Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора

(19 20 51)5 Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дст- рое(21) 4680823/03(54) АДАПТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к горной и строительной пром-сти и м,б. использовано в электрогидравлических приводах одноковшовых и роторных экскаваторов и землеройных машин. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения динамических нагрузок в режиме стопорения рабочего органа экскаватора, Электрогидравлический привод содержит регулируемый нереверсивный насос 1 с гидравлическим механизмом 2 изменения подачи, блок 3 электрогидравлического дистанционного пропорционального управления подачей насоса 1, гидравлические линии 4 и 5, блок 6 коммутирующих лапанов, гидроцилиндр 7, предохрани1681036 10 тельный клапан 9, Дополнительно привод снабжен датчиками 10 и 11 давления, элементы 12 и 13 нелинейности с характеристикой "эона нечувствительности с ограничением", суммирующим усилителем 14, двухполярным стабилизатором 15, блоком 16 выделения модуля и управляемым переключателем 17 с информационными 18 и 19 и управляющим 20 входами и выходом 21, диодами 22 и 31, датчиком 23 тока катушки электромагнита, блоком 24 электронной Изобретение относится к горным машинам и может быть использовано в злектрогидравлических приводах одноковшовых и роторных экскаваторов, землеройно-транспортных машин и т.д,Цель изобретения - повышение надежности рабочего органа путем снижения динамических нагрузок.На фиг, 1 изображена принципиальная схема адаптивного электрогидравлического привода экскаватора; на фиг. 2 - принципиальная схема блока электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса,Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора содержит регулируемый нереверсивный насос 1 с гидравлическим механизмом 2 изменения подачи насоса и соединенный с его входом блока 3 злектрогидравличес;ого дистанционного г:ропорциональногс управления подачей насоса, а также подключенный к гидронасосу через гидравлические линии 4 и 5 и блок 6 коммутирующих клапанов, гидроцилиндр 7, шток которого соединен с рабочим органом 8, и присоединенный к гидролиниям 4 и 5 предохранительный клапан 9,С целью повышения надежности путем снижения динамических нагрузок в режиме стопорения рабочего органа дополнительно введены первый 10 и второй 11 датчики давления, первый 12 и второй 13 нелинейные элементы с характеристикои "эона нечувствительности с ограничением", первый суммирующий усилитель 14, двухполярный стабилизатор 15, блок 16 выделения модуля, управляемый переключатель 17, с информационными входами 18 и 19, управляющим входом 20 и выходом 21, первый диод 22, датчик 23 тока катушки электоомагнита блока дистанционного управления подачей насоса, блок 24 электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса 24, блок 25 диагностирования режима стопорения рабочего органа, содержащий второй 26 и третий 27 суммирующие усилители, блок 15 20 25 30 35 40 45 модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, блоком 25 диагностирования стопорения рабочего органа 8, включающим в себя суммирующие усилители 26, 27 и 29, блок 28 дифференцирования и поооговый элемент 30, Адаптация системы к изменениям условий работы производится изменением режима работы насоса 1 в зависимости от погрузки путем измерения давления в гидравлических линиях 4 и 5 и подачи сигнала в систему управления. 2 ил. 28 дифференцирования, четвертый суммирующий усилитель 29, пороговый элемент 30 и второй диод 31, при этом вход датчика 10 присоединен к напорной гидролинии 4, выход датчика 11 давления присоединен к сливной гидролинии 5, выходы датчиков давления через нелинейные элементы 12 и 13 соответственно подключены к первому и второму входам усилителя 14 с двуполярным ограничением выходного сигнала, третий вход которого подключен к источнику задающего напряжения Оз, выход усилителя 14 через блок 16 выделения модуля подключен к первому информационному входу 18 переключателя 17, к второму входу 19 которого подключено напряжение Ост отрицательной полярности, выход 21 через диод 22 соединен с катушкой электромагнитного модуля 3 дистанционноо управления. Выход датчика 23 тока катушки электромагнита модуля 3 подключен через блок 24 электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса и соединен с первым входом второго сумматора 26 блока 25 диагностирования режима стопорения рабочего органа, второй вход усилителя 26 подключен к источнику задающего напряжения Оз, третий вход которого подключен к источнику постоянного напряжения О 1, пропорционального величине давления отсечки Рост. Выход усилителя 26 соединен с первым входом третьего сумматора 27, второй вход которого соединен с выходом датчика 10 давления, выход третьего сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора 29, и через второй диод 31 и блок 28 дифференцирования соединен с вторым входом четвертого сумматора 29, выход которого через пороговый элемент 30 соединен с управляющим входом 20 управляемого переключателя 17.Передаточная функция модели гидравлического механизмаРу ( Р ) Р 2 т 1 т 2 + Р т 1 + 1где Ру - сигнал давления с выхода модулядистанционного пропорционального уп равления подачей насоса;О - подача насоса;Кдп - коэффициент подачи; 5Т 1 п, Т 2 п - постоянные времени,На фиг, 2 изображена схема блока электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, имеющаяпередаточную функцию 10024 Р 2 Вз 1Огз Р В 1 Р В 2 ВЗС+РВ 2 Сг+12 ВзГДЕ Кдп, В 2 С 2 = Ттп, ВЗС 2 = Т 2 п15Адаптивный электрогидравлическийпривод экскаватора функционирует следующим образом.На третий вход усилителя 14 поступаетзадающее напряжение Оз, величина которого пропорциональна требуемому значениюподачи насоса 1 Оэ,Блок 16 служит для получения сигналаодинаковой полярности при обоих направлениях перемещения штока гидроцилиндра.Необходимое направление перемещенияштока гидроцилиндра при используемом вданном приводе нереверсивном регулируемом насосе 1 обеспечивается блоком 6 коммутирующих клапанов.При отсутствии управлягощего сигналана управляющем входе 20 управляемого переключающего блока 17 замкнута цепь 18 -21 и сигнал с выхода блока 16 поступаетчерез диод 22 на катушку электромагнитаблока 3 дистанционного пропорционального управления подачей насоса.На выходе блока 3 устанавливается давление Ру, изменяющееся пропорциональновеличине тока Ь в катушке электромагнитного модуля. Рабочий орган 8 перемещается на расстояние, пропорциональноезначению давления управления Ру, Приэтом изменяется подача насоса О = Кдп Ру.На выходе датчика 10 давления вырабатывается напряжение, пропорциональноедавлению в напорной магистрали Рв. Этонапряжение поступает на вход нелинейногоэлемента 12, зона нечувствительности которого пропорциональна давлению отсечкиРост. Если напряжение на выходе датчикадавления превышает зону нечувствительности нелинейного элемента, то на выходеэтого элемента появляется напряжение, поступающее на первый вход усилителя 14.Полярность этого напряжения противоположна полярности напряжения Оз. Поэтомупо мере роста давления в напорной магистрали Рв(в области РвРост.), напряжение нввыходе усилителя 14 постепенно уменьшается, что приводит к уменьшению тока 3 иснижению давления управления Ру и соответственно к снижению подачи насоса О.т,е, к снижению скорости штока гидроцилиндра 7 и рабочего органа 8, т,е, формируется экскаваторная характеристиказависимости подачи О от давления Р В напооной магистрали,Суммирующий усилитель 26 блока 25диагностироВания Осуществляет Вычисление статической составляющей давления Рвв функции текущего значения подачи насосаО согласно уравнениюЧЗ ЦК Ко 2 р 2где Оз - заданная подача насоса;ОзКр 2 =о.т - 1 отсНапряжение на втором входе усилителя26 пропорционально выражению Оз/Крг,третий вход подключен к постоянному напрЯжению 01, пропорциональному Рост, НаВторой и третий вход усилителя 26 с Выходаблока 24 подается напряжение, пропорциональнсе текущему значению подачи насосаО, т,е. и ропорционал ьное И Крг,Напряжение на первом входе усилителя26 имеет полЯрность, протиВОположнуго полярности напряжения на его Втором и третье, т ВхОдах, Напряжение на выходе усилителя26 пропорционально значению давления РвСуммирующий усилитель 27 осуществляетвычисление динамического выброса давления ЛР которое происходит при резкомстопорении. Величина ЛРв обусловлена восновном. электромагнитной инерционностью катушки электромагнита модуля 3, атакже механической инерционностью механизма 2,На первый вход усилителя 27 поступаетсигнал, пропорциональный действительному давлению Ре в напорной магистрали, Навторой вход поступает сигнал с выхода усилителя 26 пропорциональный статическойсоставляющей давления Р. Это напряжение имеет полярность, противоположнуюнапряжению на первом входе усилителя,т,е. на выходе формируется сигнал, прапорциональный динамическому выбросу давления ив в режиме стопорения.Напряжение на выходе блока 28 дифференцирования пропорционально скоростиизменения сигнала ЛР. Напряжение наобоих входах усилителя 29 имеет одинаковую полярность, и с выхода усилителя 29поступает на вход порогового элемента 30,При наступлении режима стопорения сигнала на входе порогового элемента 30 достигает порога переключения, и на его выходеформируется сигнал "Лог. 1", которая переключает блок 17, и на выходе становится сигнал, равный Уст Величина этоо сигнала в несколько раз превышает номинальное напряжение катушки электромагнита модуля 3, т.е. в режиме стопорения происходит форсированное снижение тока катушки электромагнита эм,Вследствие этого происходит также форсированное снижение давления управления Ру и, следовательно, подачи насоса О,Благодаря ускоренному снижению подачи насоса О в режиме стопорения предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение стопорных динамических усилий. Формула изобретения Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора, содержащий регулируемый гидронасос с гидравлическим механизмом изменения подачи насоса и соединенный с его входам блок электрогидравлического дистанционного пропорционального управления подачей насоса, а также подключенный к гидронасосу через гидравлические линии и блок коммутирующих клапанов гидроцилиндр, шток которого соединен с рабочим органом, и присоединенный к гидролиниям предохранительный клапан, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения динамических нагрузок в режиме стопорения рабочего органа, введены первый и второй датчики давления, первый и второй нелинейные элементы с характеристикой типа "зона нечувствительности с ограничением", первый суммирующий усилитель с двухполярным ограничением в цепи обратной связи, блок выделения модуля, управляемый переключатель, первый диод, датчик тока катушки электромагнита блока дистанционного управления подачей насоса, блок электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, второй суммирующий усилитель, третий суммирующий усилитель, второй диод, блок дифференцирования, четвертый суммирую щий усилитель и пороговый элемент, причемвход первого датчика давления присоединен к напорной гидролинии, вход второго датчика давления присоединен к сливной гидролинии, выходы датчика давления подключены 10 соответственно через первый и второй нелинейные элементы к первому и второму входам первого суммирующего усилителя, третий вход которого подключен к источнику задающего напряжения положительной 15 полярности, выход первого суммирующегоусилителя через блок выделения модуля подключен к первому информационному входу управляемого переключателя, второй информационный вход которого соединен с 20 источником отрицательного напряжения, авыход подключен к аноду первого диода, катод которого соединен с катушкой электромагнита блока дистанционного управления подачей, выход датчика тока катушки 25 электромагнита блока дистанционного управления подачей через блок электронной модели подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с источником задающего напряжения поло жительной полярности, третий вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, пропорциональному величине давления отсечки, выход второго сумматора соединен с первым входом второго сумма тора, второй вход которого соединен с первым датчиком давления, выход третьего сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора и с анодом второго диода, катод которого через блок дифференцирова ния соединен с вторым входом четвертогосумматора, выход которого через пороговый элемент соединен с управляющим входом управляемого переключателя,1681036 Составитель А, МартыновРедактор М, Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор С. Чер аз 3299 Тираж 380 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР ри оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101