Система автоматического управления отвалом бульдозера

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 2 Р 9/20 51) ЕТ К АВТОРСКОМУ 36Кукли остроительныи 8.8)е регулированиерунта бульдозераарьков, 1963,ССР981. ЭСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Автоматическопроцесса копания гми и скреперами, Хс. 4-17,Авторское свидетельство СВ 870614, кл, Е 02 Р 9/20, 1Патент СССР )1 940651,кл. Е 02 Г 3/20, 1982,(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ОТВАЛОМ БУЛЬДОЗЕРА, содержащая датчик частоты вращения двигателя, логический управляющий блок,первый и второй выходы которогоподключены к управляющим входам трехпозиционного золотникового распределителя с электрическим управлением, соединенного с гидродомкратомподъемаопускания отвала, третий выход логического управляющего блокаподключен к управляющему входу двухпозиционного золотникового распределителя с электрическим управлением, переключатель ручного и автоматического управления, выходы которого подключены к входам логического управляющего блока, датчик положения рукоятки подачи топлива, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью обеспечения работы бульдозерав оптимальном режиме, она снабженаблоком установки опорных напряжений, блоком компараторов и гидроцилиндром выключения сцепления, выходы блока установки опорных напряжений подключены к соответствующимустановочным входам блока компараторов, к входу блока установки опорных напряжений подключен выход датчика положения рукоятки подачи топ.лива, выход датчика частоты вращения двигателя подключен к основнымвходам блока компараторов, выходыкоторого подключены к соответствующим входам логического управляющегоблока, выход двухпозиционного золотникового распределителя с электрическим управлением подключен к гидроцилиндру выключения сцепления,11821 х 3 х хВХ З,хХ 3 Х ВХЗХ Ьхх,3 хх 3 х 13 с ххг хй х Ь х 3 ххф хфх 8 хфххгй хф хф хЬ хХ 5 Х 3.Х ЬХ Фхггх,3 х,ЬХ Ьх Ьх,хг 3 сх Ьх ВЙ Ьх , х Вх х Кх Зх(1) хВх Зхйх ьх, х х ЬХ ХЯХ Изобретение относится к системамавтоматического управления рабочим органом землеройно-транспортной машины и может быть использовано на .бульдозерах и д 3 угих землеройных 5 машинах.Цель изобретения " обеспечение работы бульдозера в оптимальном режиме.На фиг. 1 изображена блок-схема 1 О системы автоматического управления отвалом бульдозера, на фиг,2 - регуляторная характеристика дизельного цвигателя, на фиг, 3 - зависимость значений выходных сигналов логического блока от входных сигналов блока, ня ггг . 4 - вариант зависимости выходного напряжения датчика от частоты вращепия двигателя.Система (Фиг. 1) содержит гидродомкрат 1 подъема и опускания отвала, трехпозиционный золотниковый распределитель 2 с электрическим управлением, двухпоэиционный золотниковый распределитель 3 с электрическим упратзленпем, датчик 4 частоты вращения двигателя, блок 5 компараторов, логический управляющий блок 6 гидроцилиндр 7 выключения сцепления, датчик 8 положения рукоятки подачиЗО топлива, блок 9 установки опорных напряжений, логический управляющий блок содержит группу 10 из четырех элементов И, элемент ИЛИ 11, группу 12 из трех триггеров, переключатель 13 режима работы, линии для передачи управляющих сигналов опускания отвала 14, подъема отвала 15 и отключения педали сцепления 16, линии для передачи информационных сигналов о частоте вращения двигателя 11 и положении рукоятки подачи топлива 18. Так как за пределами оптимальнойзоны до момента достижения точекпереключения управляющие сигналыдолжны сохранять свои значения, тосинтез логического блока выполняютв виде управляющего автомата с па 28 2Компараторы блока 5, элементы И,группы 10, элемент ИЛИ 11 и триггерыгруппы 12 являются типовыми элементами автоматики и вычислительнойтехники. В качестве датчика 4 частоты вращения двигателя может быть использован тахогенератор. Датчиком 8положения рукоятки подачи топливаможет служить механически связанныйс рукояткой ползунковый потенциометр, задающий уровень напряженияна блок 9 опорных напряжений, который,в свою очередь можно выполнить в ви,де делителя напряжения с регулиров;кой уровня напряжения на каждом извыходов,гНа регуляторной характеристике(Фиг. 2) участок кривой между точками п и пЭ соответствует оптимальному режиму работы машины. Участки ппд и п п,соответствуют допустигымотклонениям частоты вращения двигателя, при нарушении которых требуетсяподавать управляющие сигналы на выглубление и заглубление отвала соответственно. При резком падении оборотов ниже точки и (при встрече рабочего оборудования с препятствием,и т.п,) необходимо выключать сцепление. Длительность действия сигналовподъема и опускания отвала и выключения сцепления определяется моментомдостижения участка п - п 9,Выполнение заданного по регуляторной характеристике закона управления иллюстрирует зависимость значений выходных сигналов логическогоблока 6 от входных сигналов этогоже блока (фиг. 3), На основанииэтой зависимости закон функционирования управляющего автомата можетбыть выражен в виде системы булевыхФункций (СБФ): мятью, После преобразований и минимизации СБФ ( 1 ). и с учетом режимов работы системы автоматического управления получают систему Ьункций возбуждения элементов памяти.,г 1, приБ с 0О, при Б13. У 1 = хЪх 4 В Авт.,У 1= хЬх Ь Авт., (2)У 1 = хВ Авт.,5У= У 1 = У= х 5 х Ф Авт,1 Ручн,На основании системы (2) выполнен синтез логического блока 6,По зависимости выходного напряжения датчика от частоты вращения двигателя (фиг. 4) для значений п 4 п пз п 4 п определяются значения Б Бг13 04 и Пдкоторые определяют величину опорных напряжений блока 9.Поп 11опг 2опт зПощ 4 П 4 Поп П хТогда входные сигналы логического блока 6, получаемые на выходах компараторов 1-5, должны иметь следующие значения: Система управления работает следующим образом.Сигнал, пропорциональный частоте30 вращения двигателя, поступает с датчика 4 на вторые входы компараторов 1-5 блока 5. На первые входы компараторов подаются опорные напряжения Бо, Б, Б Б и Оп 5 с выходов 1-5 блока опорных напряжений 9, 35 Значения напряжений на выходах блоКа выставляются на основании регуляторной характеристики (фиг. 2) конкретного двигателя и выбранного типа датчика (фиг. 4). С выходов компараторов блока 5 сигналы х хгх х 4 и хпоступают на входы элементов И группы 10. Если переключатель 13 режима находится в положении "Авт,", что соответствует режиму автомати ческого управления бульдозера, то с первого подвижного контакта переключателя на элементы И подается уровень единицы и разрешается выдача с выходов первого, второго и четверто го элементов И группы 10 сигналов установки соответственно первого, второго и третьего триггеров группы 12 в единичное состояние, с выхода третьего элемента И группы 10 сигнала .55 на установку всех триггеров группы 12 в нулевое состояние, а на второй вход элемента ИЛИ 11 подается уровень нуля с второго подвижного контакта переключателя. При переводе переклю-, чателя 13 режима работы в положение "Ручн.", что соответствует переходу на ручное управление бульдозером, первый подвижный контакт переключателя замыкается на уровень нуля и блокирует элементы И группы 10, а второй подвижный контакт замыкается на. уровень единицы и устанавливает через элемент ИЛИ 11 в нулевое состояние все триггеры группы 12, Таким образом, в положении,"Ручн," не может быть выдано никаких управляющих сигналов на соленоиды и управление отвалом выполняет оператор.Переход в режим автоматического управления рабочим органом может быть выполнен оператором с предварительным заглублением отвала или без него путем перевода переключателя 13 режима в положение "Авт.". При таком положении переключателя 13 управление. отвалом выполняется в соответствии с законом управления, представленным на фиг, 3, Если нагрузка на рабочее оборудование невелика и частота вращения двигателя превышает значение п 4,то по сигналу У 4 с прямого выхода первого триггера группы 12 на соленоид 8 первый золотниковый распределитель 2 включается на заглубление отвала посредством гидроцилиндров 1. При этом частота вращения двигателя начинает снижаться и при значении исигнал У отключается, а распределитель 2 переключается в нейтральное положение. С возрастанием нагрузки, в случае падения частоты вращения двигателя ниже значения п 1 с прямого выхода ,второго триггера группы 12 подается сигнал Уг на соленоид Бг и первый золотниковый распределитель 2 включается на выглубление отвала посредством гидроцилиндров 1. Нагрузка на двигатель начинает падать, и частота вращения двигателя поднимается до значения пг при достижении которого снимается сигнал У и распределиг.тель 2 вновь переключается в нейтральное положение, Таким образом, система стремится поддерживать нагрузку на рабочее оборудование на уровне, при котором частота вращения двигателя находится в пределах пг - п что позволяет обеспечивать оптимальный тягово-экономический режим. В случае наезда на30 непреодолимое препятствие происходит интенспвное снижение частотывращения вала двигателя ниже значения п, по доцюижении которогос прямого выхода третьего триггерагруппы 12 выдается сигнал У на.соленоид Я и второй золотниковыйраспределитель 3 включается навыключение сцепления посредством 10гидроцилиндра 7. Одновременно с этимвыдается также сигнал У на подъемотвала. Если оператор не считаетнужным вмешиваться в работу системы и не переходит на режим ручного 15управления, то при достижении оптимальной дэны частоты вращения двигателя сигналы У и 7 автоматически отключаются, первый золотниковый распределитель 2 устанавливается в нейтральное положение, а второйзолотниковый распределитель 3 устанавливается на слив гидроцилиндра 7,включается сцепление и возобновляется движение бульдозера, в противном 25случае система вновь автоматически,отключает сцепление и выполняетподъем отвала. В процессе работыбульдозера в режиме автоматическогоуправления оператор может задаватьпо своему усмотрению положение рукоятки подачи топлива. За счет наличия связи датчика 8 с блоком 9 опорных напряжений обеспечивается выборучастка регулирования для каждой изрегуляторных характеристик, соответствующих максимальному значению крутящего момента для каждого конкретного положения рукоятки подачи топлива. Рукоятка ручного управленияподъемом и опусканием отвала (не показан) механически связана с золотником первого распределителя 2 и при автоматическом управлении отвалом перемещается в положение, соответствующее выполняемому отвалом действию. Блокировка рукоятки не требуется,Установка всережимного регулятора на тракторных двигателях обеспечивает режим работы двигателя при минимальном удельном расходе топлива. Однако в процессе копания грунта из-за того,что оператор не может точ 1 но регулировать загрузку двигателя, он может работать на корректорной ветви, что приводит к повышенному расходу топлива, или на нижней части регуляторной ветви, что приводит к снижению крутящего момента. Поэтому автоматическое регулирование нагрузки на двигатель, в пределах соответствующих оптимальному тягово-экономическому режиму, посредством заглубления и выглубления рабочего органа приводит к оптимизации режима работы бульдозера как по критерию топливной экономичности, так и по крутящему моменту. Наличие системы, выключающей сцепление, позволяет избежать перегрузок двигателя при встрече рабочего органа с непреодолимым препятствием. Предлагаемая система автоматического управления отвалом бульдозера позволяет значительно уменьшить числоручных управляющих воздействий на рукоятки управления землеройной машины,облегчает условия труда оператора,снижает его утомляемость,. повышаетсяпроизводительность машины, стабилизируется загрузка двигателя, трансмиссии и рабочего оборудования,1182128 Н 0 оставитель А.Ремизов ехред Л.Микеш рректор М СамборсДыльп ст 64 Подписи 073/28ВНИИ 11 Ипо д113035 комит осударственног лам изобретени Москва, Ж, и открытииаущская наб., д. 4 филиал П 11 П "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4