Способ управления рабочим процессом землеройной машины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Е 02 Р 9 22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ОМИТЕТ СССР Й И ОТКРЫТИЙ З,ж ПИСАНИ ОБРЕТЕЕЛЬСТВУ ся к областиия рабочими лах К АВТОРСКОМУ СВ(71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожный(57). Изобретение относ автоматического управл.ЯО 1263775 А 1 процессами землеройно-транспортных машин и позволяет повысить их производительность, В процессе копания измеряют текущее значение сигнала управления Ч и сравнивают его с заданными максимальным Чи минимальным Ч значениями, формируют сигнал управления включением рабочего органа (РО) при его выглублении при условии Ч-Ч, ( О, а при заглублении РО - при Ч-Ч, , О. Дополнительно задают значение сигнала выключения Ч меньше Ч. Сравнивают его с Ч и формируют сигнал выключения РО при выглублении при условии Ч-Ч) О, д а при заглублении - при усЛовии Ч-Ч ц,О. Т. обр. Ч стабилизируется в процессе копания в заданных преде-Ч)3 и С:если Ч-Ч ,нО, то х= -х при заглублении рабочего органа вырабатывают сигнал выключения золотника цо условию 20 Ьннесли Ч-Ч,6 О, то х=х Для землеройных мацин цикличногодействия -скреперы, бульдозеры-значение сигнала выключения золотника смещают к зада.иному максимальному или минимальному значению сигнала управления, которое соответствуетминимальному значению сил сопротивления ца рабочем органе.На фиг. 1 показана диаграмма управления рабочим процессом землеройной машины цикличного действия; нафиг; 2 - диаграмма управления рабочим процессом эемлеройной машины непрерывного действия; ца фиг, 3система управления рабочим процессомземлеройцой машины на примере скрепера.На фиг. 1 и 2 обозначены; Ч - текущее значение сигнала управления;ЧМонсмаксимальное значение сигнала управления; Ч- минимальноезначение управления; Ч , - значение сигнала выключения золотника;время,На фиг. 3 устройство управлениярабочим процессом землеройцой машины ца примере скрепера содержитисполнительный гидроцилиндр 1 управления ковшом 2 скрепера, доплеровский датчик 3 измерения скорости движения скрепера, состоящий из ультразвуковых преобразователей 4 и 5, генератора 6 ультразвуковой частоты,усилителя 7, синхронного детектора 8,полосового усилителя 9, формирователя 10 прямоугольных импульсов, интег 30 Э 5 40 50 55 Изобретение относится к эемлеройным машинам цикличного и непрерывного действия, а именно к скреперам, бульдозерам, автогрейдерам, экскаваторам и др, 5Цель изобретения - повышение производительности достигается тем, что дополнительно задают значение сигнала выключения, которое сравнивают с текущим значением сигнала управления и по изменению знака этого сравнения при выглублении рабочего органа вырабатывают сигнал выключения золотника по условию ратора 11; элекрогцдравлическии преобразояатель 12, состоящий цз усилителя 13 постоянного тока, вход которого подключен к выходу преобразователя действительной скорости движения Ч, а выход усилителя 13 связан с двигателем 14 постоянного тока, вал которого соединен с насосом 15, который связан с гидрополостью 16 сигнала давления, дросселем 17 и баком 18, Задатчики и элементы сравнения макс и мин сигнала управления выполнены в виде клапанов 19 и 20 давления, входы которых гидролицией 21 связаны с гидрополостью 16 сигнала давления, а выходы гидролиниями 22 и 23 соединены через клапаны ИЛИ 24 и 25 с гидро- полостями сервоуправления золотника распределителя 26, который гидро- магистралями 27 и 28 соединен с полостями исполнительных гидроцилицдров 1. Задатчики и элементы сравнения сигнала выключения золотника выполнены в виде клапанов 29 и 30 давления, входы которых гидролицией 21 соединены с гцдрополостью 16 сигнала давления, а выходы - гидролиниями 22 и 23 связаны с полостями сервоуправления золотника распределителя 26 и гидролиннями 31 и 32 связаны со сливом в бак 33. Гидролиния 34 питания рабочей жидкостью соединена с клапанами 19 и 20, гидролиции 35 и 36 ручного управления подключены к золотнику распределителя 26. Насос 37 подключен к золотнику 26 и гидролиции 34 питания.Управление рабочим процессом землеройной машины по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.Процесс копания грунта начинают путем заглубления движущегося рабочего органа в грунт. В процессе копания грунта измеряют текущее значение сигнала управления Ч (фиг. 1,2) и сравнивают его с заданным максимальным Ч и минимальным Ч значениями сигнала управления. Если разность текущего и максимального значений сигнала управления больше или равна нулю, то вырабатывают сигнал включения исполнительного механизма х для заглубления рабочего органа вннесли Ч-Ч ). О, то х=х20 где х - сигнал управления исполнительным механизмом.Этому состоянию на диаграммах(фиг. 1 и 2) соответствует точка а,в которой исполнительный механизмвключают для заглубления рабочегооргана,11 ри заглублении рабочего органаизмеряют текущее значение сигналауправления Ч и сравнивают его сзаданным значением сигнала выключения Чисполнительного механизма. Если при заглублении разностьтекущего значения сигнала управления и заданного значения сигналавыключения меньше или равна нулю,то вырабатывают сигнал выключениях исполнительного механизмаьык если Ч-Ч ( О, то х=х "ф нулю, то вырабатывают сигнал выключения исполнительного механизма если Ч - Ч) О, то х= -х Этому состоянию на фиг. 1 и 2 соответствует точка д, в которой выключают исполнительный механизм при выглублении рабочего органа.Если при копании грунта произошло резкое уменьшение нагрузки на отвале, например, соответствующее точке А на фиг. 1, 2, при котором текущее значение Ч сигнала управления больше заданного значения сигнала управления Ч, , , то вырабатывают сигнал для заглубления рабочего органа, При эаглублении отвала сравнивают текущее значение сигнала управления с сигналом выключения золотника и в точке б выключают исполнительный меесли Ч-Ч ( О то х= - хьканиц ф 40 Этому состоянию на диаграммах (фиг, 1 и 2) соответствует точка с, .в которой производят включение исполнительного механизма для выглуб ления рабочего органа.При выглублении рабочего органа уменьшаются сопротивления и происходит увеличение текущего значения сигнала управления Ч. В процессе выглубления рабочего органа текущее значение сигнала управления Ч сравнивают с заданным значением сигнала выключения Чщ исполнительного механизма Если раэпость текущего зна чения сигнала управления и заданного значения сигнала выключения исполнительного механизма больше или равна Этому состоянию соответствует точка Ь, в которой выключают исполнительный механизм. Участок аЬ диаграмм соответствует эаглублению рабочего органа.При копании грунта сопротивления на рабочем органе возрастают. В процессе копания измеряют текущее значение сигнала управления Ч и срав- ЗО нивают его с заданным минимальным значением сигнала управления Чш Если разность текущего и минимального значений сигнала управления меньше или равна нулю, то вырабатывают сигнал включения исполнительного механизма -х для выглубления рабочего органа ханиэм.Таким образом, разработанный способ управления позволяет в процессекопания стабилизировать текущее значение сигнала управления в заданныхпределах (Ч-Ч, ). В конкретныхгрунтовых условиях задают оптимальные значения максимального Ч,=Чф, и минимального =Ч",пределов изменения сигнала управления, при которых обеспечивается максимальная производительность машиныпри копании грунта.Для машин цикличного действияскреперы, бульдозеры-значение сигнала выключения Ч, смещают к пределу, соответствующему минимальномузначению сил сопротивления на рабочем органе. На фиг. 1 для скреперапри управлении рабочим процессом поскорости движения значение сигналавыключения исполнительного механизма Чсмещено к заданному значению сигнала управления Ч,Особенность способа управленияв этом случае заключается в следующем.После выключения исполнительного механизма в точке 6 или точке Е ко-пание грунта производят при зафиксированном (неуправляемом) состоянии рабочего органа относительно рамы машины. Однако вследствие увеличения объема вырезаемого грунта при поступательном движении машины сопротивления на рабочем органе возрастают и уменьшается текущее значение сигнала управления Ч. Это уменьше45 50 55 5 12 ние сигнала управления Ч происходит практически от максимального значения У до минимального значения Ч сигнала управления. Таким образом, текущее значение сигнала управления Ч будет максимальное время находится в зоне неравномерности регулирования (Ч, -Ч) при выключенном исполнительном механизме. Этим достигается минимальное число включений исполнительного механизма и максимальная производительность эемлеройной машины цикличного действия,Для машин непрерывного действия автогрейдеры, многоковшовые экскаваторы - сигнал выключения Чрасполагают в средней части зоны неравномерности регулирования (ариан Чмин ) так как после выключения исполнительного механизма в точке В или точке 6 последующее изменение сопротивления на рабочем органе равновероятно в сторону увеличения и уменьшения, При таком значении сигнала выключения Удля землеройных машин непрерывного действия обеспечивают минимальное число включений исполнительного механизма и максимальную производитель- кость процесса копанияУстройство управления рабочим процессом землеройной машины на примере скрепера работает следующим образом.Процесс копания грунта осуществляется при поступательном движении скрепера на рабочей передаче с максимальной скоростью холостого хода. При помощи доплеровского датчика 3 осуществляется измерение текущего значения действительной скорости движения скрепера. Генератор 6 Формирует последовательность импульсов, частота которых равна частоте механического резонанса ультразвукового преобразователя 5. Импульсы генератора 6 преобразуются преобразователем 5 в упругое возмущение воздуха, которое отразившись от земли попадает в ультразвуковой преобразователь 4, Принятый сигнал усиливается в усилителе 7. В синхронном детекторе 8 выделяется разностная частота сигналов с передающего ультразвукового преобразователя 5 и приемного ультразвукового преобразователя4, Сигнал, принятый ультразвуковым преобразователем 4, равен сигналу передающе 5 10 15 20 25 за 35 40 го ультразвукового преобразователя 5 плюс сигнал доплеровского смешения. Сигнал доплеровского смещения прямо пропорционален скорости движения землеройной машины при копании грунта. Сигнал с выхода синхронного детектора 8 усиливается полосовым усилителем 9 и подается на вход формирователя 10 прямоугольных импульсов. Частота импульсов на выходе Формирователя 10 соответствует частоте доплеровского сигнала, При интегрировании серии импульсов интегратором 11 на его выходе появляется сигнал постоянного тока, пропорциональный скорости движения машины.Сигнал постоянного тока усиливается в усилителе 13, от которого на якорную обмотку двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов подается сигнал управления У , За счет изменения напряжения управления получаются необходимые частоты вращения двигателя 14. Регулировочные характеристики двигателя п=Г(Ч 1 ) линейные, т.к. частота вращения и прямо пропорциональна напряжению управления Ч, .Вал двигателя 14 связан с насосом 15, который перед дросселем 17 создает сигнал давления с гидрополос ти 16. Таким образом, определяется скорость движения машины доплеровским датчиком 3, который на выходе Формирует сигнал постоянного тока, который, в свою очередь, в электро- гидравлическом преобразователе 12 Формируется в сигнал давления в гидрополости 16, прямо пропорциональный скорости движения машины. Перед началом процесса копания при отсутствии сил сопротивления скорость движения и сигнал давления в гидрополости 16 имеют значение больше сигнала Ч, , соответствующее точке а на Фиг. 1, поэтому срабатывает клапан 19 давления, давление от линии 34 управления через клапан 19 давления по гидролинии 22 через клапан ИЛИ 24 поступает к гидрополости .сервоуправления золотника распределителя 26, золотник которого перемещается вниз. Рабочая жидкость от насоса 37 через распределитель 26 по гидромагистрали 28 подается в поршневые полости исполнительных гидроцилиндров 1, которые осуществля. ют перемещение вниз ковша 2 скрепе 1263.7ра и эаглубленче его в грунт. При эаглублении ковпга в грунт возрастают силы сопротивления и соответственно уменьшается скорость движения машины и сигнал давления в гидро полости 6. Золотник распределителя 26 остается включенным и происходит заглубление ковша 2 до момента срабатывания клапана давления 29, настроенного на сигнал выключения золотника. При срабатывании клапана 29 давления гидролиния 22 сообщается с гидролинией 31 и со сливом в бак, поэтому золотник распределителя 26 выключается, устанавливая 15 исполнительные гидроцилиндры 1 в запертое положение. Это состояние соответствует точке Ь на фиг.При поступательном движении скрепера вырезаемый грунт поступает в 20 ковш и по мере его наполнения возрастают сопротивления движению и падает скорость движения скрепера. Когда скорость движения скрепера достигнет минимального заданного значения, 25 при котором сигнал давления в гидро- полости соответствует Ч, например в точке С на фиг. 1, срабатывает клапан 20 давления и давление от гидролинии 34 через клапан 20 по З 0 гидролинии 23 подается к гидрополости сервоуправления через клапан ИЛИ 25, осуществляя переключение вверх золотника распределителя 26. Рабочая жидкость от насоса 37 через распределитель 26 по гидромагистрали 27 подается к штоковым полостям исполнительных гидроцилиндров 1, осуществляя подъем ковша 2 и уменьшение толщины вырезаемой стружки, В результате уменьшения сопротивлений на ковш возрастает. скорость движения и сигнал давления в гидрополости 16. Когда сигнал давления Ч повысится ДО значения Чсрабаты вает клапан 30 давления и соединяет гидролинию 23 с гидролинией 32 и со сливом в бак. С этого момента золотник распределителя 26 устанавливается в запертое положение, соответствующее точке Й на Фиг. 1, прекращая выглубление ковша 2 и уменьшение толщины вырезаемой стружки. Далее процесс копания грунта проис 775ходит при запертом положении исполнительных гидроцилиндров 1. При движении скрепера продолжается заполнение ковша и увеличение сил сопротивлений. Снова в некоторый момент скорость движения достигнет нижнего значения, при котором сработает клапан 20 давления и произойдет уменьшение толщины вырезаемой стружки.Рассмотренные циклы повторяются до тех пор, пока произойдет заполнение ковша грунтом.Таким образом, предложенный способ осуществляет автоматически,без участия оператора, заполнение ковша грунтом.Формула изобретенияСпособ управления рабочим процессом землеройной машины, по которому измеряют текущее значение сигнала управления Ч, сравнивают его с заданными максимальным Ч, и минимальным Ч, значениями сигнала управления и по изменейию знака этого сравнения Формируют сигнал управления включением рабочего органа, причем выглубление рабочего органа производят по условиюа эаглубление - по условиюЧ-Ч,0,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения производительности, дополнительно задают значение сигнала выключения Ч и меньше сигЬынала управления максимального значения Ч , , которое сравнивают с текущим значением сигнала управлений, и по результату этого сравнения Формируют сигнал выключения рабочего органа при выглублении по условию.Ч-Ч,) О,а при заглублении - по условиюЗа оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 502/29 Тираж 641ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рау Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5