;
- качество переходного процесса.
Точность системы задается и определяется в установившихся режимах. Устойчивость гарантирует затухание переходного процесса, после чего обеспечивается желаемое качество затухающего переходного процесса.
На движущуюся платформу действует только одно возмущение - дорожная поверхность. Она же определяет отклонение платформы от горизонтального положения. Возврат платформы в исходное положение подвеска, даже с упругим элементом, обеспечить не может. Поэтому устойчивость горизонтального положения должна достигаться при синтезировании закона управления. Вид закона управления определяется внутренними связями объекта управления и не зависит от каких-либо других условий.
Качество переходного процесса стабилизации пневмоколесной платформы целиком определяется уровнем дорожных возмущений и требуемой точностью стабилизации.
Таким образом, исходным требованием к процессу стабилизации платформы в горизонтальном положении, является точность стабилизации платформы. Поэтому представляется интересным и важным указать зависимости между точностью стабилизации платформы и требованиями эксплуатации транспортных средств такого класса, а также связать точность стабилизации с параметрами самого транспортного средства.
Среди преимуществ, которые дает управление гидробалансирными подвесками, основными являются три:
- обеспечение устойчивости платформы по опрокидыванию;
- подъем и опускание платформы при проведении погрузочно-разгрузочных работ;
- расширение диапазона преодолеваемых дорожных неровностей.
Очевидно, что обеспечение устойчивости платформы - единственное из перечисленных условие, которое накладывает ограничения на уровень стабилизации платформы.
Есть еще одно условие, которое накладывает ограничение на уровень стабилизации платформы. На него прямо нигде не указывается, но наличие его всегда подразумевается.
Появление гидравлических балансирных подвесок на пневмоколесных платформах не случайно. Нагрузки на опоры столь велики, что ни одна другая подвеска надежно работать не будет. Появление гидробалансиров связано с необходимостью более равномерно распределять нагрузки как на дорогу, так и на саму платформу. Минимально возможное число гидробалансиров - три. Поэтому равномерно распределить нагрузку между ними можно лишь управляя положением пневмоколесной платформы. Горизонтальность при этом возникает из симметрии такого положения и невысоких скоростей движения ПКП.
Таким образом, точность стабилизации ПКП необходимо выбирать исходя из условий устойчивости платформы по опрокидыванию и заданного уровня перегрузок по гидравлическим опорам.
Будем понимать под точностью стабилизации допустимые углы наклона платформы, при которых она еще не теряет некоторых своих свойств. Отнесем к таким свойствам устойчивость пневмоколесной платформы против опрокидывания при движении, а более высокий уровень стабилизации может быть определен в терминах перегрузок на опоры пневмоколесной платформы, так как горизонтальная стабилизация - это одновременно уменьшение опрокидывающих моментов силы тяжести.
Под устойчивостью будем понимать неопрокидываемость пневмоколесной платформы.
Следует отметить, что углы продольного и поперечного крена зависят как друг от друга, так и от изначального положения центра тяжести системы ПКП + груз.
На основании полученных требований на точность стабилизации платформы были рассчитаны величины этих требований для проектируемой пневмоколесной платформы, основные параметры которой приведены в приложении.
Табл. 2.1. Требуемая точность стабилизации пневмоколесной платформы.
| Перегрузки | g3 = 6 м | g3 = 4 м | ||
| a*, град | j*, град | a*, град | j*, град | |
| 50% | 3,1 | 7,6 | 4,7 | 11,5 |
| 40% | 2,6 | 6,3 | 3,8 | 9,4 |
| 30% | 1,8 | 4,4 | 2,7 | 6,7 |
| 20% | 1,3 | 3,0 | 1,9 | 4,6 |
| 10% | 0,9 | 1,8 | 1,1 | 2,5 |
В данной таблице приняты следующие условные обозначения:
g3 - высота центра тяжести груза;
a* и j* - точность стабилизации соответствующих угловых колебаний.