Система автоматического управления режимами работы уборочной машины Советский патент 1987 года по МПК A01D41/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть применено на энергонасыщенных самоходных уборочных машинах, оборудованых преимущественно двигателями внутреннего сгорания и бесстуненчатыми гидрообъемными передачами нривода движителя машины.

Цель изобретения - повышение производительности и надежности уборочной машины, снижение удельного расхода топлива и потерь урожая, облегчение условий труда оператора, а также расширение функциональных возможностей и повышение эффективности использования системы автоматического управления.

На фиг. 1 представлена блок-схема исходного, второго, третьего и восьмого контуров

автоматического регулирования; на фиг. 2 -

блок-схема четвертого контура автоматического регулирования с комбинированным переключателем режимов работы и командным блоком автоматического управления переключателем; на фиг. 3 - блок-схема пятого - седьмого контуров автоматического регулирования с комбинированным переключателем режимов работы и командным блоком автоматического управления переключателем; на фиг. 4 - блок-схема релейного управления узлами блокировки; на фиг. 5 - принципиальная схема огттими- затора; на фиг. 6 - блок-схема релейного управления входами делительного устройства и узла блокировки в пятом-седьмом контурах.

Система автоматического управления (САУ) режимами работы уборочной машины содержит двигатель 1 внутреннего сгорания с рейкой 2 топливного насоса, валом 3 отбора мощности (ВОМ) рабочими органами 4 и движителем 5 с гидрообъемной передачей 6, имеющей гидронасос 7 и гидромотор 8, исходпый контур автоматического регулирования загрузки двигателя 1, включающий измерительный преобразователь 9 и задатчик 10 частоты вращения двигателя 1, соединенные соответственно с первым и вторым входами многоканального сравнивающего устройства 11, каналы которого выполнены на операционных усилителях, включенные через релейно управляемые контакты К1-КЗ по схеме сравнения аналоговых сигналов. Первый выход сравнивающего устройства 11 связан с первым входом узла 12 блокировки гидрообъемной передачи 6, который через усилитель 13 соединен с исполнительным механизмом 14, кинематически связанными с органом 15 управления гидрообъемной передачей 6, а также систему автоматического регулирования режимов работы уборочной машины, состоящую из второго-восьмого контуров автоматического регулирования. Второй контур автоматического регулирования при недогрузке двигателя (N.m ;К макс) в режиме стабилизации транспортной скорости (Vrp

const) движения уборочной мащины включает измерительный преобразователь 16 и задатчик 17 скорости движения мащины, соединенные соответственно с третьим и четвертым входами сравнивающего устройства 11, второй выход которого через второй вход узла 12 блокировки гидрообъемной передачи 6 и усилитель 13 соединен с исполнительным механизмом 14 и органом 15 управления гидрообъемной передачей 6 исходного контура. Третий контур автоматического регулирования при недогрузке двигателя Ымакс) в режиме стабилизации транспортной скорости (Утр const) движения уборочной мащины с автоматической

5 настройкой на экономичный топливный режим двигателя включает второй контур автоматического регулирования., фиксатор 18 предельного положения органа 15 управления гидропередачей 6, соединенный с пятым входом сравнивающего устройства 11, сиг0 нализатор 19, соединенный с фиксатором 18 и с третьим выходом сравнивающего устройства 11, с шестым и вторым входами которых соединен второй выход сигналов задат- чика 10 частоты вращения двигателя 1, узел 20 блокировки двигателя 1, первый вход которого соединен с третьим выходо.м сравнивающего устройства 11 и на выходе через усилитель 21 с исполнительным .механизмом 22, кинематически связанным с рейкой 2 топливного насоса двигателя 1, а также

Q орган 23 ручного управления положением рейки 2 топливного насоса двигателя. Восьмой контур автоматического регулирования в режиме стабилизации макси.мальной мощности (NMaKc const) двигателя 1 с автоматической зашитой рабочих органов от перегрузок включает исходный контур автоматического регулирования, многоканальный измеритель 24 скоростей движения контролируемых рабочих органов и многоканальный задатчик 25 минимально допустимых скоростей движения рабочих органов 4, соеО диненные соответственно с седьмым и восьмым входами сравнивающего устройства 11, четвертый выход которого связан с сигнализатором 19 третьего контура.

- Четвертый Хонтур автоматического регулирования при недогрузке ( NvaKc) двигателя 1 в режиме стабилизации рабочей скорости (Vp const) движения мащины с автоматизированной настройкой на экономич

0 ныи топливный режим (у J включает третий контур автоматического регулирования, вторую гидрообъемную передачу 26 на привод рабочих органов 4 с гидронасосом 27 и гидромотором 28, многоканаль5 ные измерительный преобразователь 24 и задатчик 25 скоростей движения рабочих органов 4, соединенные соответственно с седьмым и восьмым входами сравнивающего

устроистгза 11, чет ертыи которого соединен с первым входом узла 29 блокировки гидрообъемной передачи 26 на привод рабочих органов и через его выход и усилитель 30 с испол нительным механизмом 31, кинематически связанным с органом 32 управления гидропередачей 26, фиксатор 23 предельного положения органа 32 управления гидрообъемной передачей 26, соединенный с сигнализатором 19 и пятым входом сравнивающего устройства 11, фиксатор 34 максимальной подачи топлива, соединенный с сигнализатором 19.

Пятый контур автоматического регулирования при недогрузке ( N«aKc) дви|-ателя 1 в режиме стабилизации рабочей скорости (Vp const) уборочной машины с комбинированной автоматизированной и автоматической настройкой на экономичиi n i теплив ный режим работы уборочной NirunHiibi по минимальному удельному расходх топлш а

g на единицу производительности {-.;)

уборочной мап1ины включает четвертый контур автоматического регхлировапия, пас- ходомер 35, сообщенный с тои. швным насосом двигателя 1, делительное устройство 36, первый вход которого соединен с расходомером 35, а второй - с измерительным преобразователем 16 скорости движения машины, оптимизатор 37, связанный на входе с делительным устройством 36 и состоящий из устройства 38 запоминания экстремумов сигналов, прогюрциональиых OTHOIHCVPнию - , и сравнения их с текунхими знамеS

ниями, включающий конденсатор С, диод D и резистор R, устройства обратной связи слю- ляризованным релем PI, связанным через трансформатор 7 с вторым входом исполнительного механизма 22, нейтрального реле Р2, соединенного через узел 20 блокировки двигателя 1 ч усилитель 21 с входом ис- нолнительного механизма 22 управления рейкой 2 топливного насоса двигателя 1.

Шестой контур автоматического регулирования при недогрузке (Nan- Хмахс) двигателя 1 в режиме стабилизации рабочей скорости (Vi) const) движения уборочной ма- с комбинированной автоматизированной настройкой и автоматической самонастройкой на экономичный энергетический режим по минимальному удельному расходу мощности на единицу производительности

NIBч

к; J уборочной машины включает

четвертый контур автоматического регулирования, делительное устройство 36, первый вход которого заблокирован, второй -- соединен с измерительным преобразователем 16 скорости движения машины, а выход - с оптимизатором 37 пятого контура, выход которого связан через узел 20 блокировки

дьигате.)Я 1 с усилителем 21 и с исполнительным механизмом 22 уиран.чения рейкой 2 топлпвно1 о насоса двигателя 1, а также измерительные преобразователи крутящих моментов 39 на н})иводах рабочих органов 4 и 40 движителя 5, соединенные с суммирующим стройством 41, множител1 ное устройство 42, один из входов которого сообщен с суммируюии1м устройством 41, а второй - с выходом измерительного преобразователя 9 частоты вращения двигателя 1, узел 43 блокировки И1естого контура, связанный на входе с множите.чьным устройством 42 и на выходе с третьим входом делительного устройства. Четвертый контур автоматического ре1 улирования при недогрузке { N ч - .n,,) двигатсмя я режиме ста- би.шзации рабочеГ скорости (Vp const) б(11ючно1) машины с комбинированной ав- томатиз11рованн )й настроГп о | i (П1атиче- CKOi i самоНсн;тп; )Г1кой на экономичном тои- , швный ;1вигателя nv) мннпхп.и.-пому расходу топлива па сд1 :ниц

g

Nir

мощности (-- ) включает ;;;остой

автоматического регчмирования с : ,аб. 1окнровапным вторым ISXO.IOM делительного устройства 36 и расхо.чомер 155. соели енный с первым входом де,ительного устройства 36.

(7AJ. снабжена комбинированным pe. ieiiным 11ереклк)чателсм 41 py-iHoro и автоматического действия д,я переключения режимов работы, c-:)O.U HeiiuiiiMH с соответствуюни1ми контактами Л; сраг1нивакчп1его устройства li, а также с третьим входом узла 12 блокировки гидрообъемпой передачи 6

движнте. я 5, с втор1 1м входом узла 29 блокировки 1 идрообъемной передачи 26 привода рабочих ор1-анов 4, с вторым входом узла 20 блокировки двигателя 1 и с вторым входом уз.ча 43 блокирО1и и шестого контура. Система HNsecT командны блок 45 автсшатического ут1рав. еи1;я нерек.чюча гелем 43. Командный блок 45, выполне шьп 1 на базе реле р|-1 и Р .. пе 1екл1Очаюп1их соответственно нервый. BTOpoii и четвертый контуры, и компаратора, реа,тизованного на базе операционного силителя, соединен I a одном входе е вторым выходом сравниваю- niero устройства 11, на втором с выходом фиксатора 34 максимальной ио.тачи топлива рейки 2 топливного насоса двигателя 1, а на выходе с нереключате.1ем 44

режимов работы. Контуры два- восемь а.вто- матического регу.ирования вьшолнены смен- ным1 с ие.тыо приснособ.тения снстемы к конструкци; ; ;1азначению уборочных маншн, необходимой точ,ост11 рег лирования, а также R (1сти от заданной номенклат ры регул:мг,емы параметров уборочной машн.чы.

С помощью перек.-|Ю кп еля 44 вручнч ю или носрел.ством коман iHoi o б. юка 45 автоматически включаются или выключаются отдельные контуры автоматического регулирования или их комбинации так, что САУ оптимизирует режим функционирования кор- моуборочной .

Предлагаемая система работает следующим образом.

Работа САУ в режиме стабилизации максимальной мощности (NMaKc const) двигв- теля уборочной машины возможна только ири полной загрузке двигателя путем стабилизации частоты вращения двигателя, соответствующей его максимальной мощности при максимальной подаче топлива и соответствующем постоянном суммарном моменте сопротивления рабочих органов и двигателе, поддерживаемом регулятором посредством изменения скорости движения ма- щины.

Для реализации режима (NM;iKc const) рейка 2 топливного насоса двигателя с помощью органа 23 ручного управления устанавливается .на максимальную подачу топлива, а переключатель 44 - в положепие «Первый контур, при этом снимаются запреты на первый и второй входы сравнивающего устройства 11 и на первый вход узла 12 блокировки гидрообъемной передачи 6. Одновременно остаются разомкнутыми третий и четвертый входы сравнивающего устройства 11 и его пятый - восьмой входы. В таком положении сигнал рассогласования заданной и текущей частот вращения двигателя с первого выхода сравнивающего устройства 11 через узел 12 блокировки и усилитель 13 поступает в исполнительный механизм 14, который в зависимости С)Т знака сигнала рассогласования увеличивает или уменьщает посредством органа 15 управления гидрообъемной передачей 6 передаточное отнощение так, чтобы снизить скорость движения уборочной машины при паде НИИ оборотов двигателя, т.е. снизить нагрузку на двигатель и восстановить поминальную частоту его вращения. В случае снижения нагрузки на двигатель его регулятор увеличивает скорость движения уборочной мащины до тех пор, пока не стабилизируется заданная поминальная частота вращения двигателя или скорость движения не достигнет максимального значения по характеристике мащины.

Работа САУ при недогрузке двигателя (NAIKC NwaKc) в режиме стабилизации транспортной скорости (Утр const) уборочной машины (второй контур) осуществляется при отключенных рабочих органах 4 с установкой переключателя 44 в положение «второй контур. При этом фиксатор 18 находится в нейтральном положении, а с третьего и четвертого входов сравнивающего устройства 11 снимаются запреты. Одновременно снимается запрет с второго входа узла 12 блокировки гидрообъемной передачи 6.

В указанном положении сигнал рассогласования заданной и фактической скоростей движения поступает с второго выхода сравнивающего устройства 11 на второй вход узла 12 блокировки и через усилитель 13 на исполнительный механизм 14, который в зависимости от знака сигнала рассогласования с помощью органа 15 управления гидрообъемной передачей 6 изменяет ее передаточное отношение так, что скорость

движения уборочной машины восстанавливается до заданной (Утр const). Работа на постоянной заданной в зависимости от условий движения скорости (Утр const) уборочной машины снимает определенный элемент психологической и физической нагрузок водителя, т.е. облегчает управление уборочной .мащины.

САУ при недогрузке двигателя (N. Ымакс) в режиме постоянной транспортной скорости (Утр const) уборочной мащи0 ны с автоматизированной настройкой на экономичный топливный режим (третий контур) работает следующим образом.

Для повышения экономичности работы уборочной машины на транспортном режиме в САУ введен третий контур авто матического регулирования. Л,ля работы САУ на третьем контуре фиксатор 18 переводится в рабочее положение, фиксирующее предельное отклонение органа 15 управления гидрообъемной передачей 6 от нейтральп ИОГО положения в сторону увеличения передаточного отношения, определяемого минимально допустимым значением КПД гидрообъемной передачи 6, переключатель 44 устанавливается в положение «Третий контур, включая второй контур автоматического регулирования со снятием запретов с соответствующих входов во втором контуре (работа САУ на втором контуре). В этом положении водитель перемещает вручную с помощью органа 23 ручного управления рейку 2 топливного насоса дви0 гателя 1 из положения максимальной подачи топлива в направлении уменьшения подачи топ.тива. В результате (в условиях постоянной нагрузки двигателя) уменьшаются обороты двигателя и снижается удельный расход топлива (t)

(VTP const ( Снижение подачи топлива,

сопровождаемое снижением оборотов двигателя, может осуществляться до момента

контакта органа 15 управления гидрообменной передачи с фиксатором 18, после чего сигнал, фиксирующий контакт, поступает па вход сигнализатора 19 (и предупреждает водителя) и одновременно на пятый вход сравнивающего устройства 11. с третьего выхода которого, управляющий сигнал поступает на первый вход узла 20 блокировки двигателя, затем в усилитель 21 и исполни- татьный механизм 22, котоэый в соответстВИИ с алгоритмом управления, перемещает рейку 2 топливного насоса двигателя в сторону увеличения подачи топлива. При этом обороты двигателя увеличатся, соответственно увеличится скорость движения уборочной машины и на втором выходе блока 11 появится соответствующий сигнал рассогласования, который посредством усилителя 13, исполнительного механизма 14 и органа 15 управления гидропередачей 6 уменьщит ее передаточное отнощение и разомкнет контакт между органом 15 и фиксатором 18, таким образом, снимется сигнал на сигнализаторе 19, и восстановится заданная скорость (Утр const) мащины, но уже с миниgмальным удельным (у . consO

топлива. При неисправности или отсутствии автоматического регулирования топли- воподачи водитель по сигналу на сигнализаторе 19 с помощью органа 23 ручного управления увеличивает подачу топлива до устойчивого снятия сигнала на сигнализаторе 19.

Использование третьего контура позволяет снизить удельный расход топлива на транспортном режиме не менее, чем на 10%, а также снизить износ двигателя в сравнении с режимом работы двигателя на номинальной частоте .

В качестве варианта работы САУ в режиме стабилизации транспортной скорости (Утр const) уборочной мащины с автоматизированной настройкой на экономичный топливный режим двигателя служит дублирующий контур автоматизированного регулирования, включаемый переключателем 44 в положение «Третий контур, дублер. При этом снимаются запреты на первый вход сравнивающего устройства и на прохождение сигнала минимально допустимой частоты вращения двигателя с второго выхода задатчика 10 на второй вход сравнивающего устройства 11 и с первых входов узла 12 блокировки гидрообъем.ной передачи 6 и узла 20 блокировки двигателя. В этом положении, перемещая вручную с помощью органа 21 ручного управления рейку 2 топливного насоса двигателя из положения максимальной подачи топлива в направлении уменьщения подачи, водитель выбирает экономичный топливный режим двигателя, одновременно снижая его обороты.

Пределом снижения подачи топлива является появление нулевого сигнала рассогласования между сигналом заданной минимально допустимой частоты вращения двигателя, поступивщим с второго выхода задатчика 10 на щестой вход сравнивающего устройства 11, и сигналом текущего значения частоты вращения двигателя, поступивщим с измерительного преобразователя 9 на первый вход сравнивающего устройства 11.

5

В результате на третьем и первом выходах сравнивающего устройства 11 появляются одновременно два управляющих сигнала, один из которых с третьего выхода с сравнивающего устройства 11 поступает на вход сигнализатора 19, предупреждая водителя о предельном режиме двигателя. Второй управляющий сигнал нулевого рассогласования с третьего выхода сравнивающего устройства 11 через узел 20 блокировки по0 ступает на исполнительный механизм 22, который посредством рейки 2 топливного насоса двигателя увеличивает подачу топлива, выводя частоту вращения двигателя из минимального предела.

с В случае резкого нарастания нагрузки (подъем, трудно проходимый участок и т. д.) на двигатель и запаздывания автоматического рег лирования загрузки и оборотов двигателя с помощью увеличения подачи топлива управляющий сигнал нулевого рас0 согласования с первого выхода сравниваю- . щего устройства II через узел 12 блокировки гидрообъемной передачи 6 и усилитель 13 поступает на исполнительный механизм 14, который с помощью органа 15 управления гидрообъемной передачей б автоматически, в соответствии с алгоритмом управления, резко снижает скорость движения уборочной мащины, предупреждая таким образом остановку двигателя.

САУ в режиме автоматической стабилиQ зации максимальной мощности (N«aKc const) двигателя с автоматической защитой рабочих органов от перегрузок (восьмой контур) работает следующим образом.

При работе самоходного кормоубороч- ного комбайна с контуром автоматического

5 регулирования по схеме известной системы на режиме стабилизации 100% загрузки двигателя (Ымакс const) происходят систематические технологические забивания рабочих органов. В процессе работы уборочной мащины наблюдаются перегрузки рабочих

0 органов, что проявляется в возрастании крутящих моментов на приводных валах рабочих органов и, как следствие, в падении скорости движения рабочих органов как за счет снижения частоты вращения двигателя от возрастающей нагрузки, так и вследствие мгновенных падений скорости в пределах кинематической жесткости приводов рабочих органов. Снижение скорости движения рабочих органов всегда связано с вероятностью их технологических забиваний

0 из-за замедления непрерывно движущегося потока растительной массы, при этом наи- больщая вероятность снижения скорости возникает на предельной нагрузке двигателя, т.е. на режиме Ымакс const.

Для автоматической защиты рабочих

органов от перегрузок и технологических забиваний, которые занимают до 10% простоя в уборочных мащинах, в САУ уборочной мащины введен восьмой контур автоматического регулирования (работа САУ на первом контуре), который в режиме Ымакс const при нормальном протекании технологического процесса компенсирует возрастание (снижение) нагрузок на уборочную машину снижением (повышением) скорости ее движения, стабилизируя таким образом максимальную потребную мош,ность Nmaks двигателя для работы уборочной машины.

Функционирование восьмого контура САУ при резких перегрузках рабочих органов 4 происходит следуюш,им образом.

При снижении под воздействием нагрузки скорости движения одного или одновременно нескольких из контролируемых рабочих органов 4, 4, 4 до совпадения с заданной максимально допустимой скоростью, т.е. при возникновении нулевой разности сигналов, поступающих с выхода измерительного преобразователя 24,пропорциональных текущим скоростям контролируемых рабочих органов 4, ,. и сигналов выхода задатчика 25, пропорциональных максимально допустимым скоростям тех же контролируемых рабочих органов, управляющий сигнал нулевого рассогласования с первого выхода сравнивающего устройства 11 поступает на первый вход узла 2 блокировки гидрообъемной передачи 6 и через усилитель 13 на исполнительный механизм 14, который в соответствии с алгоритмом управления снижает с помощью органа 15 управления гидропередачей 6 скорость движения уборочной мащины вплоть до ее новки.

В случае запаздывания регулирования указанным способом (по перегрузке рабочих органов) перегрузку начнет испытывать двигатель 1, обороты которого станут снижаться бьЕстрее, чем снизится скорость движения уборочной мащины, управляемая первым контуром автоматического регулирования. Кроме того, перегрузку продолжают испытывать и рабочие органы, например, от порции повышенной подачи растительной массы, находящейся в уборочной машине независимо от последующих подач. В случае снижения частоты вращения двигателя до значения минимально допустимой на первый вход сравнивающего устройства поступит сигнал, однозначный с сигналом на втором входе сравнивающего устройства 11, поступающим с первого выхода задатчика 10. В результате на первом выходе сравнивающего устройства сформируется управляющий сигнал нулевого рассогласования, который через первый вход узла 12 блокировки гидрообъемной передачи б и усилитель 13 поступит на исполнительный механизм 14, посредством которого орган 15 управления гидрообъемной передачей 6 в соответствии с алгоритмом управления пере местится в нейтральное положение и уборочная мащина остановится.

Остановка уборочной машины может быть произведена и водителем по сигналу на сигнализаторе 19, который включается управляющим сигналом нулевого рассог- ласования текущего и минимально допустимого значений частоты вращения двигателя с третьего выхода сравнивающего устройства 11.

Работа САУ при недогрузке (К дв- NMBKC) двигателя в режиме стабилизации рабочей скорости (Vp const) уборочной мащины и автоматизированной настройкой на экономичный топливный режим по минимальному удельному расходу топлива на единицу

,

5 производительности ,, г (четвертый

контур) с использованием исходного контура приводит к непрерывному увеличению и колебаниям скорости движения уборочной мащины. Вследствие того, в известную

0 систему введено комбинированное ручное и автоматическое управление органом 15 гидропередачи 6 с целью оперативного вмешательства водителя комбайна в управление скоростью движения уборочной маши- ны путем перехода на частичную, например 85-, 90-, 95-процентную, загрузку дви- .гателя. Однако и в этом случае, работая на режиме стабилизации заданной мощности, автоматический регулятор для стабилизации заданной загрузки двигателя измед няет скорость движения уборочной машины в обратной пропорции к суммарному моменту от сопротивления рабочих органов и скорость передвижения машины непрерывно меняется. С целью устранения указанных недостатков в предлагаемую САУ введен

четвертый контур автоматического регулирования в режиме стабилизации рабочей скорости (Vp const) без вмешательства водителя. Для перехода на этот режим переключатель 44 устанавливается в положение «Четвертый контур. При этом вклю0 чается третий контур автоматического регулирования и снимаются запреты с третьего -восьмого входов сравнивающего устройства 11.

Фиксаторы 18 и 33 предельных ман, симальных передаточных отношений гидрообъемных, передач 6 и 26 устанавливаются в рабочие положения. Задатчик 17 скорости движения уборочной машины устанавливается водителем на максимально допустимую по агротехническим и почвен0 ным требованиям рабочую скорость движения, а задатчик 25 - на номинальные рабочие скорости движения рабочих органов 4, 4, К многоканальному входу задатчика 17 могут быть также подключены выходы сигналов, пропорциональных

5 максимально допустимым скоростям движения уборочной машины, с выходов регуляторов технологических параметров уборочной машины, зависимых от ее скорости

движения, например с выхода регулятора высоты среза. В указанном положении функционирование САУ при включенном четвертом контуре происходит следующим образом.

Стабилизация постоянной рабочей скорости (Vp const) происходит аналогично функционированию второго контура в режиме стабилизации транспортной скорости (Утр const). Автоматизированная настройка на экономичный топливный рабочий

g режим (уconst производится водителем

так же, как и в транспортном режиме (Утр const) с помощью органа 23 ручного управления рейкой 2 двигателя за счет уменьщения топливоподачи и частоты вращения двигателя до предельно максимальных значений передаточных отнощений гидропередач 6 и 26 и до минимально допустимых значений частоты вращения двигателя.

При этом стабилизация номинальных скоростей движения рабочих органов 4 происходит по управляющему сигналу рассогласования между сигналами, пропорциональными номинальным значениям скоростей контролируемых органов 4, поступающими с задатчика 25 на восьмой вход сравнивающего устройства 11, и сигналами, пропорциональными текущим значениям скоростей тех же рабочих органов, поступающими на седьмой вход. При этом управляющий сигнал рассогласования с четвертого выхода сравнивающего устройства 11 поступает на первый вход узла 29 блокировки гидрообъемной передачи 26 и через усилитель 30 на исполнительный механизм 31, который с помощью органа 32 управления гидрообъемной передачей 26 изменяет передаточное отнощение и стабилизирует частоту вращения выходного вала гидромотора 27 и приводных валов рабочих органов 4 на заданные номинальные значения. В предельных случаях при контакте органа 32 управления гидрообъемной передачей 26 с фиксатором 33 сигнал, фиксирующий контакт, поступает с фиксатора 33 на сигнализатор 19 и на пятый вход сравнивающего устройства 11, откуда в соответствии с алгоритмом управления управляющий сигнал поступает на третий выход сравнивающего устройства и через первый вход узла 20 блокировки двигателя и усилитель 21 на исполнительный механизм 22, с помощью которого рейка 2 топливного насоса перемещается на увеличение подачи топлива, вследствие чего обороты двигателя увеличиваются, передаточное отнощение гидропередачи 26 уменьщается, контакт фиксатора 33 с органом 32 управления гидрообъемной передачей 26 размыкается и снимается сигнал на сигнализаторе 19. В случае неисправности или отсутствия автоматического регулятора

0

топливоподачи водитель по сигналу на сигнализаторе 19 вручную с помощью органа 23 ручного управления рейкой 2 топливного насоса двигателя увеличивает подачу топлива до устойчивого снятия сигнала с сигнализатора 19. Наличие в четвертом контуре автоматических регуляторов стабилизации номинальных скоростей движения рабочих органов и допустимой поступательной скорости движения уборочной мащины позволяет использовать четвертый контур для оптимального по нагрузочным режимам перехода с режима стабилизации рабочей скорости (Vp const) уборочной мащины на режим стабилизации максимальной мощности (NMaKc const) двигателя и обратно, что позволяет осуществлять непрерывную автоматическую самонастройку САУ уборочной мащины на экономичные нагрузочные режимы работы.

Автоматический переход с режима ста0 билизации рабочей скорости (Vp const) движения уборочной мащины при недогрузке (NAB ;NMaKc) двигателя на режим стабилизации максимальной мощности двигателя и обратно производится следующим образом. При возрастании нагрузки на уборочную мащину, работающей в режиме стабилизации рабочей скорости Vp const), четвертый контур автоматического регулирования, стабилизирующий скорость движения уборочной мащины и номинальные скоро сти движения рабочих органов, автоматически посредством перемеп ения рейки 2 топливного насоса двигателя увеличивает подачу топлива. Положение рейки 2, соответствующее максимальной подаче топли-- ва, фиксируется контактным фиксатором 34, в результате с его выхода подается сигнал на второй вход командного блока 45, реле Рцп. которого включают соответствующие реле переключателя 44, а последние - контакты первого-четвертого входов сравнивающего устройства 11, а также на

0 сигнализатор 19, который предупреждает водителя о максимальной загрузке двигателя.

С помощью командного блока 45 переключатель 44 автоматически переключает работу САУ с четвертого контура без запрета на третий и четвертый входы сравнивающего устройства 11 на исходный контур в режиме стабилизации максимальной мощности (NMaKc const) двигателя, обеспечивая на этом режиме максимальную производительность и топливную экономичность работы уборочной мащины.

В случае снижения нагрузки на уборочную мащину скорость ее движения начинает возрастать и при совпадении значений сиг- 5 налов текущей скорости движения со значениями сигналов максимально допустимой скорости движения с задатчика 17 нулевой управляющий сигнал рассогласования с вто5

5

рого выхода блока 11 поступает на первый вход командного блока 45, который переключает переключатель 44 на работу четвертого контура в режиме стабилизации заданной рабочей скорости (Vp const) движения машины.

Таким образом, цикл автоматического перехода с режима const на режим NMaKc const и обратно повторяется, обеспечивая автоматическую самонастройку работы САУ на экономичные нагрузочные и топливные режимы уборочной машины.

САУ при недогрузке (Млв NMaKc) двигателя в режиме стабилизации рабочей скорости (V|) const) уборочной машины с комбинированной автоматизированной и авто- матической настройкой на экономичный топливный режим работы уборочной машины по минимальному расходу топлива на единицу производительности уборочной машины (пятый контур) работает следующим образом.

Для каждого значения мощности, развиваемой двигателем внутреннего сгорания, существует оптимальная частота вращения двигателя, которой соответствует минимальЁГмни

ныи удельный расход топлива , т.е. эксN.4B

Яде

тремум -ff-. Особенностью мобильных сельскохозяйственных машин является то, что с двигателя снимается мощность не только для перемещ,ения, как это происходит в транспортных машинах, но главным образом на привод рабочих органов, причем, например, в самоходном кормоуборочном комбайне КСК- 100, имеющем двигатель 200 л.с., на привод рабочих органов расходуется до 85%, а в отдельных случаях и более мощ- ности двигателя. Управление топливной экономичностью двигателя в уборочных энергонасыщенных мащинах, имеющих гидрообъемную передачу на движитель, может быть осуществлено на транспортных режимах введением третьего контура. В убороч- ных машинах, в которых применены кроме гидрообъемных передач на двигатель гидрообъемные передачи на привод рабочих органов, одну из них эффективно устанавливают так, что через гидрообъемную переда- чу проходит вся мощность на привод рабочих органов и можно производить изменение оборотов двигателя без изменения номинальных скоростей движения рабочих органов путем изменения передаточного отношения гидрообъемной передачи, как в пя- том-седьмом контурах автоматического регулирования.

Для перехода на работу САУ с пятым контуром автоматического регулирования переключатель 44 устанавливается в положе- ние «Пятый контур, включая четвертый контур автоматического регулирования и блоки 35-37. В этом положении автоматизированная настройка на экономичный топливный режим по критерию минималь/

ного удельного расхода (

же автоматическая самонастройка на переходы с режима стабилизации рабочей скорости (Vp const) при недогрузке двигателя на режим стабилизации его максимальной мощности (NMaKc) И обратно производится аналогично функционированию САУ с четвертым контуром.

Автоматическая самонастройка на оптимальный топливный режим уборочной мащины по минимуму удельного расхода

топлива (у дд единицу производительности уборочной мащины происходит следующим образом.

Сигнал, пропорциональный текущему значению расхода топлива, поступает с расходомера 35 на первый вход делителя 36, на второй вход которого поступает сигнал с измерительного преобразователя 16, пропорциональный скорости (Vp) движения уборочной машины. С выхода делителя 36 сигнал,пропорциональный отношению (т);

т.е. пропорциональный критерию оптимизации, поступает на оптимизатор 37, где запоминается его экстремальное значение и сравнивается с текущим, а разность, скорректированная сигналом обратной связи с второго выхода исполнительного механизма 22, подается на соответствующую обмотку нейтрального реле PZ- С выхода оптимизатора управляющий сигнал подается на второй вход узла 20 блокировки двигателя и через усилитель 21 поступает на исполнительный механизм 22, который перемещает рейку 2 топливного насоса двигателя 1 так, чтобы удельный расход

(у-,) в этот момент стал минимальный

САУ при недогрузке ( NVBKC) двигателя в режиме постоянной рабочей скорости (Vp const) движения уборочной машины с комбинированной на экономичный энергетический режим уборочной мащины на минимальный удельный расход мощности на единицу ее производительности

Ндь,.,

у--г (шестой контур) работает следующим образом.

Для каждого текущего значения мощности, развиваемой двигателем, существует оптимальное значение частоты вращения двигателя, при которой значение удельного расхода топлива минимальное, что и реализуется в САУ с помощью автоматизированных и автоматических контуров регулирования при полной нагрузке двигателя с помощью исходного контура, при неполной нагрузке - с помошью третьего-пятого контуров. Однако в процесе эксплуатации характеристики двигателя меняются, а также точность настройки или оптимизация топливного режима по непосредственно измеренной мощности (Ыдв) двигателя, что реализуется введением в САУ шестого контура автоматического регулирования при недогрузке двигателя ( Ымакс) по критерию минимального удельного расхода мощности на единицу производительности уборочной мащины ( / ° ). VP

При этом переключатель 44 устанавливается в положение «Шестой контур, включая четвертый контур автоматического регулирования с заблокированным первым входом делительного устр ойства 36 сигналов с расходомера 33 и снимая запрет с выхода узла 43 блокировки шестого контура. В таком положении сигналы, пропорциональные крутящим моментам на ВОМ 3 двигателя и на первичном валу гидрообъемной передачи 26, соответственно с измерительных преобразователей 39 и 40 поступают на суммирующее устройство 41, с выхода которого сигнал, пропорциональный суммарному крутящему моменту на двигателе 1, поступает на первый вход множительного устройства 42, на второй вход которого поступает сигнал с измерительного преобразователя 9 частоты вращения двигателя 1. С выхода множительного устройства 42 сигнал, пропорциональный действительной текущей мощности, развиваемой двигателем 1, поступает через узел 43 блокировки шестого контура на третий вход делительного устройства 36, на второй вход которого с измерительного преобразователя 16 поступает сигнал, пропорциональный скорости (Vp) движения машины. С выхода делительного устройства 36 на вход оптимизатора 37 поступает сигнал, пропорциональный значеЫдв

нию отношения

VP

В случае рассогласования текущего знаNiBчения с минимумом отношения у const

соответствующим текущему нагрузочному и скоростному -режимам работы уборочной машины, с выхода оптимизатора 37 через узел 20 и усилитель 21 на исполнительный механизм 22 поступает управляюший сигнал рассогласования и исполнительный механизм 22 в соответствии с алгоритмом управления устанавливает рейку 2 топливного насоса двигателя в положение, обеспечивающее миниму энергоемкости ( работы уборочной машины.

Автоматизированная настройка на экоА1ДБ,

номичныи энергетический режим () с использованием органа 23 ручного управле5 ния рейкой 2 топливного насоса, а 1акже автоматическая настройка переходов на режимы Vp const и NMa.;c consl и обратно производится аналогично функционированию САУ на четвертом и пятом контурах.

0Работа САУ при недогрузе (Ыдв Ммакс)

двигателя в режиме стабилизации рабочей скорости (Vp const) уборочной мащины с комбинированной автоматизированной настройкой и автоматической самонастройкой на экономичный топливный режим двигателя

5 по минимальному удельному расходу топлива на единицу мощности (рГ) двигателя

(седьмой контур), реализуется установкой переключателя 44 на седьмой контур, при этом включается шестой контур с блокировкой второго входа делительного устройства 36 сигналов с измерительного преобразователя 16 скорости движения уборочной мащины и снимается запрет с первого

5 входа делительного устройства 36 сигналов с расходомера 35.

В таком положении САУ функционирует так, как и в случае шестого контура, за исключением того, что на выходе делительного устройства отрабатывается сигнал, пропорциональный текущему удельному расходу топлива на единицу мощности

(-Tj- , развиваемой двигателем, который поступает в оптимизатор 37. С выхода оптимизатора 37 через узел 20 блокировки двигателя и усилитель 21 поступает управляющий сигнал на исполнительный механизм 22, который в соответствии с алгоритмом управления устанавливает рейку 2 в положение, обеспечивающее минимальный удельный

расход топлива

соответствующий те

кущему нагрузочному режиму двигателя. В результате применения на самоходной уборочной машине, например на кормо- уборочном комбайне, предлагаемой системы автоматического управления указанными режимами работы достигается автоматическое снижение расхода топлива и энергоемкости процесса уборки сельскохозяйственных культур, повышение использования паспортной мощности двигателем в условиях эксплуатации с одновременным повышением до предельно допустимых по агротехническим и другим требованиям рабочих скоростей и, следовательно, производительности машины за чистое время работы, предотвращаются аварийные перегородки двигателя и рабочих органов, облегчаются условия труда оператора.

Формула изобретения

1. Система автоматического управления режимами работы уборочной машины, снабженной двигателем внутреннего сгорания с валом отбора мощности с датчиком скорости вращения и топливным насосом с рейкой, рабочими органами с приводом, а также движителем с приводом от гидрообъемной передачи с органом управления, содержащая контур автоматического регулирования в режиме стабилизации максимальной мощности двигателя, включающий измерительный преобразователь и задатчик частоты вращения двигателя, соединенное с ними на входе сравнивающее устройство, а также исполнительный механизм, кинематически связанный с органом управления гидрообъемной передачей и подключенный через усилитель к выходу сравнивающего устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, снижения расхода топлива и энергоемкости работы ма- щины и потерь урожая, а также повышения безопасности движения, она дополнительно снабжена семью контурами автоматического регулирования режимов работы машины, в их числе вторым контуром стабилизации транспортной скорости мащины в режиме недогрузки двигателя, связанным электрически на входе с датчиком скорости вращения вала отбора мощности двигателя, а на выходе через усилитель и исполнительный механизм первого контура - с органом управления гидропередачей движителя, третьим контуром стабилизации транспортной скорости машины на экономичном топливном режиме при недогрузке двигателя, связанным электрически с датчиком скорости вращения вала отбора мощности двигателя, а также с преобразователем и задатчиком частоты вращения двигателя первого контура, а на выходах - кинематически с рейкой топливного насоса двигателя и через усилитель и исполнительный механизм первого контура кинематически - с органом управления гидропередачей движителя, четвертым контуром стабилизации максимальной моил- ности двигателя и нагрузки рабочих органов, связанным электрически на входах с рабочими органами и датчиком скорости вращения вала отбора мощности двигателя и на выходе с усилителем и исполнительным механизмом первого контура, пятым контуром стабилизации рабочей скорости на экономичном топливном режиме работы машины при недонагрузке двигателя, связанным на входах электрически с приводом рабочих органов и с измерительным преобразователем и задатчиком частоты вращения двигателя первого контура, а на выходах - , кинематически с органом управления рейкой топливного насоса двигателя и электрически с усилителем и исполнительным механизмом первого контура, шестым контуром

0

стабилизации рабочей скорости с оптимизацией режима работы машины по расходу топлива при недогрузке двигателя, на входах сообщенным с топливным насосом двигателя и соединенным электрически с приводным валом движителя, а на выходе связанным кинематически с рейкой топливного насоса двигателя, седьмым контуром стабилизации рабочей скорости с оптимизацией работы мащины по энергоемкости при недогрузке двигателя, соединенным на входах электрически с датчиком скорости вращения вала отбора мощности двигателя и приводным валом движителя, а на выходе - кинематически с рейкой топлив5 ного насоса двигателя, восьмым контуром стабилизации рабочей скорости мащины с оптимизацией расхода топлива по расходу мощности двигателя при его недогрузке, на входах сообщенным с топливным насосом двигателя и соединенным электрически с дат0 чиком скорости вращения вала отбора мощности двигателя, на выходе связанным кинематически с рейкой топливного насоса, причем система содержит также общие для упомянутых восьми контуров многоканальное сравнивающее устройство, имеющее восемь входов и четыре выхода, и состоящее из параллельно соединенных устройств сравнения, выполненных, например, на элементной базе четырех микросхем операционных усилителей с резисторами на входах и в цепи обд ратной связи, и связанных на тех же входах с релейно-управляемыми контактами, комбинированный для ручного или автоматического действия переключатель контуров, выполненный, например, на базе десяти реле, соединенных на выходах с контактами сравнивающего устройства и с узлами блокировки измерительных цепей контуров, командный блок автоматического управления комбинированным переключателем на режимах работы первого, второго и пятого контуров выполненный на базе двух реле и компараО тора и соединенный на одном входе с вторым выходом многоканального сравнивающего устройства, а на выходе - с комбинированным переключателем контуров.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, j что второй контур содержит дополнительно

измерительный преобразователь и задатчик скорости движения машины, подключенные соответственно к третьему и четвертому входам сравнивающего устройства, второй выход которого соединен через второй вход 0 узла блокировки гидрообъемной передачи с усилителем и исполнительным механизмом первого контура.

3.Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что третий контур содержит дополнительно фиксатор предельного положения

5 органа управления гидропередачей, соединенный на выходе с пятым входом сравни- ваюихего устройства, сигнализатор, соединенный на входах с выходом фиксатора и

с третьим выходом сравнивающего устройства, с шестым и вторым входом которого соединен выход задатчика минимально допустимой частоты вращения двигателя первого контура, узел блокировки двигателя, первый вход .которого соединен с третьим выходом сравнивающего устройства, а выход - с вторым усилителем, соединенный с последним второй исполнительный механизм, кинематически связанный с рейкой топливного насоса двигателя, а также орган ручного управления положением рейки.

4.Система по п. 1, отличающаяся тем, что четвертый контур содержит дополнительно многоканальный измерительный преобразователь и задатчик скоростей движения рабочих органов, соединенные соответственно с седьмым и восьмым входами сравнивающего устройства, сигнализатор третьего контура, подключенный к четвертому выходу сравнивающего устройства.

5.Система но пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что пятый контур дополнительно содержит вторую гидрообъемную передачу от вала отбора мощности двигателя на привод рабочих органов с органом управления второй гидрообъемной передачей, многоканальные измерительный преобразователь и задатчик скоростей движения рабочих органов четвертого контура, соединенные соответственно с седьмым и восьмым входами сравнивающего устройства, узел блокировки второй гидрообъемной передачи, первый вход которого соединен с четвертым выходом сравнивающего устройства, а выход - с третьим усилителем, соединенный с последним третий исполнительный механизм, кинематически связанный с органом управления второй гидрообъемной передачей, второй фиксатор предельного положения органа управления второй гидрообъемной передачей, соединенный с сигнализатором третьего контура и пятым входом сравнивающего устройства, третий фиксатор максимальной подачи топлива, соединенный с тем же сигнализатором.

6.Система по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что шестой контур дополнительно содержит расходомер, сообщенный с топливным насосом двигателя, делительное устройство, один из входов которого соединен с расходомером, а второй вход - с измерительным преобразователем скорости движения машины второго контура, оптимизатор с обратной связью, соединенный на входах с делительным устройством и через обратную связь с выходом второго исполнительного механизма управления рейкой топливного насоса двигателя, а на выходе - через узел блокировки двигателя и второй усилитель - с тем же вторым исполнительным механизмом.

7. Система по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что седьмой контур дополн ительно содержит соединенные между собой делительное устройство и оптимизатор шестого контура, причем первый вход делительного устройства заблокирован, а второй - соес динен с измерительным преобразователем рабочей скорости движения машины второго контура, выход оптимизатора через узел блокировки двигателя связан через второй усилитель с вторым иснолнительным механизмом управления рейкой топливного насоса

двигателя, измерительный преобразователь крутящего момента на привод рабочих органов и второй измерительный преобразователь крутящего момента на привод двигателя, соединенное с последними суммиру5 ющее устройство, множительное устройство, один вход которого связан с суммирующим устройством, а второй - с измерительным преобразователем частоты вращения двигателя первого контура, узел блокировки седьмого контура, соединенный на входе с

0 множительным устройством, а на выходе - с третьим входом делительного устройства.

8.CiiCTeMa по ип. 1 и 7, отличающаяся тем, что восьмой контур дополнительно снабжен расходомером шестого контура, сообщенным на входе с топливным насосом двигателя и с первым входом делительного устройства, второй вход которого заблокирован.

9.Система по пп. 1 и 6-8, отличающаяся тем, что оптимизатор выполнен, например,

0 на базе микросхемы, включающей устройство запоминания li сравнения на элементной базе конденсатора, диода и резистора, соединенное на входе с делительным устройством шестого контура, устройство обратной связи с поляризованным реле и связан5 ным с устройство.м запоминания и сравнения и с трансформатором, к которому подключен второй исполнительный механизм рейки топливного насоса двигателя, нейтральное реле, связанное на входе с устройством запоминания и сравнения и с устройством обрат ной связи, а на выходе через узел блокировки двигателя и усилитель - с вторым исполнительным механизмом управления рейкой топливного -насоса двигателя.

c 10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения степени автоматизации управления режимами, а также с целью защиты нормального функционирования, задатчик скорости движения машины

0 снабжен многокана,пьным входом, сообщенным с выходами регуляторов параметров рабочих органов.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности ее использования на различных уборочных ма5 шинах и в различных условиях, контуры автоматического регулирования выполнены съемными.

1

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть применено на самоходных уборочных машинах с двигателями внутреннего сгорания и бесступенчатыми гидрообъемными передачами. Цель изобретения - повышение производительности, снижение расхода топлива и энергоемкости машины. Система содержит двигатель 1 с валом 3 отбора мош- ности, топливный насос, рабочие органы 4 с приводом, движители 5 и гидрообъемную передачу 6. В процессе движения режимы работы машины регулируются восемью контурами стабилизации. Первый контур стабилизирует мош,ность двигателя 1, второй - скорость машины (СМ) в режиме недогрузки двигателя (НД), третий - СМ на экономическом топливном режиме при НД, четвертый - максимальную мощность двига- т&ля 1 и нагрузку рабочих органов, пятый - топливный режим и СМ при НД, шестой - С.М с оптимизацией режима по расходу топлива при НД, седьмой - СМ с оптимизацией работы по энергоемкости, восьмой - СМ с оптимизацией расхода топлива по расходу мопиюсти двигателя 1 при НД. 10 з.п.ф-лы. 6 ил. i сл to 00 со Щ-Ш }-@-&-®| ®-Ек ьа-а -fA

д;

Itl (tS -&-m7 J . U-

L 3 s - |-§-& 1

Составитель И. Капитонов

Редактор С. ПекарьТехред И. ВересКорректор С. Черни

Заказ 7145/1Тираж 631Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по до.чам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35. Рахчиская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предириятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

CPU г. 5

фиг. 6