Устройство для измерения глубины копания экскаватора

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п 11684102 К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬ(23) Приоритет -ки-осудврстееннвн комет СССР по делам нзооретеннй н открытнй621.879.8.8) 53) 9.79. Бюллетень33 бликован Дата опубл ования описания 15.09.7(72) Авторы изобретеии Шлыков и Е. А. Элер(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ КОПАНИЯ ЭКСКАВАТОРАИзобретение относится к земле ройным машинам, например к одноковшовым экскаваторам.Известно устройство для определения отклонения режуней кромки ковша о. вертикальной координаты, включающее датчики и индикатор 1.Однако это устройство не контр пирует наклонные прямолинейные траекторли рабочего органа экскаватора, и кроме гого предполагается наличие идеальных связей как между металлическими шарами, так и О между шарами с обоймой. На прак-;ике этого достигнуть не удается из-за:сухого трения, и при положениях стрель:, бл зкгх и горизонтальным, устройство работаетбольшими ногрсшюстями.Известно также устройство для измерения глубины копания экскаватора, вк,ючаюшее датчики положения, установленные на рабочих органах и подключенные через сумматор к регистрирующему устройству, и блок настройки 2.20Известное устройство предполагает механическую настройку датчиков на определенный тип экскаватора, контролирует только горизонтальные траектории режущей кромки раоочего органа. Точность измерения глубины невысокая, что обусловлено влняшем продольного изгиба защемленного стержня. Из-за этого снижается диапазон применения устройства и ухудшается его точностные характеристики при имеющихся габаритных ограничениях.С,елью повышения точности измерения в известном устройстве датчики положения выполнены в виде Ш-образнойл пластины, средний лепесток которой укорочен и несет груз, соединенный с подвижным контактом потенциомет 1 эа, э становленного на жестком кронштейне закрепленном в уголках, а два крайних лепестка пластины закреплены с помощью уголков на крышке датчика.На фиг. 1 изображены схематично регистрирующее устройство и расположение датчиков на рабочих органах экскаватора; на фиг, 2 и 3 - дачик, общий вид; на фиг. 4 - электрическая принципиальная схема устройства.Экскаватор, имеющий стрелу 1, рукоять 2 и поворотный ковш 3, снабжен тремя дат.- чиками 4, 5 и 6, закрепленными с помощью684102 3поворотных оснований на соответствующих рибочих органах. Датчик включает в себя корпус 7, к которому притягивается болтами крышка 8. На крышке закреплены уголки 9, в которых защемлена 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 выониОт роль чувствительных элсментов, фиксирующих величину прогиба гиоких пластин датчиков 4 - 6 от действия грузов 20 - 22. Поте 1 Ииометр 23 служит для установки стрелки показывающего прибора 24 в необходимое положение и находится в кабине экскаватора. В кабине размещены также и потенциометры 25 и 26, с помощью которых плавно регулируется напряжение, подводимое к потенциометрам 18 и 19 датчиков рукояти ковша. Потенциометр 27 предназначен для изменения чувствительности устройства. В качестве покязывяюп 1 его прибора 24 используется вольтметр, на который подастс 51 с мярпьЙ электсическии сиГнал с резисторов 28- - 31. Вместо вольтметра может быть использсвя любой регистриоуюпэий прибор (самон 1) ций, цифровоЙ и др.).),.1 аООТаСТ СГрОИСТВО СЛСд) ЮЦИМ Об 1 я). Ка)кдый из,сгднсвленных 11 я раосчих Ор янах датчиков отражает вертикальные перемещения соответствующего рабочего Ор 1 ии, Г. е. выходной сигнал с датчика, уста., в, Сппого ня стреле, пропорционален ее ворИкальной проекции и. Сигнал с датчики, ст;1)в,еГИОГО ня рукояти, соотве Гствуст исртикяль 1 юй проекции Ьа рукояти, а :Гнил датчики, усгяновлеиного ня ковше, соо 1 чс ГРчет величине 114.Белинурогиоя гибких пластин датчиков 4 6 измеряют с помош 1 яо потенци- О 1 1 стр О , 17 - 19 Среля ро и)я защемленноЙ горизонтальной 1 лястипы и величина груза, приложеного к ее свободному концу, связаны следуоп;сй зависимостьО.ц Ро 4 ., Ягде Р -- величина приложенного груза;1 - длина от места защемления до точки закрепления груза;Емодуль упругости;Л - момент инерции.Т. е. при горизонтальном положении пластин стрела прогиба ее максимальна и сигнал с потенциометра, регистрирующего прогиб, также максимален. Изменение положе 1 О 5 20 25 зс 35 40 45 55 4ния пластины в вертикальной Г 1 лоскости, например на угол 14 приводит к уменьшению вылета стрелы на величину, пропорциональную синусу к, 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 - 5/,. Ш-образная форма пластины при определенном подборе длины 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 встречно и результирующее движение прямолинейно. Поэтому влияние продольного изгиба на гибкую Ш-образную пластину исключается. 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, пропорциональный величине этого прогиба, Сумма сигналов есть глубина (высота) нахождения режущей кромки ковша. Значение выходного сигнала, помимо воспроизведения синусной функции, должно изменяться по амплитуде (абсолютной величине), так как датчик может быть установлен на рабочих Оргя;ах разной длины. Добиться этого можно утем изменения подводимого к датчику напряжения питания, так как выходной сигнал с датчика .)ф ,есть функция синуса угла поворота рабочего органа и напряжения питания датчика.1 А = - (11; в 1 пк);Напряжение питания датчиков рукояти и стрелы меняется с помощью 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 (.)пЪ, = 1.с 1-р. 1., где -напряжение на потенциометрах 20, 21 И 22 СООтВЕтСтВЕННО ГД, (.пр(.)пф., а 1 с, 1 р, 1.к - длины рабочих органов стрелы, рукояти и ковша.684102 Фор,гу.га изобретенп,г 3Питание потенциометров обеспечивает также и смену знака выходного сигнала, например при переходе стрелы через горизонталь, когда величина Ь 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.1 оследняя операция позволяет повысить чувстви о 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 из гибких пластин датчиков. Поперечный наклон экскаватора также не вносит ошибок в определено нии глубины копания, так как при этом увеличивается жесткость пластин в ьертикальной плоскости, что влечет за собой уменьшение стрел прогибов, а следовате;гьно, и уменьшение суммарного выходного сигнала. Уменьшение показаний прибора 31 при поперечном наклоне экскаватора на некоторый угол пропорционально косинусу этого угла, так как жесткость пластин в поперечной вертикальной плоскости из.геняется по функции косинса и в предельзо ных случаях соответствует минимальной жесткости (абсолотно горизонтальная поверхость) и хгаксигал нои жесткост рабочее оборудование экскаватора находится в горизонтальной плоскости). Вышеописанные свойства позволяют изготавливать дат- з 5 чики абсолютно одинаковыми и настраивать устройство на любой тип экскаватора без изменения их механических парггмст 1)ов.Возможность поворота и фиксирования всех корпусов датчиков на рабочих органах экскаватора под определенным угггх. например, по часовой стрелке позволяет получать сигнал, фиксирующий отклонение 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 измерения глубины копания экскаваора, вклочакгцсе дгтч ки оложения, устаоленные на рабочих органах и подключенные через слгматор к регистрирующему строггству, и блок настройки, отгигаюгг 1 еег:.ч те:, 1 чх с целью повышения точности измерения, датчики по.н- жения вгполнены в виде Ш-образной пластины, средний лепесток которой вьполне короченгы. с г 1 зог, соеднонн.: с одвпжным контактом потенциомстра, отнелеиого на жестком кронтене, згкрсгвиномО;гах, а два крайх,еескг пластны закреплены с помопгью углко на крышке датчика.Источники информации, приятыс о нила ние при эксгерт изе1. Лвторскос свдетеьств Л -1133 8, кл. Е 02 1 г 9,20, 1972.2. авторское сьидетсльство Л 403%1, кл. Е 02 Г 9,20, 1972.Составитель Р. 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 - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4