Способ управления ковшом скрепера

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 19) О) 9/ ЕНИ сть движения т ее с задан к ствительную епера и сра верхним и н иц Ьь ния осущес д с ьив пределами скорос результатам сраввыглубление ковПо твляютша. гру текущеи П о на заданную выглубление автоматимашин цикбить исрепе- ритма тя ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И, ОТРЫТИЯ. ПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССР В 1305273, кл. Е 02 Г 9/20, 1985.Авторское свидетельство СССР. У 1495417, кл, Е 02 Р 9/20, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОВШОМ СКРЕПЕРЛ(57) Изобретение относится к автоматике эемлеройно-транспортных машин циклического действия и может быть использовано для управления ковшом скрепера. Цель изобретения - .оптимизация производительности (П), Для этого в процессе копания измеряют Изобретение относится кке землеройно-транспортныхрического действия и можетпользовано для управления ковшомскрепера.Цель изобретения - оптимизацияпроизводительности.На фиг. 1 приведена расчетная схема определения грунта в ковше; на.фиг. 2 - зависимость объема грунтаот высоты заполнения; на фиг. 3 -устройство управления ковшом скра; на фиг. 4 - блок-схема алгоработы..На фиг. 3 иговой рамой, к розображены тягач 1 с овш 2 скрепера, гид ме того, измеряют уров нта ковша в разных точках ковша и время Т; копания, По измеренным уровням грунта определяют текущее значение объема Ч грунта. Задают общее время цикла Скопания без уче та времени копания и определяют текущее значение П скрепера П" по фор муле П; = Ч /(С + ; ). Затем нахо дят максимум П по результатам сравнения предыдущего и последующего значений П. При отклонении значеният максимального значения еличину осуществляютовша. 4 ил. цилиндры 3 вертикального перемещения и электрогидрораспределитель 4,Устройство, реализующее предлагаемьп способ, содержит датчик 5 действительной скорости, дат ик 6 угла поворота шарнира тяговой рамы, датчики 7 уровня грунта, сумматор 8, ана лого-цифровой преобразователь (АЦП) 9 элемент 10 сравнения, однокристальную микроЭВМ (ОМЭВМ) 11, элементы 12 и 13 сравнения, эадатчик 14 нижнего предела регулирования скорости, задатчик 15 верхнего предела регулирования скорости, триггер 16, элемент17, триггер 18, АЦП 19, элемент 20 сравнения, задатчик 21 угла пово 1578278(15) сигнал управления распределителем,. сигнал включения распределителя ковша;время копания, времяпоследовательных интервалов процесса копания; где ху х вкпб рота шарнира, переключатель 22, за- датчик 23 максимального уровня, элемент ИЛИ 24, триггеры 25, 26, концевой .выключатель 27, триггер 28, датчик 29 последовательных интервалов времени, элемент И 30, генератор 31 импульсов, счетчик 32, элемент И 33, регистры 34 и 35, сумматор 36, муль" типлексор 37, элемент 38 сравнения, 10 мультиплексор 39, элемент 40 вычитания, элемент 41 сравнения, регистр 42, элемент 43 сравцения, задатчик 44 минимальной интенсивности измене- ния производительности, блок 45 ум ножения, задатчик 46 интервала регулирования производительности.Управление ковшом скрепера осуществляется в соответствии с разработанным алгоритмом: 20х = х ; ( 1 )Ф ф евраг чвюм АПЬп ,расстояние от излуча-. теля датчика до поверхности грунта в ковше, высота грунта в ковше, максимальный уровень грунта в ковше;действительная скорость движения при копании, нижний предел регулирования скорости движения, скорость движения, при которой выключают распределитель ковша (верхний предел);текущий объем грунта в ковшетекущая производительность скрепера, ее максимальное значение, индекс последовательных интервалов процесса, индекс последовательных интервалов процесса копания после достижения экстремума производительности;изменение производительности за одининтервал времени процесса, минимальнаяинтенсивность изменения производительности; эбъем грунта в ковше в конце копания; суммарный объем грунта, разработанный скрепером за время ра боты;текущий угол повороташарнира тяговой рамыотносительно ковша, угол поворота, соответствующий величиненачального заглубления;заданное общее время рабочего цикла копания без учета времени копания. Управление ковшом скрепера осуществляют следующим образом,При движении скрепера на рабочей передаче начинают заглубление ковша и одновременно включают датчик изме 157827835 40 45 50 55 рения последовательных интервалов времени копания. Эти действия опись ваются операторами (1) и (2) алгоритма, При заглублении ковша по углуповорота шарнира тяговой рамы относительно ковша (что соответствует некоторому перемещению гидроцилиндров ковша) контролируют величину началь-. ного заглубления. Когда начальное эаглубление достигает заданного значения, то есть угол поворотадостигает значения угла С, соответствующего определенной величине начального заглубления, то в соответствии с условием (3) алгоритма прекращают заглубления ковша. С этого момента процесс копания совершают некоторое время при неподвижных штоках гидро- цилиндров ковша. В процессе копания измеряют датчиками уровня грунта Н в разных точках ковша и определяют его среднее значение Н; по Формуле (4) алгоритма,Наличие датчиков уровня грунта в разных точках ковша связано с продольным и поперечным очертанием грунта в ковше. В процессе копания по мере увеличения объема грунта, набранного в ковш, возрастают силы сопротивления копанию грунта скрепером и уменьшается действительная скорость движения скрепера.Если в процессе копания грунта скорость движения снизилась ниже заданного уровня, то по условию (5) алгоритма осуществляется включение гидромеханизма подъема ковша. После восстановления значения скорости до заданного значения чьц, прекращают подъем ковша (условие (6).Одновременно через заданные интервалы времени вычисляют объем 7 в ковше по Формуле (7) и текущую производительность П; по Формуле (8) алгоритма, путем деления текущего объема грунта в ковше Ч на сумму времени цикла с+ с;. Если по условию (9) производительность П достигла экст 1ремума, то это значение запоминают. как ее максимальное значение и с ним сравнивают последующие текущие значения производительности. Если в некоторый момент процесса появится новое значение П ;ц больше полученного, то по условию (10) его принимают эа максимальное. 5 10 15 20 25 30 После прекращения копания поднимают ковшзапоминают величину объема грунта в ковше (14) и суммируют его с объемом грунта предыдущих циклов скрепера по Формуле (15) алгоритма. После этого совершают транспортные операции и снова повторяют процесс копания в рассмотренной последовательностиУстройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.При движении скрепера на рабочей передаче кратковременным замыканием контактов кнопочного переключателя 22 триггеры 18 и 28 устанавливаются в состояние логической 1Сигналом с выхода триггера 18 включается электрозолотник 4 на заглубление ковша 2, По сигналу с выхода триггера 28 начинает работу датчик 29 последова. - тельных интервалов времени процесса копания, По этому сигналу импульсы с выхода генератора 31 поступают на счетньп вход счетчика 32, Счетчик 32 и логический элемент И 33 служат для задания последовательных интервалов времени процесса заполнения ковша 2 скрепера. При заглублении ковша 2 изменяется значение сигнала с выхода датчика 6 угла повопота шарнира тяговой рамы 1 относительно ковша 2. Сигнал с выхода датчика 6 через АЦП 19 поступает на первый вход элемента сравнения 20, второй вход которого связан с задатчиком 21 угла с, соответствующего начальномузаглублению ковша 2, Когда угол ( достигает заданного значения (я, то в соответствии с условием (3) алгоритма триггер 18 устанавливается в состояние логического 0 и заглубление ковша 2 прекращаетсяС этого момента совершают копание при неподвижных штоках гидроцилиндров 3 ковша.В процессе копания грунта скорость скрепера может снизиться до заданного задатчиком 14 значения. В этомюослучае в соответствии с условием (5) алгоритма на выходе элемента сравнения 12 появляется сигнал, который устанавливает .триггер 16 в состояние логической 1. Этот сигнал через элемент ИЛИ 17 включает электрогидрораспределитель 4 на выглубление ковша 2 скрепера, После восстановления скорости скрепера до значения 7 Х, заданного в задатчике 15, на выходе элемента 13 сравнения, в. соответствии с ус"ловием (6) алгоритма появляется сигнал, который устанавливает триггер 1 б 5в состояние логического О и выглубление ковша 2 прекращается.В процессе копания датчиками 7,измеряют уровень грунта Н в разныхточках ковша. Сигналы с выхода датчиков 7 поступают на входы сумматора 8, На выходе сумматора 8 присут"ствует сигнал, соответствующий уровню грунта Нц в ковше.,Через заданный интервал времениЬС на выходе логического элемента И33 появляется сигнал, поступающийна один из входов порта Р 1 ОМЭВМ 11,По этому. сигналу ОМЭВМ 11 осуществляет ввод через порт Р 2 кода сигнала 20уровня грунта в ковше, и вычислениетекущего времени копания по формулей,ВйПосле этого осуществляется вычисление Объема Ч Гч грунта в ковше по 25формуле (7), текущей производитель-,ности П по формуле (8) и занесениезначения текущей производительностив выходной порт РО. Сигнал с выходаэлемента И 33 устанавливает счетчик 3032 в исходное состояние й поступаетна вход разрешения записи буферныхрегистров 34 и 35. По этому сигналув регистр 34 заносится значение П,текущей производительности из выходного норта РО ОМЭВМ 11, в регистр 35через мультиплексор 37 поступаетзначение П 1, текущей производительности с выхода регистра 34, Значениетекущей производительности П с выхода регистра 35 поступает на второйвход элемента 41 сравнения, на первый вход которого через мультиплексор 39 поступает значение текущейпроизводительности. П (;+,) с выхода 45регистра 34, Мультиплексоры 37, 39включают несколько мультиплексоров,организованных для мультиплексирования двух каналов в один с общим входом выбора для всек мультиплексоров.Вход выбора мультиплексоров подключенк выходу триггера 26, на прямом выходе которого до выполнения условия(9) алгоритма присутствует сигналлогического О. При выполнении условия (9) алгоритма на выходе элемента41 сравнения появляется сигнал, который переключает триггер 26 и поступает на вход разрешения записи регистра 42. По этому сигналу в регистр 42будет занесен .код максимальной производительности. После нахождения максимального значения производительности Пи переключения триггера 26 на первый вход элемента 41 сравнения через мультиплексор 39 поступает значение производительности П д с выхода регистра 42, а на второй вход элемента 41 сравнения с выхода регистра 35 будет поступать П ,+) значение производительности, Так как вход регистра 35 через мультиплексор 37 оказывается связанным непосредственно с выходным портом РО ОМЭВМ 11. Если в некоторый момент процесса появится новое значение П 1, 1 больше полученного Пщ, то по, условию (10) его принимают за максимальное. В этом случае на выходе элемента 41 сравнения появится сигнал, который разрешает запись нового максимального значения производнтельностнПри выработке решения об окончании процесса копания рассмотрим три случая. Первый случай.После достижения экстремума производительности П ра производительностьП ;ц 1 устойчиво снижается, тогдапо условию (11) прекращают процесскопания н производят выглублениековша. Значение производительностиПумножается блоком 45 умноженияна зйачение зоны регулирования, которая задается в задатчике 46 Код с,выхода блока 45 умножения элементом38 сравнения сравнивается с кодомП ;) . производительности, поступа,ющим с выходного порта ОМЭВМ 11. Привыполнении условия (11) на выходеэлемента 38 сравнения формируетсясигнал, который через элемент ИЛИ 24устанавливает триггер 25 в состояние"1". Этот сигнал через. элемент ИЛИ 17включает электрораспределнтель 4 навыглубление ковша 2,Второй случай.Если в легких грунтовых условияхковш заполнился за короткОе время,не достигнув максимума производительности, то по условию (12) на выходеэлемента 10 сравнения появляется сигнал, который устанавливает триггер25 в состояние "1" н выглубляетсяковш 2. Элемент 10 сравнения сравнивает значения уровня грунта в ковшес выхода АЦП 9 и заданного в задат 9 ,157827 чике 23 максимального уровня грунтав ковше .НфТретий случай.В тяжелых грунтовых условиях экст ремум производительности достичь не-возможно. В этом случае значения текущей производительности П(1 и П с выходов регистров 34 и 35 поступают на входы элемента 40 вычитания, на выходе которого формируется значение изменения производительности ЬП за один интервал времени процесса копания. Это значение сравнивается в элементе 43 сравнения с минимальной интенсивностью изменения производительности й П. Выглубление ковша 2 в этом случае осуществляется в соответствии с условием. (13) алгоритма. 20Во всех случаях после возвращения ковша в транспортное положение замыкаются контакты концевого выключателя 27, триггер 25 устанавливается в исходное состояние и гидромеханизм 25 , управления ковша выключается. Сигна.лом с выхода триггера 25 триггер 28 устанавливается в исходное состояние .и работа датчика 29 последовательных интервалов времени заполнения прекра О щается. Также во всех случаях после появления сигнала на выходе элемента ИЛИ 24 (конец копания) и выходной порт РО ОМЭВМ 11 заносится значение объема,35 грунта в ковше Ч д в конце копания. Это значение поступаетна вход накапливающего сумматора 36, гдеоно суммируется с объемами разрабо 40 10танного грунта в предыдущих циклах. Суммарный объем грунта Чфиксируется в накапливающем сумматоре 36 по сигналу с выхода элемента И 24.Этим же сигналом триггер 26, управляющий работой мультиплексоров 37 и 39, устанавливается в исходное состояние.формула и Л о б р е т е н и яСпособ управления ковшом скрепера, основанный на заполнении ковшагрунтом в процессе каждого циклакопания, в каждом из которых измеряют действительную скорость движенияскрепера, сравнивают ее с заданнымиверхним и нижним пределами скорости,по величине рассогласования осуществляют выглубление ковша, измеряютуровень грунта в одной точке ковша,измеряют время копания, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью оптимизации производительности, дополнительно измеряют уровень грунта вдругих точках ковша, по измереннымуровням определяют текущее значениеобъема грунта, задают общее времяцикла копания беэ учета времени копания, определяют текущее значениепроизводительности скрепера, определяют максимум производительности порезультатам сравнения предыдущегои последующего значений производительности н дополнительно осуществляютвыглубление ковша при отклонении эна"чения текущей производительности отмаксимального значения на заданнуювеличину,1578278 Юадюаиение ычцсленце текущего ьею грунта 8 кабш ыццсленце текуаегоВремени капанцЯ баш КорректоР 2 Лончаков тав ехр едактор Л. Пчолинская Подписное Заказ 1896 и и открытиям при ГКНТ ССС наб д. 4/5 комитета по изобретен 1 осква, Ж, Раушска ВНИИПИ Государственного 113035, роизводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул. . . р1У л Гага ина 10 йг 8 од одзенагрунта ВконцеЮIЮ 7 ФЯ,тель Б. Бараьццсление текущеи процз 8 адительнастц Йг 8 од текиаейпроиз 8 одц 7 лельнаппцерер парт Рф