Способ управления рабочим оборудованием экскаватора

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 885458(23) П риоритет по делая взабретеккй н отхрытнй(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ ЭКСКАВАТОРА Изобретение относится к областипроцессов управления механизмами, машинами, роботами-манипуляторами,имеющими в качестве управляемых различные шарнирно-рычажные звенья, иможет быть использовано в строитель- фных и дорожных машинах при производстве земляных работ, в крановых установках с шарнирно-сочлененным рабочим оборудованием, имеющим жесткуютокинематическую связь звеньев, в роботах-манипуляторах,Известны способы получения прямолинейной траектории выходных звеньев,рычажных механизмов, например, движе"ние ковша экскаватора с гидроприводомс помощью следящих систем, которыеудерживают заданный параметр в функции от движения ведущего звенаСущность способа управления заключаетсяв том, что при наличии обратной связи составляют функцию перемещения ведомого звена через копирное устройство и следящий золотник. Задают положение копира и затем приводят в движение ведущее звено-рукоять. Ковш по от"ношению к рукояти не перемещают, Глу"бину копания определяют тИсчетным путем с помощью настройки копирногоустройства 1. Однако известные способы обладают следующими недостатками: информация о положении выходного звена достигается сравнительно сложными устройствами, действие которых основано на громоздких вычислительных алгоритмах; в системах управления не используется возможность движения ковша из"за отсутствия необходимых алгоритмов; неточность изготовления исполнительных устройств и элементов обратной связи снижают эффективность их использования; включение приборов и устройств :.в силовой контур управления резко .ухудшает динамические качества таких способов, что приводит к искажению прямолинейной траектории, 88Известен также способ управления выходными звеньями рабочего оборудования например, ковша, основанный на перемещении конечной тяги выходных звеньев по прямолинейной траектории с учетом перемещения начального и среднего звеньев. В этом способе после установки ковша в забой визуально выбирают оптимальный угол резания. В процессе копания грунта положение ковша на прямолинейной траектории при изменении угла наклона стрелы сохраняют неизменным за счет направления жидкости из цилиндра, соединяющего стрелу и рукоять, в цилиндр, поворачивающий ковш на угол, равный относительному угловому перемещению стрелы и рукояти 23. В этом способе отслеживание поворота рукояти производится вручнуюповоротом стрелы, что вносит погрешность в положение ковша на траектории, искажая ее прямолинейность, адля всего процесса в целом отсутст"вует обратная связь, без образованиякоторой возникает укаэанный выше недостаток,Цель изобретения - упрощение процесса управления.Поставленная цель достигается тем,что определяют алгебраическую суммувнешних углов, образованных выходными звеньями, угла между начальнымзвеном и вертикалью и угла между конечным звеном и вертикалью, алгебраическую сумму угловых скоростей выходных звеньев и осуществляют синхронноедвижение выходных звеньев, поддерживая найденную сумму углов постояннойпри изменении величин отдельных углов, а сумму угловых скоростей равнойнулю.На фиг. 1 представлен геометрический контур механизма; на фиг. 2 -блок-схема устройства для осуществления способа.Замкнутый геометрический способконтура ОАВСОО образован рычажным механизмом (рабочим оборудованием экскаватора) АВСО и взаимно перпендикулярными прямыми ОА и 00, которые непринадлежат механизму и представляютсобой вертикаль и горизонталь какгеометрические линии.Звено АБ и вертикаль образуют уголМ (абсолютный угол), звенья АВ иВС - относительный угол р, звеньяВС и СО - относительный угол,м, а вы 40 Ю 84ходное звено СО и вертикаль - уголу (абсолютный угол).На блок-схеме устройства блок 1представляет управляющее устройство,включающее гидрораспределители управления ковшом 2, рукоятью 3 и стрелой 4, на которые воздействует оператор. Ковш 2 связан с рукоятью 3и блоком 1, связанным с блоком следя щего золотника 5. С последним. связан ковш 2, рукоять 3 и стрела1 цу Рцд сц - сигналы положенияковша, рукояти и стрелы соответственно.- командный сигнал управления 15 стрелой, у - выходной параметр всейсистемы, глубина копания, зависящаяот линейных размеров звеньев механизма и их угловых положений. 11 и р -сигналы управления ковшом и ру коятью.При осуществлении способа выходное звено СО перемещают поступательно по прямолинейной траекторииООпри неизменяемых линейных размерах 5 звеньев АВ, ВС, СО и вертикали ОЯ.В процессе управления меняют толькоуглы и длину ООСумма внешних углов такого замкнутого геометрического контура равна:ч + р +,и + 90- " + 90 о "-3 б 00(1)что после преобразований приводит кМ + р + р -= 180 . (2)Положение рабочего оборудования(механизма) изменяют путем поворотаотдельных звеньев относительно другдруга и неподвижной точки А (точкикрепления оборудования к какой-либоопоре).Для случаев, когда угол у поддерживают постоянным, например при движении ковша экскаватора по прямолинейной траектории, формула (2) принимает вид:Ч+ Я +,О = соп 5 С (3)что является условием образования 45 обратных связей любых (3) типов, Нафиг. 1 показаны положения механизма1, 11, 111, Ч, которые поясняютформулу (3)Для других случаев, когда угол уизменяют по заданному закону, например в кранах с жесткой шарнирно-сочлененной конструкцией рабочего оборудования, формула (1) принимаетвид:ы Ч + р +, : 18 О+: Ы), (4)где с 1, - какой"либо параметр, например угол между горизонталью и рукоятью.35 4 о 45 5 8Формула (4) также является основой создания обратных связей любого типа.Указанные формулы справедливы для статики приведенных выше механизмов, Для получения условий использования обратных связей в кинематике формулы(1) - (4) дифференцируют по времени и получают;Ч+Ф+- у =0; Ь)+Р+Й= 0 (6)Ч+У +р,: , (7)Техническая реализация способа управления движением механизмов с шар" нирно-рычажным устройством рабочего оборудования заключается в получении информации об угловом положении звень ев в процессе перемещения их с помощью различных датчиков, сигналы ко" торых используют для обеспечения пере мещения конечной точки выходного звена по прямолинейной траектории.Применительно к экскаватору способ управления можно реализовать следующим образом,Положение стрелы 4, рукояти 3 иковша 2 относительно друг друга инеподвижной опоры регистрируют с помощью известных датчиков по сигналамЯщч ,рс д Иэ формулы (3)следует, что, если оператор управляет ковшом 2 и рукоятью 3 произвольным образом, угол 9 изменяют поворотом звена АВ так, чтобы формула (3)выполнялась, т.е. сумму полученныхсигналов поддерживают постоянной.При отклонении от заданного конкрет"ного значения постоянной исполнительным устройством перемещают звено АВ,приводя угол Ч в соответствие с фор" мулой (3), ликвидируя это отклонение, Для экскаваторов с гидроприводом таким исполнительным устройством явля" ется следящий золотник, который приводят в действие механически, электрически, гидравлицески или другим способом при появлении рассогласования в сумматоре.С помощью эадатцика глубины копания (линия ОА на фиг, 1) выбирают необходимую отметку. Шкалу эадатчика градуируют, в функции линейного размера АР и угла Ч, при этом штоки гидроцилиндров ковша 2 и рукоятки 3 втягивают до упора; т.е. градуировку ведут при постоянных значениях углов Я и у., Затем производят установку ковша в забой ручным управлением гидроцилиндра стрелы 4 (звено АВ),8458 6 поворачивают ковш 2 на оптимальный угол резания, который определяют в соответствии со шкалой глубин, В результате такого поворота стрела 4 отслеживает движение ковша 2, удерживая режущую кромку.его на прямой линии ОР. В режиме копания рукоять 3 двигают на себя, а ковш 2 в противоположную сторону согласно формуле (6). Стрела 4 отслеживает движение рукояти 3 и ковша 2, оставляя режущую кромку ковша 2 на прямой 00. Сигналы датчиков положения ковша 2, ру" кояти 3 и стрелы 4 акцю ЮР,Ф Сс А принимают с помощью сумматора, входящего в блок следящего золотника (БСЗ). Результирующим, полученным после суммирования сигналом, воздействуют на следящий золотник, который ,командой 0 с управляет стрелой 4. Вы;ходной параметр всей системы у .глубина копания.Таким образом, использованием трех подвижных звеньев рабочегооборудования экскаватора и полученных зависимостей для образования следящей сис" темы обеспечивается возможность до" стижения прямолинейного движения режущей кромки ковша.формула изобретения 5 1 о 15В - го25 зо Способ управления рабоцим оборудованием экскаватора, основанный на перемещении конечной точки выходных звеньев по прямолинейной траектории с учетом перемещения начального и среднего звеньев, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью.упрощения процесса управления определяют алгебраическую сумму внешних углов,образованных выходными звеньями, угла между начальным звеном и вертикалью и угла между конечным звеноми вертикалью, и алгебраическую суммуугловых скоростей выходных звеньеви осуществляют синхронное движениевыходных звеньев, поддерживая найденную сумму углов постоянной при измененни величин отдельных углов, асумму угловых скоростей равной нулю. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й 219457, кл. Е 02 Г 9/26, 1968.2. Патент фРГ У 2439967, опублик, 1976аз 10477/4 писно лиал ППП "Патент",жгород ВНИИП885458 Тираж 6 Проектна