Система автоматического управления рабочим органом автогрейдера

Система автоматического управления рабочим органом автогрейдера

Реферат

Изобретение относится к области автоматизации рабочих процессов землеройно-транспортных машин (ЗТМ), а именно к устройствам для автоматического управления рабочим органом автогрейдера в режиме максимума производительности в процессе планирования грунта.

Известно устройство для автоматического управления рабочим органом ЗТМ, основанное на поиске экстремума тяговой мощности и содержащее измерительные блоки действительной скорости движения и силы тяги машины, умножителя измеряемых величин скорости и силы тяги, выделяющего сигнал, пропорциональный тяговой мощности колесного движителя, блоков определения знака производной тяговой мощности и силы тяги, формирующих сигнал «Плюс», «Минус», «Равно нулю», трехпозиционного релейного элемента с выходными каскадами выглубления и заглубления (Авторское свидетельство СССР №881225, кл. Е02F 9/20, 1981).

В качестве недостатков устройства можно указать управление по косвенному параметру, что приводит к режиму работы не на максимуме производительности, а лишь вблизи максимума тяговой мощности ЗТМ, а также использование в качестве управляющего воздействия команд заглубления или выглубления рабочего органа, что предопределяет низкое качество получаемой поверхности и делает непригодной систему для применения в процессе планирования грунта ЗТМ.

Наиболее близким по совокупности признаков является система автоматического управления (САУ) рабочим органом автогрейдера, содержащая датчик действительной скорости движения машины, датчик объема грунта перед рабочим органом, задатчик опорных сигналов, управляющий блок, включающий в себя устройство ввода, однокристальный микроконтроллер, постоянное запоминающее устройство и устройство вывода, и исполнительный механизм, состоящий из электрозолотников и гидроцилиндров, используемых для вертикальных перемещений с целью заглубления или выглубления отвала (Никулин П.И., Тепляков И.М., Енин В.И., Кононов А.А. Повышение эффективности процесса копания грунта колесными землеройно-транспортными машинами // Известия ВУЗов: Строительство. - 1999. - №6. - С.105-107).

Достоинством системы является управление по прямому параметру - мгновенной производительности ЗТМ в процессе копания грунта. Однако при достаточно широком диапазоне изменения грунтовых условий, в результате функционирования системы автоматического управления рабочий орган автогрейдера будет непрерывно совершать вертикальные колебательные перемещения для заглубления или выглубления отвала, создавая тем самым неровности получаемой поверхности, что делает неэффективным применение известной САУ при выполнении операций планирования грунта.

Предлагаемое изобретение предназначено для решения задачи автоматического управления рабочим органом автогрейдера в режиме максимума текущей производительности с высоким качеством получаемой поверхности в процессе планирования грунта за счет использования в виде управляющего воздействия изменения угла захвата отвала и применения стандартного устройства поворота отвала (Машины для земляных работ: Учебник для вузов / Д.П.Волков, В.Я.Крикун, П.Е.Тотолин и др.; Под общ. ред. Д.П.Волкова -М.: Машиностроение, 1992. - 448 с.) и одного дополнительного гидроцилиндра для поворота отвала относительно продольной оси машины, обеспечивающего стабильную возможность непрерывного управления поворотом отвала во время разработки грунта.

Задача решается тем, что в известной системе автоматического управления рабочим органом автогрейдера, содержащей датчик действительной скорости движения машины, датчик объема грунта перед рабочим органом, задатчик опорных сигналов, управляющий блок, включающий в себя устройство ввода, постоянное запоминающее устройство, к выходам которых подключен однокристальный микроконтроллер, присоединенный своим выходом к устройству вывода, и исполнительный механизм, включающий в себя электрозолотники, подключенные своим входом к устройству вывода, отличительным признаком является то, что однокристальный микроконтроллер имеет обратную связь с устройством ввода, постоянным запоминающим устройством и устройством вывода, а исполнительный механизм снабжен одним дополнительным гидроцилиндром для поворота отвала относительно продольной оси машины, обеспечивающим стабильную возможность непрерывного управления поворотом отвала во время разработки грунта, и использует стандартное устройство поворота отвала, присоединенное своим входом к выходу электрозолотников, к другому выходу которых присоединен своим входом один дополнительный гидроцилиндр для поворота отвала относительно продольной оси машины, которые в результате совместной работы увеличивают или уменьшают угол захвата рабочего органа в процессе планирования грунта.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно автоматическое управление рабочим органом автогрейдера при планировании грунта в режиме максимума производительности с высоким качеством получаемой поверхности, достигается за счет того, что однокристальный микроконтроллер имеет обратную связь с устройством ввода, постоянным запоминающим устройством и устройством вывода, в системе используется в виде управляющего воздействия изменение угла захвата α_ЗХ отвала, для чего в исполнительном механизме системы автоматического управления используются не гидроцилиндры, применяемые для заглубления и выглубления рабочего органа, а стандартное устройство поворота отвала и один дополнительный гидроцилиндр, обеспечивающий стабильную возможность непрерывного управления поворотом отвала относительно продольной оси машины (изменяющий угол захвата отвала α_ЗХ) во время разработки грунта, присоединенный своим входом к выходу электрозолотников, к другому выходу которых присоединено своим входом стандартное устройство поворота отвала, которые в результате совместной работы увеличивают или уменьшают угол захвата рабочего органа, что приводит к отсутствию управляющих воздействий в виде вертикальных перемещений отвала в процессе планирования грунта.

На чертеже изображена структурная схема системы автоматического управления рабочим органом автогрейдера в процессе планирования грунта.

САУ состоит из датчика действительной скорости движения машины 1, подключенного к ведомому колесу 2, датчика объема грунта 3 перед рабочим органом ЗТМ 4, задатчика опорных сигналов 5, управляющего блока 6, содержащего устройство ввода 7, постоянное запоминающее устройство 8, к выходам которых подключен однокристальный микроконтроллер 9, присоединенный своим выходом к устройству вывода 10, и исполнительного механизма 11, включающего в себя электрозолотники 12, подключенные своим входом к устройству вывода 10, стандартное устройство поворота отвала 13 и дополнительный гидроцилиндр поворота отвала 14, присоединенный входом к выходу электрозолотников и управляющий изменением угла захвата α_ЗХ рабочего органа, причем выходы датчика действительной скорости 1, датчика объема грунта 3 и задатчика опорных сигналов 5 подключены к входу устройства ввода 7, а однокристальный микроконтроллер 9 имеет обратную связь с устройством ввода 7, постоянным запоминающим устройством 8 и устройством вывода 10.

Система работает следующим образом. При начале движения с разработкой грунта оператор посредством управления в ручном режиме гидроцилиндрами вертикального перемещения отвала производит установку (как правило, с помощью относительно небольшого заглубления в грунт) рабочего органа в высотное положение, соответствующее требованиям реальной обстановки на объекте строительства, и включает САУ рабочим органом автогрейдера в процессе планирования грунта. Далее функции оператора сводятся к управлению траекторией движения ЗТМ.

В предлагаемой САУ в качестве информационных параметров используются объем грунта перед рабочим органом V и действительная скорость движения машины υ_Д в процессе планирования грунта, значения которых снимаются с соответствующих датчиков. Произведение этих параметров, деленное на длину отвала, дает численное выражение производительности. В зависимости от разности между предыдущим и текущим значением производительности в данный момент времени вырабатывается сигнал (±Δα_ЗХ), который через устройство вывода подается на электрозолотники и с помощью совместной работы стандартного устройства поворота отвала и дополнительного гидроцилиндра поворота отвала вызывает увеличение или уменьшение угла захвата рабочего органа. Обязательным условием получения наибольшей возможной производительности является проведение работы при полной подаче топлива в двигатель.

С целью предотвращения возникновения аварийных и нестандартных ситуаций предусмотрена защита. Сущность ее заключается в том, что, во-первых, оператор в любой момент времени может перейти на ручное управление, во-вторых, во время работы постоянно снимаемые показания датчиков действительной скорости движения машины и объема грунта перед косопоставленным отвалом сравниваются с заданными опорными значениями этих величин. Сигнал разрешения автоматического регулирования по параметру мгновенной производительности подается только при условии преобладания измеренных датчиками параметров над опорными сигналами. Если же одно из этих условий не выполняется, то исполнительный механизм получает команду на увеличение или уменьшение угла захвата рабочего органа независимо от вычисленного значения производительности.

В результате удается добиться автоматического управления рабочим органом автогрейдера в режиме максимума текущей производительности с высоким качеством получаемой поверхности в процессе планирования грунта за счет использования в виде управляющего воздействия изменения угла захвата косопоставленного отвала и применения в исполнительном механизме стандартного устройства поворота отвала и одного дополнительного гидроцилиндра поворота отвала относительно продольной оси машины.

Система автоматического управления рабочим органом автогрейдера, содержащая датчик действительной скорости движения машины, датчик объема грунта, задатчик опорных сигналов, управляющий блок, включающий в себя устройство ввода, постоянное запоминающее устройство, к выходам которых подключен однокристальный микроконтроллер, присоединенный своим выходом к устройству вывода, и исполнительный механизм, включающий в себя электрозолотники, подключенные своим входом к устройству вывода, отличающаяся тем, что однокристальный микроконтроллер имеет обратную связь с устройством ввода, постоянным запоминающим устройством и устройством вывода, а исполнительный механизм снабжен одним дополнительным гидроцилиндром для поворота отвала относительно продольной оси машины, обеспечивающим стабильную возможность непрерывного управления поворота отвала во время разработки грунта, и использует стандартное устройство поворота отвала, присоединенное своим входом к выходу электрозолотников, к другому выходу которых присоединен своим входом один дополнительный гидроцилиндр для поворота отвала относительно продольной оси машины, которые в результате совместной работы увеличивают или уменьшают угол захвата рабочего органа в процессе планирования грунта.