Система управления бульдозерным агрегатом Советский патент 1987 года по МПК E02F9/20 

Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению, а именно к системам управления рабочим органом землеройно-транспортных машин.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема

15

устройства; на фиг.2 - пример схемной Q чения тягового усилия в процессе ко- реапизации блока определения максимума тягового усилия и блока управления; на фиг.З и 4 - диаграммы, поясняющие принцип действия предпагаемо- .го устройства.

Система управления бульдозерным агрегатом содержит блок 1 измерения тягового усилия, блок 2 управления электрогидравлическим приводом рабочего органа 3 и блок 4 определения максимума тягового усилия.

Блок 4 определения максимума тягового усилия фиг.2 может быть выполнен в виде амплитудного детектора на базе операционного усилителя 5, развязывающего диода 6 и запоминающего конденсатора 7. Первоначальная установка выходного напряжения осуществляется от источника постоянного нап20

пания грунта определить с достаточной точностью величину максимально возможного по сцеплению тягового усилия агрегата (фиг.З, Рт.

Анализ экспериментально полученных кривых буксования показывает, что для определения величины Р „ с

т ГпОКС

точностью порядка 5% достаточно зафиксировать величину тягового усилия агрегата при буксовании более 20%. Буксование более 20% наблюдается довольно часто даже при наличии системы автоматического управления рабочим органом. Поэтому выходной сигнал

25 блока 4 определения экстремума тягового усилия в процессе копания грунта с достаточно высокой точностью соответствует величине максимально возможного по сцеплению Тягового усиряжения Ug через дополнительный диод 8.

Блок 2 управления может быть выполнен в виде двух компараторов 9 и 10 и делителя 11 напряжения.

Выход блока 1 измерения тягового усилия подключен к входу блока 4 определения максимума тягового усилия и к первому входу блока 2 управления злектрогидравлическим приводом рабочего органа, к второму входу которог подключен выход блока 4 определения максимума тягового усилия.

Устройство работает следующим образом.

Производительность бульдозерного агрегата максимальна в том случае, если реализуемое тяговое усилие Р. в процессе копания грунта равно оптимальному значению . (Фиг.З). Однако вследствие инерционности базовой машины и статистического характера изменений рельефа и плотности разрабатываемого грунта жесткая стабилизация тягового усилия на уровне путем изменения положения рабочего органа невозможна. Реальное изменение тягового усилия агрегата описывается функцией распределения вероятностей f (Р) (фиг.З). Повышение эффективности системы управления приводит к .уменьшению дисперсии , тягового усилия (фиг.З f (Р )- f (Р) . Однако при любой системе управления вероятность работы агрегата в зоне повьш1енного буксования не равен нулю (фиг.З). Это дает возможность путем .запоминания максимального зна

чения тягового усилия в процессе ко-

пания грунта определить с достаточной точностью величину максимально возможного по сцеплению тягового усилия агрегата (фиг.З, Рт.

Анализ экспериментально полученных кривых буксования показывает, что для определения величины Р „ с

т ГпОКС

точностью порядка 5% достаточно зафиксировать величину тягового усилия агрегата при буксовании более 20%. Буксование более 20% наблюдается довольно часто даже при наличии системы автоматического управления рабочим органом. Поэтому выходной сигнал

блока 4 определения экстремума тягового усилия в процессе копания грунта с достаточно высокой точностью соответствует величине максимально возможного по сцеплению Тягового усиЛИЯ агрегата. Положение максимума производительности агрегата в координатах тягового усилия определяется

величиной Р

т мдкс.

так как с точки

зрения производительности наиболее целесообразно силовое форсирование агрегата.

В данном устройстве тяговое усилие машины определяется при помощи блОка 1 измерения тягового усилия, выполненного, например, на основе тензо- метрического датчика, установленного на опорах толкающих брусьев машины.

Сигнал тягового усилия поступает на вход операционного усилителя 5

45 блока 4 определения экстремума тягового усилия и на первые входы компараторов 9 и 10 блока 2 управления. На вторые входы компараторов 9 и 10 через делитель 11 поступают сигналы,

50 которые соответственно приблизитель- но равны 0,9 , и 0,7 Р . Блок 2 управления формирует управляющие сигналы на заглубление и выг- лубление рабочего органа в том слу55 чае, если текущее значение тягового усипия удовлетворяет соответственно условиям

Р, 0,7

и РТ 09 Р,

313

Если тяговое усилие находится в пределах

ОЧР Р 07Р

тиа«е S.

ТО гидропривод рабочего органа выключен, .что обеспечивает уменьшение износа гидропривода и непроизводительных потерь энергии на перемещение рабочего органа.

Для предотвращения полного разряда конденсатора 7 через делитель 11 в блок 4 определения экстремума тягового усилия введен дополнительный диод 8 и источник опорного напряжения +и. Уровень этого напряжения соответствует величине максимально возможного по сцеплению тягового усилия агрегата на самом слабом грунте.

Рассмотрим работу устройства в динамике. В начале процесса копания тяговое усилие равно нулю, а на выходе блока 4 определения максимума тягового усилия устанавливается уровень сигнала U (фиг.4, U) . Напряжения на вторых входах компараторов 9 и 10 (фиг. 4, и, Ц,) устанавливаются соответственно 0,9 U и 0,7 U, а блок 2 управления формирует сигнал на заглубление рабочего органа. Тяговое усилие начинает возрастать. В момент времени t, (фиг.4) напряжения на входах второго компаратора 10 , сравниваются и сигнал на заглубление рабочего органа отключается. Однако вследствие инерционности базовой машины, гидропривода и рабочего органа, а также явления самозатягивания отвала в грунт тяговое усилие продолжает возрастать. В момент времени t (фиг.4) срабатывает первый компаратор 9 и происходит включение гидропривода на выглубление рабочего органа. Однако вследствие инерционности процесса управления тяговое усилие продолжает некоторое время увеличиваться. Это приводит к заряду конденсатора 7 через диод 6 и соответствующему увеличению заданного диапазона изменения тягового усилия (фиг.4, и , и). Начиная с момента времени t тяговое усилие начинает уменьшаться. В момент времени t,;, отключается сигнал на выг9684

лубление рабочего органа. В случае уменьшения тягового усилия до нижнего заданного значения гидропривод рабочего органа включается на заглубление (фиг.4, tg) и далее процессы в системе повторяются. Начиная с момента времени t происходит медленный разряд конденсатора 7 через делиQ тель 11. Постоянная времени разряда должна быть достаточно велика, однако в любом случае необходимо, чтобы при переходе бульдозера на меиее плотный грунт произошло своевременное уменьше5 ние выходного напряжения блока 4 определения максимума тягового усилия.

Таким образом, в данной системе управления происходит автоматическая установка оптимального для данных

Q грунтовых условий диапазона изменения тягового усилия без использования датчика действительной скорости или буксования движителей машины. Это обеспечивает существенное упрощение и по5 вьщ1ение надежности системы.

Одновременно за счет постепенного возрастания заданных значений тягового усилия в начальной стадии копа- д ния повьш1ается плотность рельефа выемки грунта без использования датчика углового положения отвала бульдо- . зера, что также приводит к повышению надежности системы.

Формула изобретения

Система управления бульдозерным агрегатом, содержащая блок измерения тягового усилия и блок управления электрогидравлическим приводом рабочего органа, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, она содержит блок определения максимума тягового усилия, причем выход блока измерения тягового усилия . подключен к входу блока определения максимума тягового усилия и к первому входу блока управления электрогид- равлическим приводом рабочего органа, к второму входу которого подключен выход блока определения максимума тягового усилия.

Фиг. 2

Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению и позволяет упростить конструкцию системы управления бульдозерным агрегатом. Для этого система снабжена блоком 4 определения максимума тягового усилия ( ТУ7, вход которого соединен с выходом блока 1 измерения ТУ, а выход - с одним из входов блока 2 управления электрогидравлическим приводом рабочего органа 3. К второму входу блока 2 подключен выход блока 1. Выходной сигнал блока 4 в процессе копания грунта с достаточно высокой точностью соответствует величине мак-: симально возможного по сцеплению ТУ агрегата. Блок 2 в зависимости от входных сигналов с блоков 1 и 4 формирует управляющие сигналы на заглубление и выглубление рабочего органа 3. Система, таким образом, позволяет автоматически устанавливать оптимальный дпя данных грунтовых условий диапазон изменения ТУ без использования датчика.действительной скорости или буксования движителей машины. Это существенно упрощает конструкцию системы и повьш1ает ее надежность., 4 ил. с $ СЛ о 00 САЭ СО Oi 00 Фиг.1

I

NT

(pf)

8

ffr

РГ

Ртопт. т„макс,

Фиг. З

..

Редактор С. Пекарь

Составитель Г. Нанупаров Техред И. ПоповичКорректор А. Тяско

Заказ 3776/27 . Тираж 606Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4