Рабочее оборудование экскаватора

Рабочее оборудование экскаватора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к механизации производства земляных работ и применимо на одноковшовых экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудования Цель - повышение произв-сти путем автоматизированноговыполнения зачнстных и планировочных работ. Устр-во содержит стрелы (С) 1j рукоять (Р) 2 с ковшом 3, гидроцилиндры 4, 5ибС 1, 2Р2и открывания днища ковша 3 соответственно и гидродвигатель 1 поворота экскаватора . В шарнирах крепления С 1 к поворотной платформе, Р 2 к С 1 и на центральной цапфе установлены соответственно угловые потенциометрические датчики В, 9 и 10. Сигналы-с их

(51)4 Е 02 F 9/20 р. 4ъ ,,1 t

ОБОЗ СОВЕТСКИХ вЂ” СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС 1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4169069/29-03 (22) 29. 12. 8б (46) 07. 11. 88. Бюл. Р 41 (71) Саратовский политехнический институт (72) Н,В.Михайлов и С. К,Дауров (53) 621.879(088.8) (56) Патент Японии У 54-3521, кл. Е 02 F 3/42, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 353002, кл. E 02 F 9/22, 1970. (54) РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ 3КСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к механизации производства земляных работ и применимо на одноковшовых экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудования. Цель — повышение произв-сти путем автоматизированного выполнения зачистных и планировочных работ. Устр-во содержит стрелы (С) 1, рукоять (P) 2 с ковшом 3, гидроцилиндры 4, 5 и 6 С 1, 2 Р 2 и открывания днища ковша 3 соответственно и гидродвигатель 7 поворота экскаватора. В шарнирах крепления С 1 к поворотной платформе, P 2 к С 1 и на центральной цапфе установлены соответственно угловые потенциометрические датчики 8, 9 и 10. Сигналы с их

14357 выходов поступают последовательно через коммутатор 11 аналоговых сигналов в AIgI 12, С его выхода сигнал поступает в блок микропрограммного управления (БМУ) 13, а оттуда на пульт 14 управления. С выходов БМУ

13 управляющие сигналы через двухканальные усилители 15-18 поступают на обмотки электромагнитов 19-22 эолотниковых гидрораспределителей

23-26. Масло в них подается насосом

27 иэ масляного бака 28, По значениям текущих углов поворота Р 2, нак18 лона С 1 и откоса. забоя в БМУ 13 вычисляются координаты зубьев ковша

Х, и Y„. Выдержка. координат Х и У< обеспечивает перемещение зубьев ковша по заданной траектории с последовательным приращением к Х, величины

ih эа каждый цикл копания, где i порядковый номер цикла; h — толщина срезаемой стружки грунта. Копание с установленной позиции экскаватора заканчивается при Х, равном наибольшему радиусу копания, а У, — высоте забоя. 2 ил.

Изобретение относится к механизации производства земляных работ и применимо на одноковшовых экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудования — прямой и обратной лопаты.

Целью изобретения является повышение производительности путем автоматизированного выполнения зачистных и планировочных работ. 1G

На фиг. 1 показана структурная схема управления рабочим .оборудованием экскаватора; на фиг. 2 — схема определения зависимости угла наклона стрелы и выдвижения штоков ее гид- 15 роцилиндров от угла поворота рукоятки с оборудованием прямой лопаты.

Устройство состоит из стрелы,1, рукоятки 2 с ковшом 3, гидроцилиндров стрелы 4, рукояти 5 и открывания 20 днища ковша 6, гидродвигателя 7 поворота экскватора, угловых, потенциометрических датчиков 8-10, установленных соответственно в шарнирах крепления стрелы к поворотной платформе, рукояти к стреле и на центральной цапфе, коммутатора аналоговых сигналов 11, аналого-цифрового преобразователя (АЦП} 12, блока микро" программного управления (БМУ) 13, 30 пульта 14 управления, двухканальных усилителей 15-18, обмоток электромагнитов 19-22, золотниковых гидрораспределителей 23-26, масло в которых подается насосом 27 иэ масляного бака 28.

На фиг. 2 обозначены:

0„ — ось вращения стрелы;

Π— ось вращения рукояти;

0,0 = 1 — длина стрелы;

О М = 16 — длина рукояти с ковшом;

Н„ — высота пяты стрелы;

Н вЂ” высота забоя;

eC — угол поворота рукояти; — угол наклона стрелы; — угол откоса забоя;

R,;„ „— минимальный радиус копания на уровне стоянки;

К „- наибольший радиус копания;

L — длина планируемого участка на уровне стоянки;

Х и Y - -координаты оси О, Х, и Х< — координаты режущей кромки ковша экскаватора (точки М}.

Стрела 1 шарнирно закреплена в точке О; на поворотной платформе экскаватора. К гопове стрелы в точке

О шарнирно крепится рукоять 2 с ковшом 3. Поворот стрелы относительно

О, осуществляется гидроцилиндрами 4, а рукоять относительно О поворачивается гидроцилиндром 5. Поворот ковша осуществляется гидроцилиндром 6, В шарнирах О, и О< установлены угловые датчики сопротивления. Дугой 7 и прямыми 8 показаны действительная и заданная (С, ДЕ) траектории движения зубьев ковша.

Координаты точки О (голова стрелы) определяются равенствами

Х =1 cosP

1 81п f3+ Н (1)

Координаты точки М (зубьев ковша) определяются равенствами

Х< = Х + 1

Y = Y 1рcos 0С (2) 3 14

Совместное решение этих систем уравнений для случая Y1 0 (зубья ковша движутся по прямой С Д) дает

I 3—

1 1) C o s 0L Н)1 )

= arcsin(— — -"- ° (3)

Уравнение прямой, наклонной к оси Х (ДЕ), имеет вид

Y< = Х, сд - Yo . (4)

Совместное решение систем уравнений (1) и (2) для случая (4) зубья ковша дви:-,:тси по наклонной прямой ДЕ„ — дает

Н„+ 1,(sing - rgb cosP)

1 (cos < + rgb 81пМ„) + Y)) =О. (5)

Начальное значение угла = 0 (начало копания), определяет начальное значение угла

Далее, задавая углу М, малые при0 ращения (1-2 ), из выражений (3) и (5) находим текущие значения угла наклона стрелы /3, Подставляя текущие значения углов )2 и р в равенство (2), определим координаты Х, и Y ..

Х, = 1 cos (3 + 1

У = Н, + 1 sin /3 — 1 созе . (6)

Выдержка координат Х „ и У< обеспечивает перемещение зубьев ковша по заданной траектории с последовательным приращением к Х величины ih за каждый цикл копания.

Х, = X + 1< sin a + ih ., где i — порядковый номер цикла (1, 2» 3 ° се и)

Ь вЂ” толщина срезаемой стружки грунта.

Копание с установленной позиции экскаватора заканчивается при Хр

=R è У, =Н.

Далее экскаватор перемещается на следующую позицию (вперед или в сторону) и процесс повторяется.

Перемещение штоков гидроцилиндров стрелы и производительность насоса подачи масла к ним пропорциональны углу Р и может быть определено по теореме косинусов из треугольника

О аЬ (фиг. 2), где стороны О,b и

О а — постоянные величны, а сторона

:) аЪ вЂ” 1 — длина гидроцилиндров стре- лы со штоками. (7) A„- (3„+ 90

co8(pq + 90 )

cos(P; + 90 )

10 Подставив эти имеем:

А; =P:+90

sin )„

= -8Ы значения в (7), i1c = 1; — 1:=b +c +ZbccicP;— — b +c 2Üñc с))„, (8)

Производительность насоса подачи масла в гироцилиндры стрелы

2 81 ),)т Б)1, (9) где S„ - площадь порщня гидроцилиндров стрелы.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости перейти от pasработки котлована к эачистным работам машинист экскаватора устанавли" вает рабочее оборудование в исходное положение, при котором значение уг" ла)2 = 0 подает питание на датчики Е

) и элементы системы. При этом БИУ начинает выполнять программу, записанную в его памяти. Аналоговый коммутатор подключает выходное напряжение потенциометрического датчика 8, отражающего угол наклона стрелы Р, к входу АЦП. Последний преобразует

З5 сигнал датчика в цифровой код, эаписывающийся в памяти БИУ 13.

В дальнейшем на один из электромагнитов 20 гидрораспределителя 24

40 через усилитель 1б мощности подается единичный сигнал. Он срабатывает и масло от насоса 27 системы поступает в гидроцилиндр 5 рукояти 2, осуществляя ее поворот против часовой

45 стрелки. Значение угла о начинает увеличиваться (о(,, = oL; + а М,). Его текущее значение о измеряется дать чиком 9 и БИУ 13. По измеренному значению угла Ы)) и по выражению (3) 0 вычисляется значение угла наклона стрелы P, которое реализуется подачей сигнала на один из каналов усилителя 17, на выход которого включены электромагниты 21, гидрораспреде 5 лителя 25. Один из электромагнитов

21 срабатывает и масло от насоса 27 подается к гидроцилиндрам стрелы 4, а БИУ 13 измеряет значение угла ее .наклона.Р>, ° Как только измеряемое

35? 18

4 где А„и А; — ) ачальное и промежуточное значения угла в шарнире О (между вер5 тикалью и стрелой);

i43 значение Р» ñтанет равным вычисленному P „, контроллер выключает гидрораспределитель 25. Подставляя текущее значение углов о!; и Р; в выражение (6), контроллер вычисляет координаты зубьев ковша Х при У, = О, что необходимо для отслеживания момента перехода от горизонтальной прямой к откосу забоя. Если при этом значение Х не превысит величину горизонтального участка заданного профиля RI(R = R + ih), то БИУ начинае г определять значение угла Р> из выражения (5) по измеренному значению угла поворота рукояти М .

При наличии разницы между измеренным и вычисленным значениями угла на соответствующие электромагниты 21 гидрораспределителя 25 подается сигнал и они включают подачу масла в ту или другую полости гидроцнлиндров стрелы 4. До тех пор имеется равенство „= з.

Текущие значения углов,и ф; также подставляются в выражение (6) и

;. БМУ вычисляет координаты, зубьев ков1, ша Х< и У<, Процесс отслеживания системой продолжается до тех пор, пока имеется равенство Х = К; + Н ctg$, т.е. цикл выборки грунта по заданному профилю забоя закончен и система проверяет не выбран ли грунт на максимальном радиусе копания экскаватора (Х, — R „ = О). Если нет, .то рабо1 чее оборудование возвращается в исходную позицию. Для этого включается гидроцилиндр подъема стрелы до положения, когда угол ее подъема будет равен начальному P . После получения равенства („ = / я включается гидроцилиндр поворота экскаватора на 90 . После реализации этой команды включается гидроцилиндр открывания днища ковша б и реверсируется гидродвигатель 7 поворота экскаватора (соответствующим электромагнитом 22 переключается гидрораспределитель 26).

После реализации этой команды (p -" О) включается гидроцилиндр опускания рукояти до положения of О. Цикл закончен.

В дальнейшем процесс повторяется с введением в уравнение (3), (5) и (6) приращения h (толщины стружки ,грунта) до тех пор, пока имеется

X

5718 6

При этом обработка закончена, на пульт машиниста выдается сигнал "Обработка закончена" и экскаватор управлением вручную перемещается на новую позицию вперед или в сторону.

Перемещения штоков гидроцилиндров стрелы по текущему значению угла Д, и соответствующие объемы масла, подаваемые в полости этих цилиндров в функции от угла ф, определяются по зависимости (8) и (9), формула изобретения

Рабочее оборудование экскаватора, включающее стрелу с шарнирной опорок,. рукоять, соединенную шарниром со стрелой, причем в шарнирной опоре ,стрелы и в шарнире крепления рукояти

2О к стреле установлены датчики угла поворота, три гидроэлектрозолотника, гидроцилиндр поворота стрелы и рукояти, линии питания которых соединены с первым и вторым гидро25 электрозолотником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности путем автоматизированного выполнения зачистных и планировочных работ, оно снабgg жено дополнительным датчиком угла поворота, гидроцилиндром открывания днища ковша, тремя дополнительными усилителями, четвертым золотником, КОММУтатоРОМ аиаЛОГОВЫХ СИГНЯЛОВх аналого-цифровым преобразователем, блоком микропроцессорного управления и пультом оператора, причем три потенциометрических датчика подключены к трем входам коммутатора ана 0 логовых сигналов, гидроцилиндр открывания днища ковша соединен линиями питания с третьим золотником, а линии питания гидродвигателя поворота экскаватора соединены с четвертым гидроэлектрозолотником, выход коммутатора аналоговых сигналов соединен через аналсго"цифровой преобpa3oBaTGJIb с входом блока микропрограммного управления, вход и выход которого подключены к пульту управления, а четыре пары выходов блока микропрограммного управления через соответствующие двухканальные усилители соединены с обмотками управления электромагнитов гидроэлектрозолотников, два выхода блока микропрограммного управления аналого-цифрового преобразователя и коммутатора аналоговых сигналов.

1435718

Составитель О. Капканец

Техред Л.Сердюкова Корректор М. Васильева

Редактор А.Ворович

Заказ 5618/28

Тирак 637 Подписное

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

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