Транспортное средство сельскохозяйственного назначения Советский патент 1983 года по МПК A01B69/04 A01B59/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к транспортному средству сельскохозяйственного назначения с активными колесами, и может быть использовано для создания широкозахватных машино-тракторных агрегатов.

Известно транспортное средство сельскохозяйственного назначения, содержащее энергетическую тележку и шарнирно связанную с нейпосредством сцепного устройства с гидроцилиндрами и датчи.ком разности давления технологическую тележку, снабженную устройством раздельного управления силовыми приводами ведущих колес и навесными устройствгли для присоединения сельскохозяйственных орудий tl.

Устройство раздельного управления силовыми проводами ведупшх колес связано с датчиком разности давлений, вследствие чего компенсируется возмущающее воздействие разворачивгиощего момента, передаваемого от сельскохозяйственных орудий.

Однако измерение и ко1 енса11ИЯ возмущающего воздействия разворачиваюсцего момента, передаваемого от сельскохозяйственных орудий, осуществляется в этом транспортном средстве со значительной погрешностью . из-за влияния момента сопротивления развороту, развиваемого ведущими колесами технологической.тележки.

Наиболее близким к изобретению является транспортное средство сельскохозяйственного назначения, содер10жащее энергетическую тележку, шарнирно связанную с ней посредством сцепного устройства с датчиком угла поворота технологическую тележку, активные колеса которь1х. связаны 6 электродвигателями постоянного, тока,

15 устройство раздельного управления электродвигателями, навесные приспособления для присоединения сельскохозяйственных орудий с укрепленными на них силоизмерительными датчиками

20 и устройство автоматического регулирования, имеющее блок формирования сигнала разворачивающего момента, сумматор, инвертор, блоки нелинейности правого и левого колеса тех25нологической тележки, блоки регулирования маЬнитных потоков электродвигателей правого и левого колеса технологической тележки, причем входы сумматора связаны с блоками фор30мирования сигнала разворачивгиощего момента и датчиком угла поворота тех нологической тележки, а выход - с ус ройством управления силовым приводом левого ведущего колеса технологической тележки посредством блока нелинейности и блока регулирования магнитного потока и посредством инверто ра, блока нелинейности и блока регулирования магнитного потока с устрой ством управления силовым приводом правого ведущего колеса 2 1 I . - Однако устройство упомянутого транспортного средства обеспечивает функционирование его с обратной связью лищь по внешнему возмущающему мо менту с учетом особенностей буксования. Отсутствие в его устройстве автоматического регулирования сведений о компенсирующем это возмущение моменте электропривода приводит к не достаточной точности компенсации воз мущакщего воздействия разворачивающего момента от сил сопротивления сельскохозяйственных орудий. Это обусловлено тем что вследствие разброса характеристик тяговых электродвигателей случайного характера процесса формирования касательных сил тяги правого и левого ведущих колес и действия помех, момент от касатель ных сил тяги правого и левого ведущи колес отличается от внешнего действующего cd стороны сельскохозяйственных орудий разворачивающего момента на агрегат при постоянной начальной установке коэффициентов передаточной функции компенсирующего контура. Кроме того, разброс характеристик электродвигателей приводит к разброс их токов и, следовательно, к снижени КПД электропривода, а вызванный этим разбросом токов разброс касательных сил тяги приводит еще и к повышению буксования и, следовательно, к снижению общего КПД транспортного средства. Цель изобретения - повышение стабильности прямолинейного движения и увеличение КПД. Цель достигается тем, что устройство снабжено первым и вторым дополнительными блоками суммирования, пер вым и вторым пропорциональными блока ми, датчиками тока, установленными в цепях якоря и обмоток возбуждения электродвигателей ведущих колес технологической тележки, при этом датчи ки тока в цепях возбуждения связаны с разноименными входами первого :.дополнительного блока суммирования, вы ход которого связан посредством первого пропорционального блока с входо второго дополнительного блока суммирования, к разноименным входам которого подключены датчики тока цепей якорей электродвигателей, а выход посредством второго пропорционального блока подсоединен к третьему вход блока суммирования устройства автоматического регулирования. На чертеже изображена схема транспортного средства и его тягового привода. Транспортное средство содержит энергетическую тележку 1 с дизельгенератором 2 и тяговым электродвигателем 3 заднего моста, с которой посредством сцепного устройства, содержащего вертикальный шарнир 4, соединена технологическая тележка 5, имеющая силовые приводы правого и левого ведущих колес, выполненные в виде тяговых электродвигателей б, 7 соответственно, управляемых с помощью обмоток возбуждения 8, 9, правое 10 и левое 11 навесные устройства для присоединения орудий, в тяги 12 - 15 которых встроены силоизмерительные датчики 16 - 19. Устройство раздельного управления силовыми приводами ведущих колес включает обмотки возбуждения 8 и 9, блок 20 формирования сигнала разворачивающего момента, сумматор 21, блок 22 нелинейности, блок 23 регулирования магнитного потока а обмотке возбуждения 9 тягового электродвигателя 7, инвертор 24, блок 25 нелинейности и блок 26 регулирования магнитного потока в обмот- , ке возбуждения 8 тягового электродвигателя 6. С вертикальным шарниром 4 связан датчик 27 угла поворота технологической тележки 5 относительно энергетической тележки 1, выход которого связан с вторым входом сумматора 21. В цепи якоря электродвигателя 7 установлен датчик 28 тока, а в цепи его обмотки 9 возбуждения - датчик 29 тока. В цепи якоря электродвигателя 6 установлен датчик 30 тока, а в цепи его обмотки 8 возбуждения датчик 31 тока. Выходы датчиков 29 и 31 тока связаны с разноименными входами сумматора 32, который связан посредством пропорционального звена 33 с сумматором 34, с разноименными входами которого связаны также датцики 28 и 30 тока. Сумматор 34 связан с т;ретьим входом сумматора 21 системы управления посредством пропорционального звена 35, а выход сумматора 21 - с входом усилителя 36, связанного с блоками 22 и 25 нелинейности, с последним - посредством инвертора 24. Транспортное средство сельскохозяйственного назначения работает следукицим образом. При совпадении линии действия равнодействующей сил сопротивления орудий с ОСЬЮ симметрии агрегата или при движении с выглубленными орудиями внешний разворачивающий момент, а, следовательно, сигнал на выходе блока 20, равен нулю. Если при этом крутящие моменты электродвигателей 6 и7 одинаковы и угол поворота передних управляемых колес энергетической тележки равен нулю, т.е. управляющее воздействие со стороны водителя отсутствует, сигналы на выходе датчика угла поворота 27 и эвена 35 также будут равны нулю. Следовательно, на выходе cyNwaropa 21 также будет нулевой сигнал. токи возбуждения и токи якорей тяговых электродвигателей 6 и 7 будут одинаковы. При отклонении линии действия равнодействующей сил сопротивления орудий от оси симметрии агрегата, например, вправо, т.е. при действии на технологическую тележку 5 разворачивающего момента в направлении по часовой стрелке и нулевом угле поворота передних управляекых колес энергетической тележки 1, сигнал на выходе блока 20, пропорциональный величине этого момента будет положительным. Этот сигнал проходит через сумматор 21, блок 22 нелинейност к блоку 23 регулирования магнитного потока тягового электродвигателя 7, вызывая увеличение его крутящего момента. Этот же сигнал, пройдя через инвертер 24, блок 25 нелинейности к блоку 26 регулирования магнитного по тока тягового электродвигателя 6, вы зывает уменьшение его крутящего момента. Касательная сила тяги, развиваемая правым ведущим колесом тележки 5, приводимым электродвигателем будет больше, а касательная сила тяги, развиваемая левым ведущим колесом, приводимым электродвигателем 6 меньше. Их разность, действуя на плечо, равное колее технологической тележки 5, создает момент в горизонтальной плоскости, противоположный по направ лению внешнему разворачивающему моменту. Сигналы с датчиков тока 29 и 31 поступают на разноименные входы сумматора 32. Их разность поступает на пропорциональное звено 33,-оттуда на вход сумматора 34, на два других входа которого поступают сигналы с датчиков тока 28 и 30. На выходе сум матора 34 формируется сигнал, равный i (1 - Ifl) K(I, - I), где К - коэффициент передачи пропор ционального авена 33, а (, ,1-, Д, - токи соответственно якорей электродвигателей 6 и 7 их обмоток 8,9 возбужденияЭтот сигнал пропорционален разно ти крутящих моментов левого и право го электродвигателя и, следовательн поворачивающему моменту от касатель ных сил тяги ведущих колес технологической тележки. Этот сигнал поступает на вход пропорционального звена 35, откуда на вход сумматора 21, на другой вход которого поступает сигнал с блока 20 формирования сигнала разворачивающего момента. Таким образом,происходит коррекция возможного несоответствия компенсирующего момента внешнему разворачивакицему моменту, имеющего место вследствие колебаний крутящего момента электродвигателей по причине отклонений действительных значений коэффициентов сцепления и буксования от расчетных при движении по неровной колее, изменении характеристик грунта и т.д. В случае отклонения курсового угла технологической тележки 5 от курсового угла энергетической тележки, которое может иметь место вследствие действия дополнительных возм оцений поперечный уклон поля, рытвины в колее), имеющих следствием различные пути колес двух бортов и т.д., сигнал на выходе датчика угла поворота 27, суммируясь в сумматоре 21 с сигналами на выходе блоков 20 и звена 35, оказывает дополнительное корректирующее воздействие на систему. Если, например, по какой-либо прич-ине происходит поворот технологической тележки 5 относительно энергетической тележки 1, то сигнал на выходе датчика -27 угла поворота, пропорциональный величине угла поворота, суммируясь с сигналом, пропорциональным разворачивакхцему моменту от блока 20, увеличивает сигнал на выходе сумматора 21 и вызывает соответственно дополнительное увеличение момента тягового электродвигателя 7 и дополнительное уменьшение момента тягового электродвигателя 6. При увеличении разворачивающего момента, передаваемого через правое 10 и левое 11 навесные устройства на технологическую тележку 5, например, по часовой стрелке, сумма момента сил в тягах 14 и 15, измеряемых датчиками 18 и 19, относительно оси симметрии энергетической тележки 1 увеличится, а. сумма моментов сил в тягах 12 и 13, измеряемых датчиками 16 и. 17, уменьшится. Вследствие этого сигнал на выходе блока 20, пропорциональный этому-разворачивающему моменту, увеличится, а сигнал на выходе сумматора 21 возрастет. Этот сигнал, пройдя через усилитель 36, блоки 22 и 25 нелинейности, блоки 23 и 26 регулирования магнитных потоков в обмотках 8 и 9 возбуждения, вызывает увеличение крутящего момента тягового электродвигателя 7 и вследствие наличия инвертора 24 - снижение крутящего момента тягового электродвигателя 6. Увеличение поворачивающего момен та от изменившихся касательных сил тяги колес, связанных с электродвигателями 6 и 7, приводит к тому, чт увеличибается сигнал на выходе звен 35, пропорциональной этой разности крутящих моментов, до выравнивания с точностью до статизма системы автоматического регулирования с сигналом на выходе блока 20, пропорциональным разворачивающему моменту. Таким образом, величина и направлен поворачивающего момента отслеживают ся с известной точностью по величине и направлению разворачивающего момента сил сопротивления прямолинейному движению. В случае же появления разворота технологической тележки 5 относительно энергетической тележки 1, отслеживание ведется с заведомой перекомпенсацией, величина которой пропорциональна величине угла разворота. Это способствует стабилизации прямолинейнбстидвижения вследствие дополнительного перераспределения крутящих моментов электро двигателей в направлении ликвидации разности курсовых углов и, следовательно, стабилизации взаимного курсового положения технологической тележки 5 и энергетической тележки 1. При отсутствии внещнего развора.чивающего момента транспортное средство движется прямолинейно и в.принудительном перераспределении крутящих моментов нет необходимости. Однако, как вследствие неровности колеи, рытвин и колдобин, при наезде на которые изменяются взаимно yrjjpвые скорости колес и связанных с ними электродвигателей б и 7, так и вследствие неидентичности характерно тик самих электродвигателей, их токи и крутящие моменты.могут взаимно изменяться, иногда в широких пределах, что вызывает снижение общего КПД при вода, изменение скорости буксования отдельных колес и появле.ие внутреннего разворачивающего момента. Взаимное изменение крутящих мо- , ментов электродвигателей 6 и 7, измеряемое датчиками 28-31 тока приводит к появлению пропорционального этому расхождению моментов сигнала на выходе звена 35, что даже при отсутствии сигналов от блока 20 и датчика 27 угла поворота на двух других входах сумматора 21 приводит к появлению воздействия на блоки 23 и 26 регулирования магнитных потоков электродвигателей б и 7 и к перераспределению крутящих моментов;этих двигателей так, что вызвавшее его расхождение крутящих моментов и, сле довательно, внутренний разворачивающий момент будут сведешь почти к ,нулю. Таким обазом, при .отсутствии внешних возмущений и управляющих воздействий со стороны водителя система автоматического регулирования транспортного средства работает как система выравнивания крутящих моментов тяговых электродвигателей. Устройство может быть использовано для создания широкозахватных сельскохозяйственных агрегатов, главным обраэом, пропашного назначения, имеющих повьниенные требования к стабильности прямолинейного движения. Применение устройства позволяет получить экономический эффект за счет меньшей повреждаемости культурных растений при проведении пропашных операций и благодаря повышению стабильности прямолинейного движения и КПД. Устройство позволяет сэкономить топливо и облегча-ет труд водителя. Формула изобретения Транспортное средство сельскохозяйственного назначения, содержащее энергетическую тележку, шарнирно связанную с ней посредством сцепного устройства с датчиком угла поворота технологическую тележку, активные колеса которых связаны с электродвигателями постоянного тока, устройство раздельного управления электродвигателями , навесные приспособления для присоединения сельскохозяйственных орудий с укрепленными Hsf них силоизмерительными датчиками и устройство автоматического регулирования , имеющее блок формирования сигнала разворачивающего момента, сумматор, инвертор, блоки нелинейности правого и левого колеса технологической тележки, блоки регулирования магнитных потоков электродвигателей правого и левого колеса технологической тележки, причем входы сумматора связаны с блоками формирования сигнала разворачивающего момента и датчиком угла поворота технологической тележки, а выход - с устройством управления силовым приводом левого ведущего колеса технологической тележки посредством блока нелинейности и- блока регулирования магнитного потока и посредством инвертора, блока нелинейности и блока регулирования магнитного потока с устройством управления силовым приводом правого ведущего колеса, отличающееся тем, что, с це-, лью повышения стабильности прямолинейного движения и повышения коэффициента полезного действия, оно снабжено первым и вторым дополнительными блоками суммирования, первым и вторым пропорциональными блоками, датчинами тока, установленными в цепях якоря и обмоток возбуждения электродвигателей ведущих колес технологической тележки, при этом датчики тока в цепях возбуждения связаны с разноименными входами первого дополнительного блока суммирования, выход которого связан посредством первого пропорционального блокэ с входом второго дополнительного блока суммирования, к разноименным входам которого подключены датчики тока цепей

якорей электродвигателей, а выход посредством второго пропорционального блока подсоединен к тре- ьему входу блока суммирования устройства автоматического регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 523654, кл. А 01 В 59/04, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 682169, кл. А 01 В 69/04, 1977.