СКРЕПЕРНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2007 года по МПК E02F3/65 E02F9/20 

Известен прицепной скрепер [1], у которого прицепное устройство соединено с тягачом через гидроцилиндр, штоковая полость которого соединена с гидроцилиндром, изменяющим толщину срезаемой стружки. Такое устройство не обеспечивает оптимальный режим копания, так как не контролирует такие важные параметры процесса, как буксование ведущих колес тягача, частоту вращения двигателя и др. Кроме того, гидроцилиндр прицепного устройства постоянно нагружен полным тяговым усилием тягача.

Известен скрепер [2], обеспечивающий снижение сопротивления копанию за счет автоматизации управления секционными боковыми ножами. Он включает датчик действительной скорости, гидрораспределительную аппаратуру и исполнительный гидроцилиндр.

Недостатком устройства является привод датчика скорости от ведомых колес ковша, которые при копании часто вывешиваются и теряют контакт с грунтом. Кроме того, при управлении процессом не учитывается буксование ведущих колес тягача и возможность перегрузки двигателя. Это устройство осуществляет управление глубиной резания только по силе тяги тягача, которая зависит от свойств грунта и сцепного веса трактора. Изменение сцепного веса тягача устройство не учитывает.

Наиболее близким к заявляемому устройству является схема регулирования процесса копания по сигналу буксования колесных движителей [3], выполненные на электронных и гидравлических элементах. Она включают датчики буксования ведущих колес, согласующие элементы и исполнительные устройства в виде реле или силового гидроцилиндра. Однако эта схема регулирования не учитывает возможность изменения силы тяги и сцепного веса тягача при копании и не исключает возможную перегрузку двигателя.

Изобретение направлено на улучшение качества автоматизации процесса копания за счет управления процессом с помощью интегрального показателя - коэффициента буксования движителей тягача δ и частоты вращения вала двигателя. Этот показатель учитывает одновременно величину силы тяги, свойства грунта и изменение сцепного веса тягача. Это достигается тем, что скреперный агрегат содержит тягач, прицепное устройство с датчиком силы тяги и ковшом, имеющим управляемую гидроцилиндром ножевую систему. Кроме того, на тягаче дополнительно смонтированы датчики сцепного веса, двигатель снабжен датчиком частоты вращения, на тягаче установлен блок автоматизации, к входам которого подключены датчики сцепного веса, частоты вращения и датчик силы тяги, а к выходам - реле начала выглубления, окончания выглубления, начала опускания и реле ограничения оборотов двигателя, гидрораспределитель управления снабжен катушками заглубления и выглубления, которые подключены параллельно источнику питания и последовательно с катушками промежуточных реле выглубления и заглубления, последовательно с катушкой выглубления подключено промежуточное реле выглубления, его нормально открытые блок-контакты, нормально закрытые блок-контакты реле конца выглубления и опускания, параллельно блок-контактам промежуточного реле выглубления подключены нормально открытые блок-контакты реле ограничения оборотов двигателя и реле начала выглубления, последовательно с катушкой заглубления подключено промежуточное реле заглубления, нормально замкнутые блок-контакты реле начала выглубления и промежуточного реле выглубления, а также нормально открытые блок-контакы реле начала опускания, параллельно которым подключены нормально открытые блок-контакты промежуточного реле выглубления.

Сущность заявленного устройства пояснена чертежами, где на фиг.1 представлено размещение элементов устройства на скреперном агрегате; на фиг.2 приведена схема блока автоматизации; на фиг.3 - гидравлическая схема устройства; на фиг.4 - электрическая схема устройства.

Скреперный агрегат (фиг.1) включает тягач 1, соединенный с ковшом 2, прицепным устройством 3. Под днищем ковша 2 установлен гидроцилиндр 4, управляющий положением ножей 5. На прицепном устройстве 3 установлен датчик (ДТУ) 6, регистрирующий силу тяги тягача 1. На тягаче 1 размещены датчики (ДСВ 1) 7 и (ДСВ 2) 8, фиксирующие его сцепной вес, датчик частоты вращения двигателя (ДОД) 9 и блок автоматизации 10 (фиг.2). На тягаче 1 также установлен гидробак 11 с гидронасосом 12, предохранительный клапан 13, фильтр 14 и гидрораспределитель управления 15 с электроуправлением от катушек заглубления 16 и выглубления 17 и регулируемый дроссель 18. На выходе блока автоматизации 10 (фиг.2) установлены исполнительные элементы в виде реле начала выглубления ножей (НВ) 19, реле окончания выглубления ножей (KB) 20, реле опускания ножей (ОН) 21 и реле ограничения частоты вращения двигателя (ОД) 22. Катушка заглубления 16 и выглубления 17 имеют источник питания 23 (фиг.4), катушки промежуточных реле заглубления 24 и выглубления 25, а также кнопки ручного выглубления 26 и заглубления 27 ножей 5. Реле опускания ножей (ОН) 21 имеет нормально разомкнутые 29 и нормально замкнутые 33 блок-контакты, реле начала выглубления (НВ) 19 имеет нормально разомкнутые 30 и нормально замкнутые 35 блок-контакты (фиг.4), реле окончания выглубления ножей (KB) 20 снабжено нормально замкнутыми блок-контактами 34, реле ограничения частоты вращения двигателя (ОД) 22 имеет нормально разомкнутые блок-контакты 32. Катушка промежуточного реле заглубления 24 имеет нормально открытые блок-контакты 28, а промежуточное реле выглубления 25 - нормально открытые 31 и нормально закрытые 36 блок-контакты. Скреперный агрегат работает следующим образом. При заглублении ковша 2 оператор включает блок автоматизации 10, сигналы от датчиков силы тяги (ДТУ) 6 и сцепного веса (ДСВ 2) 7 и (ДСВ 1) 8 и частоты вращения двигателя (ДОД) 9 поступают в блок автоматизации 10, где рассчитывается коэффициент буксования δ движителей тягача 1 по зависимости [4]:

где А, В, n - экспериментальные коэффициенты, зависящие от типа движителя и свойств грунта;

Т - сила тяги тягача;

R - сцепной вес тягача;

и контролируется работа двигателя без перегрузок на регуляторной ветви внешней характеристики

Как только величина буксования, рассчитанная блоком автоматизации 10 по показаниям датчиков 6, 7, 8, превысит допустимое значение (δ_д.max ≥30% для колесных тягачей), блок автоматизации 10 включает реле начала выглубления ножей (НВ) 19 (фиг.2), при этом замыкаются ее блок-контакты 30. От источника питания 23 подается питание на катушку промежуточного реле выглубления 25, одновременно с этим в цепь включается катушка выглубления 17, воздействующий на гидрораспределитель управления 15, который включает гидроцилиндр 4 на выглубление ножей 5. При срабатывании катушки промежуточного реле выглубления 25 замыкаются ее блок-контакты 31, благодаря чему даже при отсутствии сигнала от блока автоматизации 10 и отключении реле начала выглубления (НВ) 19 (блок-контакты 30 - размыкаются) катушка выглубления 17 не обесточивается и процесс выглубления ножей 5 продолжается до тех пор, пока коэффициент буксования движителей тягача 1 не достигнет δ=20...22%. Тогда сигнал от блока автоматизации 10 поступает на реле окончания выглубления ножей (KB) 20, которое размыкает нормально замкнутые контакты 34 (фиг.4), в результате катушка промежуточного реле выглубления 25 и катушка выглубления 17 обесточиваются. Гидрораспределитель управления 15 возвращается в нейтральное положение, перемещение штока гидроцилиндра 4 и процесс выглубления ножей 5 прекращаются.

Дальнейшее поступление грунта в ковш 2 приводит к увеличению силы тяги тягача 1 и изменению его сцепного веса. Блок автоматизации 10 при увеличении коэффициента буксования более δ=≥30%, включает реле начала выглубления (НВ) 19 ножей 5, что приводит к уменьшению глубины резания. Далее процесс последовательного выглубления ножей 5 повторяется.

Скорость выглубления ножей 5 изменяется посредством регулируемого дросселя 18. Если выглубление ножей происходит слишком быстро и уменьшение глубины резания приводит к падению коэффициента буксования менее δ≤14...16%, блок автоматизации 10 подает сигнал на реле опускания ножей (ОН) 21, которое размыкает нормально замкнутые блок-контакты 33 (фиг.4) и обесточивает катушку выглубления 17. Выглубление ножей 5 прекращается. Одновременно замыкаются нормально открытые блок-контакты 29 и питание поступает на катушку промежуточного реле заглубления ножей 24, которая замыкает свои блок-контакты 28. В результате включается катушка заглубления 16, управляющая гидрораспределителем управления 15, который с помощью гидроцилиндра 4 поворачивает ножи 5 на заглубление, увеличивая глубину резания. Тяговое сопротивление начинает возрастать, коэффициент буксования увеличивается до δ=20...22%, срабатывает реле окончания выглубления 20, однако катушка выглубления 17 не включается, поскольку при этом блок-контакты 34 будет разомкнуты. Буксование колес тягача 1 будет увеличиваться до δ≥30%, в этом случае срабатывает реле начала выглубления (НВ) 19 и по описанной выше схеме питание подается на катушку выглубления 17. Как только срабатывают блок-контакты 30, 35, отключаются питание катушки заглубления 16, гидрораспределитель управления 15 переключается на выглубление ножей по описанной выше схеме. Далее цикл автоматического копания продолжается.

Если по каким-либо причинам (повышенная сила тяги за счет встречи ножей 5 с труднопреодолимым препятствием или увеличения сцепного веса тягача при заполнении ковша грунтом) частота вращения вала двигателя станет меньше номинальной (выполняется условие (2)), то блок автоматизации 10 включает реле оборотов двигателя (ОД) 22, нормально открытые блок-контакты 32 которого включают питание катушки выглубления 17. В результате происходит выглубление ножей 5 независимо от величины буксования δ, рассчитанной по зависимости (1) блоком автоматизации 10.

После завершения копания грунта оператор отключает блок автоматизации 10 на время транспортного режима, поднимает ковш в транспортное положение, включая кнопку 26, которая блокирует блок-контакты 30, 31 и 32. Происходит выглубление ножей 5 независимо от состояния блока автоматизации 10. Ковш 2 транспортируют к месту разгрузки. Для разгрузки оператор опускает ковш 2 на заданную величину отсыпки, открывает переднюю заслонку и кнопками 26 и 27, устанавливает необходимую толщину отсыпки.

Скреперный агрегат работает, как описано выше, и в том случае, если регулирование глубины резания у ковша 2 осуществляется не за счет поворота ножей 5 (фиг.1), а путем подъема-опускания ковша относительно тяговой рамы гидроцилиндрами (именно так осуществляют процесс регулирования глубины резания у большинства скреперов).

Предлагаемый скреперный агрегат обеспечивает увеличение производительности и облегчает труд оператора скрепера за счет повышения качества автоматизации процесса путем управления процессом выглубления по коэффициенту буксования движителей тягача. Это позволяет производить выглубление ножей порциями.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.С. 1266933 СССР. М. кл. Е 02 F 3/64, 9/22. Прицепной скрепер. / В.Д.Глебов, В.М.Иванова, О.А.Винокуров и А.М.Ветлицин (СССР). - №3875670/29-03. Заявлено 01.04.85; Опубликовано 30.10.86. Бюл. №40.

2. А.С. 1364663 СССР. М. кл. Е 02 F 3/64. Скрепер. / В.Д.Глебов, А.И.Тарханов, В.М.Иванова и А.М.Ветлицин (СССР). - №4086015/29-03. Заявлено 04.07.86; Опубликовано 07.01.88. Бюл. №1.

3. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1972. - с.202...203. Авт. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др.

4. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. Ульянов Н.А., «Машиностроение», 1969 год, с.107, 120.

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам. Техническая задача - улучшение качества автоматизации процесса копания. Скреперный агрегат включает тягач, соединенный прицепным устройством с ковшом, управляемую гидроцилиндром ножевую систему, датчик силы тяги, гидрораспределитель управления, связанный с гидроцилиндром ножевой системы. На тягаче дополнительно смонтированы датчики сцепного веса, двигатель снабжен датчиком частоты вращения. На тягаче установлен блок автоматизации, к входам которого подключены датчики сцепного веса, частоты вращения и датчик силы тяги, а к выходам - реле начала выглубления, окончания выглубления, начала опускания и реле ограничения оборотов двигателя. Гидрораспределитель управления снабжен катушками заглубления и выглубления, которые подключены параллельно источнику питания и последовательно с катушками промежуточных реле выглубления и заглубления, последовательно с катушкой выглубления подключено промежуточное реле выглубления, его нормально открытые блок-контакты, нормально закрытые блок-контакты реле конца выглубления и опускания, параллельно блок-контактам промежуточного реле выглубления подключены нормально открытые блок-контакты реле ограничения оборотов двигателя и реле начала выглубления, последовательно с катушкой заглубления подключено промежуточное реле заглубления, нормально замкнутые блок-контакты реле начала выглубления и промежуточного реле выглубления, а также нормально открытые блок-контакы реле начала опускания, параллельно которым подключены нормально открытые блок-контакты промежуточного реле выглубления. 4 ил.

Скреперный агрегат, включающий тягач, соединенный прицепным устройством с ковшом, управляемую гидроцилиндром ножевую систему, датчик силы тяги, гидрораспределитель управления, связанный с гидроцилиндром ножевой системы, отличающийся тем, что на тягаче дополнительно смонтированы датчики сцепного веса, двигатель снабжен датчиком частоты вращения, на тягаче установлен блок автоматизации, к входам которого подключены датчики сцепного веса, частоты вращения и датчик силы тяги, а к выходам - реле начала выглубления, окончания выглубления, начала опускания и реле ограничения оборотов двигателя, гидрораспределитель управления снабжен катушками заглубления и выглубления, которые подключены параллельно источнику питания и последовательно с катушками промежуточных реле выглубления и заглубления, последовательно с катушкой выглубления подключено промежуточное реле выглубления, его нормально открытые блок-контакты, нормально закрытые блок-контакты реле конца выглубления и опускания, параллельно блок-контактам промежуточного реле выглубления подключены нормально открытые блок-контакты реле ограничения оборотов двигателя и реле начала выглубления, последовательно с катушкой заглубления подключено промежуточное реле заглубления, нормально замкнутые блок-контакты реле начала выглубления и промежуточного реле выглубления, а также нормально открытые блок-контакы реле начала опускания, параллельно которым подключены нормально открытые блок-контакты промежуточного реле выглубления.