Устройство для управления экскаватором типа прямая лопата

(54) УСТРОЙСТВОВАТОРОМ ТИПА ПРЯМАЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСКАЛОПАТА ый инстит сковскии инже-,титут.М.Иржак, Шлыков, Е.М.Са- ов ельство СССР 3/44, 1977. льство СССР 9/20, 1982,Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к САУодноковшовых экскаваторов и позволяет повысить надежность за счет защитыстрелы от удара рукоятью (Р). Дляэтого устр-во снабжено датчикамискорости 10 привода напора, вылета11 Р 7 и угла наклона 12 Р 7, задатчиком 16 допустимого приближения,дифференцирующим элементом 15, однополярным усилителем 17, функциональным преобразователем 13, логическимблоком и регулятором 14 положения Р.Усилитель 17 входами связан с выходами командоконтролера 1 напора и регулятора 14. Логический блок входамисвязан с командоконтролером 4 подъема, датчиком 12 и выходом регулятора14, На входе регулятора 14 сравниваются величины, пропорциональные допустимому с выхода задатчика 16 итекущему расстоянию между стрелой 9и задней стенкой передней части Р 7.Последнее определяется как суммасигналов, пропорциональных вылету и 1364669углу наклона Р 7. При уменьшении текущего расстояния от допустимого свыхода регулятора 14 через усилительна систему управления (СУ) 2 напоромподается сигнал на уменьшение илиреверсирование скорости приближенияР 7 к стреле 9. Преобразователь 13реализует нелинейную зависимость между углом наклона Р 7 и изменениемрасстояния между стрелой 9 и Р принеизменном ее вылете. 1 зп. Ф-лы,3 ил.Изобретение относится к системам управления одноковшовых экскаваторов типа прямая лопата и предназначено для защиты стрелы от ударов задней стороной передней части рукояти.Цель изобретения - повьппение надежности за счет защиты стрелы от удара рукоятью.На Фиг. 1 изображена Функциональ ная схема устройства для управления экскаватором типа прямая лопата; на фиг,2 - функциональная схема логического устройства; на фиг,3 - реализуемая Функциональным преобразова телем зависимость граничной величины вылета рукояти от угла поворота седлового подшипника.Командоконтроллер 1 напора выходом подключен к системе 2 управления 20 приводом напора 3, командоаппарат 4 подъема выходом подключен к системе 5 управления приводом 6 подъема.Рукоять 7 посредством седлового подшипника 8 крепится к стреле 9.Датчик 10 скорости привода напора, датчик 11 вылета рукояти, датчик 12 угла наклона рукояти через Функциональный преобразователь 13 подключены к входам регулятора 14 положения рукояти. К другим входам регулятора 14 присоединены дифференцирующий элемент 15, входом связанный с выходом Функционального преобразователя 13, и задатчик 16 допустимого приближения.Однополярный усилитель 17 входами связан с выходами командоаппарата 1 напора и регулятора 14 положения рукояти. Логический блок 18 входами связан с командоконтроллером подъема 4, датчиком 12 угла наклона рукояти и с выходом регулятора 14 положения рукояти. Логический блок 18 содержит первый источник 19 постоянного напряжения, соединенный через последовательно включенный первый ключ 20, второй ключ 21 и третий ключ 22 с входом системы 5 управления. привода подъема.Второй источник 23 постоянного напряжения через четвертый ключ 24, пятый ключ 25 и третий ключ 22 также соединен с системой 5 управления приводом подъема. Нелинейное звено 26, входом подключенное к командоаппарату 4 подъема, выходом связано. с управляющим входом ключа 20 и через ин-вертор 27 с управляющим входом ключа 24. Управляющий вход ключа 22 подключен к выходу регулятора 14 положения рукояти, Релейный элемент 28, входом связанный с датчиком угла наклона рукояти, подключен выходом к управляющим входам второго 21 и пятого 25 ключей.Устройство функционирует следующим образом.Рассмотрим его вначале без учета скорости привода 6 подъема. Опасность удара по стреле 9 возникает при приближениик ней задней или внутренней стороны передней части рукояти ближе определенного расстояния. Это расстояние определяется величиной тормозного пути, необходимого для останова рукояти беэ ее удара о стре 3 13646 лу. Положение задней стороны передней части рукояти 7 относительно стрелы 9 зависит от вылета рукояти, который определяется с помощью дат 5 чика 11,вылета рукояти. Однако при одном и том же вылете рукояти расстояние от задней стороны ее передней части до стрелы нелинейио зависит от угла наклона рукояти 7, Влияние угла наклона рукояти на ее расстояние до стрелы является нелинейным и может быть рассчитано по известной методике.Угол наклона рукояти определяется 15 с помощью датчика 12 угла наклона рукояти, механической передачей связанного с седловым подшипником 8. Нелинейная зависимость между углом наклона рукояти и изменением расстоя О ния между стрелой и задней стороной передней части рукояти реализуется с помощью функционального преобразователя 13 фиг,3).Сигналы с датчика 11 вылета рукоя ти и функционального преобразователя 13 поступают на входы регулятора 14 положения рукояти, Сумма этих сигналов пропорциональна текущему расстоянию между стрелой и внутренней сторо ной передней части рукояти.Сигнал с выхода задатчика 16 определяют минимально допустимое прибли-.: жение рукояти к стреле, Если этот сигнал меньше суммы сигналов с датчика 11 и с функционального преобразо-., вателя 13, на выходе регулятора положения рукояти напряжение равно нулю. В противном случае на выходе регулятора 14 положения рукояти появляется 40 сигнал, поступающий на вход однополярного усилителя, имеющего характеристику с зоной нечувствительности и с насыщением.В зависимости от скорости приближения рукояти к стреле значение минимально допустимого приближения рукояти к стреле корректируется с помощью датчика 10 скорости привода напора и дифференцирующего элемента 15, Сигнал на выходе датчика 1 О скорости напора пропорционален производной вылета рукояти, а сигнал на выходе, дифференцирующего элемента 15 - производной напряжения, характеризующего приближения рукояти к стреле, вызываемое ее поворотом относительно мгновенного центра вращения. Сумма этих двух сигналов пропорциональна скорости69 4приближения к стреле внутренней стороны передней части рукояти. Таким1 р/ооразом, управление приводом напораосуществляется в функции удаления рукояти от стрелы и скорости измененияэтого удаления.На однополярный усилитель 17,кроме сигнала с регулятора 14 поло-.жения, подается также сигнал с выходакомандоаппарата 1 напора. Максималь-ный сигнал на выходе усилителя 17 вдва раза больше максимального сигнала с выхода командоаппарата напорана втягивание рукояти. Зона нечувствительности усилителя 17 выбираетсяравной максимальному сигналу с выходакомандоаппарата 1 напора на втягивание рукояти. При максимальном сигналена выходе регулятора 14 положения имаксимальном сигнале командоаппаратав направлении на втягивание рукоятисигнал с выхода однополярного усилителя 17 также максимален и он действует на систему 2 управления напоромв направлении на выдвижение рукояти,Таким образом, однополярный усилитель 17 совместно со связью между командоаппаратом напора 1 и .системой2 управления выполняют функцию узлавыделения наибольшего из двух сигналов: от регулятора 14 положения рукояти и от командоаппарата 1 напора,измеренного от значения, соответствующего максимальному напряжению навтягивание рукояти,Функционирование регулятора 14положения рукояти исключает возможность удара рукоятью по стреле в результате ошибочных переключений командоаппаратом напора 1, производимых машинистом, только при относительно небольших значениях скорости привода подъема.Исследование кинематики движениярукояти, а также анализ аварий экскаваторов, возникших в результатеударов по стреле, показывает, чтов отдельных положениях рукояти ударпо стреле возможен даже при максимальной скорости привода напора внаправлении выдвижение рукояти. Этотудар может возникнуть, например, приподнятом ковше, малом вылете рукоятии большой скорости привода на подъем,или при опущенной рукояти и большойскорости привода подъема на опусканиековша. Поэтому в этих ситуациях с выхода логического блока 8 на систему135 управления подъема подается сигнал, уменьшающий скорость подъемной лебедки. Так при подъеме рукояти этот сигнал подается в систему управления приводом подъема от первого источника 19 постоянного напряжения черезпервый 20, второй 21 и третий 22 ключи, если эти ключи замкнуты. Замыкание ключа 20 происходит при подаче на его управляющий вход положительного сигнала с нелинейного звена 26, входом соединенного с командоаппаратом подъема 4, Положительный сигнална выходе нелинейного звена 26, имеющего релейную характеристику с зонойнечувствительности, появляется при сигнале задания скорости подъема в направлении на подъем ковша и значении этого сигнала большем половины от максимального значения,Замыкание ключа 21 происходит приподаче на его управляющий вход положительного сигнала. с выхода релейногоэлемента 28, входом связанного с датчиком 12 угла наклона рукояти.Положительный сигнал на выходе релейного элемента 28 соответствует углу между верхней частью стрелы и рукоятью, меньшем 90 о. Замыкание ключа 22 происходит при появлении положительного сигнала на выходе регулятора 14 положения рукояти, т.е при возникновении опасности удара по стреле. При, опускании ковша на вход системы 5 управления подъема через четвертый 24, пятый 25 и третий 22 ключи поступает сигнал от второго источника постоянного напряжения, действующий на уменьшение скорости опускания ковша и имеющий полярность, обратную полярности первого источника 23 постоянного напряжения, Ключ 24 замкнут, если на его управляющийвход с инвертора 27 поступает положительный сигнал. Положительный сигнал на выходе инвертора 27, входом связанного с нелинейным звеном 26, появляется при положении командоаппарата 4 подъема на спуск ковша и задании на скорость подъема не меньше половины от максимального. Одновременно замк" нут может быть только один из двух ключей: первый 20 или четвертый 24.Ключ 25 замыкается при подаче на . его управляющий вход отрицательного сигнала с выхода релейного элемента 28, появляющегося при угле между верхней частью стрелы 9 и рукояти,64669 6большем 90 О, Одновременно можно замкнуть один из двух ключей, второй 21или пятый 25,Таким образом, защита стрелы отудара рукоятью осуществляется путемвоздействия на привод напора в функции положения рукояти, а при определенных ситуациях - путем уменьшенияскорости привода подъема.Датчик 12 угла наклона рукояти идатчик 11 вылета рукояти можно реали-зовать на базе датчиков положения.Нелинейное звено 26, релейный элемент16 28, Функциональный преобразователь,1дифференцирующий элемент 15 можнореализовать на базе операционногоусилителя. Ключи можно выполнить набазе микросхем. Указанные элементы20 можно реализовать на базе серийновыпускаемых интегральных микросхем.Регулятор 14 положения целесообразно реализовать пропорциональным наоснове операционного усилителя. Однополярный усилитель 10 и логическоеустройство 18 можно выполнить такжена операционных усилителях. Задатчикдопустимого приближения выполнен набазе источника постоянного напряЗ 0 жения.формула изобретения1,Устройство для управления эк- ЗБ скаватором типа прямая лопата, содержащее командоконтроллеры подъема и напора, соединенные соответственно с первыми входами систем управления подъема и напора, выходы которых под ключены к приводам подъема и напора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет защиты стрелы от удара рукоятью, оно снабжено датчиком скорости привода 45 напора, датчиком вылета рукояти, датчиком угла наклона рукояти, задатчиком допустимогоприближения, дифференцирующим элементом, однополярным усилителем, функциональным преобразо" 50 вателем, логическим блоком и регулятором положения рукояти, при этом выходы датчика скорости привода напора, датчика вылета рукояти, задатчика допустимого приближения, функцио нального преобразователя и дифференцирующего элемента подключены к соответствующим входам регулятора положения рукояти, выход которого соединен с первыми входами логического бло 136466915 ка однополярного усилителя, второй вход которого соединен с выходом командоконтроллера напора, а выход - с вторым входом системы управления напором, выход датчика угла наклона рукояти соединен с входом функционального преобразователя.и вторым входом логического блока, третий вход которого соединен с выходом командоконт роллера подъема, вход дифференцирующего элемента соединен с выходом функционального преобразователя, а выход логического блока соединен с вторым входом системы управления подъема.2, Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что логический блок содержит пять ключей, нелинейное звено, релейный элемент, инвер тор и два источника постоянного напряжения, при этом управляющий входтретьего ключа является первым вхо-.дом логического блока, вторым входомкоторого является вход релейногоэлемента, а третьим входом - входлинейного звена, выход первого источника постоянного напряжения черезпервый и второй ключи соединсн с входом третьего ключа, выход нелинейного звена соединен с управляющим входом первого ключа и входом инвертора,выход которого подключен к управляющему входу четвертого ключа, выходрелеййого элемента соединен с управляющими входами второго и пятогоключей, а выход второго источникапостоянного напряжения через четвертый и пятый ключи соединен с входомтретьего ключа, выход которого является выходом логического блока.1364669 70 ОЮ 70 аялон, град 1 д Ю Ю 405 УЗОЛ ООН Составитель Л Техред К,Дидцк анец орректор М.Дем Заказ,6323 6 Подписи/21 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Жроизводственно-полиграфическое