Способ управления ковшом скрепера и устройство для его осуществления

19) Р 9/ ТЕН ОВШОМ СКРЕО ОСУЩЕСТВо-дорожный тся к зе нам цикл есанов о ССС 1985СССР 1985 СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(57) Изобретение относиройно-транспортным машикого действия и позволячески управлять ковшомЦелью изобретения являение производительностиопределения оптимальнойзаглубления ковша в однте. Для этого перед нач ет автоматискрепера.тся повыше- работы гГутем величины ородном груналом первого3 149 цикла копания пр и помощи задатчика 32 угла поворота тяговой рамы назначают величину С начального заглубления ковша 2. Код ( через шинный формирователь 32 и регистр 10 посту-. пает на вход элемента сравнения (ЭС) 9. На другой вход ЭС 9 поступает код от АЦП 8, соответствующий сигналу датчика (Д) 7 начального заглубления. В процессе копания грунта измеряют действительную скорость скрепера с помощью Д 5 скорости движения, установленного на тягаче 1. Код измеренной скорости сравнивают в элементах сравнения 14 и 15 с задатчиками 16 и 17 пределов скорости. По результату сравнения кодов управляют электрогидрораспределителем 4, который посредством гидроцилиндров 3 вертикального перемещения ковша выглубляет (заглубляет) ковш скрепера. Контроль за наполнением ковша ведут с помощью5417 5 10 15 20 дополнительно установленного Д 6уровня грунта, В процессе каждогоцикла копания его выходной код черезблок 20 элементов И в ЭС 21 сравнивается с кодом задатчика 22 минимального расстояния от излучателя до по.верхности грунта в ковше. Одновременно ведут контроль времени наполнения ковша счетчиком 30, на которыйпоступают импульсы от генератора 29через элемент И 27, Управление работой устройства по заданным условиямосуществляют вычислителем 25. Крометого, схема устройства содержит четыре триггера 11, 12, 18 и 23, дваэлемента задержки 24, 28, одновиб 1ратор 26, два переключателя 13 и 33,элемент ИЛИ 19, По минимальномувремени заполнения ковша выбираетсяоптимальный угол начального заглубления. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам циклического действия, а именно к скреперам. 30Цель изобретения - повышение производительности работы путем определения оптимальной величины заглубления ковша в однородном грунте.На фиг.1 показан процесс копания грунта с выключенным гидромеханизмом ковша после осуществления начального заглубления на величину Ья на фиг.2 - процесс самозаглубления ковша при копании; на фиг.3 - процесс ко пания грунта с постоянной толщиной стружки Ь д, после окончания самозаглубления; на фиг,4 - функциональная схема устройства управления ковшом скрепера; на фиг.5 - алгоритм ра боты вычислителя.Тягач 1 имеет тяговую раму, шарнирно соединенную с ковшом 2 и гидроцилиндрами 3 вертикального перемещения ковша.50Устройство управления ковшом скрепера содержит электрогидрораспределитель 4, который гидролиниями соединен с гидроцилиндрами вертикаль- НОГО перемещения ковша, датчик 5 55 скорости движения, датчик 6 уровня грунта, датчик 7 начального заглубления (потенциометрический датчик угла поворота шарнира тяговой" рамы Относительно ковша), аналого-цифровой преобразователь 8, элемент 9 сравнения, регистр 10 - задатчик начального угла поворота тяговой рамы относительно ковша, триггеры 11 и 2, переключатель 13, элементы 14 и 15 сравнения, задатчик 16 нижнего предела регулирования скорости и задатчик 17 скорости, при которой выключается золотник электрогидрораспреде лителя, триггер 18, элемент ИЛИ 19, блок 20 элементов И, элементы 21 сравнения, задатчик 22 минимального расстояния от излучателя до поверхности грунта в ковше, триггер 23, линия 24 задержки, вычислитель 25, одновибратор 26, элемент И 27, линия. 28 задержки, генератор 29 импульсов, счетчик 30, шинный формирователь 31, задатчик 32 угла поворота тяговой рамы, переключатель 33, элемент НЕ 34, концевой выключатель 35.Процесс управления ковшом скрепера записывается условиямиЮн.н Чо ф " - х,- й,Н-Н)0;еслиЦ н, - О, то х - х ,; (2)14 если Ч -ЧО, то х=-х," (3) если если ллакс 1 ма "с(1+ ) 1 если макс( 1 макс(м 1 фМ н,опт Чн ,если ф макс (1 макс,+1 О дскб: -дскб, (1 о) действительная скорость движения скрепера;минимальное значение скорости движения;значение скорости, при,которой происходит выключение золотника распределителя; угол поворота шарнира тяговой рамы относительно ковша, соответствующий начальным заглублениям в различных циклах заполнения ковша скрепера;угол поворота шарнира тяговой рамы относительно ковша, соответствующий назначаемому начальному заглублению; текущее значени поворота шарнира тяговой рамы относительно ковша;приращение угла поворота шарнира тяговой рамы относительно ковша, служащее для изменения начального заглубления в разных циклах заполнения ковша скрепера; оптимальное значение угла поворота шарнира тяговой рамы относительно ковша; текущее и минимальное расстояние от излучателя доповерхности грунта в ковше; сигнал управления золотни- ком распределителя ковша; д 2 где Ч(н. опт Ч Чвык О, то х = -хвкл ф (4)если 95417 6вклх - сигналы включения и выклювыклчения золотника распредели-.теля ковша при выглублении,заглублении;ракс(1 - вРемя заполнения ковшаскрепера;1 - циклы заполнения,Управление ковшом скрепера попредлагаемому способу осуществляетсяследующим образом. Перед началомпервого цикла копания в соответствиис конкретными грунтовыми условиямиоператор назначает величину начального заглубления ковша через уголповорота шарнира тяговой рамы относительно ковша с = ц , что Соответв фствует перемещению штока гидроцилин 2 О дра ковша В ы,н, В О,рДалее осуществляется включениегидромеханизма на эаглубление при помощи оператора х = х . Одновременновключается датчик времени копаниягрунта и датчик определения уровнягрунта в ковше.После заглубления ковша скреперана начальную величину 11 н в точке Апри срабатывании условия (2) выключают гидромеханиэм и прекращают заглубление ковша. При выключенномгидромеханиэме продолжается движениескрепера, стружка, вырезаемаяножом, заполняет ковш скрепера.Этот цикл копания заканчиватся приподходе задних колес к уступу, обраэованному ножом в точке А. Приопускании задних колес в уступ, образованный ножом, происходит дополни 4 О тельное увеличение толщины вырезаемой стружки Ь и после опускания задних колес на следующий уступ начинается вырезание стружки постояннойтолщины 11 ракс,По мере заполнения ковша возрастают силы сопротивления и снижаетсяскорость движения скрепера. Когдаскорость движения Ч уменьшается доминимального значения Ч , в соответствии с условием (3) осуществляютвключение гидромеханизма на выглубление ковша. После восстановления скорости движения до заданногозначениЯ Ч вв 1 к в соответствии с Условием (4) осуществляют выключениегидромеханиэма и прекращают процессвыглубления, Процесс заполнения ковша заканчивают при выполненииусловия (5). В этот момент одновое-, 1495417менно осуществляют запоминание первого заполнения ковша= СА1,1. После этого осуществляют транспортирование грунта к месту выгрузки и воз 5вращение скрепера в забой для выполнения второго процесса копания.Перед началом второго цикла копания изменяют начальное заглублениепутем изменения угла поворота шарнира тяговой рамы относительно ковша(т.е. путем изменения перемещенияштоков гидроцилиндров 3 на величинуД Б) по условию (6) на величину Д Ц),Второе запопнение ковша выполняют в рассмотренной последовательности, в результате которого определяют время заполнения г. Смакс (1Перед осуществлением третьего цикла заполнения ковша анализируют полу" 20ченные результаты. Если удовлетворяется .условие (7), то перед осуществ"лением следующего набора ковша сноваизменяют величину угла поворота шарнира тяговой относительно ковша по 25условию (6) в том же направлении иповторяют рассмотренные циклы досрабатывания условия (8), котороесоответствует оптимальному значениюугла поворота шарнира тяговой рамы 30относительно ковша, т.е. перемещениюштоков, по условию (9) в однородныхгрунтовых условиях. Если перед осуществлением третьего заполнения ковшавыполнялось условие (10) алгоритма,то принимают Ь( = Ь, что означаетнеобходимость осуществления поискаоптимальной величины начальногозаглубления в другом направлениивзоне меньших значений угла поворота 40тяговой, рамы относительно ковша.Работа устройства управления ковшом скрепера осуществляется следующим образом,Перед началом первого цикла копания, когда ковш скрепера находитсяв транспортном положении в соответствии с конкретными грунтовыми условиями, назначают величину начальногозаглубления ковша путем задания50при помощи задатчика 32 начальногоугла поворота шарнира тяговой рамыотносительно ковша( . При кратковременном замыкании контактов переключателя 33 сигнал логического 0 .поступает на вход логического элемен-,та НЕ 34 и на вход управления выдачей информации шинного формирователя31. По этому сигналу параллельный код с выхода задатчика 32 через шинный формирователь 31 поступает на входы двухнаправленного порта вычислитля ; однокристалльной микроЭВМ. В соответствии с алгоритмом работы микроЭВМ (фиг.5) по сигналу с выхода логического элемента НЕ 34, поступающего на один из входов порта Р 2, осуществляется запись кода начального угла , в двухнаправленный порт РО. Затеи при кратковременном замыкании контактов переключателя 13 КБ-триггеры 11 и 1 2 устанавливаются в состояние логической 1. Сигнал с выхода КБ-триггера 11 включает злектрогидрораспределитель, 4 на загпубление режущей кромки ковша скрепера х = хв в соответствии с условием (1). Сигнал с выхода ВЯ- триггера 12 через одновибратор 26 поступает на вход разрешения записи буферного регистра 10. По этому сиг-, налу код начального угла ( из порта РО микроЭВМ через шинный формирователь 31 заносится в буферный регистр 10. Одновременно сигнал с выхода ВЯ-триггера 12 при помощи логическогс элемента И 2 соединяет выход генератора 29 с счетным входом счетчика 30 (датчик времени копания) и при помощи блока 20 элементов И выход датчика 6 уровня грунта с первым входом элемента 21 сравнения, При опускании ковша скрепера происходит изменение угла поворота ( . Сигнал с выхода датчика 7 начального заглубления, преобразованный аналогоцифровым преобразователем 8 в код, поступает на первый вход элемента 9 сравнения. На второй вход элемента сравнения поступает код с выхода буферного регистра 10, определяющий величину начального заглубления режущей кромки ковша. После заглубления режущей кромки ковша скрепера на начальную величину (фиг.1) на выходе элемента 9 сравнения в соответствии с условием (2) алгоритма появляетсяЪ сигнал, который устанавливает ВЯ-триггер 11 в состояние логического О, Этим сигналом электрогидрораспре," делитель 4 выключается. С этого момента процесс копания происходит при выключенном гидромеханизме. По мере заполнения ковша скрепера возрастают силы сопротивления и снижается скорость движения скрепера, Сигнал с вы; хода датчика 5 скорости движения пот. ступает на первые входы элементов.14 и 15 сравнения вторые входы которых связаны с выходами задатчиков16 и 17 минимальной скорости движения Чи скорости движения Чпри которой происходит выключение золотника электрогидрораспределителя 4. Когда скорость движения Ч уменьшается до минимального значения Ч, в соответствии с условием (3) на выходе элемента 14 сравнения появляется сигнал, который устанавливает КБ-триггер 18 в состояни логической1, Этим сигналом осуществляется включение электрогидрораспределителя 4 на выглубление ковша скрепера. После восстановления скорости движения Ч до значения Чвв соответствии с условием (4) на выходе элемента сравнения 15 появится сигнал, который 20 устанавливает КБ-триггер 18 в состояние логического О. По этому сигналу электрогидрораспределитель 4 выключается, и выглубление ковша прекращается. Далее копание происходит при 25 выключенном гидромеханизме. При заполнении ковша грунтом текущее значение расстояния из излучателя до уровня грунта в ковше Н с выхода датчика б уровня грунта, поступающее 30 на первый вход элемента сравнения 21, сравнивается с заданным расстоянием Ни, поступающего с выхода задатчика 22 на второй вход элемента 21 сравнения. При выполнении ус- З 5 ловия (5) на выходе элемента 21 сравнения формируется сигнал, который устанавливает КБ-триггер 23 в состояние логической 1. Сигнал с выхода ВБ-триггера 23, проходя через логи ческий элемент ИЛИ 19, включает электрогидрораспределитель 4 на выглубление ковша. Одновременно сигнал с выхода элемента 2 сравнения поступает на входной порт Р 2 микроЭВМ, 45 по которому осуществляется запись в порт Р 1 микроЭВМ кода времни копания макс 1,1 (фиг.5) и на вход триггера 12, который устанавливается в состояние логического О и через линию 24 задержки, осуществляющую фиксированную временную задержку, на вход К счетчика 30. Когда ковш займет транспортное положение, замыкаются контакты концевого выключателя 35. Сигнал логического О поступает на вход КБ-триггера 23, устанавливая его в состояние логического О. Этим сигналом выключает гидромеханизм.% соответствии с алгоритмом работымикроЭВМ (фиг.5) осуществляется запоминание времени заполнения ковшамакс(1 в соответствии с условием (5), Затем в соответствии с ус".лсвием (6) осуществляется занесениев порт РО нового значения угла поворота Ця После транспортирования,разгрузки, возвращения скрепера взабой заполнение ковша выполняетсяв рассмотренной последовательности,в результате которого в порт Р 1 записывается время копаниямакс . Перед осуществлениемтретьего цикла копания (фиг.5) анализируются полученные результаты,Если выполняется условие (7), топеред осуществлением следующегонабора ковша снова изменяетсявеличина угла поворота ( ;по выражению (6) в том же направлении и повторяют рассмотренные циклыдо срабатывания условия (8), котороесоответствует оптнмальному углу поворота Ци . по выражению (9) в соответствующих грунтовых условиях, Еслиперед выполнением третьего копаниявыполнялось услови (1 О), то принимают Ь( = - Ь (фиг.5), что означаетнеобходимость поиска оптимальной величины начального заглубления в другомнаправлении,в зоне меньших значенийповорота угла тяговой рамы относительно ковша.Далее процесс поиска оптимальнойвеличины начального заглубления производится в рассмотренной последовательности,Формула изобретения1. Способ управления ковшом скре пера, основанный на заполнении ковша грунтом в процессе каждого цикла копания, в каждом из которых измеряют действительную скорость движения скрепера, сравнивают ее с заданными верхними и нижними пределами скорости, по величине рассогласования осуществляют эаглубление и выглубление ковша, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения произво дительности работы путем определения оптимальной величины заглубления ковша при однородном грунте, в каждом цикле копания измеряют время заполнения ковша, сравнивают это время с временем заполнения ковша в пре 1495417дыдущем цикле и изменяют начальноезаглубление на величину, соответствующую меньшему времени заполненияковша. 2, Устройство для управления ковшом скрепера, содержащее датчик начального заглубления ковша, датчик скорости движения скрепера, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого триггера, .первый и второй задатчики регулирования скорости, выходы которых соединены с вторыми входами, первого и второго блоков сравнения, элементы ИЛИ и И, второй, третий и четвертый триггеры, одновибратор, счетчик, электрогидрораспределитель, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности работы путем определения оптимальной величины заглубления ковша в однородном грунте, в устройство введены две линии задержки, третий и четвертый блоки сравнения, элемент НЕ, два переключателя, концевой выключатель, аналого-цифровой преобразователь, блок элементов И, задатчик минимального расстояния от излучателя до поверхности грунта в ковше, генератор импульсов, регистр, шинный формирователь, вычислитель, датчик уровня грунта и задатчик угла поворота тяговой рамы, выход которого соединен с первым входом шинного формирователя, выход которого соеди нен с первым входом регистра, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с первым. входом электрогидрораспределителя, выход первого переключателя соединен с первым входом третьего триггера, выход которого соединен,с первым входом элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с вторым входомэлектрогидрораспределителя, выходдатчика уровня грунта соединен с одними входами блока элементов И, выходкоторого соединен с первым входомчетвертого блока сравнения, выходкоторого соединен с вторым входомтретьего триггера, первым входом вычислителя, первым входом четвертого 15 триггера и через первую линию задержки - с первым входом счетчика, выход которого соединен с вторым входомвычислителя, выход которого соединенс вторым входом шинного формирова теля, выход концевого выключателясоединен с третьим входом шинногоформирователя и через элемент НЕ - стретьим входом вычислителя, выходвторого переключателя соединен с 25 вторым входом второго триггера ивторым входом четвертого триггера,выход которого соединен с входомодновибратора, первым входом элементаИ и через второй элемент задержки с другими входами блока элемента И,выход генератора импульсов соединенс вторым входом элемента И, выходкоторого соединен с вторым входомсчетчика, выход одновибратора соединен с вторым входом регистра, выходпервого триггера соединен с вторымвходом элемента ИЛИ, выход датчиканачального заглубления с входом аналого-цифрового преобразователя, вы ход которого соединен с вторым входомтретьего блока сравнения, выход задатчика минимального расстояния отизлучателя до поверхности грунта вковше соединен с вторым входом чет 45 вертого блока сравнения.1495417 чоииг- Фладд сигналних ИоВГго угла д 3 ходцюй ф оюончоние колоРиод 1 юокРюИ нио РРои оыАаР,уноси 4 н чР лоо дактор Л.Зайцева Обручар акаэ 4222/27 Тираж 589 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва,. Ж, Раушская наб., д. 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Уаго Гагарина, 10 роизводстве Составитель Б. БарабашТехред Л,Олийнык Кор Ьюислюаоиачольноео уелаРис