Пристрій автоматичного захисту мобільно-енергетичного засобу від перекидання

Пристрій автоматичного захисту мобільноенергетичного засобу від перекидання, що включає датчик кута нахилу, виконавчий механізм і штатн у систему примусового запалювання робочої суміші в циліндрах дви гуна внутрішнього згорання мобільно-енергетичного засобу з елементами, з'єднаними між собою провідниками, відрізняється тим, що в ньому датчик і виконавчий механізм виконані у вигляді циліндричного порожнистого корпуса, встановленого в центрі ваги мобільно 33640 точне перекриття поступання повітря в циліндри здійснюється спільним виконавчим механізмом, який отримує сигнали для спрацювання від датчика нахилу МЕЗ (див.: Авторське свідоцтво СРСР № 1396673, кл. F02В77/08, 1986 p. "Для службового користування"). Однак недоліком відомого пристрою є: складна конструкція через наявність в ньому додатково встановлених діафрагмового виконавчого механізму для перекривання поступання повітря в циліндри двигуна, фіксатора і дистанційного механізму передавання сигналів від датчика кута нахилу до фіксатора; низька точність спрацювання виконавчого механізму за сигналами датчика кута нахилу МЗЗ, обумовлена паралельною дією на фіксатор сигналів від інших датчиків, наприклад, розрідження у впускному трубопроводі двигуна; недоцільність його використання на карбюраторних двигунах вн утрішнього згорання, на яких виконавчий механізм для їх зупинки може бути реалізований значно простіше з використанням, наприклад, вузлів штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах; значні матеріальні затрати, пов'язані з виготовленням та установкою складного за конструкцією відомого пристрою; неможливе автоматичне на ходу повертання датчика кута нахилу у ви хідне положення після спрацювання виконавчого механізму і зупинки двигуна, а р учне - з затратою на це певного часу; низька надійність і довговічність через складну конструкцію пристрою і наявність в ньому тертьових поверхонь: у датчику, виконавчому механізмі і фіксаторі; низька якість перехідних процесів обумовлена відсутністю у виконавчому механізмі гідравлічного демпфування, що може бути причиною генерування автоколивань як фіксатора, так і діафрагми; обмежена область використання - тільки на двигуна х вн утрішнього згорання із самозапалюванням робочої суміші в циліндрах; низька швидкодія спрацювання пристрою із-за значної інерційності механізму передачі сигналів від датчика до фіксатора, самого фіксатора і підпружиненої діафрагми, що може на великих швидкостях руху спричинити перекидання МЕЗ. Таким чином, відомий пристрій для захисту двигунів і в цілому МЕЗ від перекидання, виконаний у вигляді маятникового датчика кута нахилу, діафрагмового виконавчого механізму з фіксатором, має обмежену область використання, складну конструкцію, низьку точність функціонування, дорого коштує і малонадійний. Тому з метою спрощення конструкції, підвищення точності і надійності його функціонування пропонується удосконалення пристрою автоматичного захисту МЕЗ від перекидання, суттєві ознаки якого полягають в тому, що датчиком кута нахилу МЕЗ і виконавчим механізмом є один і той же циліндричний порожнистий корпус, установлений в центрі ваги МЕЗ, всередині якого розміщений вантаж на шариках, з метою підвищення чутливості, можливим його переміщенням вздовж корпуса. З обох торців корпус закривається герметично двома кришками, утворюючими разом з ним і вантажем дві порожнини для робочої рідини гідравліч ного демпфування, сполучені між собою двома або більше, симетрично розміщеними у вантажі, отворами, через які робоча рідина може перетікати у другу порожнину, створюючи тим самим гідравлічне демпфування, необхідне для гасіння можливих високочастотних коливань, обумовлених дією на датчик змінного кута нахилу та інших зовнішніх збурень. До обох торців вантажу герметично закріплені, одними своїми сторонами два сильфони, і в них впираються одні кінці зворотно діючих дво х першої і другої пружин, протилежні сторони сильфонів та другі кінці пружин відповідно герметично закріплені і впираються в кришки корпуса, забезпечуючи герметичність першої і другої порожнин та запобігаючи витіканню з них робочої рідини через кінематичні пари шток-кришка, а також утримуючи, при нерухомому МЕЗ або його русі по прямолінійній ділянці шляху, вантаж датчика на однакових відстанях від кришок корпусу. До торців вантажу приєднані штоки з рухомими контактами, які при переміщенні вантажу, можуть взаємодіяти з нерухомими контактами, закріпленими через ізолятори на додатково встановлених фігурних кришках, жорстко зв'язаних з кришками корпусу. Нерухомі контакти за допомогою провідників з'єднуються з елементами штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна внутрішнього згорання МЕЗ. Так, при русі МЕЗ по прямолінійній траєкторії вантаж датчика, зрівноважений протилежно напрямленими і рівними силами жорсткості пружин і матеріалу стінок сильфонів, утримується на однаковій відстані від кришок корпуса, забезпечуючи з обох сторін від вантажу датчики нахилу рухомі і не рухомі контакти розімкнутими. У міру змінювання траєкторії руху МЕЗ, вантаж датчика під дією відцентрової сили, здолавши зусилля опору жорсткості пружини і матеріалу стінки сильфону, переміститься по радіусу кривизни траєкторії в протилежному від її центру сторону, зменшуючи при цьому зазор між рухомим і нерухомим контактами, однак не в змозі їх замкнути, оскільки відцентрова сила вантажу при малій швидкості руху МЕЗ ще не значна. Як тільки швидкість МЕЗ на криволінійній траєкторії досягне небезпечно-допустимої величини, при якій момент стійкості МЕЗ зрівняється з моментом його перекидання, вантаж під дією збільшеної відцентрової сили ще додатково переміститься, остаточно здолавши зусилля опору жорсткості пружини і матеріалу стінки сильфону на величину зазору, що залишився, і автоматично замкне рухомий і нерухомий контакт, виключаючи примусове запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, зменшуючи цим його потужність, а отже, і швидкість руху МЕЗ. В результаті зменшиться момент перекидання і МЕЗ далі буде рухатись, але вже з меншою швидкістю, обумовлюючи меншу відцентрову силу вантажу. При цьому зусилля опору жорсткості пружини і матеріалу стійок сильфона, здолавши відцентрову силу, перемістить вантаж датчика кута нахилу в протилежну сторону настільки, що контакти розімкнуться. Це без відома та участі водія автоматично включить примусове запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, забезпечуючи його подальшу роботу і запобігаючи перекиданню МЕЗ. 2 33640 Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому пристрої, який складається з датчика кута нахилу, виконавчого механізму і штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна вн утрішнього згорання МЕЗ з елементами, з'єднаних між собою провідниками і відповідно до винаходу, в ньому датчик і виконавчий механізм виконані у вигляді циліндричного порожнистого корпусу, встановленого в центрі ваги МЕЗ, з приєднаними до його торців своїми одними сторонами кришками і з встановленими в середині нього на шариках вантажем, утворюючим з корпусом І кришками дві - першу і другу порожнини з робочою рідиною, сполучені між собою по суті двома, розміщеними паралельно осі вантажу, отворами, з встановленими в порожнинах першим і другим сильфонами і пружинами, через які вантаж своїми протилежними торцями взаємодіє з кришками, а також з штоками, що зв'язують вантаж з двома протилежно розміщеними рухомими контактами з можливим взаємодіянням їх з нерухомими контактами, встановленими на додаткових кришках, закріплених на протилежних сторонах кришок корпуса і з'єднаних через ізолятори з провідниками штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна МЕЗ. Таке технічне рішення дає можливість при русі МЕЗ по криволінійній траєкторії із швидкістю перевищуючою небезпечно-допустиму величину, автоматично, без відома і участі водія, виключити примусове запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, зменшуючи його потужність і тим самим швидкість руху до такої величини, при якій неможливе перекидання МЕЗ. І як тільки небезпека перекидання МЕЗ минає виконавчий механізм пристрою також автоматично, без участі та відома водія, включає примусове запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, збільшуючи його потужність і разом з тим швидкість руху МЕЗ. Тому, незважаючи на безперервне натискання водієм на педаль відкривання дросельної заслінки, яке може бути з різних причин (випадкове, у нетверезому стані та ін.), двигун розвивати попередньої потужності не буде, а також, завдяки ще й його самогальмуванню МЄЗ не буде рухатися з попередньою швидкістю, що дасть змогу відвернути його перекидання. Застосування запропонованого пристрою розширить область використання, спростить конструкцію, підвищить надійність і точність функціонування, а також покращить умови праці водіям і зменшить кількість можливих нещасних випадків. На фігурі показано принципову схему запропонованого пристрою. Запропонований пристрій складається з штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння, до якої входять джерело електричного струму - акумуляторна батарея 1 і генератор 2, індукційна котушка 3, розподільник 4, переривник 5, реле-регулятор 6 з блоком контактів К - нерухомих верхнього і нижнього та рухомого середнього, вимикач запалювання 7, запальні свічки 8, з'єднані між собою провідниками 9, а також датчик 10 кута нахилу МЕЗ з виконавчим механізмом і контрольно-сигнальна лампа 11. Датчик 10 з виконавчим механізмом включає циліндрічний порожнистий корпус 12 з фланцем, за допомогою якого він жорстко закріплюється на МЄЗ в центрі його ваги. До торців корпуса 12 своїми одними сторонами герметичне через прокладки приєднані кришки 13-14, між якими всередині корпусу встановлений вантаж 15 на шариках 16, укладених в чотирьох, розміщених через 90 градусів по колу, поздовжніх пазах корпуса і вантажу, що забезпечує вантажу 15 переміщення вздовж корпусу 12 на шариках кочення 16 з більшою чутливістю, підвищуючи точність спрацювання датчика. Корпус 12, вантаж 15 з кришкою 13 утворюють першу 17, а з кришкою 14 - другу 18 порожнини датчика, які сполучені між собою двома або більше, розміщеними паралельно осі вантажу, отворами 19. В першій порожнині 17 установлений перший сильфон 20 з пружиною 21, через які вантаж 15 одним торцем взаємодіє з кришкою 13, а в другій порожнині 18 другий сильфон 22 з пружиною 23, через які вантаж 15 своїм протилежним торцем взаємодіє з кришкою 14. Сильфон 20 у першій 17, а сильфон 22 у др угій 18 порожнині забезпечують герметичність в кінематичних парах; шток 24, регулювальний гвинт 25 і шток 26 – регулювальний гвинт 27, зв’язаних відповідно з вантажем 15 і кришками 13, 14. На штокові 24 закріплений рухомий 28 з регулювальною гайкою 29, а на штокові 26 - рухомий контакт 30 з регулювальною гайкою 31, якими змінюється зазор між рухомим 28 і нерухомим 32, а також рухомим 30 і нерухомим 33 контактами. Нерухомі контакти 32, 33 закріплені в ізоляторах 34, 35 на фігурних кришках 36, 37, герметично закріплених на кришках 13, 14 корпуса 12, і які захищають контакти від механічних пошкоджень та дії на них оточуючого середовища. Провідниками 38 контакти 32, 33 з'єднуються з реле-регулятором 6 штатної системи примусового запалювання робочої суміші. Заливається робоча рідина в першу і другу порожнину і виливається з них через отвори, які закриваються пробками 39, 40. Повітря з порожнини при їх заповненні робочою рідиною видаляється через отвір пробки 41. Герметичність порожнин в отворах пробок 39, 40, 41 забезпечується прокладками. Датчик кута нахилу закріплюється так, щоб його поздовжня вісь була перпендикулярна поздовжній осі рами МЕЗ, забезпечуючи цим переміщення вантажу 15 вздовж осі корпусу 12, як при лівому, так і при правому повороті МЕЗ. При нерухомому МЕЗ або при його русі по прямолінійній траєкторії дороги сильфони 20, 22 і пружини 21, 23 утримують вантаж 15 в середині корпусу 12 на однаковій віддалі від кришок 13, 14, забезпечуючи однакові зазори між нерухомими і рухомими контактами датчика. Високочастотні коливання вантажу від дії на МЕЗ нерівностей рельєфу, сигналів керування водія і т. п. гасяться гідравлічним дeмпфyвaнням, обумовленим перетіканням робочої рідини через його отвори 19 з першої 17 порожнини у другу 18 і навпаки. Роботу запропонованого пристрою автоматичного захисту МЕЗ від перекидання розглянемо для трьох випадків його руху: при прямолінійному русі; 3 33640 при русі по криволінійній траєкторії вправо; при русі по криволінійній траєкторії вліво. У першому випадку, коли МЕЗ рухається прямолінійно з будь-якою швидкістю, вантаж 15 датчика 10, через відсутність сили інерції, діючої вздовж його осі, буде займати своє середнє положення і знаходитись на однакових відстанях від кришок 13, 14, обумовлених дією на нього рівних за величиною але направлених в протилежні сторони зусиль пружини 21 і сильфона 20 з одного боку, а пружини 23, сильфона 22 - з другого. При цьому контакти 28, 32 і 30, 33 датчика 10 замкнутись не можуть і струм проходить через верхній нерухомий і середній рухомий блок контакт К реле-регулятора 6 та інші елементи штатної системи, примусово запалюючі робочу суміш в циліндрах двигуна. У другому випадку руху МЕЗ з невеликою швидкістю по криволінійній траєкторії дороги - направо вантаж 15, під дією відцентрової сили, що виникла, здолавши зусилля опору жорсткості пружини 21 і матеріалу стінки сильфона 20, буде переміщуватися по радіусу кривизни траєкторії в протилежну від її центру сторону, зменшуючи при цьому зазор між рухомим 28 і нерухомим 32 контактами, однак не в змозі їх замкнути, оскільки відцентрова сила вантажу 15 при такій швидкості руху незначна, і у міру досягнення швидкості руху МЕЗ на цій же криволінійній ділянці траєкторії небезпечно-допустимої, при якій момент стійкості МЕЗ наблизиться до моменту його перекидання, вантаж 15 під дією вже збільшеної відцентрової сили і здолавши залишкове зусилля опору жорсткості пружини 21 і матеріалу стінки сильфона 20, ще додатково переміститься на величину зазору що залишився і автоматично замкне рухомий 28 і нерухомий 32 контакти. Від замикання цих контактів електричний струм від плюсової клеми акумуляторної батареї 1 або від генератора 2 буде протікати через обмотку реле-регулятора 6, провідник 38, контакти 28, 32, корпус 12 датчика 10 і від'ємну клему акумуляторної батареї 1, намагнічуючи сердечник реле-регулятора 6 настільки, що в його блок контактах К вер хній нерухомий і середній рухомий контакти розімкнуться, а нижній нерухомий і середній - замкнуться. Це розімкне коло струму від акумуляторної батареї 1 або генератора 2 до індукційної катушки 3 і тим самим припинить подачу електричного струму високої напруги на свічки 8 запалювання робочої суміші, а о тже, зупинить двигун, від чого зменшиться його приводна потужність і швидкість руху МЕЗ, про що водію буде сигналізувати контрольно-сигнальна лампа 11, що спалахне. В результаті зменшення швидкості руху зменшиться і момент перекидання МЕЗ, який буде рухатись далі ще з меншою швидкістю, обумовлюючи вантажу 15 датчика 10 постійно зменшуючу відцентрову склу. При досягненні певної швидкості руху МЕЗ або при виїзді його на прямолінійну ділянку траєкторії, коли відцентрова сила вантажу 15 зменшиться настільки, що зусилля опору пружини 21 і матеріалу стінки сильфона 20 здолає її величину, вантаж 15 під дією цього зусилля повернеться у вихідне положення, розмикаючи при цьому контакти 28, 32. Останнє зменшить намагнічування сердечника реле-регулятора 6 і його пру жина розімкне середній рухомий контакт з нижнім нерухомим і замкне середній рухомий контакт з верхнім нерухомим контактом блок контактів К, забезпечуючи попередню подачу електричного струму великої напруги необхідного для примусового запалювання робочої суміші в циліндрах, і автоматичний, без відому та участі водія, запуск двигуна. У третьому випадку руху МЕЗ по криволінійній траєкторії вліво як з малою, так і з гранично допустимою швидкістю запропонований пристрій буде працювати аналогічно, лише з тією різницею, що вантаж 15 датчика 10 кута нахилу буде переміщуватись в протилежну сторону, замикаючи при збільшенні швидкості, або зменшенні радіуса повороту траєкторії, вже рухомий 30 і нерухомий 33 контакти, а також розмикаючи їх при зменшенні швидкості руху МЕЗ, або збільшенні радіуса траєкторії його повороту. Таким чином, запропонований пристрій автоматично, без відома та участі водія, запобігає перекиданню МЕЗ при його русі по криволінійних траєкторіях з швидкістю, що перевищує її небезпечно допустиму величину. Простота конструкції і обслуговування, надійність в експлуатації, можливість залучення для роботи елементів штатної системи запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, відсутність потреби внесення суттєвих до їх конструкції змін, сприятимуть впровадженню запропонованого пристрою на сучасних мобільно-енергетичних засобах. Використання запропонованого пристрою, порівняня з уже відомими, дасть можливість: значно спростити конструкцію пристрою за рахунок об'єднання в один спільний механізм датчика кута нахилу МЕЗ і виконавчого механізму, також вилучення дистанційного механізму передачі сигналів від датчика до виконавчого механізму; зекономити кошти завдяки спрощенню конструкції і використання для спрацьовування пристрою елементів штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна внутрішнього згорання; підвищити точність спрацьовування пристрою через відсутність дії на його виконавчий механізм паралельних сигналів від інших датчиків; підвищити якість перехідних процесів завдяки наявності в конструкції датчика гідравлічного демпфування; підвищити швидкодію спрацьовування завдяки залучення елементів штатної електросхеми примусового запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, що підвищить ефективність процесу зупинки двигуна шляхом відключення іскри запалювання порівняно з перекриванням доступу повітря в його циліндри; підвищити продуктивність МЕЗ при використанні їх в умовах сприятливих для перекидання, ізза більшої впевненості і зосередженості водіїв процесом керування машиною; зменшити кількість можливих перекидань і аварійних ситуацій, що в результаті зменшить кількість нещасних випадків, а також матеріальні збитки від пошкодження МЕЗ і вантажів що перевозяться ними; 4 33640 підвищити продуктивність МЕЗ завдяки зменшенню втрат часу на простоювання в період відновлення необхідного після їх перекидання; покращити умови праці водіям, звільнивши їх від напружень, пов'язаних із спостереженням за покажчиком кута нахилу, більше при цьому уваги приділяти керуванню МЕЗ; покращити умови навчання в період процесу підготовки водіїв, зменшуючи можливі нещасні випадки від перекидання транспортних навчальних засобів, обумовлених недостатнім досвідом і навичками учнів керувати ними; створити певні зручності водіям шляхом автоматичного, без відома та участі водія, повернення датчика кута нахилу у ви хідне положення після спрацьовування виконавчого механізму і наступного запуску двигуна; підвищити надійність і довговічність пристрою завдяки: спрощенню його конструкції і використанню елементів штатної системи примусового запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна, що в загальному дасть народному господарству певний економічний ефект. 5 33640 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6