Полуприцепной дреноукладчик и система регулирования пространственного положения его рабочего органа Советский патент 1993 года по МПК E02F5/10 

вертикальной 12 осями. Балка 6 размещена над задним элементом 3. Система регулирования пространственного положения рабочего органа имеет задатчик положения рабочего органа, фотоприемники, связанные через усилительно-преобразовательные блоки Ы Злектроуправляемыми гидрораспределителями, которые связаны с гидроцйлиндрам|1 поворота и подъема рабочего органа. В рабочем положении линии, соединяющие шарниры крепления балки 6 и гидроцилиндров поворота 7, параллельны. В процессе работы глубина укладки дрены регулируется гидроцилиндрами 9, а угловое положение рабочего органа - гидроцилиндрами 7. Фотоприемник фиксирует случайные угловые отклонения и передает сигнал на электроуправляемый гидрораспределитель. Другой фотоприемник фиксирует вертикальные смещения рабочего органа и также передает сигнал на электроуправляемый гидрораспределитель. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

Изобретение относится к мелиоративному машиностроению и может быть использовано при создании и совершенствовании дреноукладчиков. Сущность изобретения: дреноукладчик содержит тягач 1% раму рабочего оборудования, состоящую из шарнирно соединенных переднего 2 и заднего 3 элементов. На последнем установлено рабочее оборудование с рабочим органом 4 с бункером-укладчиком трубы и фильтром 5. Рабочий орган соединен с балкой 6 его подвески и с гидроцилиндром его поворота, шарнирно соединенными с задним элементом рамы 3. К балке 6 и заднему элементу рамы 3 шарнирно закреплены гидроцилиндры подъема рабочего органа 9, относительно заднего элемента 3 рамы. Передний 2 и задний 3 элементы рамы соединяются горизонтальной продольной 11 и

Изобретение относится к мелиоративному машиностроению и может быть использовано при создании и совершенствовании дреноукладчиков.

Известны дреноукладчики, оборудование которых смонтировано на специальном шасси, причем рабочий орган непосредственно шарнирно закреплен на шасси. Регулировка глубины копания в них осуществляется изменением угла наклона рабочего органа по отношению к базовому шасси, а бункер-укладчик дренажных труб и фильтра снабжен системой его доворота для осуществления его поступательного перемещения при укладке дрены. Недостатком таких дреноукладчиков является введение в конструкцию дреноукладчика сравнительного сложного корректирующего устройства, обусловленного изменением угла наклона рабочего органа с изменением глубины копания.

Известны также дреноукладчики, землеройные рабочие органы которых подвешены к базовым шасси посредством шарнирного промежуточного элемента - балки, которая одним концом закреплена на базовом шасси, а другим - к раме землеройного рабочего органа. Гидроцилиндры, шарнирно соединенные с базовым шасси и балкой крепления рабочего органа, осуществляют вертикальное перемещение рабочего органа; гидроцилиндры, шарнирно соединенные с этой же балкой и с рамой рабочего органаТосуществляют его до во- рот. Недостатком такой конструкции крепления рабочего органа и бункера-дре- ноукладчика к базовому шасси является передача от него возмущающих колебаний, особенно угловых, на рабочий орган и на бункер-укладчик. Эти колебания увеличивают количество движений, необходимых для

возвращения рабочего органа и бункера-укладчика в номинальное положение, необходимое для укладки дрены.

Известна самоходная машина для устройства закрытого трубчатого дренажа выбранная за прототип как ближайшая по технической сущности заявляемому дрено- укладчику. Она содержит гусеничный тягач, шарнирно прицепленную к нему раму рабочего оборудования, землеройный рабочий орган с рамой, бункер-укладчик дренажной трубы и фильтра, механизм их подвески и комбинированные опоры в виде лыжи и колес. Недостатком известной машины для

строительства закрытого дренажа является усложненный процесс управления машиной, включающий в себя кроме обычных движений управления высотным положением бункера, который перемещает связанный с ним шарнирно рабочий орган, еще и демонтажно-монтажные операции при начале работы, в число которых входят разьединение рабочего органа с бункером, опускание рабочего органа на землю и при

вращении ковшовой цепи заглубление его на заданную глубину, продвижение машины вперед на величину бункера с последующим опусканием бункера в траншею и его соединение с рабочим органом посредством шарнира. Если же дреноукладчик работает в слабонесущих водонасыщенных грунтах, то обрушающаяся траншея не позволяет не только опустить в нее перемещающийся вертикально бункер, но и соединить с

ним рабочий орган. Одной из важнейших операций, выполняемой современным дреноукладчиком, является автоматическое регулирование пространственного положения рабочего органа, обеспечивающее

высокую точность вертикального положения укладываемой дренажной трубы ( ± 2,5

см - допустимое местное отклонение по вертикали), а также продольный уклон уложенной дрены.

Известные системы регулирования пространственного положения рабочего органа дреноукладчика включают в себя два датчика, контролирующих перемещение рабочего органа: один из них контролирует его высотное положение, другой - угловое перемещение, при этом выходы от датчиков подключены к усилительно-преобразовательным блокам и через задатчики положения рабочего органа соединены с управляющими элементами его положения. Такими системами снабжены дреноуклад- чики. Недостатком этих систем является большое количество исполнительных движений, необходимых для возвращения рабочего органа и бункера-укладчика в номинальное положение, необходимое для укладки дрены.

Известна также система автоматического управления положением рабочего органа землеройной машины. Эта система служит для управления положением рабочего органа, подвешенного относительно базовой машины посредством балки, регулируемой по высоте управляющими гидроцилиндрами и поворачиваемого относительно этой балки гидроцилиндрами до- ворота. Система включает в себя два датчика перемещения контролируемых точек, расположенных на концах рычага, шар- нирно закрепленного на подвеске рабочего органа. Выходы датчиков подключены к усилительно-преобразовательным блокам, которые, в свою очередь, соединены с блоками идентификации плоскопараллельного и углового перемещений. Сигналы от этих блоков поступают на электроуправляемые гидрораспределители, гидравлически соединенные с гидроцилиндрами подъема и доворота рабочего органа, образуя, таким образом, два взаимосвязанных контура.

Сигналы рассогласования положения датчиков относительно лазерной плоскости, создаваемой задатчиком положения, возникающие при работе дреноукладчика, усиливаясь в усилительно-преобразовательных блоках, поступают в блоки идентификации плоско-параллельного или углового перемещений, а из них, в зависимости от необходимых перемещений, на электроуправляемые гидрозолотники,которые, в свою очередь, подают масло или в гидроцилиндры доворота, или одновременно в гидроцилиндры подъема с доворотом, синтезируя таким образом плоско-парал- лель.ное перемещение рабочего органа. Недостатком этого решения является сложность блоков идентификации угловых и плоско-параллельных перемещений, а также сложность гидравлической настройки плоско-параллельного перемещения рабочего

органа, требующего меняющихся расходов жидкости в контурах в зависимости от высоть регулирования, что при различных температурах и нагрузках во время работы приводи 1 к неустойчивости системы.

0 Цель изобретений - создание нового полуприцепного дреноукладчика и системь регулирования пространственного положения его рабочего органа с упрощенным процессом управления дреноукладчиком путем

5 уменьшения количества исполнительных операций.

Указанная цель достигается тем, что в дреноукладчике полуприцепном, содержащем тягач, шарнирно прикреплен0 ную к нему раму рабочего оборудования, землеройный рабочий орган, бункер-укладчик дренажной трубы и фильтра, механизм их подвески, комбинированные опоры в виде лыжи и колес, рама рабочего оборудова5 ния выполнена из переднего и заднего элементов, шарнирно соединенных друг с другом горизонтальной продольной и вертикальной осями, механизм подвески рабочего органа выполнен в виде балки,

0 гидроцилиндров поворота рабочего органа вокруг шарнира крепления балки к раме рабочего органа и гидроцилиндров подъема рабочего органа, при этом балка расположена над задним элементом рамы и шарнирно

5 закреплена к нему у узла шарнирного соединения элементов рамы и к раме рабочего органа, причем гидроцилиндры поворота рабочего органа вокруг шарнира крепления балки к раме рабочего органа шарнирно за0 креплены к заднему элементу рамы и к раме рабочего органа, а гидроцилиндры подъема рабочего органа шарнирно закреплены к балке и к заднему элементу рамы, при этом дреноукладчик снабжен системой регулиро5 вания пространственного положения его рабочего органа. Указанная цель достигается также тем, что система регулирования пространственного положения рабочего органа дреноукладчика, содержащая задатчик

0 положения рабочего органа, передний и задний датчики перемещения контролируемых точек, выходы которых присоединены к входам усилительно-преобразовательных блоков,электроуправляемые гидрорас5 пределители, исполнительные механизмы высотного и углового перемещений, передний датчик расположен на верхней части рамы рабочего органа с возможностью взаимодействия через усилительно-преобразовательный блок и электроуправляемый

гидрораспределитель с гидроцилиндрами подъема рабочего органа, а задний датчик установлен на задней по ходу дреноуклад- чика верхней части бункера-укладчика с возможностью взаимодействия через усилительно-преобразовательный блок и электроуправляемый гидрораспределитель с гидроцилиндрами поворота рабочего органа, установленных в положение, при котором линии, соединяющие шарни ры крепления балки и гидроцилиндров поворота рабочего органа, параллельны, а расстояния между шарнирами крепления балки и гидроцилиндров поворота равны. Система регулирования может содержать реле блокировки, установленное перед электроуправляемыми гидрораспределителями. Заявляемые технические решения относятся к группе изобретений, а именно к двум изобретениям: новой принципиальной схеме полуприцепного дреноукладчика и новой системе автоматического регулирования высотным положением его рабочего органа. Новые технические решения, относящиеся к разным объектам, связаны между собой настолько, что образуют единый общий изобретательский замысел, так как новая система автоматического регулирования высотным положением рабочего органа дреноукладчика используется в новой схеме полуприцепного дреноукладчика. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый дреноуклад- чик полуприцепной отличается тем, что рама рабочего оборудования выполнена из переднего и заднего элементов, шарнирно соединенных друг с другом горизонтальной, продольной и вертикальной осями, механизм подвески рабочего органа выполнен в виде балки, гидроцилиндров поворота рабочего органа вокруг шарнира -крепления балки к раме рабочего органа и гидроцилиндров пбдъема рабочего органа, при этом балка расположена над задним элементом рамы и шарнирно закреплена к нему у узла шарнирного соединения элементов рамы и к раме рабочего органа, причем гидроцилиндры поворота рабочего органа вокруг шарнира крепления балки к раме рабочего органа шарнирно закреплены к заднему элементу рамы и к раме рабочего органа, а гидроцилиндры подъема рабочего органа, шарнирно закреплены к балке и к заднему элементу рамы, при этом дреноукладчик снабжен системой регулирования пространственного положения рабочего органа. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных технических решений, относящихся к

дреноукладчикам, позволяет сделать вывод от отсутствии в них комплекса признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом дреноукладчике

полуприцепном, и признать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

Сопоставительный анализ новой системы регулирования пространственного поло0 жения рабочего органа дреноукладчика с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая система отличается тем, что передний датчик расположен на верхней части рамы рабочего органа и взаимодействует

5 через усилительно-преобразовательный блок и электроуправляемый гидрораспределитель с гидроцилиндрами подъема рабочего органа, а задний датчик - на задней верхней части бункера-укпадчика и -через

0 усилительно-преобразовательный блок и электроуправляемый гидрораспределитель взаимодействует с гидроцилиндрами поворота рабочего органа, при этом они установлены в положение, при котором линии,

5 соединяющие шарниры крепления балки и гидроцилиндров поворота, параллельны, а расстояние между шарнирами крепления балки и гидроцилиндров поворота равны. Система содержит реле блокировки, уста0 новленное перед электроуправляемыми гидрораспределителями. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных технических решений в области

5 создания систем управления пространственным положением рабочих органов дре- ноукладчиков позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками

0 . в заявляемой системе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображен дреноукладчик полуприцепной в рабочем положении, общий

5 вид; на фиг. 2 - общий вид дреноукладчика, вид сверху; на фиг. 3 - общий вид дреноукладчика втранспортном положении; на фиг. 4 - общая схема системы автоматического регулирования пространственного положе0 ния рабочего органа дреноукладчика полуприцепного; на фиг. 5 изображена схема присоединения реле блокировки в систему автоматического регулирования.

Дреноукладчик включает в себя тягач 1,

5 раму рабочего оборудования, состоящую из двух шарнирно соединенных элементов - переднего 2 и заднего 3, на котором закреплено рабочее оборудование, включающее рабочий орган 4 с бункером-укладчиком тру- бы и фильтра 5. Рабочий орган шарнирно

соединен с балкой его подвески 6, расположенной над задним элементом рамы 3, и с гидроцилиндрами его поворота 7, шарнир- но соединенными также с задним элементом рамы 3. Балка 6 другим своим концом шарнирно соединена с кронштейном 8, жестко закрепленным на заднем элементе 3 у узла шарнирного его соединения с передним элементом рамы 2. К балке 6 и заднему элементу рамы 3 шарнирно закреплены гид- роцилиндры подъема рабочего органа 9 относительно заднего элемента рамы 3. Узел соединения элементов рамы представляет из себя вилку 10, которая посредством горизонтальной продольной оси 11 и вертикаль- ной 12 осей соединяет передний 2 и задний 3 элементы рамы. Передний элемент рамы 2 соединен посредством горизонтальной поперечной оси 13 с ходовой тележкой тягача 1. На заднем элементе рамы 3, ниж- няя сторона которой выполнена в виде лыжи 14, установлена поперечина 15, к концам которой шарнирно закреплены рукояти 16 с колесами 17 (рукояти 16 и колеса 17 показаны условно). Рукояти 16 снабжены гидроцилиндрами 18, шарнирно закрепленными на заднем элементе рамы 3. На заднем элементе рамы 3 смонтирован транспортер 19. Привод рабочего органа 4 и транспортера 19 осуществляется карда- ном 20 от ВОМ тягача. Система регулирова- ния пространственного положения рабочего органа дреноукладчика (см. фиг. 4) включает в себя задатчик положения рабочего органа - источник лазерного луча 21, развернутого в плоскость, фотоприемник 22, смонтированный в задней части бун- кера 5, и фотоприемник 23, смонтированный в верхней части рабочего органа 4. Фотоприемники 22 и 23 через уси- лительно-преобразовательные блоки (УПБ) 24 и 25 связаны с электроуправляемыми гидрораспределителями 26 и 27, которые, в свою очередь связаны с гидроцилиндрами поворота 7 и подъема 9 рабочего органа.

В цепи между усилительно-преобразовательными блоками 24 и 25 и электроуправляемыми гидрораспределителями 26 и 27 установлено реле блокировки 28 (см. фиг. 5). В рабочем положении дреноукладчика и системы регулирования линии, соединяющие шарниры крепления балки 6 и гидроцилиндров поворота 7, параллельны, а расстояния между указанными шарнирами крепления балки и гидроцилиндров поворо- та равны.

Дреноукладчик полуприцепной и система регулирования пространственного положения его рабочего органа работают следующим образом.

Дреноукладчик, находящийся в транспортном положении (см. фиг. 3); подается задним ходом к коллектору и гидроцилиндрами 18 опускается на лыжу 14. В этом положении включается кардан 20 привода рабочего органа 4 и он гидроцилиндрами 7 устанавливается в рабочее положение, Глубина копания при этом выставляется гидроцилиндрами 9. После включения хода при подаче дренажной трубы и фильтра в бункер 5 производится строительство дрены. Глубины укладки дрены регулируется гидроцилиндрами 9, а угловое положение рабочего органа - гидроцилиндр ами 7. Тяговые усилия, необходимые для работы дреноукладчика, передаются через шарнир 13, расположенный в нижней части ходовой тележки тягача 1, на передний элемент рамы 2. Вес дреноукладчика и вертикальные составляющие, возникающие в рабочем органе при работе, воспринимаются колесами 17 и лыжей 14. Горизонтальные усилия, возникающие при работе рабочего органа 4 с бункером-укладчиком 5 дренажной трубы и фильтра, воспринимаются цилиндрами 7 и балкой 6. В транспортное положение дрено- укладчик переводится гидроцилиндрами 18, поднимая над землей раму рабочего оборудования 2 и 3 с лыжей 14. Затем отработкой гидроцилиндров 7 и 9 рабочий орган 4 с бункером-укладчиком поднимается в положение для транспортировки (см. фиг. 3). Таким образом устраняются монтажные операции при начале работы дреноукладчика и упрощается процесс управления.

Система регулирования пространственного положения рабочего органа дреноукладчика полуприцепного работает следующим образом.

Колебания тягача 1, перемещающегося вдоль оси строящейся дрены, вызывают угловые колебания в элементах рамы рабочего оборудования 2 и 3, которые передаются на рабочий орган 4, однако из-за увеличенной базы они значительно меньше, чем у дреноукладчиков с навеской рабочего оборудования на базовое шасси. Случайные угловые отклонения рабочего органа сверх допустимых для укладки дрены величин фиксируются фотоприемником 22 по отклонению от базовой плоскости лазерного луча. Сигнал рассогласования поступает на усилительно-преобразовательный блок 24 и через реле 28 на электроуправляемый гидрораспределитель 26, который посредством гидроцилиндров 7 компенсирует угловые смещения рабочего органа. Перемещение заднего элемента рамы 3 рабочего оборудования на лыже и колесах по поверхности земли может вызвать в рабочем органе 4

значительные, по сравнению с требованиями к точности строящейся дрены, вертикальные и случайные угловые перемещения, Вертикальные смещения рабочего органа фиксируются отклонением фотоприемника 23 от базовой плоскости лазерного луча. Сигнал рассогласования поступает на усилительно-преобразовательный блок 25, а от него через реле 28 на электроуправляемый гидрораспределитель 27, который гидроци- линдрами 8 компенсирует вертикальные перемещения рабочего органа 4. Так как в рабочем положении в предложенном дрено- укладчике балка 6 и гидроцилиндры 7, находящиеся во втянутом положении с запасом хода для компенсации угловых перемещений рабочего органа 4, образуют две противоположные стороны параллелограмма, а двумя другими сторонами его являются часть заднего элемента рамы 3 и кронштейн 8 по линии, соединяющей шарниры крепления к ним балки 6 и гидроцилиндра поворота 7, и часть рамы рабочего органа 4 по линии, соединяющей шарниры крепления к ней балки 6 и гидроцилиндра поворота 7, то перемещения балки 6 гидроцилиндрами 9 вызывают параллельные перемещения рабочего органа 4, не требующие угловой коррекции его положения. Это значительно снижает количество движений управления положением рабочего органа. Реле 28 блокирует одноименный сигнал с фотоприемника 22 при прохождении сигнала с фотоприемника 23, что также уменьшает коФормула изобретения 1. Полуприцепной дреноукладчик, содержащий тягач, шарнирно прикрепленную к нему раму рабочего оборудования, землеройный рабочий орган с рамой, бункер-укладчик дренажной трубы и фильтра, механизм их подвески, комбинированные опоры в виде лыжи и колес, отличающий- с я тем, что с целью упрощения процесса управления дреноукладчиком путем уменьшения количества исполнительных операций, рама рабочего оборудования выполнена из переднего и заднего элементов, шарнирно соединенных друг с другом горизонтальной продольной и вертикальной осями, механизм подвески рабочего органа выполнен в виде балки, гидроцилиндров поворота рабочего органа вокруг шарнира крепления балки к раме рабочего

личество управляющих перемещений рабочего органа. Таким образом, уменьшаются количества управляющих перемещений, необходимых для автоматического регулирования пространственного положения рабочего органа. Предложенная система регулирования пространственного положения рабочего органа д ре ноу.кладчика позволяет отказаться от применения

сложных блоков идентификации высотного и углового перемещений рабочего органа, заменив их параллелограммной навеской рабочего органа в рабочем положении, сохранив при этом высокую точность укладки

дрены. Использование дреноукладчика полуприцепного позволит избежать демон- тажно-монтажные операции в начале работы, а также при транспортировании машины. Использование предложенной системы регулирования пространственного положения рабочего органа дреноукладчика позволит не только избежать применения сложных блоков идентификации плоско-параллельных и угловых перемещений, но и значительно сократить число исполнительных движений, необходимых для автоматического регулирования пространственного положения рабочего органа, путем замены дискретных его перемещений, получающихся отработкой систем высотного и углового его перемещения, плавным, определенным геометрией навески рабочего органа плоско-параллельным перемещением.

органа и гидроцилиндров подъема рабочего органа, при этом балка расположена над задним элементом рамы и шарнирно закреплена к нему у узла шарнирного соединения элементов рамы и к раме рабочего органа, причем гидроцилиндры поворота рабочего органа вокруг шарнира крепления балки к раме рабочего органа шарнирно закреплены к заднему элементу рамы и к раме рабочего органа, а гидроцилиндры подъема рабочего органа шарнирно закреплены к балке и к заднему элементу рамы, при этом дреноукладчик снабжен системой регулирования пространственного положения его рабочего органа.

V. 2

0

5

установлен на задней по ходу дреноуклад- чика, верхней части бункера-укладчика с возможностью взаимодействия через усилительно-преобразовательный блок и электроуправляемый гидрораспределитель с гидроцилиндрами поворота рабочего органа, установленных в положение, при котором линии, соединяющие шарниры, крепления балки и гидроцилиндров рабочего органа параллельны, а расстояние между шарнирами крепления балки и гидроцилиндров поворота равны.

.Ј 25