Устройство автоматического управления дреноукладчиком

 

Сущность изобретения: тягач 1, рабочий орган 2, датчик 3 высотного положения, датчик углового положения 4, задатчик высотного положения 5, датчик углового положения 6, три блока сравнения 7. 8. 18, два усилителя 9,10, три электрогидропреобразователя 11. 12, 21. усилитель мощности 19, усилитель с управляемым коэффициентом усиления 20, элемент сложения 24, датчик нагрузки 15, задатчик нагрузки 17, гидроцилиндр углового положения 14, гидроцилиндр высотного положения 13. 4-8-24-20-21, 6-8-10-12-14. 3-7-24. 5-7- 9-11-13, 15-16-18-19-20, 17-18. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з E 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р,1j 0" $

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846335/03 (22) 02.07,90 .(46) 30.07;92. Бюл. М 28. (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт землеройного машиностроения (72) Ю.C. Козлов, M.В. Жердин, С.С. Ройтерштейн и В.И. Шейнкер (56) Авторское свидетельство СССР

% 1079838, кл. Е 21 С 35/24, 1982. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

УП РАВЛ ЕНИЯ ДРЕ НОУКЛАДЧ ИКОМ (57) Сущность изобретения: тягач 1, рабочий орган 2, датчик 3 высотного положения, дат ЯЛ 1751278 А1 чик углового положения 4, задатчик высотного положения 5, датчик углового положения 6, три блока сравнения 7, 8, 18, два усилителя 9, 10, три электрогидропреобразователя 11, 12, 21, усилитель мощности 19, усилитель с управляемым коэффициентом усиления 20, элемент сложения 24, датчик нагрузки 15, задатчик нагрузки 17, гидроцилиндр углового положения 14, гидроцилиндр высотного положения 13.

4-8-24-20-21, 6-8-10-12-14, 3-7 — 24, 5-79 — 11-13, 15-16 — 18-19-20, 17-18. 1 ил.

1751278

Изобретение относится к автоматизации землеройных машин. в частности дреноукладчиков.

Известна землеройная машина, в которой с целью повышения точности управления высотной координатой применены системы стабилизации угловой и высотной координаты рабочего органа, каждая из которых включает датчик и задатчик регулируемой величины; сравнивающее устройство, усилитель мощности, злектрогидрораспределитель и исполнительный механизм.

Однако при больших скоростях отработки исполнительных механизмов и передвижения машины, т.е. в режиме максимальной точности и производительности, отработка выходных сигналов с датчиков поло>кения на опускание рабочего органа вызывает перегрузку рабочего органа и двигателя, что приводит к остановке ковшей и заглоханию двигателя и, как следствие, к снижению производительности машины.

Для устранения этого машинист вынужден уменьшать скорости отработки исполнительных механизмов или скорость передвижения машины. Однако при этом снижается точность или производительность машины.

Известна система автоматической стабилизации поло>кения рабочего органа бульдозера "Автоплан-2", которая состоит из контура стабилизации положения рабочего органа и контура для защиты двигателя от перегрузок.

Контур стабилизации положения paGoчего органа обеспечивает автоматическую стабилизацию углового положения отвала в продольной глоскости по.сигналам датчика углового положения. Датчик выдает электрический сигнал на блок управления, который установлен в кабине машиниста. С блока управления сигнал поступает на исполнительный электрогидрораспределитель, управляющий гидроцилиндрами отвала, Одновременно со стабилизацией углового положения отвала обеспечивается автоматическая защита двигателя от перегрузки. Чувствительным элементом этой. защиты является датчик нагрузки, которым служит датчик частоты вращения.

Датчик вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте вращения коленчатого вала двигателя, и в случае снижения ее при возрастании усилия на рабочем органе прибор контроля отключает контур угловой стабилизации, одновременно подавая сигнал на автоматическое выглубление отвала. Работа контура угловой стабилизации восста50 Одновременно сигналы поступают на вход блока логического умножения„что приводит к включению дополнительного электрогидравлического преобразователя. При включении его часть рабочей жидкости из напорной магистрали привода хода сливается через дроссель в бак. Поэтому частота вращения вала гидромотора и скорость передвижения дреноукладчика уменьшаются.

В связи с тем, что скорость рабочего передвижения снижается. ковши рабочего

45 навливается после увеличения частоты вращения двигателя до оптимальной.

Таким образом, система "Автоплан-2" обеспечивает автоматическую стабилизацию пространственного положения рабочего органа (отвала) и кроме того, при большом объеме грунта перед отвалом, т.е, при перегрузке двигателя, обеспечивает защиту двигателя от перегрузок путем выглубления отвала.

Однако для землеройных машин непрерывного действия, в частности траншейных дреноукладчиков, экскаваторов-каналокопателей и т.д., оборудованных системами выдерживания уклона дна канала или дрены, такая система не может быть применена, так как изменение высотного положения рабочего органа при перегрузке двигателя ведет к появлению брака при укладке дренажа или при отрывании канала (траншеи).

Для регулирования режима нагружения двигателя или рабочего органа и защиты их от перегрузки на этих машинах изменяют не высотное положение рабочего органа, а его подачу, т.е. изменяют скорость передвижения машины в зависимости от нагрузки на рабочем органе и двигателе по сигналам датчика нагрузки, в качестве которого используются датчики момента, давления, частоты вращения и т.д.

Известно устройство автоматического управления дреноукладчиком, которое содержит гидропривод хода, блок умножения и два контура управления пространственным положением рабочего органа, каждый из которых состоит иэ датчика, усилителя, электрогидравлического преобразователя и гидроцилиндра.

При появлении на выходах датчика высоты и датчика угла сигналов на опускание рабочего органа включаются соответствующие каналы усилителей, Сигналы от усилителей поступают на электрогидравлические преобразователи, которые включаются и направляют рабочую жидкость в соответствующие полости гидроцилиндров. Штоки гидроцилиндров перемещают рабочий орган вниз, т.е. в сторону компенсации отклонения рабочего органа по высоте и углу.

1751278 органа успевают выбрать грунт иэ траншеи, рабочий орган опускается до положения, при котором на выходах датчиков высоты и угла отсутствуют сигналы, и перегрузка рабочего органа или двигателя устраняется.

Таким образом, это устройство пред. назначено только для защиты рабочего ор-. гана или двигателя от перегрузок.

Автоматическое регулирование режима нагрузки рабочего органа или двигателя обеспечивается при использовании соответствующих датчиков нагрузки;, Однако и в этом случае при наличии одновременного автоматического регулирования пространственного положения рабочего органа и автоматического регулирования режима нагружения рабочего органа или двигателя не обеспечивается максимальная производительность. Это объясняется следующим.

При опускании рабочего органа, например при наезде дреноукладчика на камень, . местную неровность, нагрузка на рабочем органе увеличивается, скорость передвижения снижается, но одновременно.с этим на одном из датчиков положения рабочего органа (или на обоих) появляется сигнал на подъем рабочего органа для возвращения его в заданное высотное или угловое положение. При появлении с датчиков положения сигнала на подъем рабочего органа через определенное время (время задержки прохождения сигнала) рабочий орган начинает подниматься, нагрузка на нем падает, и датчик нагрузки также через определенное.время, связанное с обработкой и преобразованием сигнала, подает команду на увеличение скорости дреноукладчика и машина только через определенное суммарное время задержки после появления сигнала на датчике положения о необходимости выглубления рабочего органа начинает двигаться с увеличенной скоростью.

Время задержки зависит от времени прохождения электрического сигнала, времени включения гидрораспределителя и времени прохождения гидравлического сиг. нала. На практике суммарная задержка в зависимости от условий эксплуатации может достигать 0,5-1 с. В связи с этим, учитывая, что число обработок каждого контура может достигать 10-15 раз в 1 мин, потеря производительности дреноукладчика за смену может достигать существенной величины.

Цель изобретения — повышение производительности и обеспечение повышенных скоростей передвижения.

Это позволяет дреноукладчикус момента появления на. любом датчике положения сигнала на подъем рабочего органа двигаться с повышенной скоростью, Цель достигается тем, что устройство автоматического управления дреноукладчиком, содержащее гидропрйвод хода, включающий электрогидравлический преобразователь, датчики углового и высотного положения, усилители, соединяемые через соответствующие электрогидропреобразователи с гидроцилиндрами измене5

10 ния углового и высотного положения рабочего органа, снабжено датчиком нагрузки, преобразователем, тремя блоками сравнения, усилителем мощности, усилите15 лем. с управляемым коэффициентом усиления, элементом сложения и задатчиками нагрузки, углового и высотного положений, причем выход датчика нагрузки соединен через преобразователь с одним входом первого блока сравнения, с другим входом ко20 торого соединен задатчик нагрузки, выход первого блока сравнения соединен через усилитель мощности с первым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к

25 электромагниту электрогидравлического преобразователя, выходы каждого датчика углового и высотного положения и задатчика высотного и углового положения подклю30 чены к входам соответственно второго и третьего блоков сравненйя, выход каждого блока сравнения подключен к соответствующему усилител ю и к входу элемента сложения, выход которого соединен с вторым

35 входом усилителя с управляемым коэффициентам усиления.

Преобразователь предназначен для нормализации сигналов датчика нагрузки в виде преобразователя сигналов датчика на40 грузки в пропорциональный сигнал, Если сигнал датчика нагрузки является импуЛьсным сигналом, где частота импульсов пропорциональна измеряемой величине (давлению, оборотам, моменту на валу), то

45 преобразователь выполняется на стандартном преобразователе частота-напряжение, Усилитель с управляемым коэффициентом усиления является стандартным узлом и может быть выполнен, например, xa one50 рационном усилителе типа К140УД12, На чертеже представлен дреноукладчик с системой автоматического управления.

Дреноукладчик включает тягач 1, рабочий орган 2, датчики 3 и 4 и задатчики 5 и 6

55 высотного и углового положения рабочего органа. Выходы датчика 3 (4) и задатчика 5 (6) соединены соответственно с входами второго и третьего блоков 7 (8) сравнения, которые через соответствующий усилитель

9 (10) и электрогидравлический преобраэо1751278

15

30

40

55 ватель 11 (12) связаны с гидроцилиндрами

13 и 14 изменения высотного и углового положения рабочего органа.

Кроме того, в систему включен датчик 15 нагрузки, последовательно соединенный с преобразователем 16, и задатчик 17, которые через первый блок 18 сравнения, усилитель 19 мощности и усилитель 20 с управляемым коэффициентом усиления связаны с электромагнитом электрогидравлического преобразователя 21, включенного в напорную и сливную магистрали гидропривода хода, состоящего из насоса

22 и гидромотора 23.

Выход каждого блока 7 и 8 сравнения подключен к входу элемента 24 сложения, выход которого соединен с вторым входом усилителя 20 с управляемым коэффициентом усиления.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии тягач 1 дренаукладчика, рабочий орган 2 находятся в заданном положении, при котором угол наклона его режущей кромки и ее высотная координата соответствует заданным величинам, датчики углового и высотного положения 3 и 4 находятся в нулевом положении, соответствующие усилители 9 не включены.

Электрогидравлические преобразователи

11 и 12 находятся в нейтральном положении, штоки гидроцилиндров 13 и t4 не пере° мещаются, датчик 15 нагрузки находится в нулевом положении, на выходе преобразователя 16 отсутствует напряжение. На выходе задатчика 17 сигнал равен нулю, на выходе блока 18 сравнения сигнала нет, усилитель 19 мощности, усилитель 20 с управляемым коэффициентом усиления и электрогидравлический преобразователь

21 выключены, насос 22 не подает рабочую жидкость к гидромотору 23 привода хода, В процессе перемещения землеройной машины 1 в заданном направлении и выполнения ею технологической операции происходит автоматическое управление высотным и угловым положением рабочего . органа 2 с помощью системы стабилизации.

При этом в процессе работы при изменении пространственного положения рабочего органа датчики 3 и 4 выдают электрический сигнал, При отклонении рабочего. органа 2 на величину, превышающую заданное значение по любой из измеряемых координат, срабатывает соответствующий усилитель, электрогидравлический преобразователь и гидроцилиндр, вследствие чего высотное и угловое положение рабочего органа 2 стабилизируются при заданных значениях.

При этом в процессе перемещения землеройной машины 1 датчик 15 нагрузки выдает сигнал, функционально связанный с усилием, возникающим на рабочем органе.

Этот сигнал в преобразователе 16 приводится к аналоговому виду, сравнивается с сигналом задатчика 17, а разностный сигнал, когда его величина достигает значения большего, чем зона нечувствительности, вызывает появление сигнала на выходе блока.18 сравнения. Последний усиливается усилителем 19 мощности и усилителем 20 с управляемым коэффициентом усиления. Величина коэффициента усиления при этом составляет номинальное значение, а воздействие со стороны системы стабилизации высотного положения рабочего органа отсутствует.

Сигнал с усилителя 20 подается на электромагнит электрогидравлического преобразователя 21, что вызывает перемещение плунжера преобразователя. Вследствие этого происходит изменение подачи рабочей жидкости от насоса 22 к гидромотору 23 хода и изменение скорости передвижения дреноукладчика. Изменение скорости передвижения дреноукладчика вызывает изменение подачи рабочего органа и нагрузки на ней, что обеспечивает и ее стабилизацию.

B случае опускания рабочего органа, на-. пример при наезде дреноукладчика на камень, местную неровность и т.п., на величину, большую, чем зона нечувствительности системы высотного или углового положения, на датчике 3 (4) появится сигнал на подъем рабочего органа.

Пока этот сигнал с учетом задержки пройдет канал управления и начнется отработка гидроцилиндра 13 (14), появится сигнал на выходе элемента 24 сложения, который уменьшит коэффициент усиления усилителя 20. Это приведет к уменьшению величины сигнала на электромагните электрогидравлического преобразователя 21, к увеличению подачи рабочей жидкости к гидромотору 23 хода и к увеличению скорости передвижения дреноукладчика.

Ввидутого, что каждомупоявлениюсигнала на подъем рабочего органа на датчик 3 (4) предшествует опускание рабочего органа, что вызывает увеличение нагрузки, то к началу подъема рабочего органа происходит снижение скорости передвижения дреноукладчика. Однако, как только на датчике

3 (4) появляется сигнал на подьем рабочего органа, происходит более ранняя корректировка на увеличение скорости передвижения посредством управляющего сигнала не с датчика 15 нагрузки, а с датчика 3 (4) положения. Это обеспечивает с учетом времени

1751278

Формула изобретения

Устройство автоматического управления дреноукладчиком, содержащее гидропри вод хода, включающий электрогидравлический преобразователь, Составитель Ю. Козлов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор М.Бандура

Заказ 2668 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 задержки включение гидроцилиндра 13 (14) систем .стабилизации пространственного положения к моменту начала подъема рабочего органа, повышенную скорость передвижения, которая не перегружает привод рабочего органа (двигатель), так как в это время рабочий орган поднимается вверх, Применение предлагаемого устройства позволяет повысить скорость передвижения дреноукладчика и, следовательно, повысить производительность укладки дрен.

Предлагаемое экспериментальное устройство было испытано во время периодических испытаний дреноукладчика

ЭТЦ-406А. При испытаниях в качестве датчика высоты использовалась фоточувствительная головка лазерной аппаратуры

УКЛ-1; датчика угла —. датчика ДКБ аппаратуры "Профиль-30" и в качестве датчика нагрузки — датчик давления в приводе ковшовой цепи. Испытания подтвердили, что при использовании предлагаемого устройства имеет место увеличение скорости передвижения дреноукладчика при отработке рабочего органа на подъем по сравнению с испытаниями без этого устройства. датчики углового и высотного положения, усилители, соединенные через соответствующие электрогидропреобраэователи с гидроцилиндрами изменения углового и

5 высотного положения рабочего органа, о тл ича ю щеес ятем, что, с целью повышения производительности и обеспечения повышенных скоростей передвижения, оно снабжено датчиком нагрузки, преобразова10 телем, тремя блоками сравнения. усилителем мощности, усилителем с управляемым коэффициентом усиления, элементом сложения и задатчиками нагрузки, углового и высотного положений, причем выход датчи15 ка нагрузки соединен через преобразователь с одним входом первого блока сравнения, с другим входом которого соединен задатчик нагрузки, выход первого блока сравнения соединен через усилитель мощ20 ности с первым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к электромагниту электрогидравлического преобразователя, выходы каждого датчика углового. и высотного

25 положения и задатчика высотного и углового положения подключены к входам соответственно второго и третьего блоков сравнения, выход каждого блока сравнения подключен к соответствующему усилителю

30 и к входу элемента сложения, выход которого соединен с вторым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления.