Система управления рабочим процессом землеройно транспортной машины

(54) С ЦЕССОМ (57) И произв ильно-дорожппева тепано льство ССС9/22198336776,ляем СОЮЗ СОВЕТСКИХмаидччипкнкРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 15.01.87. Бюл. У (71) Сибирский автомо институт им, В.В.Куйб (72) В.Н.Тарасов и И. (53) 621.878,2 (088.8 (56) Авторское свидет В 1129302, кл. Е 02 ГПатент Японии У 55 кл. Е 02 Р 3/84, опуб портных гулиров полните (БУ), с 17-20, трех эл тора 28 СТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЗЕМЛЕРОИНО-ТРАНСПОРТНОИ МАШИНЫ обретение позволяет повысить дительность землеройно-транс- машин путем исключения перереания. Для этого в систему дольно введен блок. управления остоящий иэ четырех триггеров четырех элементов И 21-24, ементов ИЛИ 25-27, одновибраи генератора 29, управ ого12напряжением. Основной вход управления БУ соединен с автоматическим регулятором 10, а выход - с гидрораспределителем 5, управляющим исполнительным гидроцилиндром (ИГЦ) 1. Дополнительные входы БУ связаны с элементами сравнения (ЭС) 32 и 33. Первые входы ЭС 32 и 33 соединены соответственно с задатчиками 36 и 37 величин перемещения штока ИГЦ 1 и с задатчиком 35 поступательного перемещения машины. Вторые входы ЭС 32 и 33 соединены через интеграторы 8331330 и 31 соответственно с датчиками38 и 9 скорости штока ИГЦ 1 и движения машины. БУ осуществляет пропускание информации с регулятора 10 в цепиуправления или ее прерывание в зависимости от сигналов рассогласованияна ЭС 32 и 33. Благодаря этому система управления ограничивает чрезмерныеперемещения штока ИГЦ 1 и приводитих в соответствие с поступательнымперемещением машины, а следовательно,и с толщиной вырезаемой стружки, чтоисключает перерегулирование 2 ил.Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам, а именно к бульдозерам, скреперам, автогрейдерам.Цель изобретения - повышение производительности землеройно-транспортной машины путем исключения перерегулирования.На фиг.1 приведена функциональная схема системы управления рабочим процессом землеройно-транспортной машины; на Фиг.2 - временная диаграмма управления рабочим процессом.Система управления рабочим процес сом землеройно-транспортной машины на примере бульдозера содержит исполнительные гидроцилиндры 1 (фиг.1), с помощью шарнира 2 соединенные с отвалом 3 и трактором 4, электрогидравли ческий распределитель 5, соединенный гидромагистралями 6 и 7 с гидроцилиндрами 1, насос 8, датчик 9 сигнала управления, например доплеровский датчик скорости движения трактора, авто матический регулятор 10, состоящий из задатчиков 11, 12 и 13 уьтавок минимального П., максимального Н сигМИН 1налов управления и сигнала П щ выключения золотника и элементов 14,15 30 и 16 сравнения текущего значения сигнала 0 управления с максимальным Б, значением сигнала управления с сигналом П выключения золотника, а так 5 Ыже с минимальным П значением сигнала управления (в качестве элементов 14,15 и 16 сравнения используются компараторы), блок управления, состоящий из четырех КБ-триггеров 17,18,19 и 20, логических, элементов И 2 1,22,23 и 24, логических элементов ИПИ 25,26 и 27, одновибратора 28, генератора 29, управляемого напряжением (ГУН), блоки интегрирования (двоичные счетчики) 30 и 31, элементы 32 и .33 сравнения текущего положения отвала с заданным значением перемещения штока при заглублеонии Я и при выглублении ь отвала, а также сравнение пройденного трактором пути с заданным значением Ь, при котором начинается самозаглубление (самовыглубление) бульдозера, коммутатор 34, задатчик 35 пройденного трактором пути Ь , задатчик 36 значения первоначального перемещения штока при заглуболенин 8 и задатчик 37 перемещения штока ь при выглублении отвала, датчик 38 числа оборотов двигателя трактора 4, включающий в себя постоянный магнит, расположенный на валу насоса 8, и магнитоуправляемый контакт, электрогидрораспределитель 5 содержит электромагниты 39 и 40.На временной диаграмме (фиг.2) обозначены: Б - текущее значение сиг. нала скорости движения трактора; Ц 015 П(б напряжение на выходах компараторов 14,15 и 16; 0 - напряжение на выходе КБ-триггера 17 (сигнал Х); Ь 1, - напряжение на выходе КЯ- триггера 18 (сигнал Х); Ц - сигнал на выходе элемента 32 сравнения (сигнал 2 ); Н - сигнал на выходе элемента 33 сравнения (сигнал 2);0 - напряжения, приложенные к .1 Оэлектромагнитам 3 9 и 4 0 .с условием (5) вырабатывает сигнал2 , который отключает автоматичес 6 йк фкий регулятор 10 от распределителя 5,что приводит к прекращению заглубления отвала в точке П диаграммы нафиг,2. Процесс копания продолжаетсяпри зафиксированных гидроцилиндрах,однако вследствие явления самозаглубления толщина стружки грунта, вырезаемая отвалом, будет увеличиваться, Осопротивление расти, а скорость движения Б уменьшаться, Одновременно вэлементе 33 сравнения происходитсравнение текущего значения путитрактора, формируемого интегратором31, с заданным в задатчике 35. В момент выравнивания этих сигналов в соответствии с условием (6) вырабатьвается сигнал 2 , который соединяетавтоматический регулятор 10 с распре делителем 5,Этому моменту на диаграмме (фиг.2) соответствует точке Е, в которой УЮ . Поэтому, несмотря на то, что автоматический регулятор 10 подключен к распределителю 5, он остается невключенным, так как сигнал управления У находится в заданных пределах и алгоритм управления не вьщает 30 управляющих сигналов.Процесс копания грунта далее на участке ЕГ совершается при зафиксированных гидроцилиндрах 1, при этом вследствие увеличения призмы грунта перед отвалом возрастают силы сопротивления и падает скорость движения трактора 4. В точке Р диаграммы в соответствии с условием (3) сравниваются текущее значение скорости и ее 40 минимальное значение Б. Элементмин16 сравнения вырабатывает. сигнал включения распределителя 5 для выглубления отвала 3.45В момент выравнивания величины текущего перемещения штока и заданного начального значения 4 элемент 32 сравнения согласно условию (7) вырабатывает сигнал 2 , который отключает автоматический регулятор 10 от распределителя 5, В результате этого сигнала выключается распределитель 5 и прекращается выглубление отвала 3 (точка 6 на фиг.2). Далее на участок 55 ОН диаграммы процесс копания совершается при зафиксированных гидроцилиндрах 1. При этом вследствие явления самовыглубления сопротивления на отвале могут уменьшаться, а скорость расти. В этот период интегратор 31 формирует текущее перемещение трактора с момента окончания выглубления, которое в элементе 33 сравнения сравнивается с заданным значением пути 1 В момент выравнивания этих сигнаолов в соответствии с условием (6) вырабатывается сигнал 2 , который подключает автоматический регулятор к распределителю 5. В этот момент, соответствующий точке Н, текущее значение скорости Б меньше значенияпоэтому в соответствии с условиями (1) - (7) снова вырабатывается сигнал включения распределителя на выглубление отвала. Далее произойдут последующие циклы выглубления отвала на участках НК, 1,И и % подобно рассмотренному.выглублению на участке ГО, а также произойдут фиксации отвала на участках К 1. и ММ, аналогичные рассмотренному случаю для участками Н.Таким образом, периодическими дозированными выглублениями текущее значение сигнала скорости Б становится равным сигналу Бв точке Я. С этого момента процесс копания совершается при зафиксированных гидроцилиндрах на участке ЯК аналогично рассмотренному случаю на участке ЕР.Перед началом копания грунта бульдозер движется на транспортной скорости Б,р, В момент времени(точка А на фиг.2) оператор включает систему управления рабочим процессом, В этот момент выполняется условие (1). Сигнал на выходе компаратора 14 становится равным уровню логический "1". Этот сигнал устанавливает КБ-триггер 17 в состояние логической "1, что собтветствует Х=Х , Одновременно уровень логической "1" с выхода КБ-триггера 17, пройдя через элемент ИЛИ 25, одновибратор 28, элемент ИЛИ 26, устанавливает КЯ-триггер 20 в состояние логический "1". Таким образом, наобоих входах элемента И 24 присутствуют сигналы, равные уровню логической "1",Сигнал с выхода элемента И 24, равный уровню логической "1", включает электромагнит 40. Отвал 3 начинает заглубляться. Одновременно этот сигнал с выхода элемента И 24, пройдя через элемент ИЛИ 27, разрешает прохождение импульсов от датчика 38 числа оборотов двигателя на счетный вход счетчика 30. Цифровой код на выходесчетчика 30 пропорционален перемещению штока, так как оно является функцией числа оборотов двигателя (скорость штока пропорциональна угловой1скорости двигателя трактора Я =Г(о) . 5Счетчик 30 выполняет роль интегра тора, поэтому цифровой код на его выходе пропорционален перемещению штоков гидроцилиндров 1. Цифровой код с выхода счетчика 30 сравнивается с ко дом Б цифровой схемой 32 сравнения.аКогда код на выходе счетчика 30 стаонет равным коду Б, т. е. выполняетсяиг фусловие (5), на выходе схемы 32 сравнения появляется короткий импульс, который соответствует 2=2 , и устанайливает КЯ-триггер 19 в состояние логической "1", КЯ-триггер 20 - в состояние логического "0". Сигналом с выхода КЯ-триггера 20 электромагнит 20 40 выключается, и трактор движется ,с зафиксированным,(неуправляемым) исполнительным механизмом, Импульс с выхода схемы 32 сбрасывает счетчик 30 да нуля, а сигнал логического "О"25 с выхода элемента И 24 запрещает прохождение импульсов от датчика числа оборотов двигателя на счетный вход счетчика 30. Уровень логической "1" с выхода триггера 19 разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 29, управляемого напряжением (ГУН), на счетный вход счетчика 31. Частота импульсов на выходе ГУН 29 пропорциональна действительной скорости трак тора. Счетчик 31 выполняет роль интегратора, поэтому цифровой код на его выходе пропорционален пути, пройденному трактором. В момент равенства кода на выходе счетчика 31 и кода 40 Ьд, т.е. когда выполняется условие (6), на выходе схемы 33 сравнения в момент времени с (фиг.2) появляется короткий импульс 2=2 е Ф который сбрасывает счетчик 31 до нуля и уста навливает КЯ-триггер 20 в состояние логической "1".1Таким образом, на .выходе элементаИ 24 появляется сигнал логической"1", который включает электромагнит40 и разрешает прохождение импульсовот датчика 38 оборотов на счетныйвход счетчика 30. Далее произойдетследующий цикл заглубления отвала научастке СЭ, а также фиксация отвалана участке РЕ. В момент времени с зза счет увеличения нагрузки на отвалескорость трактора 4 становится равной БСигнал на инверсном выходе компаратора 15 становится равным уровню логической "1", этот сигнал устанавливает КЯ-триггер 17 в состояние логического "0", что соответствует Х= =ХВ интервале времени от й до со (участок ЕР) трактор движется с зафиксированными исполнительными гидроцилиндрами. За счет увеличения призмы волочения скорость трактора 4 падает до значения Н . В моментнаучвремени(точка Е на фиг.2) выполняется условие (3), и сигнал на инверсном выходе компаратора 16 стано" вится равным уровню логической "1". Сигналом с инверсного выхода компаратора 16 КЯ-триггер 18 устанавливается в состояние логической "1" (Х= Хек.) Уровень логической "1 с выхода КБ-триггера 18, пройдя через элемент ИХЫ 25, одновибратор 28, элемент ИЛИ 26 устанавливает КЯ-триггер 20 в состояние логической "1".Поэтому на выходе логического элемента И 23 появляется уровень логической "1", который включает электромагнит 39. Отвал 3 начинает выглубляться, Одновременно сигнал с выхода элемента И 23 разрешает прохождение импульсов от датчика 38 оборотов двигателя на счетный вход счетчика 30. В этом случае на входы К 2 схемы 32 сравнения от задатчика 37 через коммутатор 34, управляемый сигналами с КБ-триггеров 17 и 18, поступает код . д (начального перемещения штока при выглублении отвала). В момент равенства цифрового кода на выходах счетчика 30 и кода а в момент времени С (фиг,2) на выходе схемы 32 сравнения появляется короткий импульс, соответствующий выработке сигнала 2=2 который установит КБ-триггер 20 в состояние логического "0". Электромагнит 39 выключается и выглубление отвала прекращается. Одновременно сигналом с выхода элемента 32 сравнения счетчик 30 сбрасывается, а КЯ-триггер 19 устанавливается в состояние логической "1". Сигнал с выхода КЯ-триггера 19 разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 29 на счетный вход счетчика 31. Когда код на выходах счетчика 31 станет равным коду 1 в момент времени 1 (фиг.2) короткий импульс с выхода схемы 33 сравнения установит КЯ-триггер 20 в состояние9 12833 логической "1". Электромагнит 39 включается, и отвал 3 начинает выглубляться. Тот же сигнал с выхода элемента 33 сравнения сбрасывает счетчик 31 до нуля, а сигнал с выхода элемента 5 И 23 разрешает прохождение импульсов от датчика 38 оборотов двигателя на счетный вход счетчика 30. Далее произойдут последующие циклы выглубления отвала на участках НК, Щ, ЯЯ подобно 1 О рассмотренному выглублению на участке Рв, а также произойдут фиксации отвала на участках КЕ, МЮ аналогично рассмотренному случаю для участка ОН.1 15За счет уменьшения нагрузки на отвале скорость трактора растет и достигает значения 0 . В момент времени с, выполняется условие (4), сигнал иа выходе компаратора 15 становится равным уровню логической, "1". Этот сигнал, соответствующий Х=-Х , устанавливает КЯ-триггер 18 в состояние логического "0". За счет инерции гидропривода скорость трактора возраста ет до точки Ц (чуть выше 0). Далее цикл работы предлагаемого устройства повторяется,Предло.;"аемая система управления рабочим процессом землеройно-транспортной машины позволяет устранить существующее в известном устройстве несоответствие перемещения штоков исполнительных гидроцилиндров и изменение толщины вырезаемой стружки.Система управления позволяет исключить перерегулирование, повысить точность управления, а также повысить производительность на 12-143.40Формула изобретения Система управления рабочим процессом зев;еройно-транспортной машины, содержащая датчик числа оборотов дви гателя, гидрораспределитель и датчик скорости движения машины, выход которого соединен с входом автоматического регулятора, состоящего из задатчиков управляющих сигналов, соединенных 50 с элементами сравнения, выходы которых являются выходами автоматического регулятора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности машины путем исключения перерегулирования, в систему введены четыре триггера, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, оЪновибратор, генератор, управляемый напряжением, два13 10 интегратора, коммутатор, эадатчики величины перемещения штока при заглублении и выглублении отвала, задатчиквеличины поступательного перемещениямашины и элементов сравнения текущегоположения отвала с заданным значениемперемещения штока при заглублении ивыглублении отвала, причем первый выход автоматического регулятора соединен с первым входом первого триггера,выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЗИ, выход которого через одновибратор соединен спервым входом второго элемента ИЛИ,выход последнего подключен к первомувходу второго триггера, второй и третий выходы автоматического регуляторасоединены с входами третьего триггера, выход которого соединен с вторымвходом первого элемента ИЛИ, с первымвходом первого элемента И и первымуправляющим входом коммутатора, выходдатчика скорости движения машины соединен с входом генератора, управляемого напряжением, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого интегратора, выход последнего подключен кодному из входов первого элементасравнения, к другомувходу которогоподключен задатчик величины поступательного перемещения машины, выходпервого элемента сравнения подключенк обнуляющему входу первого интегратора, второму входу второго элементаИЛИ и первому входу четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выходдатчика числа оборотов двигателя соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен синформационным входом второго интегратора, выход которого подключен кодному из входов второго элементасравнения, к другому входу которогоподключен выход коммутатора, выходвторого элемента сравнения соединенс вторыми входами второго и четвертого триггеров и обнуляющим входомвторого интегратора, выход второготриггера соединен с первым входомчетвертого элемента И и вторым входомпервого элемента И, выходы которыхподключены к входам третьего элемента ИЛИ, соединенным параллельно свходами гидрораспределителя, выходпервого триггера также соединен свторым входом четвертого элемента И1 1283313 12и вторым управляющим входом коммута- входом первого триггера, а выходытора, выход третьего элемента ИЛИ задатчиков величин перемещения штокасоединен с вторым входом третьего при заглублении и выглублении отвалаэлемента И, четвертый выход автомати- подключены к информационным входамческого регулятора соединен с вторым 5 коммутатора. 2 Ь 4 Де/Лу Рр Составитель И.Техред Л. Сердюк кинаКорректор А.Тяско Редактор М.Петро одписно Проиэводс твенно-полиг г. Ужгород, ул. Проектная,ческое предпри акаэ 269 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москва