Способ автоматического управления рабочим органом землеройной машины

(51)5 Е 0 0 гэга ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО, ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР тОРСОМУ СЦИДЕТЕЛЬСТЮ(71) Московское научно-производственное объединение по строительному и дорожному машиностроению оВНИИстройдармаш", Центральный научно-испъггательный полигон - филиал ВНИИстройдормаша и Московский автомобильно-дорожный институт (72) А.Г.Савельев, В.И.Баловнев, Ю.В.Веледницкий и Ю,И,Гаршин(56) Авторское свидетельство СССР М 1265259, кл, Е 02 Р 9/20, 1985,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ЗЕМЛЕРОЙ. НОЙ МАШИНЫ(57) Изобретение относится к землеройнотранспортным машинам. При ззглублении отвала определяют скорость опускания рабочего органа и направление движе(ия землеройной машины и по отношению векторов скорости опускания рабочего органа и средней действительной скорости машины определяют угол направления движения рабочего органа относительно направления движения базовой машины. Определяют положение рабочего органа относительно базовой машины и по нему определяют задний угол рабочего органа относительно направления движения базовой машины, сравнивают задний угол рабочего органа с углом направления движения рабочего органа, задают запас по заднему углу. Если задний угол рабочего органа меньше угла направления движения рабочего органа с учетом запаса по заднему углу, то увеличивают задний угол; если задний угол рабочего органа равенмаксимальному значению, то увеличивают скорость движения землеройной машины,или уменьшают скорость опускания рабочего органа; если задний угол рабочего органа больше угла направления движения рабочего органа с учетомззпзсз по заднему углу, то уменьшают задний угол; если задний угол рабочего органа равен мицимзльцому значению, то уменьшают скорость движения землеройной машины или увеличивают скорость опускания рабоче.о органа, При выглублении рабочего органа спределя от скорость выглублеция рабочего органа и направление движения эемлеройцой машины и по отношению векгоров скорости выглублеция рабочего органа к средней действительной скорости мзаицы определяют угол направления движецг.1 я рзбозего органа относительно направления движения базовой машины, По положени.о рабочего органа от- Б цосительно эемлеройцой машины опреде ляют задний угол рабоче го органа относительно направления движения рабо- (, чего органа, задают запас пе заднему углу, соавнивзют задний угол рабочего органа с углом направления движения рабочего органа. Если задний угол рабочего органа,д меньше угла направления движения рабочего органа с учетом запаса по заднему углу, то увеличивают задний угол, если задний угол рабочего оргзцз равен максимальному эцзчециза, то уменьшаютагскорость движения эемлеройной машины или увеличивают скорость подъема рабоче- Я го органа; ессгг загагггг угол рзроччаго оргма та больше угла направления движения с уче- ТОМ ЗЗГЬЗСЗ ПО ЭЗДЦЕМУ УГЛУа ТО УМЕЦЬШЗЮТ задний угол; если эздций уго рабочего органа рзв:эн минимальному значению, то увеличивают скоросгь движения эе леройцой машины или уменьшают скорость подъема рабочего органа, 7 ил.Изобретение относится к эемлеройнотранспортным машинам.Известен способ автоматического управления рабочим органом землеройнай машины, заключающийся в том, что определяют действительную скорость землеройной машины датчиком, установленным на продольной аси машины, определяют теоретическую скорость по оборотам ведущей звездочки, после чего определяют буксование и по величине буксования воздействуют на механизм подъема и опускания отвала (см. проспект фирмы Камацу на бульдозер Д 555)Недостатком известного способа является невозможность учета изменения заднега угла при заглублении и выглублении рабочего органа - отвала, что приводит к утыканию задней поверхности отвала в грунт, Это снижает усилие эаглубления отвала и уменьшает производительность бульдозера,Известен также способ автоматического управления рабочим органом землерайнай машины, заключающийся в там, что измеряют действительную скорость каждого борта, по результатам измерений находят среднюю действительную скорость машины, определяют теоретическую скорость, вычисляют буксование, в зависимости .от величины которого воздействуют на механизм падьема и опускания рабочего органа. Кроме того, определя-от отношениедействительных скоростей левого и правогобортов, по результатам которого воздействуют на механизм стабилизации скоростей бортов (см. заявку М 3903645/03, положительное рещение от 10.10,85),Недостатком этого способа является невозможность учета изменения геометриирабочего органа относительно направлениядвижения эемлеройнай машины при подьеме, опускании и перекосе рабочего органа. При этом рабочий орган занимает не оптимальное для данных условий положение, возможно утыкание задней поверхности рабочего органа в грунт при заглублении рабочего органа и недобор (потеря) призмы грунта при выглублении рабочего органа. Это уменьшает производительность землеройной машины.Цель изобретения - повышение произвадительности путем поддержания заднегоугла рабочего органа при перекашивании,эаглублении и выглублении рабочего органав оптимальных пределах,Для этого в способе автоматического управления рабочим органом землеройной машины, заключающемся в том, чта измеряют скорость движения землерайнай маши 5 10 15 20 25 30 35 40 ны, по которой определяют среднюю действительную скорость машины, при заглублении отвала определяют скорость опускания рабочего органа и направление движения землеройной машины и по отношению векторов скорости опускания рабочего органа и средней действительной скорости машины определяют угол направления движения рабочего органа относительно направления движения базовой машины, определяют полажение рабочего органа относительно ба-.зовой машины и по нему определяют задний угол рабочего органа относительно направления движения базовой машины, сравнивают задний угол рабочего органа с углом направления движения рабочего органа, задают запас па заднему углу и, если задний угол рабачега органа меньше угла направления доикения рабочего органа с учетом запаса по заднему углу, увеличивают задний угол, если задний угол рабочего органа ранен максимальному значению, то увеличивают скорость движения землеройнай машины или уменьшают скорость опускания рабочего органа, если задний угол рабочего органа больше угла направления, движения рабочего органа с учетом запаса па заднему углу, та уменьшают задний угол, если задний угол рабочего органа равен минимальному значению, та уменьшают скорость движения эемлеройной машины или увеличиваат скорость опускания рабочею органа, а при выглублении рабочего органа определяют скорость выглубления рабочего органа и направление. движения эемлеройной машины и по отношению векторов скорости выглубления рабочего органа к средней действительной скорости машины определяютугал направления движения рабочего органа относительно направления движения базовой машины, по полакению рабочего органа относительно землеройной машины определяют задний угол рабочего органа относительно направления 5 движения рабОчего органа, задают запас позаднему углу, сравнивают задний угол рабочего органа с углом направления движения рабочего органа, если задний угол рабочего органа меньше угла направления движения 0 рабочего органа с учетом запаса по заднемууглу, то увеличивают задний угол, если задний угол рабочего органа равен максимальному значению, то уменьшают скорость движения эемлеройнай машины или увеличивают скорость подъема рабоче го органа, если задний угол рабочего органабольше угла направления движенияс учетом запаса по заднему углу, та уменьшают задний угол, если задний угол рабочего органа равен минимальному значению, то уве 1776732 бличивают скорость движения землеройной машины или уменьшают скорость подьема рабочего органа.На фиг.1 схематично показана землеройная машина, в частности бульдозер, при 5 опускании рабочего органа-отвала; на фиг,2 - то же, при подъеме отвала; на фиг,3 - положение отвала при заглублении, когда завышен задний угол; на фиг.4 - то же, при заниженном заднем угле, на фиг.5 - быст рое выглубление отвала при завышенном заднем угле; на фиг,б - то же, при заниженном заднем угле;на фиг,7 - медленное выглубление отвала при завышенном заднем угле. 15Землеройная машина, например бульдозер, на котором реализован предлагаемый способ, содержит базовую машину 1 с рабочим оборудованием (бульдозерным оборудованием), состоящим из отвала 2, 20 гидроцилиндров 3 подъема и опускания отвала. Толкающие брусья 4 крепятся обычным образом к базовой машине 1 и отвалу 2. Механизм изменения заднего угла выполнен в виде двух гидрораскосов 5. Перекос 25 отвала в вертикальнойпоперечной плоскости достигается разнонаправленным движением штоков гидрораскосов 5 или движением штока одного из гидрораскосов 5. По бортам базовой машины 1 установле ны специальные измерители 6 действительной скорости каждого борта, определяющие среднюю действительную скорость базовой машины Чд, измерителем которой является элемент 7. 35По скорости движения штоков гидроцилиндров 3 подьема и опускания отвала элемент 8 определяет скорость опускания Чо и подъема Чг отвала 2. К элементам 7 и 8 подсоединен элемент 9, определяющий 40 угол ад направления движения рабочего органа-отвала 2 относительно направления движения базовой машины (вектора средней действительной скорости Чд) по формуЧо 45 ле ад =агсщ - . или агс 19 - . ЭлементЧд10 подсоединен к датчикам перемещения штоков гидроцилиндров 3 подьема и опускания отвала 2 и гидрораскосов 5 и определяет задний угол аз рабочего органа 50 относительно направления движения базовой машины Чд (фиг,1) при заглублении отвала. Этот элемент 10 учитывает изменение заднего угла рабочего органа - отвала 2 при .его подьеме, опускании, перекосе и при од- .55 новременном выдвижении или втягивании штоков гидрораскосов 5. При выглублении, отвала (фиг.2) элементом 10 задний угол рабочего органа - отвала 2 определяется относительно направления движения рабочего органа - отвала 2 (угол а,).К элементу 9, определяющему угол йд, подсоединен элемент 11, складывающий значение угла ад и запас по заднему углу, зависящий от положения рабочего органа относительно базовой машины и угла ад направления движения рабочего органа. Запас по заднему углу Ла может быть как положительный (фиг.3,4,7), так и отрицательный (фиг,5,6), в зависимости от направления движения рабочего органа, Запас Ла положителен всегда при заглублении отвала и может быть отрицателен при быстром выглублении отвала, так как при быстром выглублении отвала необходимо сохранить призму волочения грунта максимальной. В зависимости от положения рабочего органа относительно базовой машины, например при перекосе, угол заострения рабочего органа меняется, меняется и задний угол, что вызывает необходимость корректировки запаса Ла, К элементам 10 и 11 подсоединен логический элемент 12, проверяющий условие аз ад + Ла при заглублении отвала 2 и условие аз ад+Ай при выглублении отвала 2. Выход "да" элемента 12 соединен с логическим элементом 13, проверяющим выполнение условия аз =-азпах, т.е. максимально ли наклонен отвал 2 вперед по положению штоков гидрораскосов 5. Выход "нет" логического элемента 13 соединен с элементом 14, подающим команду на увеличение угла резания а,т, после чего сигнал подается на управление гидрораскосами 5. Выход "да" логического элемента 13, показывающий, что штоки гидрораскосов выдвинуты максимально, соединен при заглублении отвала 2 (фиг,1) с элементами 15 и 16 - с одним из них или с обоими, Элемент 15 подает сигнал на увеличение скорости движения базовой машины Чд 1 а элемент 16 подает сигнал на снижение скорости опускания отвала 2 Ч . При выглублении отвала 2 (фиг,2) выход "да" соединен с элементами 17 и 18 - с одним из них или с обоими, Элемент 17 подает сигнал на снижение скорости движения базовой машины Чд 1, а элемент 18 подает сигнал на увеличение скорости подъема отвала Чп 1. Выход "нет" логического элемента 12 соединен с логическим элементом 19, проверяющим выполнение условия азад + Ла при заглублении отвала, а при выглублении от.вала - выполнение условия а,м ад+ Ьа, Выход "нет" логического элемента 19 соединен с устройством 20, поддерживающим скорость движения штоков гидроцилиндров 3 подъема и опусканияотвала Чо или Ч и скорость движения Чд постоянными. Выход логического элемента 19 "да" соединен с входом логического элемента 21, проверяющего выполнение условия аэ = а, а именно максимально ли назад повернут отвал 2 (рабочий орган) механизмом изменения заднего угла - гидрораскосами 5, т.е. логический элемент 21 проверяет, максимально ли втянуты штоки гидрораскосов 5. Выход "нет" логического элемента 21 соединен с элементом 22, уменьшающим задний угол, т.е, элемент 22 подает команду на втягивание штоков гидрораскосов 5 (а 1). Выход "да" логического элемента 21 соединен при заглублении отвала (фиг.1) с элементом 23, снижающим скорость движения базовой машины Чд и/или с элементом 24, увеличивающим скорость опускания отвала ЧД При выглублении отвала (фиг.2) выход "да" логического элемента 21 соединен с элементом 25, увеличивающим скорость движения базовой машины Чд 1, и/или с элементом 26, уменьшающим скорость подъема отвала Ч,Землеройная машина, например бульдозер, работает следующим образом. По.данным датчиков 6 элементом 7 определяется средняя действительная скорость базовой машины, а следовательно, и бульдозера Чд. По скорости движения штоков гидроцилиндров 3 подъема и опускания отвала 2 элементом 8 определяется скорость опускания Чо или скорость подьема Ч отвала в зависимости оттого, происходит ли заглубление или выглубление отвала 2. После этого элементом 9 определяется угол . ад наклона направления движения отвала 2 к направлению движения базовой машины 1. Затем элементом 11 к величине ад прибавляется положительный или отрицательный запас, величина и знак которого зависят от положения рабочего органа - отвала 2 относительно базовой машины 1 и угла направления движения рабочего органа ад (фиг.3 - 7), Затем логический элемент 12 сравнивает аэ при эаглублении отвала и а,при выглублении отвала, вычисленный элементом 10, с величиной ад + Ьа; если условие аэ ад+Ьа выполнено, то необходимо увеличить задний угол. Для этого элементом 13 проверяется. выбран ли максимально задний угол аэ фф айвах ес ли аэайвах то элемент 14 подает команду на увеличение заднего угла аэФ; если аз: аэвах, то при заглублении отвала сигнал подается на элементы 15 и/или 16 для увеличения скорости движения базовой машины Чдти уменьшения скорости опускания отвала ЧО 1 соответственно При выглублении20 25 отвала сигнал подается на элементы 17 и/или 18 для уменьшения скорости движения базовой машины Чди увеличения скорости подъема отвала Чп 1 соответственно. Если скорость движения базовой машины Чд или скорость подъема Чл или опусканияотвала Чо необходимо сохранить постоянной, то сигнал подается на один из элементов 15 или 16 при заглублении, 17 или 18 при выглублении.Если условиеаэ ад+Ьа при заглублении отвала, условие азм ад+Ьа при выглублении отвала не выполняется, то идет проверка логическим элементом 19 на выполнение условия аэ ад+Ьа при заглублении отвала 2 и условия а, -"ад+ Ьа при выглублении отвала 2.Если это условие не выполняется,т.е. при заглублении отвала а, -ад + Ьа , а при выглублении отвала аэйад+ Ьа в пределах погрешности аппаратуры, то скорость движения рабочего органа не изменяется: Чд=сопзт; Чо=сопзт или Чо=сопз 1 (элемент 20), Если условие а, ад+ Ьа элемента 19 не выполняется, то идет проверка элементом 21, выбран ли минимальный задний угол механизмом изменения заднего угла аэ = а 3 аь, и если это условие не выполне 30 но, т.е. имеется запас на уменьшение заднего угла механизмом изменениязаднего угла (гидрораскосами), то подается сигнал на элемент 22, который подает команду на уменьшение заднего угла адвтя гиванием штоков гидрораскосов 5. Еслизапас на уменьшение заднего угла выбран (выход "да" логического элемента 21), то при заглублении отвала сигнал подается на элементы 23 и/или 24 для уменьшения скоро сти движениЯ базовой машины Чд иувеличения скорости опускания отвала Ч,т соответственно, а при выглублении отвала сигнал подается на элементы 25 и/или 26 для увеличения скорости движения базовой 45 машины Чд и уменьшения скорости подъемаотвала Чд соответственно, Если скорость движения базовой машины Чд или скорость подъема Чл или опускания отвала Чо необходимо сохранить постоянной, то сигнал пода ется на один из элементов 23 или 24 призаглублении и 25 или 26 при выглублении.Преимущество изобретения состоит всохранении заднего угла, а через него и угла резания и других углов в оптимальных пре делах, что позволяет уменьшить усилие заглубления отвала по сравнению с условиями копания с неоптимальными параметрами.Это позволяет увеличить производительность землеройной машины примерно на 10%, 1776732 10Формула изобретенияСпособ автоматического управления рабочим органом землеройной машины, заключающийся в том, что измеряют скорость движения землеройной машины, по кото рой определяют среднюю действительную. скорость машины, отл ича ю щи й с я тем, . тем, что с целью повышения производительности путем поддержания заднего угла рабочего органа при перекашивании, 10 заглублении и выглублении рабочего органа в оптимальных пределах, при заглублении отвала определяют скорость опускания рабочего органа и направление движения землеройной машины и по отношению 15 векторов скорости опускания рабочего органа и средней действительной скорости машины определяют угол направления движения рабочего органа относительно направления движения базовой машины, 20 определяют положение рабочего органа относительно базовой машины и.по нему определяют задний угол рабочего органа относительно направления движения базо-вой машины, сравнивают задний угол рабо чего органа с углом направления движения рабочего органа,задают запас по заднему углу, и, если задний угол рабочего органа меньше угла направления движения рабочего органа с учетом запаса по заднему углу, 30 то увеличивают задний угол, если задний угол рабочего органа равен максимальному значению, то увеличивают скорость движения землеройной машины или уменьшают скорость опускания рабочего органа, если 35 задний угол рабочего органа больше угла направления движения рабочего органа с учетом запаса по заднему углу, то уменьша. ют задний угол, если задний угол рабочего органа равен минимальному значению, то уменьшают скорость движения землеройной машины или увеличивают скорость опускания рабочего органа, а при выглублении .рабочего органа определяют скорость выглубления рабочего органа и направление движения землеройной машины и по отношению векторов скорости выглубления рабочего органа к средней действительной скорости машины определяют угол направления движения рабочего органа относительно направления движения базовой машины, по положению рабочего органа относительно эемлеройной машины определяют задний угол рабочего органа относительно направления движения рабочего органа, задают запас по заднему углу, сравнивают задний угол рабочего органа с углом направления движения рабочего органа, если задний угол рабочего органа меньше угла направления движения рабочего органа с учетом запаса по заднему углу, то увеличивают. задний угол, если задний угол рабочего органа равен максимальному значению, то уменьшают скорость движения землеройной машины или увеличивают скорость подъема рабочего органа, если задний угол рабочего органа больше угла направления движения с учетом запаса по заднему углу, то уменьшают задний угол, если задний угол рабочего органа равен минимальному значению, то увеличивают скорость движения землеройной машины, или уменьшают скорость подъема рабочего органа,1776732 оставитель А:Савельехред М.Моргентал ктор Н.Тупиц ктор Г.Бельска Зак но-издательск комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 оизво 4103 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5