Устройство для измерения глубины копания экскаватора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е « >684102

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. K. . (22) Заявлено 05.03.73 (21) 1888612(29-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Е 02 F 9/20

Госудврстееннв|й кемнтет

СССР по делам нзооретеннй н открытей (53) УДК 621.879..34 (088.8) Опубликовано 05.09.79. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 15.09.79 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Санаров. B. H. Шлы"îâ и F. А. Элер (71) Заявитель

Томский инженерно-сз роительный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ КОПАНИЯ

ЭКСКАВАТОРА

Изобретение относится к землеройным машинам, например к одноковшовым экскаваторам.

Известно устройство для определения отклонения режу|пей кромки ковша о. вертикальной координаты, включающее датчики и индикатор (1).

Однако это устройство не контролирует наклонные прямолинейные траекторли рабочего органа экскаватора, и крок,е гого предполагается наличие идеальных связей как между металлическими шарами, так и между шарами с обоймой. На прак-;ике этого достигнуть не удается из-за:<сухого» трения, и при положениях стрель:, бл| зкгх к горизонтальным, устройство работает большими погрешностями.

Известно также устройство для измерения глубины копания экскаватора, вк. ючающее датчики положения, установленные на рабочих органах и подключенные через сумматор к регистрируюшему устройству, и блок настройки (2).

Известное устройство предполагает механическую настройку датчиков на определенный тип экскаватора, контролирует только горизонтальные траектории режущей кромки раоочего органа. Точность измерения глубины невысокая. что обусловлено влняш|ем продольного изгиба защемленного стержня.

Из-за этого снижается диапазон применения

5 устройства и ухудшается его точностные ха„-актсристики при имеющихся габаритных ограничениях.

С .:елью повышения точности измерения в известном устройстве датчики положения выполнены в виде Ш-образной пластины, |О средний лепесток которой укорочен и несет груз, соединенный с подвижным контактом потенцномет1эа. установленного на жестком кронштейне закрепленном в уголках, а два крайних лепестка пластины закреплены с помошью уголков на крышке датчика.

На фиг. 1 изображены с.хематично регистрирующее устройство и расположение датчиков на рабочих органах экскаватора; на фиг. 2 и 3 — да чик, общий вид; на фиг. 4 — электрическая принципиальная cxp.20 ма устройства.

Экскаватор, имеющий стрелу 1, рукоять

2 и поворотный ковш 3, снабжен тремя датчиками 4. 5 и 6. закрепленными с помощью

684102

lloHopoTHI>Ix оснований на соответствующих рябо l«x органах. Датчик включает в себя корпус 7, к которому притягивается болтами крышка 8. На крышке закреплены уголки 9, в которых зашемлена Ш-образная !!дастина 10. На ее внутреннем листке расположен груз 11. Свободный конец ползунка 12 скользит по потенциометру 13, установленному на жестком кронштейне 14, также закрепленном в уголках 9. Провода с потенциометром 13 собраны на штепсельном разъеме 15. Корпус датчика заполняе.гся демпфирующей жидкостью через отверстие для болта 16.

Потенциометры 17 — 19 аналогичны потенциометру 13 и установлены соответственно в корпусах датчиков стрелы, рукояти и ковша и Вы«о«!(!От роль чувствительных элсментов, фиксирующих величину прогиба

1 HoKHx пластин датчиков 4 — 6 от действия грузов 20 — 22. Поте!!циометр 23 служит для установки стрелки !«оказывающего прибора

24 в необходимое положение и находится В кабине экскаватора. В кабине размещены та1сже и потенциометры 25 и 26, с помощью которых плавно регулируется напряжение, подводимое к потенциометрам 18 и 19 датчиков рукояти ковша. Потенциометр 27 предназначен

ДЛЯ HdilrCHCHHH L!X BCTHHT(,lh«OCTH VCTPOHCTB2.

В качестве показывании(его прибора 24 используется Вольтметр, ня который подастC51 CX М >!ЯРН>>lll 3;IPKTOHHIPCKHH CHCHH. C P(ЗИСторов 28- — 31. Вместо вольтметра может быть ис(гользовя!! любой регистрипуюприй прибор ((ям!Оп!1!!!>!циЙ, Ll«(j!po!30H и \p ) . р .

1 яоотаст >>>с1 роиство слсдую!Цим Об" с!° >! с3ох1. К1>кдь1Й из ",стя«ОВленнь!. 113 pd00 IHx ср! янах датчиков отражает Вертикальные

rI(I1(. „iñ !це ни я состВРтстВу юпl его р dсочEГО ОpliIllя, г. с. выходной сигнал с датчика, уста., гв.l;lllroco «я стреле, пропорционален ее

Вер(икяльной проекции $11 Сигнал с датчик;1, >(;rlr!Ori.le«rro: o ня рукояти, соотве icr-!

rc рт икя. ь ной Ilpo(>KII Hv 4g, p(rioHT H, lll I!lI . дят:!и«я, усгяновлеиного «я ковше, соо!(((!с!Вуст rrc;IH (инс 11д.

Бс I!I>III«y ..рогибя гибких пластин датчиков 4- 6 измеряют с помощ!яо потенциомстров 7- -19.

С!реля пропюя зя(цемленноЙ горизонтальной !!лястипы и величина груза, приложен«ого к ее свободному концу, связаны следу;оп;сй за Висим ость!о.

1Д Ро . вел где Рр — — vcличина пРиложенного гРУза;

4 — длина от места защемления до точки закрепления груза;

Е -- модуль х пругости;

Л вЂ” момент инерции.

T. е. при горизонтальном положении пластин стрела прогиба ее максимальна и сигнал с потенциометра, регистрируюшего прогиб, также максимален. Изменение положе16 !

25 зс

40 ф5

5 r>I

4 ния пластины в вертикальной г.лоскости, например на угол а приводит к уменьшению вылета стрелы на величину, пропорциональную синусу а, а следовательно, и к уменьшению выходного сигнала с потенциометра по синусной зависимости. Отличительная особенность Ш-образной формы пластины состоит в том, что она позволяет получать значения вылета стрелы, близкие к максимально допустимым (0,15 длины пластины), и исключает влияние продольного изгиба, так как представляет собой две направленные встречно защемленные пластины равной жесткости. При использовании же одного защемленного стержня с тензоэлементами нельзя загружать его до значений вылета стрелы, больших 0,01 — 0,05 длины самого стержня, чтобы не иметь ошибок от влияния продольного изгиба, больших 1—

5Р/р. Ш-образная форма пластины при определенном подборе дл!1ны и ширины внутреннего и наружных лепестков позволяет получить прямолинейную траекторию перемещения конца внутреннего лепестка, на котором расположен груз. Устранение влияния продольного изгиба осуществляется за счет того, что на внешние ь внутренние лепестки приложены одинаковые изгибающие моменты, но дуги прогибов лепестков направлены ветре l«o и результируюшее движение прямолинейно. Поэтому влияние продольного изгиба «а гибкую Ш-образную пластину исклю-! яется. Следовательно, в этом случае ограничение накладывается только со стороны критической силы Эйлера и упругих свойств материала. Измерение прогиба Ш-образной пластины с помощью потенциометра позволяет получить электрический сигнал, ггропорциональный величине этого прогиба. Сумма сигналов есть глубина (высота) нахождения режущей кромки ковша. Значение выходного сигнала, помимо воспроизведения синус«ой функции, должно изменяться по амплитуде (абсолютной величине), так как датчик может быть установлен на рабочих ор.-я:!ах разной длины. Добиться этого можНо,1óтем изменения подводимого к датчику напряжения питания, так как выходной сигнал с датчика (Бф,есть функция синуса угла поворота рабочего органа и напряжения питания датчика.

1!А = — f(U„g; В1п((.);

Напряжение питания датчиков рукояти и стрелы меняется с помогцью потенциометров 25, 26. Сигнал с потенциометра 1? уменьшать не следует, так как длина стрелы всегда превышает длину рукояти и ковша, и поэтому под него йодстраиваются сигналы с потенциометра рукояти и ковша с учетом соотношения () п,д.с.- БпЭр.. (-1пЪ, = 1-с: Lp: 1-» где -напряжение на потенциометрах 20, 21 и 22 соответственно U U > Urlô<., а

L(,, Lrr, Lr(— длины рабочих органов стрелы, рукояти и ковша.

684102

Фор.)(ига изобретена.(г

Питание потенциометров обеспечивает также и смену знака выходного сигнала, например при переходе стрелы через горизонталь, когда величина h(меняет знак. В сумматоре значения сигналов с датчиков складываются со своими знаками и подаются на показывающий прибор, который проградуирован в метрах либо имеет контрольную отметку, на которую настраивается стрелка прибора с помощью потенциометра 23 по достижении заданной глубины копания. !оследняя операция позволяет повысить чувстви- 10 тельность прибора даже при значительной глубине разрабатываемой траншеи. При этом длина шкалы прибора используется не на всю глубину разработки, а только на последние метр или два. Продольный наклон экскаватора воспринимается каждым датчиком, так как при этом изменяется пространственное положение рабочих органов, а следовательно, и стрелы прогибов каждой Hç гибких пластин датчиков. Поперечный наклон экскаватора также не вносит ошибок в определеzo нии глубины копания, так как при этом увеличивается жесткость пластин в ьсртикальной плоскости, что влечет за собой уменьшение стрел прогибов, а следоват "Ibно, и уменьшение суммарного выходного сигнала. Уменьшение показаний прибора 31 при поперечном наклоне экскаватора на гцкоторый угол пропорционально косинусу этого угла, так как жесткость пластин в поперечной вертикальной плоскости из»еняется по функции косинмса и в предельзо ных случаях соответствует минимальной жесткости (абсол)отно горизонтальная поверхность) ii максимальнок ik(LcTKocTH I рабочее оборудование экскаватора находится в горизонтальной плоскости). Вышеописанные свойства позволяют изготавливать дат- зs чики абсолютно одинаковыми н настраивать устройство на любой тип экскаватора без изменения их механических параметров.

Возможность поворота и фиксирования всех корпусов датчиков на рабочих органах экскаватора под определенным углом. например, по часовой стрел e позволяет получать сигнал, фиксирующий отклонсниc от траектории, наклоненной против часовой стрелки под тем же углом к горизонтали.

Ориентация продольных осей датчиков параллельно продольным осям рабочих элементов позволяет получать электрический сигнал, пропорциональный отклонениям режущей кромки от вертикали.

Устройство для измер HHkI глубины копания экскава.гора, включающее датчики положения, установленные на рабочн. оргаН3х и подключенные через сумматор к регистрирующему устройству. и блок настройки, отгичаюгг(ееел тем, гго, с целью повышения точности измерения. аатчики по.)ожения выполнены в виде Ш-образной пластины, средний л(пссток которой выполн H

vi<01)o(IÐHHb1 м с г1) зом, со(ди псины:» с нодBHkHHb!м конт;ктом потенциомстра, ), ".Г Iн()нлекчгого на жестком кроншт(.инс, закр HëcнHOM ((Х ГО;IК(1Х, 3 Два К Ран Н Н Х .,1(Н(. С )1(ii пласTHHbl закрснл Hbl с помон1ью уг()лков на крышке датчика.

Источники информации, Hf)HII)!тыс H() Hlill(IaHIse при эксг(ертизе

1. Лвторскос свидетельство Л -11,);) 8, кл. Е 02 1г 9,20, 1972.

А

ABTof)cboe cьндетс(11.тво Л -103();)!. кл. Е 02 F 9,20, 1972.

684102

Составитель P. Гладун

Редактор Н. Вирко Техред О. Луговая Корректор В. Синицкая

Заказ 5236/19 Тираж 777 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4