Система управления гидравлическим манипулятором лесозаготовительной машины Советский патент 1981 года по МПК B25J13/00 A01G23/08 

без учета времени падения дерева его погрузка представляет довольно длительный ироцесс.

Оба случая требуют высокой квалификации оператора и создают значительные психофизические нагрузки.

Кроме того, электрогидравлические распределители не обладают достаточной плавностью включения. В соответствии с этим движение звеньев манипулятора будет происходить рывками, а траектория движения рабочего органа будет представлять собой ломаную линию. Ь результате будут иметь место дополнительные знакопеременные динамические нагрузки, которые в значительной степени снижают надежность манипулятора.

Цель изобретения - сокращение рабочего цикла, повышение надежности работы и упрощение управления.

Поставленная цель достигается тем, что программный блок выполнен в виде набора запорно-регулирующих элементов гидропривода, включающего регулируемые дроссели, обратньш клапаны и золотниковые --гидрораспрё лители, управляемые дат ч 1{{0{|1,д раметррв дерева посредством гидромеханической |связи и кулачковыми механизмамис .ам.л, жестко связанными с соота&тствующими звеньями манипулятор а.

Профили кулачков и датчик в соответствии с параметрами дерева позволяют осуществлять плавное управление запорнорегулирующими элементами и обеспечивают тем самым плавное перемещение звеньев манипулятора, уменьшая динамические нагрузки и задавая рабочему органу оптимальный закон движения, при котором нагрузка, воспринимаемая манипулятором, минимальна. Причем процесс управления всей системой при частичной наводке рабочего органа и погрузке падающего дерева в коник выполняется перемещением золотника гидрораспределителя для автоматического управления в одно из его положений, что значительно упрощает процесс управления и сокращает время рабочего цикла.

На фиг. 1 изображена гидрокинематическая схема предлагаемой системы; на фиг. 2 - гидросхема системы.

Система управления содержит программный блок, выполненный в виде -набора запорно-регулирующих элементов гидропривода, включающего золотниковый гидрораспределитель 1 (фиг. 1) автоматического управления, при перемещении золотника которого в одно из его крайних положений рабочая жидкость поступает к регулируемым дросселям 2, 3 и 4. Управление последними осуществляется датчиком 5 параметров дерева 6, выраженных через его диаметр посредством гидромеханической связи. Датчик 5 выполнен в виде наполненной рабочей жидкостью гидроцилиндра.

шток которого птариирно-сочлепеп с зажимным рычагом 7, При повороте последнего относительно корпуса рабочего органа 8 в зависимости от диаметра дерева 6 у1еняется объем рабочей жидкости в датчике 5 и соответственно в связанном с ним посредством трубопровода 9 гидроцилиндре 10, HITOK которого регулирует параметры дросселей 2, 3 и 4.

В соответствии с этпми параметрами регулируется расход рабочей жидкости, подаваемой к гидроцилиндрам 11, 12, 13 поворота соответствующих звеньев манипулятора: рукояти 14, стрелы 15 и поворотной колонны 16. Кроме того, расход рабочей жидкости регулируется золотниковым гидрораспределителем 17, управляемым обратными клапанами 18, 19, регулируемыми дросселями 20-24 с обратными клапанами 25-28. Управление запорно-регулирующими элементами 17-24 для обеспечения плавного движения звеньев манипулятора осуществляется через механические связи (толкатели) кулачками 29-36, нрофили которых и параметры дросселей задают рабочему органу 8 оптимальный закон движения, при котором нагрузка, воспринимаемая манипулятором во время укладки дерева 6 в коник 37, минимальна.

К гидрораспределителю 1 рабочая жидкость подается через золотниковые гидрораспределители (фиг. 2) для ручного управления 38, 39 и 40 от насосов 41, 42 и 43. Давление в системе ограничивается нанорными клапанами 44, 45 и 46, а очистка рабочей жидкости - фильтром 47.

Технологией работы лесосечной машины предусхмотрено заготавливать деревья только с левой стороны по ходу машины. Поэтому рабочая часть сектора поворота манипулятора находится с левой стороны.

Для описания работы системы управления рассмотрим два предельных случая.

1. Вылет манипулятора и его угол поворота в горизонтальной плоскости максимальный, стрела 15 опущена ниже стоек коника 37.

Состояние элементов гидросистемы

(фиг. 1) следующее: управляемый обратный клапан 18 открыт, а клапан 19 закрыт; золотник гидрораснределителя 21 находится в крайнем правом положении; величина проходного сечения дросселей 2,

3 и 4 установлена в соответствии с диаметром дерева; проходные сечения дросселей 21-24 регулируются кулачками 33-36 в зависимости от угла поворота манипулятора в горизонтальной плоскости по соответствующим законам и обращаются в нуль, кроме 22, при угле, равном нулю. Сечение дросселя 22 при угле, равном нулю, достигает максимального значения и обращается в нуль как только стрела 15

поравняется со стойками коника 37.

Дерево 6, удерживаемое рычагами 7 рабочего органа 8, слева по ходу машины спиливается и валится в ааданном направлении. В момент начала падения дерева оператор плавно перемещает золотник гидрораспределителя 1 (в данном случае вправо) и рабочая жидкость, расход которой устанавливается в соответствии с сечениями дросселей 2, 3 и 4, поступает через гидрораспределитель 17 к гидроцплиндру 11, а через дроссель 24 - к гидроцилиндру 12. Одновременно начинает плавно втягиваться рукоять 14 и подниматься стрела 15. Как только стрела поднимается на высоту стоек коника 37 (чтобы не задеть за них) с помощью кулачка 32 плавно открывается клапан 19 и рабочая жидкость от дросселя 4 через клапаны 18 и 19 поступает в гидроцилиндр 13. Манипулятор начинает поворачиваться в горизонтальной плоскости. Его скорость регулируется кулачком 33 и дросселем 21. Таким образом осуществляется три движения: втягивается рукоять 14, поднимается стрела 15, поворачивается колонна 16. Рукоять 14 втягивается до тех пор, пока профиль кулачка 30 не даст пружине золотника 17 переместить его в положение «Заперто. Профиль кулачка 30 выбирается так, чтобы рукоять 14 во время поворота манипулятора в горизонтальной плоскости не смогла задеть за стойки коника 37. По мере попадания манипулятора в сектор, ограниченный стойками коника 37, проходные сечения дросселей 21, 23 и 24 начинают плавно уменьщаться до нуля, плавно останавливая тем самым подъем стрелы 15 и поворот колонны 16, а сечение дросселя 22 начинает увеличиваться от нуля до максимума, пропуская рабочую жидкость через клапан 25 к золотнику 17, которая, сжимая пружину, плавно перемещает его снова вправо. Рукоять окончательно втягивается, помещая комель дерева в коник 37. В этот момент золотник 17 находится в крайнем правом положении, так как обратный клапан 25 и дроссель 20 запирает рабочую жидкость, управляющую золотником.

Освободив манипулятор от дерева, оператор снова перемещает золотник гидрораспределителя 1 (в данном случае влево). Ввиду того, что дроссели 23 и 24 перекрыты, рабочая жидкость будет поступать только в гидроцилиндр 13 через обратный клапан 26, поворачивая колонну 16. В процессе выхода манипулятора из сектора, ограниченного стойками коника 37, дроссели 23 и 24 под действием кулачков 35 и 36 откроются, и стрела 15 с рукоятью 14 начнут возвращаться в исходное положение. Осуществляется грубая наводка рабочего органа 8 на ближайшее дерево. По мере опускания стрелы 15 кулачок 37 открывает дроссель 20 и освобождает золотник

17 от управляющей жидкости, которая под действием его пружины поступает через дроссель 20 и обратный клапан 27 в сливную магистраль. Золотник 17 переводится

па механическое управление от кулачка 30. Окончательная наводка рабочего органа 5 па дерево осуществляется гпдрораспределителями 38, 39 и 40 для ручного управления (фиг. 2).

2. Вылет манипулятора минимальный, стрела 15 поднята выше стоек коника 37. Состояние элементов гидросистемы следующее: управляемый обратный клапан 18 закрыт, а клапан 19 открыт; золотник 17 под

действием собственной пружины находится в крайнем левом положении в соответствии с профилем кулачка; дроссели 21, 23 и 24 открыты на величину в соответствии со своими кулачками, дроссель 22 закрыт; дроссели 2, 3 и 4 открыты на величину в соответствии с диаметром дерева.

Работа системы уиравления осуществляется аналогично описанной в случае I за

тем исключением, что пока рукоять 14 не выдвинется на расстояние, позволяющее при горизонтальном повороте исключить зацепление рабочего органа 8 за стойки коника 37, кулачок 29 не откроет клаиан

18 и манипулятор не начнет поворачиваться.

Предлагаемая система управления позволяет автоматизировать процесс погрузки

дерева в коник и частичной наводки рабочего органа на дерево. При этом не снижается надежность манипулятора, а процесс управления им значительно упрощается. Кроме того, из рабочего цикла исключается паразитное время на набор программы и управление моделирующим рычагом.

Фор м у .4 а изобретения

1.Система управления гидравлическим манипулятором лесозаготовительной мащипы, содержащая рабочий орган, исполнительные гидроцилиндры, гидрораспределители для автомат 1ческого и ручного управления и программный блок, отличающаяся тем, что, с целью .сокращения рабочего цикла, повышения надежности работы и упрощения управления, программпый блок выполнен в виде набора элементов управления перемещениями исполнительпых гидроцили 1дров, включающего регулируемые дроссели, обратные клапаны и гидрораспределители, управляемые датчиком параметров дерева через гидромеханическую передачу и кулачковыми механизмами с кулачками, кинематически связанными с звеньями маиипулятора.

2.Система ио п. 1, отличающаяся тем, что датчик параметров дерева и гид