Устройство для управления землеройной машиной Советский патент 1981 года по МПК G05B11/01 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ Изобретение относится к автоматическому управлению механизмами с пер вячньов тепловыми двигателями и может быть использовано для управления бульдозерами грейдерами и другими землеройными мгааянамя. Известен автоматизированный гидравлический привод для механизма передвижения роторного траншейного экскаватора, содержащий гидравлический датчик момента рабочего оргайа, рычажное устройство, насос переменной производительности или щюссель, дизельный двигатель, маспячьЛ насос, гидродвигатель, коробку передач и механизм передвижения. Известные устройства повышают про изводительиость землеройных машин за счет полного использования мощности двигателя внутреннего сгорания при разработке х унтов с различными мехаиическими свойствами 1. Однако прикюнение в системе .автоматического управления больоюго коли чества гидравлических и механических устройств делает систему сложной и мгшонадежной. Кроме того, описанные устройства не учитывают температурную напряженность работы первичМАШИНОЙного приводного двигателя, что может привести к аварийному режиму.. (Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчик температуры системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания, вал которого кинематически соединен с рабочим органом через электротахометр, первый вшсод которого соединен через первичную обмотку первого трансформатора,параллельно которой подключены последовательно соединенные первый переменный ограничивающий злемент, накапливающий элемент н первичиая обмотка второго трансформатора - со выходом электротгисометра,-первый вывод первой вторичной обмотки второго трансформатора подключен через соединенные последовательно и встречно первый и второй выпрямители к первому выводу второй вторичной обмотки второго трансформатора, второй вывод первой вторичной обмотки второго трансформатора подключен через соединенные последовательно и встречно третий н четверт выпрями1-ели . ко второму вывод); второй вторнч.ной обмотки второго трансформатора.

ервый и второй ключи, выходы котоых подключены соответственно к ретьим выводам первой и второй втоичных обмоток, второго трансформатора, первый вход первого ключа через первую вторичную обмотку первого трансформатора - ко второглу входу первого ключа, который подключен че-, реэ последовательно соединенные первый ограничивающий элемент и второй переменный ограничивающий элемент к выходу первого выпрямителя и через последовательно соединенные второй ограничивающий элемент и третий переменный ограничивающий-элемент к выходу четвертого выпрямителя, пе{5вый вход второго ключа соединен через вторую вторичную обмотку первого трансформатора со вторыми входами второго и первого ключей, первый и второй усилители, выходы которых соединены соответственно с первой и второй обмотками управления электромагнита золотника гидроусилителя, четвертый и пятый переменные ограничивающие элементы, стабилизирующий элемент и источник постоянного напряжения 2 .

Недостатком известного устройства является малая надежность.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве вход датчика температуры системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания подключен к первому выходу источника постоянного напряжения, а выход через параллельно соединенные четвертый переменный ограничивающий элемент и стабилизирующий элемент и последовательно соединенные пятый переменный ограничивакяций элемент и дополнительную вторич ную обмотку второго трансформато{ а - к второму выходу источника постоянного напряжения, а к первому и второму ограничивающим элементам подключены соответственно входы первого и второго усилителей .

На чертеже приведена схема устройства для управления землеройной машиной.

Устройство содержит двигатель 1 внутреннего сгорания; электротахометр 2; рабочий орган 3; первый трансформатор 4 с первичной обмоткой 4 и первой и второй вторичными обмотками 4 и 4 накапливающий (конденсдтрр) 5; первый переменный ограничивающий элемент (переменный резистор) 6; второй (резонансный) трансформатор 7 с первичной обмоткой 7 и первой, второй и дополнительной вторичными обмотками 7 , 7 и первый и второй ключи (транзисторы) 8 и Э-, первый, второй, третий и четвертый выпрямители (диоды) 10, 11, 12 и 13; второй

переменный ограничивающий элемент (переменный резистор) 14; первый и второй ограничивающие элементы (резисторы) 15 и 16; третий переменный ограничивающий элемент (переменный резистор) 17; первый и второй усилители 18 и 19; первая и вторая обмотки управления электромагнита золотника гидроусилителя 20 и 21} датчик температуры системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (терморезистор) 22; четвертый и пятый переменные ограничиваю1цне элементы (переменные резисторы) 23 и 24; стабилизирующий элемент (стабилитрон) 25; источник 26 постоянного напряжения.

Конденсатор 5, переменный резистор 6 и первичная обмотка 7 первого трансформатора 7 образуют последовательный резонансный контур.

Транзисторы 8 и 9 и диоды 10,11, 12 и 13 образуют двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель.

Устройство работает следующим образом.

Загрузка двигателя 1 внутреннего сгорания землеройной Мсшганы (не показана) контролируется по величине отклонения частоты электротахометра 2, которая строго пропорциональна скорости вращения вала двигателя 1 внутреннего сгорания, от номинального значения, а также по величине температуры в системе охлаждения (не показана) двигателя 1 внутреннего сгорания.

В качестве измерительного органа частоты используется двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель с последовательным резонансным контуром в качестве источника входного сигнала. Последовательный резонансный контур настраивается в резонанс на частоту, соответствующую номиналь-, ным оборотам двигателя 1 внутреннего сгорания.

Двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель с последовательным резонансным контуром работает следующим образом.

Когда частота f. напряжения электротахометра 2 равна резонансной частоте fpgj последовательного резонансного контура, напряжения на выходах трансформаторов 7 и 4 сдвинуты по фазе на 90. При этом через резисторы 14, 15, 16 и 17 протекает небольшой пульсирующий ток удвоенной частоты.Во время положительной полуволны напряжения, поступающей на первичную обмотку 4 первого трансформатора 4, работает транзистор 9, входная цепь которого подключена к вторичной обмотке 4 первого трансформатора 4, при отрицательной полуволне - транзистор 8, входная цепь которого подключена ко вторичной 5 обмотке 4 первого трансформатора 4. Диоды 10, 11, 12 и 13 при этом пооч редно коммутируются. Пульсирующий ток, протекающий по резисторам 15 и il6, вызывает переключение усилителе ч8 и 19 {обмоток управления электро магнита золотника гидроусилителя 20 и 21) также с удвоенной частото однако благодаря инерционности электромагнита золотника гидроусили теля (не показан) и ввиду нулевог суммарного действия токов в обмотка управления 20, 21 электромагнита зо лотника гидроусилителя, последний не функционирует. При отклонении частоты f-p от ре зонансной fpe сдвиг фаз между напряжениями на выходах трансформато.ров 7 и 4 изменяется. Ток, протекакндий через резисторы 14, 15, 16 и 17, изменяется. Направление и велич на тока зависят от знака и величины отклонения частоты f- от резонансЕсли частота f тм) . CiCJtH частота т уменьшается, сдвиг фаз между напряжениями на выходах трансформаторов 7 и 4 уменьшается, при этом большую час периода работает нижняя часть двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя. Ток в резисторах 14 и 15 уменьшается, а в резисторах 16 и 17 увеличивается. При сдвиге по фазе близком к нулю работает только нижняя часть схекы двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя - ток в 1)езисторах 14 и 15 равен нулю, а в резисторах 16 и 17 - максимальный . Увеличение частоты f выше резонансной fpes приводит к ра боте верхней части схемы двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя аналогично рассмотренному Незначительные отклонения частоты о резонансной fpei приводят к незначительному разбалансу токов в резисторах 15 и 16 и обмотках 20 и 21 управления электромагнита золотника гидроусилителя, не превышающих порог срабатывания электромагнита золотника гидроусилителя. Если землеройная машина разрабатыагют грунт средней твердости и при этом скорость подачи выбрана такой, что двигатель 1 внутреннего сго рания работает со скоростью, равной номинальной и номинальным моментом с температурой в системе охлаждения ниже предельно допустимой. При увеличении твердости разрабатываемого грунта нагрузка на рабочий орган 3 увеличивается, что приводит к падению скорости двигателя 1 внутренне го сгорания ниже заданной и уменьшению частоты f.p напряжения электротахометра 2 ниже резонансной fp При этом на резисторах 14 и 15 напряжение падает до нуля, а на резисторах 16 и 17 увеличивается до величины, достаточной для включения электромагнита золотника гидро;усилителя под действием тока, протекающего в его обмотке управления 21. Гидроусилитель уменьшает скорость подачи рабочего органа 3 до тех пор, пока уменьшится нагрузка на рабочий орган 3 и двигатель 1 внутреннего сгорания не восстановит номинальную скорость. Если механические свойства грунта изменяются так, что двигатель 1 внутреннего сгорания оказывается недогруженным, его скорость и частота f-rx, напряжения элек}тротахометра 2 будут выше резонансной ifpe. при этом резистор 16 и обмотка управления электромагнита золотника гидроусилителя 21 обесточивается и включается обмотка управления . 20 электрс(магнита золотника гидроусилителя, который увеличивает скорость подачи рабочего органа 3 до тех пор, пока землеройная машина не примет нагрузку, соответствующую номинальной мощности двигателя 1 внутреннего сгорания. Соотношение сопротивлений двигателя напряжения на резисторе 23 и терморезисторе 22 выбрано таким, что пока температура в системе охлаждения (не Показана) двигателя 1 внутреннего сгорания ниже предельно допустимой, падение напряжения на резисторе 23 достаточно для стабилизации стабйлитрюна 25. Благодаря этому в цепи дополнительной вторичной обмотки 1 резонансного траксiформатора 7 протекает постоянный по величине ток, который совместно с параметрами последовательного резонансного контура, состоящего из конденсатора 5, переменного резистора 6 и первичной обмотки 7 резонансного трансформатора 7 определяет резонансную частоту fpe. мере увеличейия температуры в системе охлаждения двигателя 1 внутреннего сгорания сопротивление терморезистора 22увеличивается. Величины резисторов 23и 24 выбирают так, что при достижении предельной температуры в системе охлаждения двигателя 1 внутреннего сгорания, напряжение на стабилитроне 25 становится ниже его напряжения стабилизации. Дальнейшее повышение температурят приводит к уменьшению тока в цепи дополнительной вторичной обмотки 77 резонансного трансформатора 7, уменьшая тем самым подмагничивакадее действие этой обмотки. Индуктивность первичной обмотки Т резонансного трансформатора 7 возрастает, вызывая снижение fpg последовательного резонансного контура. Скорость подачи рабочего органа 3 Уменьшается, разгружая двигатель 1 внутреннего сгорания. Таким образом, при температуре в системе охлаждения двигателя 1 внутреннего .сгорания меньше Допустимой во всех режимах, двиг&тель 1 внуареннего сгорания работает с номинальным моментом, когда установившаяся температура достигает предельно допустимой величины,момент нагрузки уменьшается так, чтобы поддержать температуру в системе охлаждения двигателя 1 внутреннего сгорания на заданном предельном уровне ,

Чувствительность устройства регулируется с помощью переменных резисторов б, 14 и 17, а температура 23, 24.

Устройство позволяет управлять землеройной машиной в режиме,близком к экстремальному по производительности при достижении высокой надежности всего устройства.

Формула изобретения

Устройство для управления землеройной машиной, содержащее датчик температуры системы охлаждения двигателя внутренн его сгорания, двигатель внутреннего сгорания, вал которого кинематически соединен с рабочим органом через электротахометр, первый выход которого соединен через первичную обмотку первого трансформатора, параллельно которой подключены последовательно соединенные первый переменный ограничивающий элемент, накапливающий элемент и первичная обмотка второго трансформатора - со вторым выходом электротахометра, пер вый вывод первой вторичной обмотки второго трансформатора подключен через соединенные последовательно и , встречно первый и второй выпрямители к первому выводу второй вторичной обмотки второго трансформатора, второй вывод первой вторичной обмотки второго трансформатора подключен через соединенные последовательно и встречно третий и четвертый выпрямители ко второму выводу второй вторичной обмотки второго трансформатора, первый и второй ключи, выходы которых подключены соответственно к третьим выводам первой и второй

вторичных обмоток второго трансформатора, первый вход первого ключа через первую вторичную обмотку первого трансформатора - ко второму входу первого ключа, который подключен через последовательно соединенные первый ограничивающий элемент и второй переменный ограничивающий элемент к выходу первого выпрямителя и через последовательно соединенные второй ограничивающий элемент и третий переменный ограничивающий элемент - к выходу четвертого выпрямителя, первый вход второго ключа соединен через вторичную вторую обмотку первого трансформатора со вторыми входами второго и первого ключей, первый и второй усилители,выходы которых соединены соответственно с первой и второй обмоткги ш управления электромагнита золотника гидроусилителя, четвертый и пятый переменные ограничивающие элементы, стабилизирующий элемент и источник постоянного напряжения, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в нем вход датчика температуры системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания подключен к первому выходу источника постоянного напряжения, а выход через параллельно соединенные четвертый переменный ограничивающий элемент и стабилизирующий элемент и последовательно соединенные пятый переменный ограничивающий элемент и дополнительную вторичную обмотку второго трансформатора - к второму выходу источника постоянного напряжения, а к первому и второму ограничивакяцим элементам подключены соответственно входы первого и второго усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Материалы IV Всесоюзной конференции по применению гидропередач и гидропневмоавтоматики в машиностроении. Киев, Техника, 1968, с. 75-77

2.Авторское свидетельство СССР 325594, кл. С 05 В 7/00, 1971 (прототип).