Автоматическая система управления рыхлителем

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государстаеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(31) 12725/74 (33) Япония Опубликовано 070383.Бюллетень 14 о 9 Дата опубликования описания 07,0383Ь с,. ,Иностранная фирмаКабусики Кайся Комацу СейсакусеКроме того, система снабжена сое; диненными с основным источником питания дополнительным электромагнитным клапаном наклона и переключателем наклона, посредством которого об.мотка управления дополнительного электромагнитного клапана соединена с релейным блоком управления, а выход дополнительного электромагнитного клапана подключен через многоходовой клапан к цилиндру наклона е системы имеют управления и огнальные возможносучного управления. Однако известны низкую надежность раниченные функци ти из-за наличия Изобретение относится к автоматической системе управления рыхлителем, используемым в строительном оборудовании.5Известна система управления рабочим органом землеройной машины, содержащая устройство для автоматического управления за вертикальным пере мещением рабочего органа, включающее датчик нагрузки и релейный блок ,управления подъемом и опусканием рабочего органа ) 1).Известна также система автоматического управления рыхлителем с хвостовиком, содержащая источник питания, исполнительные цилиндры наклона, подъема и опускания хвостовика, датчик нагрузки, установленный на репере датчик глубины и датчик направления перемещения, подключенные к входам релейного блока управления, и переключатели режт.ма упса вле ния, подъема и опускания хвостовиЦель изобретения - повышение надежности управления и расширение функ циональных возможностей системы.Поставленная цель достигается тем, что система снабжена электромагнитным клапаном, золотником, источником питания, гидроприводом в виде цилиндра, поршень которого кинематически соединен через рабочий рычаг с золотником, подключенным к исполнительным гидроцилиндрам подъема и опускания хвостовика, причем управляющие обмотки электромагнитного клапана подключены к выходам релейного блока управления, а выходы электромагннтного клапана подключены к цилиндру гидропривода.При этом датчик нагрузки выполненв вид. тензометрического элементаили в виде переключателя давлениямасла внутри цилиндра наклона.Датчик глубины выполнен в видеконцевых переключателей и поворотного д:ска, соединенного посредствомсистемы рычагов с цилиндром накло"на, причем на поворотном диске установлены кулачки с возможностьювзаимодействия с концевыми переключателями.На фиг. 1 изображен рыхлитель,установленный на тракторе, и егорабочий узел,(вид сбоку, на фиг. 2функциональная схема основного варианта системы; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема блокауправления, на фиг, 4 - функциональная схема второго варианта системы с управляемым наклоном. 20Система управления рыхлителем выполнена следующим образом,На фиг. 1 показан трактор, имеющий корпус 1 и перемещающийся с помощью гусениц 2. Пара установочных кронштейнов 3 жестко закреплена на задней части корпуса 1. Рыхлитель 4 съемно установлен на установочных кронштейнах 5 и включает всебя пару цилиндров 6 наклонй, пару звеньев 7, которые простираютсяпараллельно цилиндрам наклона, пару подъемных цилиндров 8, установленных диагонально между цилиндрами наклона и звеньями 7, пару балочных кронштейнов 9, которые шарнирно соединены у верхней части сконцами цилиндров 6 наклона, удаленными от установочных кронштейно, и у нижней части - с концевымучастком звеньев 7 и .подъемных цилиндров 8, удаленный от установочных кронштейнов, держатель 1 О, хвостовика 11, установленный между и прикрепленный к паре балочных кронштейнов 9, хвостовик 11 съемно установлен в пазу, образованном в держателе 10 хвостовика и имеющим точкуили конец у самого нижнего его участка. Рабочий блок 12 включает в себя электромагнитный клапан 13, управляемый электрическим сигналом, масляный резервуар 1 4, рабочий орган 15, гидравлический привод 16, работакнаий на текучей среде под давле вием, поданным от электромагнитного клапана 13, Рабочий рычаг 15 приводится в действие штоком гидравлического привода 16. У нижней части рычага 17 изменения скорости уста- бо новлен датчик 18 направления перемещения "вперед" и "реверс", который замыкается и размыкается в соответст. вии с позицией "вперед" и позицией "реверс" рычага 17 изменения скорос ти. Датчик 19 глубины установлен для определения глубины проникновения хвостовика 11 репера по углу поворота цилиндра наклона,. Датчик 19 глубины включает в себя кронштейн, установленный у концевого участка ближе к установочному кронштейну 3 одного иэ цилиндров 6 наклона, диск 20, поворотно установленный на кронштейне, который жестко прикреплен к установочному кронштейну 3, кулачок 21 верхнего предела и кулачок 22 нижнего предела, прикрепленный к диску 20, концевые переключатели 23 и 24, прикрепленные к кронштейну и зацепляемые с кулачками 21 и 22 соответственно, рычаги 23 и 24, установленные между кронштейном и диском 20 для механической передачи поворотного движения цилиндра 6 наклона к диску 20 для поворота диска 20. Датчик 19 глубины установлен для определения механически и электрически предварительно заданного верхнего предела и предварительно заданной глубины проникновения хвостовика 11. установочные позиции кулачков 21 и 22 являются регулируемыми.Кроме этого, датчик 19 глубины можно выполнить так, что поворот шарнира звеньев 7 может быть определен концевым переключателем.Датчик 25 нагрузки установлен для определения нагрузки, прерывающей заранее заданное значение, т.е. избыточной нагрузки, приложенной к хвостовику 11. В качестве детектора 25 нагрузки можно с успехом использовать тензометр или прибор, который электрически определяет напряжение, полученное от избыточной нагрузки, или переключатель давления, который переключается от одного положения к другому, когда давление в цилиндрах 6 наклона превышает заранее заданное значение. В случае использования тенэометра пос. ледний может быть установлен на соответствующем месте, удобном для определения напряжения, например на кривом участке установочного кронштейна 3 или на концевом участке цилиндра 6 наклона или звена 7 ближе к установочному кронштейну 3. В случае использования переключателя давления, его предпочтительно устано", вить на концевом участке одного иэ цилиндров 6 наклона, ближайшем к установочному кронштейну 3, так, чтобы текучая среда под давлением могла быть введена в переключатель давления через отверстие, образованное в концевом участке цилиндра 6 наклона. Наверху масляного резервуара 14 установлен переключатель 26 выбора режима ручного или автоматического управления для выбора автоматической или ручной работы рыхлителя 4, переключатель 27 для подьема или опускания хвостовика 11при ручном управлении и переключатель28 для ручного управления эа наклоном хвостовика 11,На фиг.2 схематически приведенаэлектрическая схема, используемаяв системе управления, Выходной сигнал от датчика 18 направления перемещения позиции "вперед" и "ре верс" подается в релейный блок 29управления. Сигнал перемещения "вперед" от датчика 18 дает возможность блоку управления осуществлятьавтоматическое управления за рыхлителем только при движении тракторавперед. Выходной сигнал датчика 25нагрузки, который представляет воздействие избыточной нагрузки нахвостовик 11 репера, подается вблок 29. управления и, тем самым,позволяет блоку управления поднятьхвостовик 11 только в случае, когдаизбыточная нагрузка приложена ктрактору, перемещающемуся вперед.Детектор 19 глубины подает в блок 29управления сигнал, представляющийверхнее предельное положение хвос"товика 11,и сигнал, представляющийоптимальную глубину хвостовика 11.Если первый сигнал подается при автоматическом перемещении вперед,,блок управления останавливает подьем хвостовика 11. Если последнийсигнал подается, блок управленияостанавливает опускание хвостовикаи поддерживает его на оптимальнойглубине проникновения до тех пор,пока не будет приложена избыточная нагрузка к хвостовику и трактор не будет двигаться вперед.Электромагнитный клапан 13 приводится в действие сигналом управления, поданным от блока управления.Клапан смещается в позицию А подъема хвостовийа, когда его обмотка возбуждения 13 запитывается,и в пози-.цию В опускания хвостовика, когдаего обмотка возбуждения 134 запи-"тывается, и возвращается в нейтральное положение О, когда обе обмоткиобесточены. Направление текучей среды под давлением из источника 30 питания изменяется, когда клапанпереходит из одного положения в другое, и тем самым вызывает выход ивтягивание гидравлического привода16, В нейтральном положении С подачатекучей среды из источника 30 питания к приводу 16 прерывается и любойиз каналов привода 16 сообщается сдренажом 31. Наиболее удаленный концевой участок штока привода 16 шарнирно соединен со средним участкомрабочего рычага 15, который перемещается поворотно, когда шток приво.да 16 удлиняется и убирается. Поворотное движение рабочего рычага15 приводит в действие клапан 32привода рыхлителя репера, тем самымзаставляя текучую среду под давлением от источника 33 питания средывходить в цилиндры 8 подъема черезклапан 32 привода репера для приведения в действие цилиндров 8. Раз груэочный клапан 34 установлен дляснижения давления текучей среды посредством отвода текучей среды, когда давление превышает заранее заданное значение.15 На фиг. 3 приведена реальная конструкция блока управления, в которомиспользуется датчик нагрузки типатензометра. Блох управления включает обмотку 35 реле датчика нагруз О ки, которая эапитывается в случаеобнаружения тензометГм избыточнойнагрузки, контакты 36 и 37 реле,датчик направления перемещения изображенный в виде. концевого переклю чателя,. который замыкается, когдарычаг изменения скорости смещен вположение "вперед", и размыкается,когда рычаг 17 смещен в положение"реверс", концевой переключатель 24 30 датчика 19 глубины, который размыкается, когда хвостовик 11. находится в верхнем предельном положении, и концевой переключатель 23датчика 19 глубины, который размыка.ется, когда хвостовнк 11 находитсяв положении оптимальной глубины.На фиг. 4 приведена система управления репером, в которой используется в качестве датчика нагрузки переключатель давления. Для чего.4 О система снабжена дополнительнымэлектромагнитным клапаном 38, многовходовым клапаном 39 и сигнальнымконтрольным клапаном 40.Система работает. следующим об разом.Предположим, что хвостовик 11сейчас находится в верхнем предельном положении и концевой переключа- ".тель 24 разогнут. Когда замкнут,тумб 50 лер 5 Ч сети питания, индикаторнаялампа питания Р1 зажигается иток подается от источника питания Е.Если требуется операция для автоматического рыхления, переключатель 26 55 выбора ручного-автоматического режима управления переводится в положение автоматического управления ирычаг 17 изменения скорости переводится в положение "вперед". Это 60 заставляет концевой переключатель.5 и обмотку реле К 2, соединеннуюпоследоватепьно с концевым переключателем Л, замкнуть нормально открытый контакт г Ь, После того, как 65 контактЬ замыкается, положитель 1003764ное напряжение подается на обмотку реле В 4 через переключатель 26, диод 0 1, контакт г 1, концевой переключатель 23 и контакт г Ь для запитывания обмотки реле В 4. Это замыкает нормально открытый контакт г4 и загитывает обмотку 1 3 8 электромагнитного клапана 13, Электромагнитный клапан 13 таким образом переходит в положение Ь опускания хвостовика, и цилиндры 8 подъема приводят ся в действие для опускания хвостовика 11.Когда хвостовик 11 достигнет предварительно заданной глубины, датчик 19 глубины определяет эту глу бину и заставит разомкнуться концевой переключатель 23, Это, в свою очередь, обеспитывает обмотку реле В 4 и заставляет разомкнуться его контакт г 4 . 20Обмотка 13 8 электромагнитного клапана 13 обеспитывается н электромагнитный клапан 13 возвращается в нейтральное положение С . Одновременно клапан привода репера переключает ся в положение удержания хвостовика, чтобы удерживать хвостовик 11 в таком положении, Рыхлитель может выполнять, таким образом, операцию рыхления на предварительно заданной оптимальной глубине.Если нагрузка имеет значение, превышающее предварительно заданноезначение, и прилагается к хвостовику 11, обмотка 35 датчика 25 нагрузки запитывается, ее контакт 37 замыкается. Это приводит к запитыванию обмотки реле В 4 и зажиганиюсигнальной лампы Р 2, сообщающей опревышении нагрузки. После того, 40как обмотка реле В 1 запитывается иего контакт г переключается в положение "реверс" по отношению к положению, показанному на чертеже,обмотка реле В 3 запитывается и 45нормально открытый контакт г за 3мыкается. Обмотка 13 А электромагнитного клапана таким образом, запитывается, и электромагнитный клапан 13 переключается в положениеДподъема хвостовика. Текучая,среда, таким образом, под давлением подается на сторону штока гидравлического привода 16 и клапан32 привода репера переключаетсяв положение подъема хвостовика.55Хвостовик 11 поднимается цилиндром8. После подъема хвостовика 11 нагрузка, воздействующая на хвостовик13 снижается. При снижении нагрузкиниже заранее заданной величины обмотка 35 датчика 25 нагрузки обесточивается и контакт 36 размыкается,Обяотка реле В 1 также обеспитывается и ее контакт г 4 переключается вположение, показанное на чертеже.65 Таким образом, подача электрического тока на обмотку 130 электромагнитного клапана 13 прерывается и подьем хвостовика 11 останавливается,Следует принять во внимание, чтоглубина проникновения хвостовика11 в этот момент будет оптимальнойглубиной, соответствующей величиненагрузки.После этого контакт г переходитв положение опускания, так что хвостовик 11 продолжает опускаться допредварительно заданной глубины, пока не прикладывается избыточная нагрузка на хвостовик 11,Вышеупомянутая операция нерперывно выполняется и хвостовик 11 автоматически продолжает рыхлить землюна предварительно заданной глубине,когда приложена нормальная нагрузка.Когда к хвостовику 11 приложена избыточная нагрузка, он может бытьподнят до глубины, при которой нагрузка снижается до значения нижеизбыточного.Когда трактор должен перемещаться назад после завершения операциирыхления, рычаг 17 изменения скорости переводится в положение "реверс".Концевой переключатель 5 рвзмыкается и обмотка реле В 2 обеспитывается. Нормально замкнутый контактг а остается замкнутым для возбуждения обмотки реле В 3. Это заставляетобмотку 13 электромагнитного клапана 13 получить питание и приводитк подъему хвостовика 11, .Когда датчик 19 глубины определит положениеверхнего предела хвостовика 11, концевой переключатель 24 размыкаетсяи хвостовик 11 удерживается соответственно в поднятом положении, а трактор движется назад.Система по второму варианту выполнения (фиг. 4) работает следующимобразом.В исходном положении обмотка возбуждения 386 электромагнитного клапана 38 является обесточенной. В таком положении может быть осуществлено автоматическое или ручное управление за хвостовиком 11, как былоописано выше. Поскольку переключатель давления Р 5 используется в качестве детектора нагрузки в этомпримере, контур обмотки реле В 1(фиг. 2 и 3 ) является очень простым,как показано справа и внизу фиг.4.При управлении эа наклоном обмотка возбуждения 38 о электромагнитного клапана 38 получает питание, а,электромагнитный клапан 38 переключа-:зтся в положение Д . Это дает возможность текущей среде при низком давлении от источника 30 питания поступить в многоходовой клапан 39 через электромагнитный клапан 38. Многоходовой клапан 39 переключается вдержащая источник питания исполнительные цилиндры наклона, подъема иопускания хвостовика, датчик нагрузки, установленный на репере, датчик глубины и датчик направления пе ремещения, подключенные к входамрелейного блока управления, и переключатели режима управления, подьема и опускания хвостовика, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с 1 О целью повышения надежности управленияи расширения функциональных возможностей системы, она снабжена электромагнитным клапаном, золотником, источником питания и гидроприводом в виде 15 цилиндра, поршень которого кинематически соединен через рабочий рычагс золотником, подключенным к исполнительным гидроцилиндрам подъема иопускания хвостовика, причем управ ляющие обмотки электромагнитного кла.пана подключены к выходам релейного блока управления, а выходы электромагнитного клапана подключены кцилиндру гидропривода.22. Система по и. 1, о т л к ч аю щ а яс я тем, что она снабженасоединенными с основным источникомпитания дополнительным электромагнитным клапаном наклона, переключателем наклона, посредством которогообмотка управления дополнительногоэлектромагнитного клапана соединенас релейным блоком управления, а выход дополнительного электромагнитногоклапана подключен через многовходоЗ 5 вой клапан к цилиндру наклона.3. Система по п. 1, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что датчик нагрузки выполнен в виде тензометрическогоэлемента.40 4. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что датчик нагрузки вьвчолнен в виде переключателядавления. масла внутри цилиндра наклона.45 5. Система по п. 1, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что датчик глубинывыполнен в виде концевых переключателей и поворотного диска, соединенного посредством системы рычагов сцилиндром наклона, причем на поворотном диске установлены кулачки с возможностью взаимодействия с концевыми переключателями. 60 2. Патент США Ю 2745328, кл. 172/7, опублик. 1956.(прототип). положение й, только в котором цилиндр 6 наклона может быть приведенв действие. Если переключатель 27ручного управления (фиг. 3) переведен в положение подъема или опускания хвостовика, клапан 32 управления,переключается в соответствующие положения для приведения в действиецилиндров б наклона.и, тем самым,для наклона хвостовика 11. В случае,если переключатель 28 замкнется втечение операции наклона, переключатель 27 для подъема и опускания хвостовика используется для управленияза величиной и направлением наклона.Переключение с автоматического управления на ручное может быть выполненосрабатыванием переключателя 26. Еслипереключатель 26 переводится в положение ручного управления, положительное напряжение подается на общий контакт переключателя 27. Хвостовик соответственным образом может перемещаться при необходимости с помощьюпереключения переключателя 27 междуположением подъема хвостовика, положением опускания хвостовика и нейтральным положением. Диоды О 1 и О 2установлены для загорания (включения лампочки Р 3 или Р 4) в моментвремени переключения из положенияручного управления в автоматическоеили наоборот. Если переключатель 28наклона переведен в положение наклона, запитывается обмотка реле й 5 изамыкается его контакт г . Это запитывает обмотку возбуждения 380электромагнитного клапана 38 наклона, чтобы перевести электромагнитныйклапан 38 в положение наклона. Цилиндры б наклона таким образом приводятся в действие и хвостовик 11может быть наклонен на требуемыйугол при срабатывании переключателя27. Следует заметить, что когда выполняется одно из управлений за подьемом и опусканием хвостовика 11 иего наклоном, другое иэ этих управлений не выполняется.Использование предлагаемой системы позволяет выполнять операциюрыхления без какой-либо особойподготовки или квалификации и таким,образом, что не требуется особых рабочих приемов при выполнении операции рыхления. Эффективность операции рыхления в результате этогозначительно увеличивается. Крометого, система позволяет управлятьподъемом и опусканием как вручную,:так и автоматически,формула изобретения1. Автоматическая система управления рыхлителем с хвостовиком, со источники информации,принятые во внимание при экспертизе1003764 оставитель ехред И,Гер Р. Гладуель ктор С. Пека ктор И. Ватрушкнна лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 каэ 1614/50 ВНИИП по 113035, Тираж 671осударственн лам изобрете ква, Ж, Р Подписнкомитета СССРи открытийская наб., д,4/5