Датчик глубины копания рабочего органа дреноукладчика (его варианты)

(19) (11) 3(51) Е 02 2 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ С: СР СЬ ОО Сл ОО 1.) обраГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Научно-производственное объединение Всесоюзного научно-исследовательского института эемлеройного машиностроения(56) 1. Патент С)ЛА Р 4034490,кл. Е 02 Г 5/06, опублик. 1978.2. Авторское свидетельство СССРУ 269800, кл. Е 02 Р 3/16, 1968(54) ДАТЧИК ГЛУБИНЫ КОПАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДРЕНОУКЛАДЧИКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) .(57) 1. Датчик глубины копания рабочего органа дреноукладчика, содержащий маятник, на котором закрепленпереключающий механизм с механизмомего перемещения, связанный со щупом,и компенсатор ошибки, включающий копирный стержень и копирную пластину и соединенный с механизмом перемещения переключающего механизмачерез блок преобразования механизма, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьыения точности измерения глубины, компенсатор ошибкиснабжен закрепленнйм шарнирно на рабочем органе дополнительным маятником, к которому посредством параллелограммного механизма прикрепленагоризонтальная копирная пластина,копирный стержень закреплен жесткона.рабочем органе над копирной пластиной с воэможностью контактирования с ней, причем прямая, проходящая через точку контакта копирногостержня с копирной пластиной и точку шарнирного подвеса маятника, параллельна прямой, проходящей черезцентр днообразующей кромки органаи точку ширнирного подвеса корпуса.2. Датчик по и. 1, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что блок преобразования перемещений выполнен в видедвух потенциометров, жестко соединенных соответственно с копирнымстержнем и с шарнирно подвешеннымкорпусом, при этом подвижная частьпервого потенциометра жестко связана с копирной пластиной, подвижнаячасть второго потенциометра жесткосвязана с переключающим механизмом,а электрические выходы обоих потенциометров подключены к входу дифференциального усилителя, выход которого через электрогидравлическийраспределитель соединен с механизмом перемещения переключающего механизма.3. Датчик глубины копания рабочего органа дреноукладчика, содержащиймаятник, на котором закреплен переключающий механизм с механизмом егоперемещения, связанный со щупом, икомпенсатор ошибки, включающий копирный стержень и копирную пластинуи соединенный с механизмом перемещения переключающего механизма через блок преобразования перемещений,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью поведения точности измеренияглубины, копирная пластина закреплена горизонтально посредством параллелограммного механизма на маятнике, а копирный стержень закрепленжестко на рабочем органе.над копир ной пластиной с возможностью контактирования с ней, а точка контактакопирного стержня с копирной пластиной лежит на прямой, проходящейчерез центр днообраэующей кромки рабочего органа и точку шарнирного подвеса корпуса.4. Датчик по п ичаю щ и й с я тем, ч ре1068580 зования перемещений выполнен в нидезубчатой рейки, закрепленной на плече параллелограммного механизма,жестко связанной с копирной пластиной и входящей в зацепление с валомшестерней, установленным на маятнике с возможностью поворота вокругсобственной оси и жестко соединенныис установленным соосно на вале-шестерне шкивом, на котором закрепленодин конец .троса, другой конец ко 1Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению ипредставляет собой датчик глубиныкопания рабочего органа строительных и дорожных машин, в частностидреноукладчиков, служащий для измерения глубины копания и величиныошибки измерения глубины копания,при.иэменении углового положения рабочего органа в пространстве, а так-же для компенсации этой ошибки.10Известно устройство для измерения глубины копания., включающее фотоприемник, установленный на вертикальной стойке, образующей совместнос рамой рабочего органа экскаватораи двумя шарнирно присоединеннымизвеньями четырехэвенный механизм,который позволяет компенсироватьвеличину ошибки измерения глубиныкопания рабочего органа, вызваннойизменением его углового положения в 20продольной вертикальной плоскостипри выглублении и заглублении 11.Недостатком данного устройстваявляется то, что оно не позволяеткомпенсировать величину ошибки измерения глубины копания рабочего органа, вызванной изменением его углового положения в поперечной вертикальной плоскости при движении экска.ватора по трассе, 30Известен датчик глубины копаниярабочего органа дреноукладчика, содержащий маятник, на котором закреплен переключающий механизм с меха,низмом его перемещения, связанный З 5со щупом, и компенсатор ошибки,включающий копирный стержень и копирную пластину и соединенный с механизмом перемещения переключающего механизма через блок преобразования перемещенийЕ 23,,Недостатком такого датчика является то, что даже при расположениипатчика в продольной вертикальнойплоскости симметрии рабочего оргайараншейного экскаватора регистрация 45еличины ошибки измерения глубины торого закреплен на переключающеммеханизме, причем отношение диаметра шкива к диаметру делительной окружности вала-шестерни равно отнолению расстояния от точки шарнирногоподвеса корпуса до центра днообразующей кромки рабочего органак расстоянию от точки шарнирного подвесакорпуса до точки контакта копирного стержня с копирной пластиной. копания осуществляется с некоторой погрешностью. При изменении углового положения рабочего органа как в поперечной так и в продольной вертикальных плоскостях появляется нескомпенсированная ошибка измерения глубины копания, которую невозможно устранить даже теоретически в силу геометрических соотношений, заложенных в конструкцию датчика, Эта ошибка существенно увеличивается и становится недопустимой в том случае, когда конструктивные особенности траншейного экскаватора не позволяют расположить датчик в продольной вертикальной плоскости симметрии рабочего органа. Последнее обстоятельство. приводит в конечном итоге к снижению точности выдерживания заданной глубины копания траншейного экскаватора.Целью изобретения является повышение точности измерения глубины.Поставленная цель по первому варианту достигается тем, чтов датчике глубины копания, содержащем маятник, на котором закреплен переключающий механизм с механизмом его перемещения, связанный со щупом, и компенсатор ощибки, включающий копирный стержень и копирную пластину и соединенный с механизмом перемещения переключающего механизма через блок преобразования перемещений, компенсатор ошибки снабжен закрепленным шарнирно на рабочем органе дополнительным маятником, к которому посредством параллельного механизма прикреплена горизонтально копирная пластина, копирный стержень закрепленжестко на рабочем органе над копирной пластиной с возможностью контактирования с ней, причем прямая, проходящая через точку контакта копирного стержня с копирной пластиной и точку шарнирного подвеса маятника, параллельна прямой, проходящей через центр днообразующей кромки рабочего органа и точку шарнирного подвеса корпуса. При этом блок преобразования перемецений выполнен в виде двух потенциометров, жестко соединенных соответственно с копирным стержнем и с шарнирно подвешенным корпусом, при этом подвижная часть первого потенциаметра жестко связана с копирной пластиной, подвижная часть второго потенциометра жестко связана с переключающим механизмом, а электрические выходы 10 обоих потенциометрав подключены .к входу дифференциального усилителя, выход которого через электрогидравлическцй распределитель соединен с механизмом перемецения переключаю щего механизма.Кроме того, по второму варианту в датчике глубины копания рабочего органа дреноукладчика, содержащем маятник, на котором закреплен пере ключающий механизм с механизмом его перемещения, связанный со щупом, и компенсатор ошибки, включающий копирный стержень и копирную пластину и соединенный с механизмом перемещения переключающего механизма через блок преобразования перемещений, копирная пластина закреплена торизонтально посредством параллельного . механизма на маятнике, а копирный стержень закреплен жестко на рабочем органе над копирной пластиной с возможностью контактирования с ней, а точка контакта копирного стержня с копирной пластиной лежит на прямой, проходящей через центр днаобразующей кромки рабочего органа и точку шарнирного подвеса корпуса. При этом блок преобразования перемещений выполнен ввиде зубчатой рейки, закрепленной на плече параллелограммно го механизма, жестко связанной с копирной пластиной и входящей в зацепление с валам-шестерней, установленным на маятнике с возможностью поворота вокруг собственной оси и 45 жестко соединенным с установленным соосно на вале-шестерне шкивом, накотором закреплен один конец троса, другой конец которого закреплен на переключающем механизме, причем от- . 50 ношение диаметра шкива к диаметру делительной окружности вала-шестерни равно отношению расстояния от точки .шарнирного подвеса корпуса до центра днообразующей кромки рабочего органа к расстоянию от точки шарнирного подвеса корпуса до точки контакта копирного стержня с копирной пластиной,На фиг. 1 показана конструкция датчика по первому варианту и его 60 установка на рабочем органе дреноукладчика; на Фиг. 2 - конструкция .датчика по второму варианту. и егоустановка на рабочем органе дреноукладчика; на фиг. 3 - датчик глубины 65 копания, общий вид; на фиг. 4 - то же, вид слева.Датчик глубины копания рабочего органа дреноукладчика по первому варианту (фиг. 1) представляет собой копирный стержень 1, жестко закрепленный на рабочем органе 2 дреноукладчика, и контактирующую с копир- . ным стержнем копирную пластину 3, установленную горизонтально посредством параллелограммного механизма 4 на маятнике 5 и имеющую возможностьперемещения по вертикали, Маятник 5 с помоцью шарнира 6, обеспечивающего возможность поворота маятника относительно этого шарнира в продольной и поперченой вертикальных плоскостях, подвешен к рабочему органу 2 дреноукладчика и в его продольной вертикальной плоскости симметрии и в месте наименьшего влияния на маятник инерционных помех. Для обеспе- . чения постоянного контакта копирнай пластины и копирного стержня служит противовес 7, .закрепленный на звене 8 параллелограммнага механизма 4. На маятнике 5 жестко установлен потенциометр 9, подвижная часть 10 которого также жестко связана с копирной пластиной 3. Корпус 11 с переключающим механизмом 12 и щупом 13 установлен на рабочем органе 2 посредством шарнира 14, обеспечивающего возможность поворота корпуса относительно этого шарнира в продольной и поперечной вертикальных плоскостях. Переключающий механизм .12 расположен на корпусе с возможностью перемещения по вертикали, Для этой цели служат опорные ролики 15, охватывающие направляющую 16 корпуса. С переключающим механизмом сое- . динен шток 17 гидроцилиндра 18, цилиндр которого закреплен на корпусе 11. На корпусе 11 неподвижно уста- новлен потенциометр 19, подвижная частв 20 которого жестко соединена с переключающим механизмом Электрические выходы 21 и 22 потенциометров 9 и 19 соответственно подключены к входу дифференциального усилителя 23, выход которого в свою очередь подключен к электрогидравлическому распределителю 24, служацему для управления работой гидроцилиндра 18. Для начальной установки в вертикальное положение направляющей 16 корпуса 11 служит противовес 25, закрепленный на корпусе. Приконструктивном исполнении датчика глубины копания рабочего органа дреноукладчика по первому варианту необходимо при начальной его установке на рабочем органе выдержать следующее требование: прямая, проходяцая через точку шарнирного подвеса корпуса (точку А, фиг. 1) .и цейтр днообразующей кромки рабочего органа (точ 1068580ку В) должна быть параллельна прямой проходящей через точку контакта копирного стержня с копирной пластиной (точку С) и точку шарнирного подвеса маятника (точку Д) .При использовании датчика глубины копания рабочего органа дреноукладчика на тихоходных машинах, например на дреноукладчиках с активным рабочим органом, целесообразно упростить его конструкцию, выполнив ее по второму варианту (фиг. 2-4).В этом случае датчик глубины копания рабочего органа дреноукладчика представляет собой копирный стержень 1, жестко закрепленный на )5 рабочем органе 2, и контактирующую с копирным стержнем копирную пластину 3, установленную горизонтально, посредством параллелограммного механизма 4 на корпусе 11 и имеющую воз можность перемещения по .вертикали. Корпус 11 с помощью шарнира 14, обеспечивающего возможность поворота корпуса относительно этого шарнира в продольной и поперечной вертикальных плоскостях, подвешен к рабочему органу 2 дреноукладчикаДля обеспечения постоянного контакта копирной пластины и копирного стержня служит противовес 7, закрепленный на звеньях 8 и 26 параллелограммного механизма. На корпусе 11 установлен с возможностью перемещения по верти-. кали переключающий механизм 12, оснащенный щупом 13. Опорные ролики 15 переключающего механизма охватывают направляющую 16, неподвижно закрепленную на корпусе. На копирной пластине жестко закреплена зубчатая рейка 27, входящая в зацепление с валом-шестерней 28, установ ленным.с воэможностью поворота вокруг собственной оси, на шарнирно подвешенном корпусе и жестко соединенным с соосно расположенным на нем шкивом 29. На шкиве 29 закреп-45 лен один конец троса 30, огибающего вспомогательный блок 31 и закрепленного другим своим концом на переключающем механизме 12. Для начальной установки в вертикальное положение направляющей 16 служит противовес 25.Ври конструктивном исполнении ,датчика глубины копания рабочего органа дреноукладчика по второму варианту необходимо при его изготовлении и установке выдержать следующие требования: точка контакта копирного стержня с копирной плстиной (точка С) должна лежать на прямой, привходящей через центр днообразую щей кромки рабочего органа (точку В) и точку шарнирного подвеса корпуса (точку С), а отношение диаметра шкива к диаметру делительной окружности вала-шестерни должно быть равно 65 отношению расстояния от точки шарнирного подвеса корпуса до центраднообразующей кромки рабочего органак расстоянию от точки шарнирного подвеса корпуса до точки контакта копирного стержня с копирной пластиной.Датчик глубины копания рабочегооргана дреноукладчика по первому варианту (фиг, 1) работает следующимобразом,При изменении углового положения рабочего органа 2 в поперечнойили продольной вертикальных плоскостях изменяется расстояние от точкишарнирного подвеса маятника 5 (точки Д) до горизонтальной плоскости,проходящей через точку контакта копирной пластины 3 и копирного стержня 1 (точку С). Причем изменениеэтого расстояния всегда пропорционально изменению расстояния междуточкой подвеса копуса 11 (точкаой А)и горизонтальной плоскостью, проходящей через центр днообразующейкромки рабочего органа (точку В)Так как маятник 5 занимает всегдавертикальное положение, то под действием либо копирного стержня 1,либо противовеса. 7 происходит перемещение по вертикали копирной пластины. При этом перемещается подвижная часть 10 потенциометра 9 и навыходе дифференциального усилителя23 появляется электрический сигналопределенного знака, который вызывает срабатывание электрогидравлического распределителя 24. Последний, в свою очередь, подает потокрабочей жидкости гидросистемы в штоковую либо бесштоковую полость гидроцилиндра 18 (в зависимости от зна"ка сигнала на выходе дифференциального усилителя), Нод действием гидроцилиндра происходит перемещениепо вертикали относительно направляющей 16 переключающего механизма 12.Одновременно происходит перемещениеподвижной части 20 потенциометра 19и на его выходе .22 появляется электрический сигнал, который уменьшаетвыходной сигнал дифференциальногоусилителя 23. Перемещение переключающего механизма происходит до техпор, пока выходной сигнал дифференциального усилителя не станет равным нулю, т.е. пока не произойдетполная компенсация изменения расстояния от точки подвеса корпуса до горизонтальной плоскости, проходящейчерез центр днообразующей кромкирабочего органа, при изменении углового положения в пространствепоследнего,Работа датчика глубины копаниярабочего органа дреноукладчика повторому варианту отличается от работы описанного выме датчика по первому варианту тем, что перемещениепереключающего механизма 12 по направляющей 16 осуществляется при перемещении по вертикали копирнойпластины 3 посредством, зубчатого зацепления зубчатой рейки 27 с валомшестерней 28 и троса 30, связывающего через шкив 29. вал-шестерню спереключающим механизмом. При этомведичина перемещения переключающего механизма всегда равна величине измерения расстояния от точки подвеса корпу 40са до горизонтальной плоскости, проходя,щей через центр днообразующей кромкирабочего органа дреноукладчика. Таким образом, конструкции датчиков глубины копания рабочих органов дреноукладчиков по первому и второму вариантам позволяют полностью компенсировать величину ошибки измерения глубины копания, возникающей при изменении углового положения рабочего органа в продольной и поперечной вертикальной плоскостях, что, в свою очередь позволяет повысить точность выдерживания заданной глубины копания и уменьшить количество брака при строительстве.11068580 Фиг 5 Составитель Р. ГладуИванова Техред М,Тепер Редактор писно За ного комитета СССРний и открытийРауюская наб., д. 4 лиал ППП Патент, г, Ужгород, ул ктна 11432/27 Тираж 648 ВНИИПИ Государст по делам иэобр 113035, Москва, Ж-З