Устройство для автоматизированного поворота тракторного агрегата

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1198821 2 Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 15.01,83. Бюллетень2Дата опубликования описания 25.01.83 пе делам изобретений и еткрытий.у Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования и Совхоз Смычка(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОВОРОТА ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТАИзобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к автоматизации вождения машинно-тракторных агрегатов на поворотной полосе.Известно устройство для автоматизации поворота тракторного агрегата, содержащее электрогидравлические усилители механизма управления, программное устройство в виде профилированного диска с электроконтактным узлом слежения за формой образующей и путеизмерительного колеса с ре о дуктором и гибким валом 1.Однако данное устройство не может обес. лечить реализацию оптимальных по затратам времени кинематических режимов и параметров траекторий рациональных видов поворотов машинных агрегатов, а также не содержит узлов, позволяющих состыковать данное устройство с другим, обеспечИ- вающим автоматическое направление движения агрегата на рабочем гоне или ручное управление им при переезде на другое поле.Недостатки обусловлены тем, что оптимальные по затратам времейи и ширине поворотной полосы кинематические режимы движения и параметры траекторий рациональных видов поворотов для каждого конкретного случая имеют единственное значение, и реализовать заданную ширину поворота можно только в относительно узком интервале соответствующих скоростей движения агрегата по траектории. Заданным ширине поворота, скорости движения по траектории. составу машинно-тракторного агрегата по условиям оптимальности соответствуют единственные значения угловойскорости поворота направляющих колес трактора (интенсивности управляющего воздействия) и предельного угла поворота направляющих колес. В этом устройстве имеется электро- контактный узел слежения за.формой образующей профилированного диска, который по программе может только включать и отключать электрогидравлические усилители механизмов поворота трактора, а регулирование скорости поворота направляющих колес (интенсивности управляющего воздействия) выполнить не может.Данное устройство представляет собой реализацию следящей системы, поэтому возможно движение машино-тракторного агрегата по траектории с ограниченным углом поворота направляющих колес, но в этом случае обязательно наличие автоколебаний, 988212зависящих по амплитуде от зоны нечувствительности электроконтактного узла слежения за формой образующей профилированного диска и от быстродействия электрогидравлических усилителей. Автоколебания неминуемо приводят к увеличению длины траектории времени движения агрегата.Кроме того, автоматическое вождение на поворотной полосе осуществляется по программе без непосредственной связи с местностью, т. е. без обратной связи. Под влиянием внешних возмущающих воздействий, таких как неоднородность рельефа и механических свойств агрофона, а также от воздействия инерционных масс, технического состояния трактора и др. фактические траектории отличаются от расчетных, а разброс их параметров носит случайный характер. Отк:онсния фНтнссеи ; т 1)аск г)1;,2 тельно превыпают ягротех н 1,с.:",ки на точность входа агрегата н Н)вый Оаоо. чий гон. При наличии )дитсля н ркг)- ре целесообразно основную чась траектор 1 н выполнять в режиме автоматического у раиления. В момент, когда даже нетоцные действия водителя уже не могут привести к значительному увеличению времени иоорот, а оставшеося пути еще достаточно для исправления ьозможных ошибок в)жд Ния, нужно передать управление водг.",1; Системе автоматического направлсшя движе ния на рабочем гоне Поэтому существенным недостатком известного устройс 2 является также отсутствие узла, юзоляопего быстро, на ходу без остановки рзкторили снижения скорости движения про 1:ес ти переключение режимов функционироа. ния и в нужный момент передать унравлеИе водителю. Электроконтактный узел копирования образующей профилированного диска в известном устройстве непосредственно управлят включением электромагнитов электрогидравлических усилителей механизма поворота трактора и приводит к образованию ддуч и между контактами, выносу металла и к быстрому выходу их из строя.Известно устройство для автоматического поворота тракторного агрегата, содержа. щее программный блок в виде профилирован- НОГО ДИСК 2 С ШЯГОВЪМ ДВИГ 2 ТЕЛСМ, ИМИ.,1 ЬС- ный датчик скорости на валу заднего моста трактора ь электрогидравлицеские усилители 2,Однако из-за отсутствия блока регулировки (задатчика) интенсивности управляющего воздействия на направляющие колеса блока ограничения предельных углов поворота направляющих колес, блока переклк)- чения режимов функционирования (переключателя), не реализуются оптимальные но затратам времени кинематические режимь движения и параметры траекторий рациональных видов поворотов.,Наличие силового электрического контакта в цепи управления электрогидравлическими усилителямиснижает надежность устройства.Целью изобретения является автоматическая оптимизация времени на поворот тракторного агрегата.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство снабжено преобразователем, переключателем режимов функционирования,задатчиком управляющего воздействия, формирователем управляющего сигнала; датчиОком обратной связи, ограничителем угловповорота направляющих колес, формирователем управляющего сигнала и задатчиком интенсивности управляющего воздействия, причем преобразователь механически связан спрограммным устройством, электрически -с переключателем режимов функционирования и задатциком интенсивности управляю 1 ;) О;:, ст)Ня, кгггорый механицески свян)1, с гул )х колес) трактора, псреключаГ;: ь рс. ж 1 мф у н к пи О и и р О в 2 н и я э;1 е кт р иесг,1 Б.) с )Орм"Овыелем управляюцеГО сГ 1 ла котооый связан с д 2 тчикомобратной связи, а через Ограничитель угловповорота направляющих колес, связанный:Сх;нпчески с гидроусилителем, и электронный усилительс электрогидравлическимиуси,1 Тел)хи, которые механически связаныс задатчиком и нтенсиности уп равляюцеговоздействия и гдроусилите ем, при этомдатчик обратной связи механически связанс идро, сянгелем, 2 задатцик интенсивностигмРЛЯО:ЦС О иОЗДЕйетИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ СВЯ.За ган С ЭЛЕКтРОНЫМ УСИЛИтс.ЕМ.Г 12 1 е)Тсжс зооражс 12 Олоксхема уст1 х)ис"1 а,,)г)Ойсто содержгт гро ракНОС устро 1 сгво 1 Г, пде профилированного дискас нгго)1,) дигатслем, электронным блоком урапения работой шагового двигателя и импуьсных датчиком скорости, преобразователь 2 угловых перемещений в пропорциональное углу напряжение, выполненныйз вид; ) г)иОмстра или вращающегосятрансформатора, механически связанногос программным устройством 1, переключатель режимов функционирования 3; выполненный в виде эЛектронной схемы с сигнальными лампами для индикации включенногорежима, тумблером для переключения направления первого поворота. звуковым генератором для изведения водителя об окончаниипрограммы поворота и передаче управления еху, с кноками для переключения режимог вклюцеиия питания, с штепсельным разьемОх 1;)я с)ед ения с устройством автоматиеск)ГО урав.ения на рабочем гоне, сосхем)й датчика положения, рабочей машины, задатцнк управляющего воздействия 4для режима ручного управления, выполненный в виде потенциометра или вращающего 55ся трансформатора, механически связанного с рулевым колесом 5 трактора и преобразующего угловые перемещения рулевого колеса 5 в пропорциональное углу напряжение,которое через переключатель режимов функционирования 3 передается формирователю управляющего сигнала б, содержащему электронную схему сравнения напряжений, поступающих от датчика обратной связи 7, выполненного в виде потенциометра или вращающегося трансформатора, и задатчика управляющего воздействия 4 или преобразователя 2 через переключатель режимов функционирования 3 Датчик обратной связи 7 имеет механическую связь с гидроусилителем 8 также как и ограничитель углов поворота направляющих колес 9, выполненный в виде двух профилированных дисков на общей оси, которые входят в рабочую щель бесконтактных выключателей типа БК и подключенный двумя электрическими вхо,дами (для раздельного прохождения сигналов на поворот вправо и влево) к формирователю управляющего сигнала 6, а двумя электрическими выходами к электронному усилителю 10. Через электронный усилитель 10 управляющие сигналы проходят к электрогидравлическим усилителям 11, выполненным в виде электромагнитов и золотникового распределителя, С электрогидравлическими усилителями 11 механически связан задатчик интенсивносги управляющего воздействия 12, выполненный в виде транзисторной схемы, которая формирует прямоуголь-, ные импульсы с амплитудой, соответствующей напряжению бортовой сети, и регулируемой длительностью и направляет их на управляемый вход электронного усилителя 10. Транзисторная схема задатчика интенсивности управляющего воздействия 12 имеет потенциометрический регулятор частоты импульсов и бесконтактный датчик оборотной связи (например, вращающийся транс.форматор, механически связанный с выходным звеном электрогидравлического усилителя 11),Устройство работает следующи м образомРассчитывается программа движения агрегата на поворотной полосе: форма образующей профилированного диска программного устройства 1, скорость движения и передача, интенсивность управляющего воздействия, предельный угол поворота направляющих колес трактора, время движения в режиме автоматического управления, Изготавливается и устанавливается профилированный диск, регулируются поворотом на оси профилированные диски ограничителя углов поворота направляющих колес 9 напредельный расчетный угол, установкой движка потенциометра на соответствующее деление шкалы регулируется задатчик интенсивности управляющего воздействия 12, переключатель режимов функционирования 3 настраивается на расчетное время движения в режиме автоматического управления и на направление первого поворота.Поле очищается от крупных предметоввешками через б - 1 О м или сплошной бороздой отбиваются на обоих концах поля кон 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 трольные линии поворотной полосы - границы рабочего гона.Трактор выезжает в поле, выполняет пер-.вый рабочий, проход и в момент, когда задние колеса пересекут контрольную линию поворотной полосы, водитель переводит рычаг управления гидросистемой в положение подъема рабочих органов. Как только рабочие органы сельскохозяйственной машины выглубятся из почвы, от схемы датчика положения машины переключателя режимов функционирования 3 поступит сигнал, устройство автоматически переключается в режим автоматического управления движением на поворотной полосе, от импульсного датчика скорости начинают поступать на вход электронного блока управления шаговым двигателем импульсы, блок выдает управляющие сигналы шаговому двигателю, последний начинает вращать программный диск, кулачок узла слежения за формой образующей начинаф копировать ее профиль и одновременно вращать ротор преобразователя 2. С выхода преобразователя 2 напряжение через переключатель режимов функционирования 3 поступает на вход фор-мирователя управляющего сигнала 6, который в соответствии с направлением поворота ротора преобразователя 2 формирует релейный управляющий сигнал н выдает его на один из выходов. Сигнал через ограничитель углов поворота направляющих колес 9 поступает на вход электронного усилителя 10.В соответствии с длительностью управляющих импульсов, поступающих от задатчика интенсивности управляющего воздействия 12, открывается и закрывается электронный усилитель О, на его выходе появляется в виде импульсов заданной длительности управляющий сигнал и поступает на один из электромагнитов электрогидравлического усилите-, ля 11. Включение электромагнита с заданной частотой позволяет получить движение поршня гидроцилиндра и поворот. направляющих колес не с максимальной скоростью, обусловленной производительностью масля- ного насоса гидросистемы трактора, а с меньшей, зависящей от частоты включений электромагнита. Происходит движение агрегата по траектории поворота. Одновременно с поворотом направляющих колес вращается ротор датчика обратной связи задатчика интенсивности управляющего воздействия 2.Если скорость меньше или больше заданной поте нциометром, то происходит автоматическая корректировка частоты включений электромагнита, Как только направляющие колеса достигнут расчетного предельного угла поворота, ограничитель углов поворота направляющих колес 9 отключит соответствующий управляющий сигнал и поворот колес прекратится, По истечении расчетного времени движения в режиме автоматического , управления переключатель режимов функционирования автоматически переключает устройство в режим ручного управления иизвещает об этом водителя подачей звукового сигнала в течение 2 - 3 с.В момент отключения режима автоматического управления переключателем режимов функционирования 3 от формирователя управляющих сигналов 6 отключается преобразователь 2 и подключается задатчик управляющего воздействия 4. Услышав звуковой сигнал, водитель, путем воздействия на рулевое колесо 5, поворачивает ротор задатчика управляющего воздействия 4 в нужную сторону, Если положение рулевого колеса 5 не соответствует углу поворота направляющих колес, то напряжения, подаваемые на входы формирователя управляющих сигналов 6 от задатчика управляющего воздействия 4 и датчика обратной связи 7 неравны, формируется управляющий сигнал, который проходит через блоки 9, 10, 11 и 8 в соответствии с вышеописанным порядком работы, и происхОдит поворОт направляк)ших кОлес до тех пор, пока напряжения на Входе формирователя управляю(цих сигналов не сравняются.Управляя таким образом трактором, водитель точно вводит агрегат в 1(ОВЫЙ рабочий гон, заглубляет рабочие органы 51 Ин(, и продолжает выполнение сельскохозяйстьс и ной операции. Б момент, когда задние колеса опять пересекут контрольную линик и- воротной полосы водитель переводит рыча( управления гидросистемой в положенис польема рабочих органов. Одновременно с моментом выглубления рабочих органов вклочается режим автоматического направления движения на Г 1 оворотной полосе, но поворот происходит в противоположную сторону 1 чс:лночный способ движения), и процесс повторяется.Использование изобретения позволяет за счет реализации оптимальных по затратам. времени кинематических режимов движения и параметров траекторий уменьшить время каждого поворота на 3844%, увеличи Гь сменную производительность агрегата в за. висимости от длины рабочего гона на 8- -12%формула изобретенияУстройство для автоматизированного поворота тракторного агрегата, включающеепрограммное устройство, импульсный датчик скорости и электрогидравлические усилители, отличающееся тем, что, с целью автоматической оптимизации времени на поворот тракторного агрегата, оно снабжено преобразователем, переключателем режимов10 функционирования, задатчиком управляющего воздействия, формирователем управляющего сигнала, датчиком обратной связи,ограничителем углов поворота направляюцих колес, формирователем управляющегосигнала и задатчиком интенсивности управляющего воздействия, 1(ричем преобразова;тель механически связан с программным устрсйством, электрическис (срсключа Гелем режимов фу(к;1:цпирования и задатчиком 1 птс(с 11 Ос Ги У 1(РавлЯ 101 цс 0 Воздс.Йствии, кстс 1 ый мсхаг(ически связан с 1)алены ХГлесм трактора, 1 Среключатель режимОВ ф нкс 1 Он 1)Овации электрически связанс (1 и;):(рс)ВГтслем управляю;цсго сигнала,кОтОрыЙ сВ 5 зан с д)1 1 чикОм Обр)1(1(ОЙ сВязи,а чсфРсз ОГР)и ч( Гс.1 ь ) Г.(сВ ИОВ 01)с) с 1 наРав -л 511(цих кО;1 сс, сБяза(пь(Й мсха ни чески с1 ИДРОУСИ.1 И ГСЛСМ, и Э, СК 1 РО 111 Ы И СИЛ 1 ТЕГ(1с элсктрогидраялическими 1 силитслями, котОрые ъ 1 еха(и;вски сь 5 зьны с зада)ик 011 ин -тенсивности управляк)ц)его воздействия иГидрсси)итслем, при этс)1 датчик обратнойсвязи механичсски СВ 5(зап с гидроусилителем, а задатчик ин Гснс:(Впости управляющего В( здсйс:и эгСкт 1 иссси с Вяза. с элект.РОННЫ МС 1)1 ТС ЛСМ.10 Г;.(икс( 1.1;ср 01 эма(сии,ц ринятыс ВО Внма 1 ис при ,"кс(с)тизе1. Авторессс свидетсльство О:С;Р1) 1397611 к:1. Л 9(;3 69,(Ц, 1972.2. ЛВГрсксс сви,(,стсг 1 ст) С,С(,Рун ИПИ Гос по делам МоскваППП Пат дарственного комит изобретений и от Ж - 35, Рау шская нт г Ужгород у 30 лиал Редактор В. КоЗаказ 0544/ВН Составитель В Техред И. Верес Тираж П 9 АлексеевКорректор ВПодписноеета СССРкрытийнаб., д. 4/5л, Проектная, 4