Мехатронные системы

метки: Система, Мехатронный, Тормозной, Датчик, Правый, Насос, Тормоз, Скорость

Сорок лет назад, в 1969 году старший инженер компании Yaskawa Electric Тецуро Мориа придумал новый термин — «мехатроника». Термин состоит из двух частей — «меха», от слова механика, и «троника», от слова электроника. Одно из определений этого термина следующее: «Мехатроника это новая область науки и техники, посвященная созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движением, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов». В 2010 году нас окружает огромное количество мехатронных систем: пылесосы, стиральные машины – автоматы, компьютеры, роботы, станки и тормозные системы автомобилей с АБС… Список можно продолжать долго. Понятие «мехатронная система» постепенно размывается, поскольку большинство современных машин управляются электроникой и, следовательно, попадают под определение «мехатронной системы». С другой стороны, любая мехатронная система состоит из мехатронных модулей, в которых воплощаются последние достижения технической мысли.

Мехатроника традиционно воспринимается как часть общего с робототехникой научно-технического направления, которое официально зафиксировано в перечнях как научных, так и учебных направлений. Однако все-таки точнее считать мехатронику и робототехнику самостоятельными областями науки и техники, имеющими некоторую общую подобласть в виде робототехнических систем и их компонентов, использующих принципы и методы проектирования мехатроники.

Мехатроника как синтез электромеханики и микроэлектроники, объединенных общим управлением и оптимизированных по общесистемным критериям, естественно, начала свое развитие с наиболее простого – с создания функциональных компонентов управляемых систем. Прежде всего это были сенсорика и датчики, затем приводы.

В мехатронике в целом переход от создания мехатронных компонентов технических систем к мехатронным системам означает качественно новый этап ее развития. Действительно, технические системы, созданные из мехатронных компонентов, сами не являются мехатронными системами, т.к. основаны на декомпозиции, а не на общесистемной оптимизации – главном принципе мехатроники.

В данной курсовой работе мы рассмотрим мехатронные устройства, которые получили свое применение в транспорте. Начиная от безопасного движения, и заканчивая парковкой автомобиля без участия человека.

1 Уплотнения с датчиком утечки

В большинстве современных машин используются уплотнительные устройства. Их задача — предотвратить вытекание смазочного материала из полостей со смазкой и предохранить их от загрязнений извне. Выход из строя уплотнения может нести за собой тяжелые последствия: вытекание смазки — масляное голодание механизма — заклинивание или преждевременный износ. Проконтролировать же состояние классического уплотнения возможно только при разборке, что не всегда рентабельно.

Система «людина — машина»

... або комплекс технічних пристроїв. За типом і структурою машинного компонента можна виділити інструментальні СЛМ, до складу яких як ... Для систем такого типу характерним є взаємодія не тільки по ланцюгу «людина - машина», а й по ланцюгу «людина - людина --машина ». ... функцій людини. Наступним важливим типом СЛМ є складні людино-машинні системи, що включають деяку сукупність технологічно пов'язаних, ...

Решить эту проблему позволяют уплотнения со встроенными датчиками. На рис. 1 представлено модульное уплотнение для вала с датчиком утечки фирмы Simrit (Германия).

В состав такого уплотнения входят (рис. 1, а): армированная манжета с пыльником; интегральная плата с оптическим датчиком; алюминиевый или стальной каркас платы; адсорбирующее смазку кольцо из нетканого материала; кабель для передачи сигнала. Место вывода кабеля не требует дополнительной герметизации.

Рисунок 1 – Уплотнение с датчиком утечки.

уплотнения электронная часть может быть установлена в новую армированную манжету, что уменьшает стоимость ремонта.

труднодоступных машинах: ветроэнергетических агрегатах, эскалаторах, промышленных редукторах. Встраивание в конструкцию агрегатов мехатронного уплотнения позволяет перейти от системы планово-предупредительного ремонта к системе ремонта по состоянию, а также предупреждать отказы. Только этот комплекс мер дает суммарный экономический эффект, поскольку стоимость мехатронного уплотнения существенно выше, чем обычного. В таблице 1 приведен экономический расчет фирмы Simrit (Германия) для эскалатора.

Таблица 1 – Экономическая эффективность мехатронных уплотнений

Уплотнения с встроенным датчиком утечки входят в стандартную программу производства фирмы Simrit (Германия).

В таблице 2 представлены геометрические размеры уплотнений MSS1+CM и требования к посадочным местам. Материал манжеты — бутадиеннитрильный каучук (NBR) или фторкаучук (FKM).

Условия применения: окружная скорость до 6 м/с; рабочая температура 25…+100°C; избыточное давление до 0,5 бар.

Таблица 2 – Геометрические размеры манжет MSS1+CM

2 Сенсорные уплотнения

Уплотнения с датчиком утечки контролируют состояние манжеты и предупреждают о ее износе. Однако, в уплотнение можно встраивать и другие датчики, контролирующие параметры уплотняемой среды. Именно эта концепция положена в основу семейства гибких печатных плат с уплотняющими функциями фирмы Simrit.

Этот вид продукции представляет собой гибкую печатную плату, проходящую сквозь резиновую часть уплотнения любого типа. Место стыка является герметичным. Основной проблемой для производства явилась температура вулканизации резины, которая выше температуры плавления печатной платы. Фирма Simrit (Германия) разработала соответствующую и предлагает новый вид уплотнений.

Рисунок 2 – Сенсорное уплотнение

Сегодня сенсорные уплотнения применяются: в системах впрыска топлива и управления двигателей внутреннего сгорания; элементах трансмиссии; измерителях расхода жидкостей. Для изготовления гибких печатных плат применяют материалы на основе полиамида и полиэтиленового нафталина, имеющие стойкость к моторному и трансмиссионному маслу, дизельному топливу, бензину. Температурная стойкость до 150°C.

3 Подшипники с датчиком вращения

В мехатронных системах блокам управления необходимо получать точную информацию о перемещении вращающихся деталей и узлов. Для этого используются датчики вращения различных конструкций, устанавливаемые на валах.

Подшипники качения

... работать при повышенной скорости вращения. Подшипники с односторонним и двусторонним уплотнением применяются в первую очередь в таких узлах, как опоры электродвигателей, где интенсивное выделение ... службы уменьшается в 10 раз. Основные типы подшипников качения, Шарикоподшипники радиальные однорядные Наиболее распространенный тип подшипников качения. Широко применяются в узлах самого различного ...

На рис. 3, а представлен инкрементальный энкодер, позволяющий контролировать положение вала.

Альтернативой такой конструкции являются мехатронные подшипники (рис. 3, б), полученные путем встраивания датчиков вращения в подшипник. Как правило, такие подшипники позволяют регистрировать: количество оборотов в минуту; скорость вращения; направление вращения; относительное положение; ускорение или замедление.

Подшипник со встроенными датчиками вращения (рис. 4), производимый фирмой SKF (Швеция), состоит из: радиального шарикоподшипника с встроенным уплотнением и канавкой под стопорное кольцо; магнитного импульсного кольца; корпуса датчиков; соединительного кабеля. Изображенный подшипник предназначен для работы с вращающимся внутренним кольцом и неподвижным корпусом датчиков.

Рисунок 4 – Подшипник с датчиками вращения

За основу взят радиальный шариковый подшипник качения, который соответствует стандарту ISO 15:1998, за исключением ширины, увеличенной из-за встроенных датчиков. С одной стороны элементы подшипника защищены встроенным уплотнением. С противоположной стороны корпус датчиков и импульсное кольцо образуют лабиринтное уплотнение.

Принцип работы встроенных датчиков оборотов следующий. При вращении вала, на который установлен подшипник, заодно с ним вращается магнитное импульсное кольцо. Датчики Холла фиксируют чередование магнитных полюсов и генерируют аналоговый синусоидальный сигнал (рис. 5).

Этот сигнал усиливается и преобразуется в прямоугольные импульсы триггером Шмитта. Направление вращения определяется по фазе сигнала.

Рисунок 5 – Сигнал датчика

Максимальная точность измерения составляет 256 импульсов за оборот, что соответствует разрешению 1,4°. Такую же разрешающую способность имеют простейшие инкрементальные энкодеры. Для работы датчика требуется стабилизированное напряжение 5…24 В.

Первоначально подшипники со встроенными датчиками были применены в автомобилестроении. На рис. 6, а изображен подшипник ASB фирмы SNR, устанавливаемый в ступицу колеса, и передающий сигнал в системы стабилизации движения автомобиля (ABS, ESP).

На рис. 6, б представлен пример установки промышленного подшипника с датчиком. Подшипник должен быть зафиксирован в осевом направлении на валу и упираться в заплечик наружным кольцом стороной, свободной от датчиков. Со стороны датчика устанавливают стопорное кольцо и тонкостенную втулку с пазами.

Рисунок 6 – Применение подшипников с датчиком

Подшипники со встроенным датчиком оборотов производятся серийно. В таблице 3 приведены основные параметры продукции фирмы SKF (Швеция).

Выбор размера подшипника производится аналогично обычным подшипникам — по требуемой долговечности. Рабочая температура подшипников 40…+120°С. Поставляются подшипники наполненными пластичной смазкой на весь срок службы и не требуют технического обслуживания.

4 Уплотнения с датчиком оборотов

Подшипники с датчиком оборотов имеют встроенные уплотнения, одно из которых образуют элементы датчика оборотов. Однако, применение закрытых подшипников не всегда возможно. Например, в редукторах, коробках передач, двигателях внутреннего сгорания используется жидкостная смазка, которой смазываются и подшипники. В этом случае функцию подсчета оборотов можно возложить на внешние уплотнения. Именно по такое решение предлагает фирма Simrit (Германия).Этот производитель уплотнений разработал технологию внедрения в резиновые смеси магнитных материалов и создал уплотнения со встроенным магнитным кодирующим кольцом (рис. 7, а).

Датчики управления двигателем автомобиля

... датчики положения распределительного и коленчатого валов, дроссельной заслонки, датчик скорости автомобиля, датчик клапана ... (частоту вращения), для них ... датчик концентрации кислорода, а также датчики массового расхода воздуха и давления). ... датчик рулевого колеса, используемый для контроля динамики автомобиля. Преимуществом датчиков, ... линейных датчиков, оснащенных блоком управления, которые ... реферата ...

Такое кольцо представляет собой металлический диск, к которому привулканизирован эластомер, заполненный частицами феррита. Ферритовые полосы попеременно намагничиваются северным и южным полюсами. Если к такому вращающемуся кольцу приблизить индуктивный датчик, на выходе получится дискретный сигнал (рис. 7, б).

Рисунок 7 – Магнитное кодирующее кольцо

Магнитное кодирующее кольцо может устанавливаться на вращающуюся деталь и использоваться для определения параметров вращения (рис. 8, а).

Производитель предлагает кольцо с привулканизированной втулкой для установки индуктивного датчика с осевым или радиальным расположением.

Магнитное кодирующее кольцо можно встраивать в состав уплотнений. На рис. 8, б представлено кассетное уплотнение и манжета с кодирующим кольцом. Датчик оборотов устанавливается радиально.

Рисунок 8 – Применение кодирующих колец

Применение магнитных кодирующих колец имеет следующие преимущества: компактность узла замера; возможность увеличения воздушного зазора до 3 мм при уровне ошибок 0,6% … 1,5%; возможность применения датчика без магнита, поскольку магнитное поле создается кодирующим кольцом.

Магнитные кодирующие кольца имеют химическую стойкость к маслам, топливам, тормозным жидкостям, антифризам и выдерживают температуры до 170°C.

5 Антиблокировочная система тормозов(ABS)

При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной траектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.

Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Ведущим производителем систем ABS является фирма Bosch.

Антиблокировочная система имеет следующее устройство:

• датчики угловой скорости колёс;
• датчик давления в тормозной системе;
• блок управления;
• гидравлический блок;
• контрольная лампа на панели приборов.

Рисунок 9 — Схема антиблокировочной системы тормозов ABS

На рисунке 9 показаны:

1. компенсационный бачок

2. вакуумный усилитель тормозов

3. датчик положения педали тормоза

4. датчик давления в тормозной системе

5. блок управления

6. насос обратной подачи

7. аккумулятор давления

8. демпфирующая камера

   18 стр., 8697 слов

   Толкающие» логистические системы управления производством

   ... и дать рекомендации по совершенствованию управления производством. Объект курсового проектирования – «толкающие» логистические системы управления производством, предмет исследования – внедрение «толкающих» логистических систем с целью повышения эффективности производства на рассматриваемом предприятии. Анализ данной работы проводился на основе литературы следующих ...

9. впускной клапан переднего левого тормозного механизма

10. выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма

11. впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма

12. выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма

13. впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма

14. выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма

15. впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма

16. выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма

17. передний левый тормозной цилиндр

18. датчик частоты вращения переднего левого колеса

19. передний правый тормозной цилиндр

20. датчик частоты вращения переднего правого колеса

21. задний левый тормозной цилиндр

22. датчик частоты вращения заднего левого колеса

23. задний правый тормозной цилиндр

24. датчик частоты вращения заднего правого колеса

Датчик угловой скорости устанавливается на каждое колесо. Он фиксирует текущее значение частоты вращения колеса и преобразует его в электрический сигнал. На основании сигналов датчиков блок управления выявляет ситуацию блокирования колеса. В соответствии с установленным программным обеспечением блок формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства — электромагнитные клапаны и электродвигатель насоса обратной подачи гидравлического блока системы.

Гидравлический блок объединяет следующие конструктивные элементы:

• впускные и выпускные электромагнитные клапаны;
• аккумуляторы давления;
• насос обратной подачи с электродвигателем;
• демпфирующие камеры.

В гидравлическом блоке каждому тормозному цилиндру колеса соответствует один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура. Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре.

Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов давления недостаточно. Он увеличивает скорость сброса давления. Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания. В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.

Контрольная лампа на панели приборов сигнализирует о неисправности системы.

Тормозные механизмы автомобиля КамАЗ: ремонт и техническое обслуживание

... за работой пневмопривода. Таким образом, в автомобилях КамАЗ, тормозные механизмы задней тележки являются общими для рабочей, запасной и стояночной тормозных систем, а ... является техническим элементом технического обслуживания и ремонта автомобилей. Цель диагностирования при техническом обслуживании заключается в определении действительной потребности в выполнении работ технического обслуживания пут ...

Работа антиблокировочной системы тормозов носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы :

• удержание давления;
• сброс давления;
• увеличение давления.

На основании электрических сигналов, поступающих от датчиков угловой скорости, блок управления ABS сравнивает угловые скорости колёс. При возникновении опасности блокирования одного из колёс, блок управления закрывает соответствующий впускной клапан. Выпускной клапан при этом также закрыт. Происходит удержание давления в контуре тормозного цилиндра колеса. При дальнейшем нажатии на педаль тормоза давление в тормозном цилиндре колеса не увеличивается. При продолжающейся блокировке колеса, блок управления открывает соответствующий выпускной клапан. Впускной клапан при этом остается закрытым. Тормозная жидкость перепускается в аккумулятор давления. Происходит сброс давления в контуре, при этом скорость вращения колеса увеличивается. При недостаточной емкости аккумулятора давления, блок управления ABS подключает к работе насос обратной подачи. Насос обратной подачи перекачивает тормозную жидкость в демпфирующую камеру, уменьшая давление в контуре. Водитель при этом ощущает пульсацию педали тормоза. Как только угловая скорость колеса превысит определённое значение, блок управления закрывает выпускной клапан и открывает впускной. Происходит увеличение давления в контуре тормозного цилиндра колеса. Цикл работы антиблокировочной системы тормозов повторяется до завершения торможения или прекращения блокирования. Система ABS работает постоянно.

6 Антипробуксовочная система

Антипробуксовочная система (другое наименование – противобуксовочная система) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колёс.

В зависимости от производителя антипробуксовочная система имеет следующие торговые наименования:

• система ASR (Automatic Slip Regulation, Acceleration Slip Regulation) на автомобилях Mercedes, Volkswagen, Audi и др.;
• система ASC (Anti-Slip Control) на автомобилях BMW;
• система A-TRAC (Active Traction Control) на автомобилях Toyota;
• система DSA (Dynamic Safety) на автомобилях Opel;
• система DTC (Dynamic Traction Control) на автомобилях BMW;
• система ETC (Electronic Traction Control) на автомобилях Range Rover;
• система ETS ( Electronic Traction System) на автомобилях Mercedes;
• система STC (System Traction Control) на автомобилях Volvo;
• система TCS (Traction Control System) на автомобилях Honda;

Несмотря на многообразие названий, конструкция и принцип работы данных противобуксовочных систем во многом похожи, поэтому рассмотрены на примере одной из самых распространенных систем — системы ASR.

Антипробуксовочная система ASR построена на конструктивной основе антиблокировочной системы тормозов. В ней также реализована функция электронной блокировки дифференциала. Кардинальным отличием антипробуксовочной системы от перечисленных систем является возможность управления мощностью двигателя.

Для осуществления противобуксовочных функций в системе используется насос обратной подачи и дополнительные электромагнитные клапаны в гидравлическом блоке ABS на каждое из ведущих колес:

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

... ПРИБОРАМ Для управления работой и обеспечения нормальных условий эксплуатации сосуда в зависимости от назначения сосуды должны быть оснащенны: запорной или запорно-регулировочной арматурой; приборами для измерения давления; приборами для ...

• переключающий клапан;
• клапан высокого давления.

Рисунок 10 — Схема антипробуксовочной системы ASR.

На рисунке 10 показаны:

1. компенсационный бачок

2. вакуумный усилитель тормозов

3. датчик положения педали тормоза

4. датчик давления в тормозной системе

5. блок управления

6. насос обратной подачи

7. аккумулятор давления

8. демпфирующая камера

9. впускной клапан переднего левого тормозного механизма

10. выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма

11. впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма

12. выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма

13. впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма

14. выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма

15. впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма

16. выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма

17. передний левый тормозной цилиндр

18. датчик частоты вращения переднего левого колеса

19. передний правый тормозной цилиндр

20. датчик частоты вращения переднего правого колеса

21. задний левый тормозной цилиндр

22. датчик частоты вращения заднего левого колеса

23. задний правый тормозной цилиндр

24. датчик частоты вращения заднего правого колеса

25. переключающий клапан

26. клапан высокого давления

27. шина обмена данными

Управление системой ASR осуществляется за счет соответствующего программного обеспечения, включенного в блок управления ABS. В своей работе блок управления ABS/ASR взаимодействует с блоком управления системы управления двигателем.

6.1 Принцип работы антипробуксовочной системы

Система ASR предупреждает пробуксовку колес во всём диапазоне скоростей автомобиля:

• при низких скоростях движения система обеспечивает передачу крутящего момента за счёт подтормаживания ведущих колёс;
• при скорости выше 80 км/ч усилия регулируются за счёт уменьшения передаваемого от двигателя крутящего момента.

На основании сигналов датчиков угловых скоростей колёс блок управления ABS/ASR определяет следующие характеристики:

• угловое ускорение ведущих колёс;
• скорость движения автомобиля (на основании угловой скорости неведущих колёс);

• характер движения автомобиля — прямолинейное или криволинейное (на основании сравнения угловых скоростей неведущих колёс);

В зависимости от текущего значения эксплуатационных характеристик производится управление тормозным давлением или управление крутящим моментом двигателя. Управление тормозным давлением осуществляется циклически. Рабочий цикл имеет три фазы — увеличение давления, удержание давления и сброс давления. Управление крутящим моментом двигателя осуществляется во взаимодействии с системой управления двигателем. На основании информации о проскальзовании ведущих колес, получаемой от датчиков угловой скорости колес, и фактической величине крутящего момента, получаемой от блока управления двигателем, блок управления противобуксовочной системы вычисляет величину необходимого крутящего момента. Данная информация передается в блок управления системы управления двигателем и реализуется с помощью следующих действий:

Автоматизированная система управления технологическими процессами ...

... между отдельными автоматизированными объектами и централизованной системой управления и контроля; резервирования основной аппаратуры контроля и управления, а также наиболее важных каналов передачи информации; обеспечения аппаратного и программного аварийного ...

• изменения положения дроссельной заслонки;
• пропуска впрыскиваний топлива в системе впрыска;
• пропуска импульсов зажигания или изменения угла опережения зажигания в системе зажигания;
• отмены переключения передачи в автомобилях с автоматической коробкой передач.

При срабатывании противобуксовочной системы загорается контрольная лампа на панели приборов. Система имеет возможность отключения.

7 Система помощи при спуске

Система помощи при спуске предназначена для предотвращения ускорения автомобиля при движении по горным дорогам. Наличие данной системы на автомобиле повышает удобство управления и безопасность. Система помощи при спуске устанавливается, как правило, на легковые автомобили повышенной проходимости. В зависимости от автопроизводителя система имеет следующие названия:

• HDC, Hill Descent Control от Volkswagen, BMW и др.;
• DAC, Downhill Assist Control от Toyota;
• DDS, Downhill Drive Support от Nissan.

Принцип работы системы основан на поддержании постоянной скорости при спуске за счет подтормаживания колес. Система активируется включением соответствующей клавиши на приборной панели. При этом алгоритм управления системы срабатывает при определенных условиях: автомобиль заведен, педали газа и тормоза отпущены, скорость движения менее 20 км/ч, преодолеваемый уклон более 20%.

Рисунок 11 — Схема системы курсовой устойчивости ESP

На рисунке 11 показаны:

1. компенсационный бачок

2. вакуумный усилитель тормозов

3. датчик положения педали тормоза

4. датчик давления в тормозной системе

5. блок управления

6. насос обратной подачи

7. аккумулятор давления

8. демпфирующая камера

9. впускной клапан переднего левого тормозного механизма

10. выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма

11. впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма

12. выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма

13. впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма

14. выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма

15. впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма

    15 стр., 7253 слов

    Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах ...

    ... 4. Типы систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях 4.1. Нормами предусмотрено 5 типов СОУЭ, в зависимости от способа оповещения, деления здания на зоны оповещения и других ... типов СОУЭ 1 2 3 4 5 1. Способы оповещения: Звуковой (сирена, тонированный сигнал и др.) + + * * * Речевой (передача специальных текстов) - - + + + Световой: а) световые мигающие указатели * * * ...

16. выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма

17. передний левый тормозной цилиндр

18. датчик частоты вращения переднего левого колеса

19. передний правый тормозной цилиндр

20. датчик частоты вращения переднего правого колеса

21. задний левый тормозной цилиндр

22. датчик частоты вращения заднего левого колеса

23. задний правый тормозной цилиндр

24. датчик частоты вращения заднего правого колеса

25. переключающий клапан

26. клапан высокого давления

27. шина обмена данными

На основании сигналов датчиков блок управления включает насос обратной подачи, открывает впускные клапаны и клапаны высокого давления. Выпускные и переключающие клапаны закрыты. За счет этих манипуляций в тормозной системе создается необходимое давление, которое обеспечивает снижение скорости автомобиля до определенного значения. Величина поддерживаемой системой скорости зависит от начальной скорости автомобиля и включенной передачи. При достижении скорости автомобиля заданного значения торможение прекращается. При дальнейшем ускорении цикл работы системы помощи при спуске повторяется. Таким образом, скорость движения на спуске поддерживается в определенном безопасном диапазоне. Система помощи при спуске дезактивируется принудительно (повторным нажатием клавиши) или автоматически при нажатии на педаль газа или тормоза, а также снижения величины уклона менее 12%.

8 Система помощи при подъеме

Система помощи при подъеме предназначена для предотвращения откатывания автомобиля при трогании на подъеме (наклонной плоскости).

Применение данной системы облегчает трогание автомобиля на подъеме, исключая использование стояночного тормоза, и повышает безопасность. Система устанавливается в качестве опции на некоторые легковые автомобили.

В зависимости от автопроизводителя система имеет следующее название:

• HHC, Hill Hold Control от Volkswagen;
• Hill Holder от Subaru, Fiat;
• HAC, Hill-Start Assist Control от Toyota;
• USS, Uphill Start Support от Nissan.

Система помощи при подъеме построена на базе системы динамической стабилизации. Принцип работы системы основан на замедлении снижения давления в тормозной системе при отпускании педали тормоза. Алгоритм работы системы помощи при подъеме активизируется при определенных условиях: автомобиль заведен, педаль тормоза нажата, величина подъема превышает 5%.

Система работает циклически. Цикл работы включает четыре фазы:

• создание тормозного давления;
• удержание тормозного давления;
• снижение тормозного давления;
• сброс тормозного давления.

При торможении на подъеме тормозная система работает в режиме, при котором впускные и переключающие клапаны открыты, а выпускные и клапаны высокого давления закрыты. В результате в системе создается тормозное давление, которое удерживает автомобиль на месте.

При отпускании педали тормоза закрываются переключающие клапаны, в контурах удерживается давление на прежнем уровне, чем предотвращается откатывание автомобиля назад. При нажатии на педаль газа происходит постепенное открытие перепускных клапанов, которое обеспечивает снижение тормозного давления. При трогании автомобиля с места и достижении крутящим моментом достаточной для движения величины, переключающие клапаны полностью открываются, и происходит сброс давления в системе.

Необходимо отметить, что система работает всегда на подъем, независимо от направления движения, что актуально для трогания на подъеме задним ходом.

9 Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач (сокращенное название АКПП, обиходное название – коробка-автомат) является самым распространенным устройством изменения крутящего момента, применяемым в автоматической трансмиссии автомобиля. Традиционно автоматической называют гидромеханическую коробку передач. Автоматическая коробка передач имеет следующее устройство:

• гидротрансформатор;
• механическая коробка передач;
• насос рабочей жидкости;
• система охлаждения рабочей жидкости;
• система управления.

На коробках-автоматах, устанавливаемых на переднеприводные легковые автомобили, в конструкцию включены главная передача и дифференциал.

Гидротрансформатор предназначен для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к механической коробке передач. Конструкция гидротрансформатора включает:

• насосное колесо;
• турбинное колесо;
• реакторное колесо;
• блокировочная муфта;
• муфта свободного хода;
• корпус гидротрансформатора.

Насосное колесо соединено с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо связано с механической коробкой передач. Между насосным и турбинным колесами располагается неподвижное реакторное колесо. Все колеса гидротрансформатора оснащены лопастями определенной формы, между которыми предусмотрены каналы для прохода рабочей жидкости.

Блокировочная муфта служит для блокировки гидротрансформатора в определенных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (обгонная муфта) обеспечивает вращение жестко закрепленного реакторного колеса в противоположную сторону. Все конструктивные элементы гидротрансформатора расположены в корпусе, который заполнен специальной рабочей жидкостью. Работа гидротрансформатора осуществляется по замкнутому циклу. От насосного колеса поток жидкости передается на турбинное колесо, далее на реакторное колесо. За счет конструкции лопастей реактора скорость потока усиливается. Поток направляется на насосное колесо и заставляет его вращаться быстрее, тем самым увеличивается величина крутящего момента. Максимальную величину крутящего момента гидротрансформатор развивает на минимальной скорости. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, угловые скорости насосного и турбинного колес выравниваются, а поток жидкости меняет свое направление. При этом срабатывает муфта свободного хода и реакторное колесо начинает вращаться. Гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты (передает только крутящий момент).

Блокировка гидротрансформатора происходит с дальнейшим ростом скорости, при этом замыкается блокирующая муфта, и передача крутящего момента от двигателя к механической коробке передач происходит напрямую.

Планетарный редуктор в коробке передач имеет название планетарный ряд.

Планетарный ряд имеет следующее устройство:

• солнечная шестерня;
• сателлиты;
• коронная шестерня;

Рисунок 12 — Схема автоматической коробки передач

На рисунке 12 показаны:

1. вал турбинного колеса

2. солнечная шестерня одинарного планетарного ряда

3. сателлиты одинарного планетарного ряда

4. водило одинарного планетарного ряда

5. шестеренный насос

6. фрикционная муфта

7. фрикционный тормоз

8. коронная шестерня одинарного планетарного ряда

9. обгонная муфта

10. коронная шестерня сдвоенного планетарного ряда

11. водило сдвоенного планетарного ряда

12. длинные сателлиты сдвоенного планетарного ряда

13. короткие сателлиты сдвоенного планетарного ряда

14. большая солнечная шестерня сдвоенного планетарного ряда

15. малая солнечная шестерня сдвоенного планетарного ряда

А — подводимый крутящий момент

Б — отбор мощности

Передача вращения производится при условии блокировки одного или двух элементов планетарного ряда (солнечной шестерни, коронной шестерни, водила).

Блокировку осуществляют соответствующие фрикционные муфты и тормоза. Муфта блокирует элементы планетарного ряда между собой и, тем самым, обеспечивает передачу крутящего момента. Тормоз удерживает конкретные элементы за счет соединения с корпусом коробки. Муфты и тормоза приводятся в действие с помощью гидроцилиндров, которые управляются из распределительного модуля. В конструкции коробки может применяться обгонная муфта, которая удерживает водило от вращения в противоположную сторону. Таким образом, механизмами переключения передач в автоматической коробке являются фрикционные муфты и тормоза. Работа АКПП заключается в выполнении определенного алгоритма включения и выключения муфт и тормозов. Циркуляцию рабочей жидкости в автоматической коробке передач осуществляет шестеренный насос. Насос приводится в действие от ступицы гидротрансформатора.

На современных автоматических коробках передач применяется электронная система управления, которая включает следующие конструктивные элементы:

• входные датчики;
• электронный блок управления коробкой передач;
• распределительный модуль;
• рычаг селектора.

В системе применяются следующие датчики:

• частоты вращения на входе коробки передач;
• частоты вращения на выходе коробки передач;
• температуры рабочей жидкости;
• положения рычага селектора;
• положения педали газа.

Электронный блок управления коробкой передач обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на распределительный модуль. В своей работе электронный блок реализует т.н. программу «непрерывной логики» (Fuzzy logic), предусматривающую гибкий алгоритм определения точек перехода на высшую или низшую передачу. Блок управления коробкой передач взаимодействуют с блоком управления двигателем, входящим в систему управления двигателем. Распределительный модуль состоит из электромагнитных клапанов управления переключением передач, электромагнитных клапанов регулирования давления рабочей жидкости и золотников-распределителей выбора режимов работы. Работой электромагнитных клапанов управляет электронный блок управления коробкой передач. Золотники-распределители приводятся в действие посредством рычага селектора. Непосредственное управление АКПП осуществляется рычагом селектора. Выбор нужного режима работы коробки производится перемещением рычага в определенное положение:

• Р – режим парковки;
• R – режим заднего хода;
• N – нейтральный режим;
• D – движение вперед в режиме автоматического переключения передач;
• S – спортивный режим.

На отдельных коробках реализуется т.н. режим «Кик-Даун» (Kick-Down), предполагающий резкое ускорение автомобиля путем быстрого переключения передач. Некоторые модели автоматических коробок оборудуются функцией ручного переключения передач, т.н. функция Типтроник (Tiptronic).

Заключение

Большинство современных машин управляются электроникой. Успехи электроники в корне меняют и механическую часть машин, и подходы к обслуживанию техники. Система ABS, важнейшим элементом которой является датчик оборотов колеса, вытеснила из тормозной системы механический регулятор давления. Сенсорные манжеты изменили графики ремонта ветроэнергетического оборудования.

Из курсовой работы видно, что процесс усложнения компонентов развивается в глубину. Уже сегодня уплотнительные манжеты для валов умеют звонить по телефону и выходить в Интернет.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/mehatronnyie-sistemyi/

1. Каталог фирмы SKF. Общий каталог. — Швеция ,2007, 1129 с.

2. E.И. Громаков, А.А. Ильченко. Мехатронные подшипники Active Sensor Bearing.

3. Каталог фирмы SNR . Industry General Catalogue. — Франция, 2009, 707 c.

4. Подураев Ю.В., Кулешов В.С. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных систем. // Мехатроника №1, 2000 г.

5. Решетов Д.Н. Детали машин. — Москва, 1989, 496 с.

6. Антиблокировочная система тормозов . http://systemsauto.ru/active/abs.html

7. Антипробуксовочная система. http://systemsauto.ru/active/asr.html

8. Система помощи при спуске. http://systemsauto.ru/active/downhill.html

9. Система помощи при подъеме. http://systemsauto.ru/active/uphill.html

10. Автоматическая коробка передач. http://systemsauto.ru/box/akpp.html

---

---