Рабочее оборудование экскаватора

02 Р 9/20 г ГОСУД АРС ПО ДЕЛАМ ОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТ г гав нсни 32 ииЬ ы 4 ъ , (1ффСОО СОВЕТСКИХ - ,",у,СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКюг ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 169069/29-03(54) РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВТОРА(57) Иэации зобретение относится к ме производства земляных раб и применимо на одноковшовых экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудования. Цель - повышениепроизв-сти путем автоматизированноговыполнения зачистных и планировочныхработ. Устр-во содержит стрелы (С) 1,рукоять (Р) 2 с ковшом 3, гидроцилиндры 4, 5 и 6 С 1, 2 Р 2 и открывания днища ковша 3 соответственнои гидродвигатель 7 поворота экскаватора. В шарнирах крепления С 1 к поворотной платформе, Р 2 к С 1 и нацентральной цапфе установлены соответственно угловые потенциометрические датчики 8, 9 и 10, Сигналы с ихвыходов поступают последовательночерез коммутатор 11 аналоговых сигналов в ЛЦП 12, С его выхода сигналпоступает в блок микропрограммногоуправления (БМУ) 13, а оттуда напульт 14 управления, С выходов БМУ13 управляющие сигналы через двухканальные усилители 15-18 поступаютна обмотки электромагнитов 19-22эолотниковых гидрораспределителей23-26. Масло в них подается насосом27 иэ масляного бака 28, По значениям текущих углов поворота Р 2, нак 18лона С 1 и откоса. забоя в БМУ 13вычисляются координаты зубьев ковшаХ, и У. Выдержка координат Х и Уобеспечивает перемещение зубьев ковша по заданной траектории с последовательным приращением к Х, величины1 Ь эа каждый цикл копания, где дпорядковый номер цикла; Ь - толщинасрезаемой стружки грунта. Копаниес установленной позиции экскаваторазаканчивается при Х, равном наибольшему радиусу копания, а У, - высотезабоя, 2 ил.35 Изобретение относится к механизации производства земляных работ и применимо на одноковшовых экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудования - прямой и обратной лопаты.Целью изобретения является повьппение производительности путем автоматизированного выполнения зачистных и планировочных работ. 10На фиг. 1 показана структурная схема управления рабочим,оборудованием экскаватора; на фиг. 2 - схема определения зависимости угла наклона стрелы и выдвижения штоков ее гид роцилиндров от угла поворота рукоятки с оборудованием прямой лопаты,Устройство состоит из стрелы,1, рукоятки 2 с ковшом 3, гидроцилиндров стрелы 4, рукояти 5 и открывания 20 днища ковша 6, гидродвигателя 7 поворота экскватора, угловых, потенциометрических датчиков 8-10, установленных соответственно в шарнирах крепления стрелы к поворотной платформе, рукояти к стреле и на центральной цапфе, коммутатора аналоговых сигналов 11, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, блока микро" программного управления (БМУ) 13, 30 пульта 14 управления, двухканальных усилителей 15-18, обмоток электромагнитов 19-22, золотниковых гидрораспределителей 23-26, масло в которых подается насосом 27 иэ масляного бака 28.На фиг, 2 обозначены:0 - ось вращения стрелы; О - ось вращения рукояти;0,0 = 1 - длина стрелы;0 М = 1 - длина рукояти с ковшом;Н - высота пяты стрелы;Н - высота забоя;К - угол поворота рукояти;- угол наклона стрелы:- угол откоса забоя;К ; - минимальный радиус копанияна уровне стоянки;Кщ- наибольший радиус копания;Ь - длина планируемого участкана уровне стоянки;Х и У - координаты оси 0,Х, и Х - координаты режущей кромкиковша экскаватора (точки М).Стрела 1 шарнирно закреплена вточке 0; на поворотной платформеэкскаватора. К гопове стрелы в точкеО шарнирно крепится рукоять 2 с ковшом 3. Поворот стрелы относительноО, осуществляется гидроцилиндрами 4,а рукоять относительно 02 поворачивается гидроцилиндром 5. Поворот ковшаосуществляется гидроцилиндром 6, Вшарнирах О, и О установлены угловыедатчики сопротивления. Дугой 7 и прямыми 8 показаны действительная и заданная (С, ДЕ) траектории движениязубьев ковша.Координаты точки 02 (голова стрелы) определяются равенствамкХ =1 сов;1 в 1 п Р+ Н (1)Координаты точки М (зубьев ковша)определяются равенствамиХ = Х + 1 в 1 пЫ;У = У 1 рсовК (2)3Совместное ращение этих системуравнений для случая У 1О (зубьяковша движутся по прямой С Д) дает1 рсово Н= агсвдп( -- -"-(3)1Уравнение прямой, наклонной к оси Х (ДЕ), имеет видУ, = Х сЕ- У, (4)Совместное решение систем уравнений (1) и (2) для случая (4) зубья ковша дви;-:-;тси по наклонной прямой ДЕ - даетН+ 1,(зп - с сов)1 (сов о + где в 1 пМ;) + Тд =О. (5)Начальное значение угла = О (начало копания), определяет начальное значение углаДалее, задавая углу К малые приОращения (1-2 ), из выражений (3) и (5) находим текущие значения угла наклона стрелы 3,Подставляя текущие значения углови р в равенство (2), определим координаты Х, и У .Х, =1 сов (3 +1 вхпЫ 3У, = Н, + 1 вхп 3 - 1 сове. (6)Выдержка координат Хи У, обеспечивает перемещение зубьев ковшапо заданной траектории с последовательным приращением к Х величины Ьза каждый цикл копания:Х 1 = Х + 1 рвхпк + Жгде- порядковый номер цикла (1,2 у 3ее и)Ь - толщина срезаемой стружкигрунта.Копание с установленной позицииэкскаватора заканчивается при Х=Н иУ, =Н,Далее экскаватор перемещается наследующую позицию (вперед или в сторону) и процесс повторяется.Перемещение штоков гидроцилиндровстрелы и производительность насосаподачи масла к ним пропорциональныуглу Р и может быть определено потеореме косинусов из треугольникаОаЬ (фиг. 2), где стороны О,Ь иО а - постоянные величны, а сторона= -вызначения в (7),л 1 щт = 1-,; - ( -Ь+с+2 Ься(п(3; -- .Ьс 2(сии, (8) 15Производительность насоса подачимасла в гироцилиндры стрелыПн = 21(тБч, (9)где Я - площадь порщня гидроцилиндров стрелы.20Устройство работает следующим образом.При необходимости перейти от разработки котлована к эачистным работам машинист экскаватора устанавли"вает рабочее оборудование в исходноеположение, при котором значение уг"ла = 0 подает питание на датчики Е)и элементы системы, При этом БИУначинает выполнять программу, записанную в его памяти. Аналоговый коммутатор подключает выходное напряжение потенциометрического датчика 8,отражающего угол наклона стрелы /3,к входу АЦП. Последний преобразует З 5 сигнал датчика в цифровой код, эаписывающийся в памяти БИУ 13. В дальнейшем на один из электромагнитов 20 гидрораспределителя 24 40 через усилитель 1 б мощности подаетсяединичный сигнал. Он срабатываети масло от насоса 27 системы поступает в гидроцилиндр 5 рукояти 2, осуществляя ее поворот против часовой 45 стрелки, Значение угла о( начинаетувеличиваться ( о = М; + ь(,). Еготекущее значение К измеряется датьчиком 9 и БИУ 13. По измеренномузначению угла Ыд и по выражению (3) 50 вычисляется значение угла наклонастрелы, которое реализуется подачей сигнала на один из каналов усилителя 17, на выход которого включены электромагниты 21, гидрораспреде лителя 25. Один из электромагнитов21 срабатывает и масло от насоса 27подается к гидроцилиндрам стрелы 4,а БИУ 13 измеряет значение угла ее .наклона.,Как только измеряемое 35 184гда А и А; - )(ачальное и промежуточное значения угла в шарнире О (между вертикалью и стрелой);143 значение 3 станет равным вычисленному Р, контроллер выключает гидрораспределитель 25, Подставляя текущее значение углов о, и 3; в выражение (6), контроллер вычисляет координаты зубьев ковша Х при У, = О,что необходимо для отслеживания момента перехода от горизонтальной прямой к откосу забоя, Если при этомзначение Х не превысит величину горизонтального участка заданного профиля К(К, = К , + хЬ), то БИУ начинаег определять значение угла /3 з из выражения (5) по измеренному значениюугла поворота рукояти М .При наличии разницы между измеренным и вычисленным значениями углана соответствующие электромагниты 21гидрораспределителя 25 подается сигнал и они включают подачу масла вту или другую полости гидроцнлиндровстрелы 4. До тех пор имеется равенство =з.Текущие значения углов М,и ф; также подставляются в выражение (6) иБМУ вычисляет координаты. зубьев ковша Х и 7.Процесс отслеживания системойпродолжается до тех пор, пока имеется равенство Х = К; + Н сто, т,е.цикл выборки грунта по заданномупрофилю забоя закончен и система проверяет не выбран ли грунт на максимальном радиусе копания экскаватора(Х, - К= О). Если нет, то рабочее оборудование возвращается в исходную позицию. Для этого включается гидроцилиндр подъема стрелы доположения, когда угол ее подъема будет равен начальному Р . После получения равенства=включаетсягидроцилиндр поворота экскаваторана 90 . После реализации этой команды включается гидроцилиндр открыванияднища ковша б и реверсируется гидродвигатель 7 поворота экскаватора(соответствующим электромагнитом 22переключается гидрораспределитель 26).После реализации этой команды (-" О)включается гидроцилиндр опусканиярукояти до положения Ы= О. Цикл закончен,В дальнейшем процесс повторяетсяс введением в уравнение. (3), (5) и,грунта) до тех пор, пока имеетсяХК юох = Оз при У = Н 5718 6При этом обработка закончена, напульт машиниста выдается сигнал "Обработка закончена" и экскаватор управлением вручную перемещается нановую позицию вперед или в сторону.Перемещения штоков гидроцилиндровстрелы по текущему значению угла Д,и соответствующие объемы масла, подаваемые в полости этих цилиндровв функции от угла ф, определяютсяпо зависимости (8) и (9),формула изобретения Рабочее оборудование экскаватора,включающее стрелу с шарнирной опорок,.рукоять, соединенную шарниром со стрелой, причем в шарнирной опоре ,стрелы и в шарнире крепления рукояти 2 О к стреле установлены датчики углаповорота, три гидроэлектрозолотника, гидроцилиндр поворота стрелы и рукояти, линии питания которых соединены с первым и вторым гидро электрозолотником, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности путем автоматизированного выполнения зачистных и планировочных работ, оно снаб- ЗО жено дополнительным датчиком углаповорота, гидроцилиндром открывания днища ковша, тремя дополнительными усилителями, четвертым золотником, коммутатором аналоговых сигналов, аналого-цифровым преобразователем, блоком микропроцессорного управления и пультом оператора, причем три потенциометрических датчика подключены к трем входам коммутатора аналоговых сигналов, гидроцилиндр открывания днища ковша соединен линиями питания с третьим золотником, а линии питания гидродвигателя поворота экскаватора соединены с четвертым гидроэлектрозолотником, выход коммутатора аналоговых сигналов соединен через аналого"цифровой преобразователь с входом блока микропрограммного управления, вход и выход которого подключены к пульту управления, а четыре пары выходов блока микропрограммного управления через соответствующие двухканальные усилители соединены с обмотками управления электромагнитов гидроэлектрозолотников, два выхода блока микропрограммного управления аналого-цифрового преобразователя и коммутатора аналоговых сигналов.1435718 тель О.Капка Л.Сердюкова Состав Техред Редактор А.В Корректор М.В и ва аказ 5618 2 Подписно,д, 4/5 оиэводственно-полиграфическое предприяти В Проектная, 4 город 8 Тираа 637ВНИИПИ Государственнопо делам иэобретейий 113035, Москва, Ж, Ра омитета СС открытий ая наб.