Способ регулирования рабочих процессов землеройно-транспортной машины Советский патент 1987 года по МПК E02F9/20 

1

щее значение Р сравнивают с задан- ным и определяют оптимальное значение-тягового усилия Р . соответстт. о пг

вующее К.По значениям Vp и V в блоке 4 определяют текущее значение буксования движителей и, сравнивая его с заданным значением, определяют х-ку буксования. По результатам сравнения определяют .реальную тяговую х-ку N(P). Для различных грунтов задают х-ку и РТ . По измеренным значениям Р , i и V: определяют тяговую мощность , По максимальному значению реальной тяговой х-ки в блоке 8 определяют оптимальное значение Р пт- Полученное значение РГ. опт в блоке 9 сравни1

Изобретение относится к строитель ному и дорожному машиностроениЮ| а именно к системам управления рабочими органами землеройно-транспорт- ных (ЗТМ) непрерывного или циклического действия, например бульдозеров.

Целью изобретения является повышение производительности путем, повышения точности определения максимума тяговой мощности,

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - тяговые характеристики ЗТМ; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие суть пред,поженно- го способа.

Устройство, реализующее способ, содержит блоки измерения текущих значений режимных параметров машиныj например, тягового усилия 1; действительной 2 и теоретической 3 скорости движения, блока 4 опреде.пения характеристики буксования, задающий генератор 5, блок 6 задания теоретической тяговой характеристики, блок 7 определения эквивалента производительности, входы которого подключе- .ны к выходам задающего генератора 5, блока 6 задания теоретической тяговой характеристики и блока 4 определения характеристики буксования,

входы которого подключены к ВЫХОД 1М

вают с текущим Р и по знаку рассогласования рабочий орган 10 выглуб- ляется или заглубляется. Способ позволяет определить оптимальную рабочую передачу (РП) машины без поисковых переключений РП. Для этого генератором 3 поиска блок 6 определения N(P) переключается на каждую РП, Блок 12 анализа фиксирует N на каждой РП и путем сравнения этих значений определяет РП с наибольшим значением N .. Оптимальное значение параметра регулирования определяется только на включенной в данный момент РП в соответствии с показанием датчика 11 номера передачи. 3 ил.

задающего генератора 5 и блоков 1 , 2 и 3 измерения режимных параметров машины, блок 8 определения оптимального значения параметра регулироваНИИ, входы которого подключены к выходу блока 7 определения эквивалента производительности и выходу задающего генератора 5, блок 9 сравнения, входы которого подключены к выходу

блока 8 определения оптимального значения параметра регулирования и выходу одного из блоков 1, 2 и 3 измерения текущих значений режимных параметров (например, блок измерения тягового усилия I), а выход блока 9 сравнения подключен к входу блока 10 управления рабочим органом..

Устройство дополнительно содержит датчик 1 1 номера вк.пюченной передачи, блок 12 анализа, генератор 13 поиска и блок 14 управления переключением передач, Выход и входы блока 12 анализа подключены соответственно к входу блока 14 управления переключением передач, выходу блока 7 определения эквивалента производительности и выходу генератора 13 поиска, объединенному с дополнительным входом блока 6 задания теоретической тяговой

характеристики, причем выход датчика I1 номера включенной передачи подключен к входу генератора 13 поиска.

313

Сущность предложенного способа на примере работы реализующего его устройства следующая.

Во время рабочего хода осуществляется- измерение текущих значений режимных параметров ЗТМ, например, тягового усилия действительной и теоретической скорости движения машины. В некоторый произвольно взятый момен времени эти значения соответственно равны Р, , Vao и VT-O (фиг,2). Рабочий процесс предполагается управляемым, т.е. имеется возможность изменения текущих значений режимных параметров путем изменения положения рабочего органа ЗТМ. Под непосредственной целью регулирования понимается достижение максимальной произво дительности машины. Производительность машины не может быть непосредственно выражена через режимные параметры машины. Поэтому при формализации цели управления используется понятие эквивалента производительности - величины, выраженной через режимные параметры машины, и в конкретных условиях эксплуатации пропорциональное ее производительности, В качестве эквивалента производительности обычно рассматривается тяговая мощность, тяговый КПД или выходная мощность моторно-трансмиссионной установки ЗТМ,

Регулирование рабочего процесса осуществляется по одному режимному параметру (параметру регулирования), напрш-iep тяговому усилию, коэффициенту буксования, действительной скорости движения, угловой скорости Двигателя, с одновременной корректировкой величины этого параметра в зависимости от текущих значений других режимных параметров,

Для предлагаемого способа не имеет принципиального значения характер эквивалента производительности и вид параметра регулирования. Рассмотрим сущность способа, когда эквивалентом производительности является тяговая мощность, а параметром регулирования - тяговое усилие ЗТМ.

Таким образом, решение задачи регулирования рабочих процессов ЗТМ сводится к определению величины ,, соответствующей максимуму тяговой мощности N .,„„ (фиг,2). на

ii М СДЬ t

основании результатов измерения текущих значений режимных параметров

55714

машины и последующему заглублению или выглублению рабочего органа с целью приближения величины Р к величины FT опт и , при с ЭТОМ не постоянны, а изменяются в соответствии с изменением грунтовых условий.

Арифметическое устройство 15 вы числяет текущее значение коэффициента буксования по известной зависимости

Ь.о

V

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Одновременно непрерывно работаю- задающий генератор 5 формирует напряжение (например, пилообразной формы), а тлитуда которого с точностью до постоянного масштабного коэффициента соответствует максимальному тяговому усилию (фиг, 3, Uj) ЗТМ, Период следования выходных импульсов генератора 5 значительно меньше периода наибольшей из возможных частот рабочего процесса машины,

Измеренное значение тягового уси-. ЛИЯ сравнивается двухпороговым компаратором 16 с выходным напряжением генератора 5 и в момент их совпадения формируется короткий импульс (фиг,3, ), поступающий на управляющий вход устройства 18 выборки и хранения. Выходное напряжение генератора 5 через перемножитель 19 поступает также на вход функционального преобразователя 20,

С достаточной степенью точности кривая буксования на различных грунтах однозначно характеризуется максимально возможным по сцеплению тяговым усилием машины РТ.МЯКС t PT.MOIKC (фиг,2), Зависимость буксования от тягового усилия машины, полученная на основании экспериментальных данных для различных грунтов, реализуется функциональным преобразователем 20, При изменении амплитуды входного сигнала функционального преобразователя 20 соответственно изменяются и параметры формируемой кривой буксования,

В предложенном устройстве путем регулировки выходного напряжения перемножителя 19 обеспечивается соответствие выходного сигнала функционального преобразователя 20 (фиг.З, и ) и реальной кривой буксования в данньгх грунтовых условиях, Это дос5. 1

тигается сравнением вьшисленного текущего значения коэффициента буксования 6р с выходным сигналом функционального преобразователя, 20 при помощи сравнивамщего устройства 7, запоминанием рассогласования в моменты совпадения измеренного значения тягового усилия с вьосодным сигналом задалощего генератора 5 и последующим воздействием на перемножитель 19 с целью устранения этого рассогласования.

Блок 6 задания теоретической тяговой характеристики машины осуществляет функциональное преобразование выходного сигнала задающего генератора 5 в сигнал, форма и масштаб которого соответствуют теоретической тяговой характеристике машины (для. ЗТМ с гидромеханической трансмиссией, фиг.3 , и),

Таким образом, в устройстве, реализующем способ, одновременно формируются сигналыр соответствующие изменению тягового усилия, коэффициента буксования и теоретической скорости движения (фиг.З, соответственно Ug , и и) . Используя эти сигна- ., блок 7 определения эквивалента производительности определяет тяговую мощность ЗТМ

N, Р V5 V,.(l-ii).

В данном случае тяговая мощность определена как функция от времени (фиг. З,-,) однако, учитывая одно-- значность связи между амплитудой и фазой выходного напряжения задающего генератора 5, можно определить оптимальное тяговое усилие, соответствующее максимуму тяговой мощности (фиг.З, , Ч.макс) Это реализуется в блоке 8 определения оптимального значения параметра регулирования путем выявления момента смен знака производной выходного сигнала блока 7 определения эквивалента производительности и фиксации в этот момент времени выходного напряжения задающего генератора 5, Полученное оптимальное значение параметра регулирования при помощи блока 9 сравнения сравнивается с текущим значением, выявляется lix рассогласование и блок 10 управления pa6o4 iM органом в зависимости от знака этого рассогласования включает его выглубление или заглубление, После устранения

16

рассогласования текущего и П1:тималь- ного значений параметра регулирования у1 1равление рабочим органом отключается. При изменении грунтовых услоВИЙ или Р акоплении грунта перед рабочим органом вновь возникает отклонение текуи его значения параметра регулирования от оптимального и описанный процесс регулирования повторяется.

Способ регулирования позволяет определить оптимальную рабочую передачу ЗТМ без поисковых переключений передач. Это осущетсвляется следующим обрр.зом.

I -

Генератор 13 поиска осуществляет последовательное переключение блока 6 определения теоретической тяговой

характеристики на каждую рабочую передачу. При этом осуществляется построение кривой тяговой мощности (.Лиг, 3, U-,) для каждой-передачи. Блок 12 анализа, фиксирует максимальные значения тяговой мощности на каждой передаче и путем сравнения этих значений определяет рабочую передачу с наибольшим значением макси- мума тяговой мощности. Для TorOj4TOбы процесс поиска оптимальной рабочей передачи не приводил к нарушению процесса регулирования рабочего процесса, оптимальное значение параметра регулирования определяется .только на включенной в данный момент времени передаче в соответствии с показаниями датчика 1,

После определения номера оптимальной рабочей передачи блок 14 управлення переключением передач осуществляет соответствующие пере1спючения в трансмиссии ЗТМ. Дпя ЗТМ цикличного действия, например бульдозера, переключение на оптимальную рабочую передачу может осу1.цествляться перед началом следующего рабочего хода.

Если ЗТМ не оборудована электро- гид.равлической системой переключением передач, блок 14 может быть выполнеп в виде звукового или светового сигнализатора, информирующего оператора о несовпадении оптимальной и включенной в момент времени передач,

Такш« образоь, предложенный способ регулирования позволяет существенно повысить точность регулирования при изменении грунтовьЕХ условий в 1Ш1роких пределах. Это достигается

713

не только измерением текущих значений режимных параметров машины, но и использованием априорных экспериментальных данных о соотношении этих параметров на различных грунтах.

Формула изобретения Способ регулирования рабочих процессов землеройно-транспортной машины, заключающийся в том, что во врем рабочего хода измеряют тяговое усилие и действительную скорость движения машины, определяют оптимальное значение тягового усилия, соответствующее максимальной тяговой мощности, и по знаку отклонения текущего значения тягового усилия от оптимального формируют управляющий сигнал на изменение положения рабочего органа, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения

1 8

производительности путем повышений точности определения максимума тяговой мощности, задают характеристику , буксования и тягового усилия для различных грунтов, определяют теоретическую скорость и по действительной и теоретической скорости определяют текущее значение буксования движителей, затем, сравнивая это значения

с заданными, определяют характеристику буксования и по результатам сравнения определяют реальную тяговую характеристику машины, по максимальному значению которой определяют оптимальное значение тягового усилия для каждой передачи, и сравнивая абсолютные значения максимумов тяговой мощности для различных передач,производят переключение передачир соот-

ветствующее максимальному значению мощности.

Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению и позволяет повысить производительность путем повышения точности определения максимума тяговой мощности N д, . Во время рабочего хода измеряют соответствуюи;1ими датчиками 1 -3 текущие значения тягового усилия Р,- , действительной VQ и теоретической V скоростей движения машины. Теку(Л с оо ел ел

щ

Vg

УТ dT

Р.

т опт.

то тмаггс Фиг. 2

т макс

Т опт.

f

.J

Редактор А.Шандор

Составитель Л.Виноградов Техред М. Ходанич

Заказ 2325/31Тираж 606Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, ГоУжгород, ул.Проектная, 4

Корректор А.Обручар;