Устройство для программного регулирования процессом копания бульдозера Советский патент 1984 года по МПК E02F9/20 E02F9/22 

1 Изобретение относится к устройствам для программного регулирования процесса копания землеройно-транспортньк машин. Известно устройство для программн го регулирования глубины копания бул дозера, содержащее насос, гкдрораспределитель и силовой гидроцилиндр с полостями для подъема и опускания , рабочего органа, в котором регулирование осуществляется автоматически по мере достижения на отвале пре-7 дельного тягового сопротивления D J. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее насос, гидрораспределитель, силовые ци линдры с полостями для подъема и опу кания рабочего органа, которые соединены с гидрораспределителем с помощью подводящего и отводящего трубопроводов, контактный датчик положения шТока силового цилиндра, генератор и распределитель импульсов, электрически связанные меящу собой, а на штоке силового цилиндра контакты, расположенные с увеличивающимся по высоте штока шагом и взаимодействукяцие с контактным датчиком. На силовых цилиндрах выполнены расположенные с уменьшающимся шагом отверстия, трубопроводами соединенные с отводящим трубопро водом. Трубопроводы снабжены электрогидравлическим органом управления для их перекрытия, представляющим собой группу электромагнитньк клапанов, каж дьй клапан которой установлен на соот ветствующем трубопроводе и все электромагнитные клапаны элекчтрически связаны с контактным датчиком, а через распределитель импульсов с генератором импульсов 23. Недостатками указанного устройства являются сложность, невысокая надежность его. работы, обусловленные большим количеством электромагнитных клапанов, устанавливаемых на каждом силовом цилиндре для реализации оптимального закона выглубления ,а также выполнение заглубления отвала вруч ную без взаимосвязи с выглублением отвала, осуществляемым автоматически. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Эта цель достигается тем, что предложенное устройство снабжено инвертором и коммутатором, а электрогидравлический орган управления выполнен из последовательно соединенных шагового двигателя, редукс генератором импульсов и коммутатором.

На фиг.1 схематически изображено устройство, вид сбоку, на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.З - структурная схема устройства; на фиг.4 25 график, иллюстрирующий реализацию устройством этапов заглубления отвала и выглубления отвала по оптимальному закону в их взаимосвязи (участок - заглубление, участок I-II 9тора и дополнительного распределителя, имеющего цилиндрический корпус с расположенными на равном расстоянии по окружности радиальными каналами, сообщенными с отверстиями корпусов гидрйцилиндров, и плунжер с сообщенными осевым каналом, соединенHbtM с основным распределителем, и радиальным каналом, расположенным в плоскости окружности радиальных каналов цилиндрического корпуса. Инвертор соединен с генератором импульсов, распределителем импульсов и коммутатором. Коммутатор связан с шаговым двигателем, а трубопроводы, соединяющие основной распределитель с полостями гидроцилиндров, имеют .электромагнитные клапаны, связанные выглубление), на фиг.5 - сечение А-А на фиг.1. Устройство содержит соединенные трубопроводами насос 1, гидрораспределитель 2, гидроцилиндры 3, штоки 4 которых соединены с отвалом 5, электрогидравлический орган управления, состоящий из механически соединенных между собой шагового двигателя 6, редуктора 7 и дополнительного гидрораспределителя 8. На цилиндрах 3 в месте вывода штоков 4 установлены контактные датчики 9 положения штоков. Дополнительный гидрораспределитель 8 электрогидравлического органа управления вьтолнен в виде пары цилиндр 10 - плунжер 11. В цилиндре выполнены радиальные отверстия 12 (а ,b,c,di, е фиг.З), расположенные по окружности цилиндра на равном расстоянии друг от друга, а в плунжере 11 - сообщающиеся центральный 13 и радиальный 14 каналы. Радиальный канал 14 сообщается поочередно с отверстиями 12 цилиндра 10. В цилиндрах 3 выполнены отверстия, рарположенные с уменьшающимся по высоте цилиндров 3 шагом, и эти отверстия соединены между собой трубопроводами 15, от середины которых отходят

трубопроводы 16, подсоединенные последовательно ( а , Ъ , с , cJ, е ) один за другим к отверстиям 12 цилиндра 10 гидрораспределителя 8. Гидрораспределитель 8 соединяется отводящим 5 трубопроводом 17 с гидрораспределителем 2. Полости для подъема рабочего органа цилиндров 3 подводящим трубопроводом 18 соединены с гидрораспределителем 2. Полости для опуска ния рабочего органа цилиндров 3 дополнительным трубопроводом 19 соединены с трубопроводом 18. На трубопроводах 18 и 19 установлены электромагнитные клапаны 20, 21 выглубления и заглубления отвала. На штоках 4 вьшолнены контакты 22, расположенные по высоте штоков с увеличивающимся шагом. Расстояния между контактами 22 на штоках 4 равны соответствующим рас- 20 стояниям между отверстиями цилиндров 3.

Устройство содержит также генератор импульсов 23, распределитель импульсов 24 для выглубления отвала, ин-г вертор 25, распределитель импульсов 26 заглубления отвала и коммутатор 27,, электрически связанные между собой, а также с датчиком положения 9, электромагнитными клапанами 20, 21 и шаго-30 вым двигателем 6. Генератор импульсов 23, распределитель импульсов 24, коммутатор 27 и двигатель 6 последовательно электрически соединены между собой. К распределителю импуль- 35 сов 24 подсоединен датчик положения 9 )птоков силового цилиндра. Инвертор 25 последовательно соединен с распределителем импульсов 26 и инвертор соединен с генератором импульсов 23, 40 а распределитель импульсов 26 - с коммутатором 27. Электромагнитные клапаны 20, 21 электрически соединены между собой, электромагнитный клапан 21 заглубления отвала - с одной стороны 45 с генератором импульсов 23, а с другой - с выходом распределителя 26.

Устройство запускается в работу при замыкании контакта 28 рукояткой гидрораспределителя 2 при установке ее в положение Подъем.

Устройство работает следующим образом.

Оператор разгоняет бульдозер до некоторой скорости и переводит рукоятку гидрораспределителя 2 в положение Подъем, замыкая при этом контакт 28. При замыкании контакта 28 запускается генератор импульсов 23,импульсы с которого идут на инвертор 2 где они изменяются на импульсы противоположного знака и идут в распределтель импульсов 26 и на электромагнит ный клапан 21 заглубления рабочего органа (отвала). С распределителя импульсов 26 пачки импульсов пропускаются на шаговый двигатель 6. Двигатель 6 поворачивается и через редуктор 7 поворачивает плунжер 11 гидрораспределителя 8. Причем поворо плунжера 11 начинается с некоторого нейтрального (исходного) положения (точка Н, расположенная на середине расстояния между-начальным и крайним отверстиями 12 цилиндра 10 гидрораспределителя 8). Плунжер 11, поворачиваясь, совмещается каналом 14 последовательно с отверстиями 12 через одно или дна отверстия, в зависимости от того, через сколько отверстий 12 задано через распределитель импульсов 26 совмещение их с каналом 14 плунжера 11. При совмещении канала 14 с первым отверстием 12 (отверстие е фиг.5) одновременно открывается клапан 21 заглубления отвала. При этом полость для опускания отвала ципиндров 3 через трубопровод 19 и гидрораспределитель 2 сообщается с насосом 1, а полость для выглубления отвала (штоковая) через трубопровод 16, отверстие 12, радиальный 14 и центральный 13 каналы, отводящий трубопровод 17 и гидрораспределитель 2 сообщается со сливом. От насоса 1 по трубопроводу 19 в полости цилиндров 3 для опускания отвала подается масло, поршни со штоками 4 опускаются и Заглубляют отвал по некоторой кривой (аЪ фиг.4). Отвод масла из полости для выглубления отвала (штоковой) цилиндров 3 на слив происходит через первый по ходу поршня отводной трубопровод 16, отверстия и каналы гидрораспределителя 8,отводящий трубопровод 17 и гидрораспределитель 2. Заглубление отвала по кривой «fo происходит в течение некоторого промежутка времени t () т.е. в течение времени, когда поршни в цилиндрах 3 дойдут до отверстий первых по ходу поршня трубопроводов 16 и перекроют отверстия этих трубопроводов. При перекрытии этих отверстий отвод масла из штоковых полостей циj9лнндров прекращается, заглубление о вала 5 прекращается также, и он перемещается горизонтально на некотором участке Ь в течение времени . (фиг.4). По истечении это го заданного промежутка времени с {Распределителя импульсов 26 очередная пачка импульсов подается опять на двигатель 6, который, поворачиваясь, совмещает очередное от верстие 12 (например, с, фиг.5) цилиндра 10 с радиальным каналом 14. При этом полости для выглубления (штоковые) цилиндров 3 опять сообщаются ао сливом, снова поршни со штоком 4 на-чинают перемещаться вниз заглубляя отвал 5 по некоторой кривой cd , затем,(как и при перекрытии первого отверстия трубопровода 16) идет перемещение отвала 5 горизонтально на участке Заглубление отвала может осуществлять ся в два (фиг.4) и более этапов, в зависимости от того, сколько зада но по про-грамме совмещений отверстий 12 с радиальными 14 каналами гидрораспределителя 8. Меньшее.числ этапов- на заглубление предпочтительнее, так как сокращается время на заглубление отвала. При заглублении отвала 5 шток 4, перемещаясь вниз, электроконтактами 22 взаимодействует с контактом датчика положения 9 штока, передава информацию о положении поршня со шт ком 4 в распределитель импульсов 24 в котором формируется программа выглубления отвала, т.е. последовател ность совмещения радиального канала 14 плунжера 11 гидрораспределите ля 8 с отверстиями 12 цилиндра 10 этого же гидрораспределителя 8. По окончании заглубления двигатель 6 по заданной программе устанавливает радиальньй канал 14 плунж ра 11 гидрораспределителя 8 в нейтральное положение., и устройство гот во для осуществления: процесса выгл ления отвала 5. Для выглубления отвала по окончании заглубления с распределителя 26 подается команда на разрешение ввода в работу распределителя импульсов 24, одновременно на закрытие клапана 21, ас него - на открытие клапана 20. Как только передается команда о вводе в работу распределителя импульсов 24, пачки импульсов с генератора импульсов 23 пропускаются через распределитель импульсов 24, с него через коммутатор 27 - на двигатель 6. Двигатель 6 поворачивается и через редуктор 7 поворачивает плунжер 11, совмещая его канал 14 от нейтрального положения (точка Н) последовательно с отверстиями 12 цилиндра 10 гидрораспределителя 8. При совмещении канала 14 с первым по направлению поворота плунжера 11 для выглубления отверстием 12 (отв. « фиг.5) штоковые полости цилиндров 3 через первый снизу цилиндра трубопровод 16, центральный канал 13, отводящий трубопровод 17, гидрораспределитель 2 сообщанЛ-ся со сливом, а штоковые полос.ти цилиндров 3 через трубопровод 18, гидрораспределитель 2 с насосом 1. Масло от насоса 1 поступает в штоковые полости цилиндров и давит на поршни. Поршни со штоками 4 перемещаются вверх, и отвал 5 выглубляется по некоторой кривой (участок ДБ фиг.4). Слив масла из штоковьпс: полостей цилиндров 3 происходит через трубопровод 16, гидрораспределитель 8, трубопровод 17 и гидрораспределитель 2. При перекрытии поршнем первого по его ходу трубопровода 16 (через интервал времени -ty ) слив масла прекращается, отвал 5 остается на одной глубине, и выглубление происходит по горизонтальному участку (участок ВС фиг.4), до тех пор, пока не истечет интервал времени i на управление выглублением. После истечения времени -t на двигатель 6 снова подается пачка импульсов, плунжер 11 перемещается к следующему отверстию 12 (отв. Ь фиГ.1) гидрораспределителя 8, и цикл выглубления повторяется. В результате управления выглублением отвала через равные промежутки времении перемещения поршня через расстояния между трубопроводами 16 Цилиндров 3, уменьшающимся по высоте цилиндров, реализуется оптимальный закон выглубления (фиг. 4i) . Устройство позволяет осуществлять заглубление отвала по ступенчатой кривой I, выглубление по ступенчатой кривой и , близкой к оптимальной и взаимосвязано друг с другом.

Фиг.1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОПАНИЯ БУЛЬДОЗЕРА, содержащее насос, гидрораспределитель, распределитель импульсов, генератор импульсов, гидроцилиндры, включаю|цие контактные датчики положения, штоки с расположенными с увеличиваю1цимся по высоте штока шагом контактами и корпусы со связанными с электрогидравлическим органом управления отверстиями, расположенными с уменьшающимся по высоте цилиндров шагом, и трубопроводы, о тличаюцееся тем, что, с целью повышения надежности его работы, оно снабжено инвертором и коммутатором, а электрогидравлический орган управления выполнен из последовательно соединенных шагового двигателя, редуктора и дополнительного распределителя, имеющего цилиндрический корпус с расположенными на равном расстоянии по окружности радиальными каналами, сообщённьв и с отверстиями корпусов гидроцилиндров, и плунжер с сообщенными осевым каналом, соединенным с основньм распределителем, и радиальным каналом, расположенном в плоскости окружности радиальных каналов цилиндрического корпуса, при этом инвертор соединен с генератором импульсов, распределителем импульсов и кокечутатором, последний связан с шаговым двигателем, а трубопроводы, соединяющие основной распределитель с полостями гидроцилиндров, имеют электромагнитные клапаны, СО 00 связанные с генератором иьтульсов и коммутатором. to сх С71 со