Устройство для обучения трактористов

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ04 аявкнудеротоеяиый коитот СССР о делам изоорвтеи н открытий5.08.79.бюллетень 29 Опубликован Дата опубли 3) УДК 658.386. Киктенко, В, Ю. Мелентьев, А.и Б. Л, Омельяненко ман, В. Р. Динкелисосквитин 2) Авторы изобретени тель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИ ТРАКТОРИСТОВорые выходы узла я на местн управления и узла имитации органов управления и движения связаны с узлом звуковой индикации, третий выход узла управления связан с узлом имитации органов управления и движения, один выход которого соединен с входом узла индикации движения на местности, а другой - с с входом узла управления (2).Указанное известное устройство обла дает ограниченной эффективностью звуков вой имитации работы двигателя, имеющей большое значение при обучении на .выкам управления трактором в отличие от процесса обучения езде на автомобиустройстве осуществляется талия работы двигателя а движения транспортно з учета режима работы ле.В известномся звуковая имибеэ учета режимго средства и бедвигателя,Звуковая инфотеля обладает. ками- косвенная и мация о п виль Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть исполь зовано при обучении, переподготовке и проверке профессиональных знаний трактористов, а также водителей других транспортных средств.Известно устройство для обучения трактористов, содержащее кабину води теля с системой управления, устройство для моделирования динамики движения транспортного средства, экран, теневой проектор, макет местности, сигнапиэатор ошибок, макеты препятствий 1).Известное устройство не позволяет имитировать звуковую обстановку, соответствующую реальным условиям движения транспортного средства, что снижает качество обучения.Известно также устройство для обучения трактористов, содержащее информационное табло, входы которого связаны с первыми выходами узла управленияи узла имитации органов управления и дви жения и выходом узла индикации движермация о работе двигак полезными качества3ти выполнения операций управления, так и вредными качествами - значительный уровень шума, отвлекающее действие в процессе обучения.Целью изобретения является увеличение эфФективности тренажа.Лсн.тавленная цель аостигается тем,что звестное устройство аля обучения трактористов дополнительно имеет блоквправления частотой импульсов, частотно-управляемый генератор импульсов, интегрирующий усилитель, блок диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, блок выбора режима имитации, блок коммутации имитатора движения, при этом вход блока управления частотой импульсов связан с выходом узла имитации органов управления и движения, а выход - с входом узла управления, вход частотно-управляемого генератора импульсов связан с выходом Оузла управления, а выход - с входом узла имитации органов управления и движения, вход интегрирующего усилителя связан с выходом узла управления, а выход с входом узла управления, входы блока выбора режима имитации связаны с выходом узла имитации органов управления и движения, а выход - с входом блока диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, выход которого связан с информационным табло, входы блока коммутации имитатора движения связаны с выходом узла имитации органов управления и движения, а выходс узлом имитации органов управления и движения.Блок-схемы устройства для обучения трактористов представлены на фиг. 1 и фиг. 2.Устройство ( фиг, 1 ) состоит из информационного табло 1, узла 2 управления, узла 3 имитации органов управления и движения, узла 4 индикации движе ния на местности, узла 5 звуковой индикации, блока 6 управления частотой импульсов, частотно-управляемого генератора 7 импульсов, интегрирующего уси лителя 8, блока 9 диагностики правиль ности перехода от пускового к основно му двигателю, блока 10 выбора режима имитации, блока 11 коммутации имитатора движения.На фиг, 2 представлена блок-схема, состоящая из генератора 12 инфранизкой частоты, частотно-управляемого генератора 7 импульсов, интегрирующего усилителя 8, блока 10 выбора режима ими тации, рычага 13 включения приводнойшестерни и муфты сцепления, педали 14подачи топлива, рычага 15 ручного управления топливным насосом, блока 6управления частотой импульсов, указателя 1 6 давления масла, блока 9 диагностики правильности перехода от пусковогок основному двигателю, блока 11 коммутации имитатора движения, имитатора 17овращения вала двигателя, тахосчиаометра1 8, анализатора 1 9 готовности к запуску,рычага 20 переключения рядов, педали21 тормоза, включателя 22 массы, стартера 23, блока 24 сигнализации о под 15 готовке к запуску, блока 25 имитациидвижения трактора, информационноготабло 1, блока 26 имитации положенияорганов управления, указателя 2 7 положения органов управления, усилителя20 28 мощности, динамической головки 29,макета 30 местности, проекционного устройства 31, блока 32 отслеживаниямаркерной линии, блока 33 сигнализациио съезде с маркерной линии, рулевого5колеса 34, выключателя 35 пусковогодвигателя, рычага 36 переключения передач, рычага 37 стояночного тормоза,имитатора 38 рулевого управления.Узел 3 имитации органов управлениязои движения включает в себя следующиеорганы управления и движения, .имитирующие кабину водителя транспортного средства и используемые при обучении вождению трактора: рычаг 13 включения при 35водной шестерни муфты сцепления, педаль14 подачи топлива, рычаг 15 ручногоуправления топливным насосом, рычаг20 переключения рядов, рычаг 36 переключения передач, включатель 22 массы,4 Естартер 23, тахоспидометр 18, имитатор 1 7 вращения вала двигателя, рычаг37 стояночного тормоза, указатель 16давления масла, блок 26 имитации положения органов управления, имитатор 3845рулевого управления, педаль 21 тормоза, рулевое колесо 34, выключатель 35,пускового двигателя, указатель 27 положения органов управления, блок 25имитации движения трактора.50Узел 2 управления содержит ячейкиуправления, осуществляющие все функцииуправления режимами имитации устройства: блок 24 сигнализации о подготовкек запуску, генератор 12 инфранизкой 55частоты, анализатор 1 9 готовности кзапуску,Узел 4 индикации движения на местности содержит блоки, необхоаимые аля20 визуальной имитации окружающей обстановки, и блоки контроля положения транспортного средства на транспортных путях; макет 30 местности, проекционноеустройство 31, блок 32 отслеживания 5мвркерной линии, блок 33 сигнализациио съезде с маркерной линии,Узел 5 звуковой индикации содержитусилитель 28 мощности и динамическуюголовку 29.0Одной из главных задач, решаемых вустройстве, является обучение приемамзапуска тракторных двигателей и работес органами управления трактора в определенной последовательности и в рвзличных комбинациях, Запуск пускового двигателя, переход к основному и процесс управления ими сопровождается изменениями звуковых эффектов, создаваемыхшумовым имитатором, Шумовой имитаторсостоит из генератора 12 инфраниэкойчастоты, частотно-управляемого генератора 7 импульсов, усилителя 28 мощности, динамической головки 29,25Генератор 1 2, вход которого связанс выходом анализатора 1 9 готовности кзапуску, а выход - с первым входом частотно-управляемого генератора 7, представляет собой ЙС - генератор напряжеЗония синусоидальной формы с частотойоколо 0,7 Гц, Для имитации работы пус"Фкового двигателя трактора переменноенапряжение генератора 12 поступает вовремязадвющие цепи первого входа гене 35рвторв 7. Частотно-упрвгляемый генератор 7, представляющий собой несимметричный мультивибратор, генерирует напряжение импульсной формы разной скваж ности в диапазоне частот от 20 до100 Гц в зависимости от сигнала, посту"пающего на второй его вход с блока 6управления частотой импульсов, которыйсвязан с органами управления подачей,топлива (рычаг 15 и педаль 14), Блок6 является потенциометрическим устройством, преобразующим углы поворотарычага 15 и педали 14 в электрическиесигналы, управляющие цепями смещениягенератора 7. В результате смещения50двух сигналов по первому и второму входам в генераторе 7 формируется частотно-модулированный по гармоническомузакону сигнал, что в конечном итогесоздает эффект плавания звука; характер55ный для работы пускового двигателятрактора.При переходе к имитации режима работы основного двигателя трактора генервтор 12 отключается от генератора 7 и последний посылает в тракт усиления звуковой частоты только собственный сигнал с разной скввжностью и частотой от 20 до 100 Гц, управляемый с блока 6; эффект плавания звука исчезает и воспроизводится дробный звук, характерный для работы основного двигателя трактора.Исходному положению рычага 15 и педали 14 соответствует имитация работы основного двигателя трактора на хо лостых оборотах, конечному положению рычага 15 и педали 14 соответствует имитация работы основного двигателя на максимальных оборотах. Выход генератора 7 связан с входом усилителя 28 мощ ности, необходимого для усиления сигналов звуковой частоты. Динамическая головка 29, связанная с выходом усилителя 28, преобразует электрические сигналы в звуковые волны.Анализатор 1 9 готовности к запуску является схемой сравнения действий обучаемого с установленным порядком запуска пускового двигвтол. трактора, при котором органы управления должны занимать определенное пологение. С входамианализатора 1 9 соединены: рычаг 15 ручного управления топливным насо сом, рычаг 20 переключения рядов, рычаг 13 включения приводной шестерни и муфты сцепления, стартер 23 и включатель 22 массы, который .является общим включателем устройства. При работе в различных режимах (запуск пускового двигателя, переход к работе основного двигателя, движение) обучаемому необходимо манипулировать одними и теми же органами управления, хотя в различных режимах они несут различную функциональную нагрузку. Перед запуском пускового двигателя рычаг 20 переключения рядов находится в нейтрадь ном положении, рычаг 15 оучного управ кения топливным насосом находится в положении, при котором подача топлива в основной двигатель не производятся, Дав запуска пускового двигателя рычаг 13необходимо переместить вверх до отка за, что соответствует включению приводной шестерни, а затем вернуть в нейт- ральное положение. Включение после это го стартера 23 вызывает запуск пуско вого двигателя. В случае нарушения пэ рядка действий с первого выхода анализатора 19 поступает ссютветствующийсигнал на вход блока 24 сигнализациио подготовке к запуску. Блок 24 построен по схеме дешифратора, цепи которого коммутируются контактами релеанализатора 1 9. Выход блока 24 соединен с информационным табло 1, на котором ысвечивается информация о состоянии трактора или допущенных ошибках. Вчастности, при попытке запустить пускоой двигатель без предварительного вклю- Очения приводной шестерни рычагом 13на табло 1 загорается надпись "Включить приводную шестерню", УказательУбрать подачу топлива" подсвечиваетсяна табло 1 в то.4 случае, если в моментзапуска пускового двигателя рычаг 15находится не в исходном положении. Указатель "Стартер включается на табло 1при повороте ключа стартера 23,После запуска пускового двигателявыход частотно-управляемого генератора7 импульсов соединяется с входом интегрирующего усилителя 8, который имитирует работу насоса в системе смазки основного двигателя, После прогрева пуско-вого двигателя при работе его на холостых оборотах насос должен создавать давление масла в системе не ниже 0,5 кгс/см,3Интегрирующий усилитель 8 накапливая преобразованный сигнал, поступающийзоот генератора 7, через определенное время, соответствующее повышению давлениямасла в системе смазки до 0,5 кгс/сии,дает разрешение на изменение режимашумовой имитации по одной иэ связейвыход усилителя 8 - вход блока 10 выбора режима имитации. Второй выход усилителя 8 соединенс указателем 16 давления масла, по которому обучаемый конт 40ролирует данный параметр. Третий выходусилителя 8 связан с входом блока 11коммутации имитатора движения,После достижения давления масла (поуказателю 16) заданного значения450,5 кгс/см осуществляется переход крежиму работы основного двигателя пряодновременном воздействии на рычаг 13включения приводной шестерни и муфтысцепления и на рычаг 15 ручного управ 5 Оления топливным насосом. При этом рычаг 13 необходимо опустить до отказавниз, что соответствует включению муфты сцепления, рычаг 15 повернуть нанекоторый угол от исходного положения,55что соответствует малой подаче топливав основной двигатель, а затем вернутьрычаг 13 в нейтральное положение. Вэтом случае выход рычага 13 связан с входом блока 10 выбора режима имитации и с входом анализатора 19, а выход рычага 15 - с входом анализатора 19, Анализатор 19, соединенный с генераторами 1,3 и 7, подает сигнал на отключение генератора 12, не отключая генератор 7, что приводит к изменению режима шумовой имитации.Одновременно выход рычага 15 и механически связанной с ним педали 14 подключается к входу имитатора 17 вращения вада двигателя. При перемещении рычага 15 и педали 14 связанный с ними переменный резистор регулирует частоту вращения вала электродвигателя имитатора 1 7, который управляет цент робежным механизмом реального тракторного тахоспидометра 18, фиксирующего число оборотов вала основного двигателя трактора. Имитатор 17 по второму входу связан с блоком 1 1 коммутации имитатора движения, который переключает его при имитации движения на управление тахоспидометром 18 в режиме отсчета скорости по шкалам, отградуированным в км/час.Блок 10 выбора режима имитации, связанный входами с усилителем 8, рычагом 13 и включателем 35 пускового двигателя, является коммутирующим устройством с выходом на блок 9 диагнос тики правильности перехода от пускового к основному двигателю. При запуске пускового двигателя с блока 10 сигнал поступает на блок 9, расшифровывается и с выхода блока 9 поступает на табло 1 в виде надписи "Пусковой двигатель включен", После запуска основного двигателя необходимо отключить пусковой двигатель выключателем 35. В различных случаях нарушения порядка работы с органами управления блок 10 коммутирует входы блока 9 таким образом, что на табло 1 загораются надписи типа: "Включить муфту включения", "Мало давление масла".Указатель "Включить муфту сцепле ния" подсвечивается при попытке перехода от режима пускового двигателя к режиму основного двигателя без пред варительного перемещения рычага 13 вниз.Указатель "Мало давление масла подсвечивается при попытке перехода к режиму основного двигателя до момен та, когда показания указателя 16 давления масла достигнут необходимой ве дичины 0,5 кгс/см.1 о 25 4 О На табло 1 имеется также группа указателей, несущих информацию о необходимых действиях с органами управления на этапе имитации движения или во время упражнения по "вспашке.Указатель "Отпустить стояночный тормоз" подсвечивается при попытке трогания с места с затянутым стряночным тормозом,Указатель "Включить первую передачу" подсвечивается при попытке трогвния с места на 2-й или более высоких передачах,Указатель "Остановить трактор, пе15реключить ряд, подсвечивается при попытке переключить ряд рычагом 20 находу.Указатель Съезд с маркерной линииподсвечивается в случае сьездв с мвркерной линии при выполнении специаль 20ных упражнений по вспашке.Блок 11 коммутации имитатора движения определяет готовность тренажерапри переходе от упражнений по запускудвигателей к моделированию движения,С первым входом блока 11 связанинтегрирующий усилитель 8, которыйосуществляет соответствующую коммутацию в блоке 11 при давлении масла30в системе смазки, равном или большеР,5 кгс/смф,Со вторым и третьим входами блока1 1 связаны органы управления; взаимосвязанные рычаг 15 и педаль 14, рычаг3536 переключения передач, рычаг 20 переключения рядов, рычаг 37 стояночного тормоза.Рычаг 20 связан с кнопочным переключателем, количество положений которого соответствует количеству рядов коробки передач трактора, т. е. видов рабочих операций, требующих ограничениямаксимальной скорости в пределах каждого ряда; "рабочий ряд", "транспортный45рядВ пределах каждого ряда имеется четыре передачи, включаемые рычагом 36,связанным с кнопочным переключателем,В пределах каждой передачи плавное ре 50гулирование скорости осуществляется спомошью рычага 15 или педали 14.При отработке приемов вождения необходимо, как и при запуске, соблюдатьстрогий порядок работы с органами уп 55равления. Так, например, не допускаетсятрогаться с места при установке рычага36 в положение любой другой передачи,кроме первой, переключать рычаг 20 на; ходу и при установке рычага 36 в положение любой другой передачи кроме первой, устанавливать рычаг 15 на ходу висходное положение, Любое нарушениепорядка работы приводит к отключениюблока 11 и прекращению работы имитатора движения, а на табло 1 выводитсясоответствующая информация.Блок 11 представляет собой связанную с органами управления движениемлогическую релейную схему, контакты. которой коммутируют соответствующиецепи типисторного регулятора имитаторадвижения (блок 25),Выходы блока 11 связаны с имитатором 17, с блоком 26 имитации положения органов управления и с блоком 25имитации движения трактора, Блок 26представляет собой дешифратор, закоммутированный с блока 11 в засисимостиот положения рычагов 20, 36 и рычагавключения переднего моста, не указанного в описании. Блок 26 связан с указателем 27 положения органов управления, который вьполне в виде световоготабло на приборной доске тренажера,скомпонованного аналоги ио тракторнойтабличке - указателю положе.сия органов управления.Блок 25 имитации пвижещя трактора управляется блоко;. 11, а также педалью 14 подачи топлива, рычагом 15ручного управления, топливным насосомчерез рычаг 36 переключения передачи рычаг 20 переключения рядов,Блок 25 выполнен по схеме тиристорного регулятора частоты вращения валаэлектродвигателя с фазным управлениемЯ С -цепями, Вал электродвигателя сое-.динен механической передачей с приводным механизмом, на который устанавливается подвижной макет 30 местности.С блоком 25 связаны педаль 21 тормоза, воздействукицая на соединительнуюмуфту блока 25 и имитатор 38 рулевого управления, связанный с рулевым колесом 34, представляющий собой так наэыввемую рулевую тележку, которая ими.тирует работу механизма поворота управляемых колес трактора. Макет 30 местности, выполненный из оргстекла с нанесенной полевой обствнов кой, установленный на рулевую тележку, приводится в движение от электродвигателя, При повороте рулевого колеса З. изменяется направление движения макета 30. На чем нанесена так называемаямаркерная линия, которая используетсяпри отработке упражнений по "вспашке",Проекционное устройство 31 воспроизводит на расположенном перед учащимся,экране изображение макета местности.При движении макета изображение на экране .еремещается, что создает эффектдвг кения трактора,С блоками 31 и 25 связан блок 32отслеживания маркерной линии, с помощьюокоторого в процессе обучения "вспашке"фиксируется точность выполнения упражнения,Выход блока 32 связан с блоком 3315сигнализации о съезде с маркерной линии,. который получает соответствующие сигналы, фиксирует количество съездов на счетчике и выводит информацию на информационное табло 1. с надписью Съезд с20маркерной линии",Устройство работает следующим образом. По сигналу с узла 3 имитации органов управления и движения учащийсявключает блок 11 коммутации имитаторадвижения и блок 10 выбора режима имитации. Режим имитации сигнализируетсяна информационном табло 1, получающемсигнал от узла 3. Узел 5 звуковой индикации, также получая сигнал от узла 3,имитирует на всех режимах работы устройства звуковой режим работы двигателя и движения транспортного средства.При достижении заданных параметровработы двигателя блок 11 подает сигнал35в узел 3 осуществляя необходимую коммутацию для перехода к имитации следующихрежимов обучения.Блок 9 диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю пр сигналам от узла 3 через блок10 определяет правильность манипуляцийучащимся органами управления во временной и логической последовательности,при этом в случае правильных действийучащегося подается сигнал на информационное табло 1, которое сигнализируетучащемуся о правильности пуска основного двигателя.При этом интегрирующий усилитель 8имитирует подъем давления масла в двигателе от минимального до рабочего,т. е, моделирует отрезок времени междувключением пускового и основного двигателей, интегрируя сигналы с узла 2 иподавая реэульщрующий сигнал в блокиузла 2 для дальнейшей обработки.Блок 6 управления частотой импульсовпреобразует углы поворота рычага 15 и педали 14, содержащихся в узле 3, вэлектрический сигнал, управляющий черезблоки узла 2 цепями смешения частотноуправляемого генератора 7, т. е. частотой генерируемых импульсов.Изменение частоты через соответствующие органы управления узла 3 изменяетзвуковой режим работы узла 5.На соответствующих имитаторах показывающих приборов в узле 3 по сигналус узда 2 изменяется вид индикации, соответствующий режиму работы двигателятранспортного средства, а также параметрам его движения по местности, при этомучащемуся и преподавателю на информационном табло 1 (по сигналу с узла 2)высвечиваются различными цветамисоответствующие надписи, квалифицирующиеправильность или неправильность режимаобучения. При неправильных действияхучащегося может производиться диагностика его ошибок на соответствующихиндикаторах информационного табло 1В информационном табло 1 при использовании тренажера для обучения трактористов могут быть, следующие индикаторы:"Включить приводную шестерню", "Убратьподачу топлива" Включить муфту сцепления редуктора", "Мало давление масла,"Огпустить стояночный тормоз, "Включить первую передачу", "Остановить трахтор, переключить ряд, "Съезд с маркерной линии".В зависимости от положения органовуправления тренажером в узле 3 изменяется режим работы узла 4 индикациидвижения на местности, при этом проекционное устройство указанного узла изменяет вид окружающего транспортноесредство пространства в соответствии сдействиями учащегося. Правильные илинеправильные действия учащегося по сигналу с узла 4 квалифицируются в информационном табло 1 свечением соответствующих индикаторов. Действия учащегосяс органами управления узла 3 в своюочередь изменяют режим работы блоковузла 2,В процессе обучения имитируетсяшум двигателя с помощью узла 5 звукотвой индикации, в который поступают сигналы с узлов 3 и 2. При этом создается эффект плавания звука, аналогичныйреальному, эа счет эффекта девиации частоты. В зависимости от положения орга- нов управления узла 3 имитируется шумработы как пускового, так и основногоОдвигателя на холостых оборотах, а также во всем диапазоне от минимальных до максимальных оборотов при любых сочетаниях положений рычага переключения передач и рычага переключения рядов.Использование устройства позволит более объективно производить формализованный профессиональный отбор, а также повысит качество знаний учащихся. Формула изобретения Устройство для обучения трактористов, содержащее информационное табло, входы которого связаны с первыми выходами узла управления и узла имитации органов управления и движения и выходом узла индикации движения на местности, вторые выходы узла управления и узла имитации органов управления и движения связаны с узлом звуковой индикации, третий выход узла управления связан с узлом имитации органов управления и движения, один выход которого соединен с входом узла индикации движения на местности, а другой - с входом узла управления, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью увеличения эффективности тренажа, оно имеет блок управления частотой импульсов, частотно-управляемый генератор импульсов, интегрирующий усилитель, блок диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, блок выбора режима имитации, блок коммутации5 имитатора движения, при этом вход блока управления частотой импульсов связан с выходом узла имитации органовуправления и движения, а выход - с входом узла управления, вход частотно-управляемого генератора импульсов связанс выходом узла управления, а выходс входом узла имитации органов управления и движения, вход интегрирующегоусилителя связан с выходом узла управ 15ления, а выход - с входом узла управления, входы блока выбора режима имитации связаны с выходом узла имитацииорганов управления и движения, а выходс входом блока диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, выход которого связанс информационным табло, входы блокакоммутации имитатора движения связаны с выходом узла имитации органов уп 25равления и движения, а выход - с узломимитации органов управления и движения.Источники информации, принятые во,внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство