Адаптивное регулирование привода фрезерной машины

Адаптивное регулирование привода фрезерной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение, в общем, относится к системам регулирования привода для строительных машин, включающих фрезерный барабан, например, таких как фрезерные машины, проходческие комбайны для открытых работ или машины для стабилизации грунта/рециклинга дорожного покрытия. Адаптивная система регулирования движущего привода для подобных машин способствует предотвращению явлений крена вперед, когда машина работает в режиме попутного фрезерования.

Во время нормальной работы строительной машины, имеющей фрезерный барабан, необходимо, чтобы у водителя была возможность сохранять управление при продвижении машины вперед и назад независимо от работы фрезерного барабана. Если противодействующие силы, прикладываемые поверхностью грунта к фрезерному барабану, превышают управляющие усилия, прикладываемые к фрезерному барабану за счет массы, движущей силы и тормозного усилия строительной машины, то может возникнуть явление крена вперед или назад строительной машины. Если строительная машина работает в режиме попутного фрезерования, противодействующие вращающемуся фрезерному барабану силы могут стать причиной крена строительной машины вперед, или если вращающийся фрезерный барабан работает в режиме встречного фрезерования, противодействующие вращающемуся фрезерному барабану силы могут стать причиной крена строительной машины назад. А если строительная машина находится в процессе слишком быстрого опускания в обрабатываемый участок, противодействующая вращающемуся фрезерный барабану сила может стать причиной крена строительной машины вперед или назад в зависимости от режима фрезерования, т.е. режима попутного фрезерования или режима встречного фрезерования.

Системы предшествующего уровня техники, как правило, сталкиваются с подобными нежелательными явлениями, определяя явление после того, как оно произошло, а затем выключая работающие системы машины. Примеры можно увидеть в патенте США 4,929,121 на имя Lent и др.; патенте США 5,318.378 на имя Lent; и патенте США 5,879,056 на имя Breidenbach.

Задача изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать системы для поддержания управления строительных машин, имеющих фрезерный барабаны, а в частности для уменьшения или полного устранения возникновения явлений крена (крена вперед или назад).

Данная задача достигается с помощью способов по пункту 1 или 2 формулы изобретения или устройств по пунктам 9 или 10 формулы изобретения.

В первом варианте осуществления предложен способ регулирования строительной машины, имеющей раму, фрезерный барабан, поддерживаемый рамой, для фрезерования поверхности грунта, множество взаимодействующих с землей опор, взаимодействующих с поверхностью грунта и поддерживающих раму, и движущий привод, связанный с по меньшей мере одной из взаимодействующих с землей опор для обеспечения движущей силы по меньшей мере одной взаимодействующей с землей опоре. Способ включает следующие этапы, на которых:

Фрезерный барабан приводят в действие в режиме попутного фрезерования (этап а). Движущую силу подают к движущему приводу и перемещают строительную машину вперед со скоростью продвижения (этап b). Измеряют параметр, соответствующий противодействующей силе, действующей на фрезерный барабан (этап с). Определяют изменение параметра, соответствующее увеличению противодействующей силы (этап d). В ответ на определение изменения, и при продолжении приведения в действие фрезерного барабана в режиме попутного фрезерования, уменьшают движущую силу, передаваемую на движущий привод, для уменьшения скорости рабочего хода и, тем самым, уменьшают противодействующую силу для предотвращения явления крена вперед (этап е).

Во втором варианте осуществления предложен способ регулирования строительной машины, имеющей раму и фрезерный барабан, поддерживаемый рамой, для фрезерования поверхности грунта. Фрезерный барабан вращают (этап а). Вращающийся фрезерный барабан опускают относительно поверхности грунта (этап b). Измеряют параметр, соответствующий противодействующей силе, действующей на фрезерный барабан (этап с). Определяют изменение параметра, соответствующее увеличению противодействующей силы (этап d). В ответ на определение изменения и при продолжении вращения фрезерного барабана замедляют скорость опускания фрезерного барабана, тем самым предотвращая явление крена вперед или назад (этап е).

Этап (е) первого или второго варианта осуществления может дополнительно включать в себя прикладывание усилия торможения к по меньшей мере одной из взаимодействующих с землей опор. Предпочтительно, это дополнительно осуществляют на этапе (е).

Этап (е) первого варианта осуществления может дополнительно включать в себя предотвращение превышения скорости продвижения строительной машины над выбранной рабочей скоростью. Строительная машина предпочтительно включает в себя корпус фрезерного барабана, поддерживающий фрезерный барабан на раме, при этом на этапе (с) первого варианта осуществления измеряемый параметр представляет собой выходной сигнал по меньшей мере от одного тензометрического датчика, расположенного на раме или на корпусе фрезерного барабана.

На этапе (с) по меньшей мере один тензометрический датчик может быть ориентирован так, что измеряемый параметр соответствует составляющей противодействующей силы, ориентированной по существу перпендикулярно поверхности грунта.

По меньшей мере один тензометрический датчик может также быть ориентирован по существу перпендикулярно поверхности грунта.

Измеряемый параметр может представлять собой выходные сигналы по меньшей мере от двух тензометрических датчиков, расположенных на противоположных сторонах рамы или корпуса фрезерного барабана.

В качестве альтернативы, измеряемый параметр может представлять собой выходной сигнал от динамометрического датчика, функционально связанного с рамой и/или фрезерным барабаном.

В любом из приведенных выше альтернативных вариантов осуществления может быть измерено давление в гидравлическом силовом цилиндре, соединяющем одну из взаимодействующих с землей опор с рамой; и, если измеренное давление в гидравлическом силовом цилиндре падает ниже заданного значения, работа фрезерного барабана будет остановлена.

В дополнительном альтернативном варианте осуществления измеренный параметр на этапе (с) может представлять собой выходной сигнал от по меньшей мере одного тензометрического датчика, расположенного на раме, который измеряет изгиб рамы.

Измеренный параметр на этапе (с) может также представлять собой нагрузку в по меньшей мере одном подшипнике, поддерживающем с возможностью вращения фрезерный барабан на раме.

Этап (d) первого и второго вариантов осуществления может дополнительно включать определение, находится ли противодействующая сила в пределах рабочего диапазона, устанавливаемого как диапазон процентных отношений массы строительной машины, при этом диапазон ограничен нижней границей, большей чем 0%, и верхней границей, меньшей чем 100%; а этап (е) может дополнительно включать уменьшение скорости продвижения или замедление скорости опускания фрезерного барабана только, если противодействующая сила находится в пределах или выше рабочего диапазона.

Этап (е) первого варианта осуществления может дополнительно включать уменьшение скорости продвижения в линейном соотношении к противодействующей силе во всем рабочем диапазоне. Этап (е) первого и второго вариантов осуществления в качестве альтернативы может дополнительно включать уменьшение движущей силы к движущему приводу до нуля или остановку опускания вращающегося фрезерного барабана в поверхность грунта, если противодействующая сила равна или больше, чем верхняя граница рабочего диапазона.

В качестве примера, на этапе (d) нижняя граница составляет по меньшей мере 50%, а верхняя граница составляет не больше чем 95%.

На этапе (с) первого и второго вариантов осуществления измеренный параметр может представлять собой выходной сигнал от по меньшей мере одного тензометрического датчика, расположенного на раме или на корпусе фрезерного барабана, или выходные сигналы от по меньшей мере двух тензометрических датчиков, расположенных на противоположных сторонах рамы или корпуса фрезерного барабана, выходной сигнал от динамометрического датчика, функционально связанного с рамой или фрезерным барабаном, выходной сигнал от по меньшей мере одного тензометрического датчика, расположенного на раме и измеряющего изгиб рамы, нагрузку в по меньшей мере одном подшипнике, поддерживающем с возможностью вращения фрезерный барабан на раме.

Задача также достигается посредством признаков пункта 9 или 10 формулы изобретения.

В первом варианте осуществления строительная машина содержит раму и фрезерный барабан, поддерживаемый рамой, для фрезерования поверхности грунта. Фрезерный барабан выполнен с возможностью приведения в действие в режиме попутного фрезерования. Со стороны поверхности грунта раму поддерживает множество взаимодействующих с землей опор. По меньшей мере с одной из взаимодействующих с землей опор связан движущий привод для обеспечения движущей силы для продвижения строительной машины по поверхности грунта. Датчик выполнен с возможностью определения параметра, соответствующего противодействующей силе со стороны поверхности грунта, действующей на фрезерный барабан. Исполнительный механизм функционально связан с движущим приводом для регулирования выходной движущей силы посредством движущего привода. Контроллер соединен с датчиком для приема входного сигнала от датчика и соединен с исполнительным механизмом для отправки управляющего сигнала исполнительному механизму. Контроллер включает в себя рабочую программу, которая определяет изменение измеренного параметра, соответствующее увеличению противодействующей силы, и в ответ на изменение уменьшает движущую силу, передаваемую к движущему приводу, для содействия предотвращению явления крена вперед строительной машины.

Во втором варианте осуществления строительная машина содержит раму и фрезерный барабан, поддерживаемый рамой, для фрезерования поверхности грунта. Множество взаимодействующих с землей опор поддерживает раму со стороны поверхности грунта. По меньшей мере один датчик выполнен с возможностью определения параметра, соответствующего противодействующей силе со стороны поверхности грунта, действующей на фрезерный барабан. Исполнительное средство функционально связано с фрезерным барабаном или с рамой для регулирования скорости, с которой фрезерный барабан опускается в поверхность грунта. Контроллер соединен с датчиком для приема входного сигнала от датчика и соединен с исполнительным механизмом для отправки управляющего сигнала исполнительному механизму. Контроллер включает в себя рабочую программу, которая определяет изменение измеренного параметра, соответствующее увеличению противодействующей силы, и в ответ на изменение уменьшает скорость, с которой фрезерный барабан опускается для содействия предотвращению явления крена вперед или назад строительной машины.

Исполнительное средство может представлять собой исполнительный механизм, связанный с движущим приводом, или подъемные исполнительные механизмы, связанные с рамой для поднятия или опускания фрезерного барабана вместе с рамой.

Строительная машина согласно обоим вариантам осуществления может дополнительно содержать систему торможения, соединенную с одной или более взаимодействующих с землей опор; при этом с тормозной системой также соединен контроллер, а рабочая программа дополнительно направляет тормозную систему для приложения усилия торможения для содействия предотвращению явления крена вперед.

Датчик согласно обоим вариантам осуществления строительной машины может содержать по меньшей мере один тензометрический датчик.

По меньшей мере один тензометрический датчик может иметь ось датчика, ориентированную так, что по меньшей мере большая часть усилия, измеряемого тензометрическим датчиком, ориентирована перпендикулярно поверхности грунта.

По меньшей мере один тензометрический датчик может быть расположен на раме.

Может быть предусмотрено по меньшей мере два тензометрических датчика на противоположных сторонах рамы.

Строительная машина может дополнительно содержать: корпус фрезерного барабана, поддерживающий фрезерный барабан на раме; при этом на корпусе фрезерного барабана расположен по меньшей мере один тензометрический датчик.

В качестве альтернативы, на противоположных сторонах корпуса фрезерного барабана могут быть предусмотрены по меньшей мере два тензометрических датчика.

В дополнительном варианте осуществления датчик может содержать по меньшей мере один динамометрический датчик.

Датчик может содержать по меньшей мере один тензометрический датчик, прикрепленный к раме и ориентированный для определения изгиба рамы.

В альтернативном варианте осуществления датчик может содержать по меньшей мере один датчик нагрузки на подшипник.

Рабочая программа контроллера может определять, находится ли противодействующая сила в пределах рабочего диапазона, продолжающегося от нижней границы до верхней границы, при этом рабочая программа уменьшает в первом варианте осуществления движущую силу к движущему приводу или уменьшает во втором варианте осуществления скорость опускания фрезерного барабана в поверхность грунта, если противодействующая сила находится в пределах рабочего диапазона.

Рабочая программа может уменьшать движущую силу до нуля, если противодействующая сила равна или выше верхней границы рабочего диапазона.

Многочисленные задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятными специалистам в данной области техники при прочтении приведенного ниже описания, рассматриваемого в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 представляет собой вертикальный вид сбоку строительной машины.

Фиг.2 представляет собой схематичный вертикальный вид сбоку, показывающий фрезерный барабан, работающий в режиме попутного фрезерования.

Фиг.3 представляет собой вертикальный вид сбоку корпуса фрезерного барабана строительной машины по фиг.1 и иллюстрирует положение сенсорного элемента тензометрического датчика на корпусе фрезерного барабана над осью вращения фрезерного барабана.

Фиг.4 представляет собой увеличенное изображение тензометрического датчика, установленного в корпусе фрезерного барабана по фиг.3.

Фиг.5 представляет собой схематичную иллюстрацию системы управления.

Фиг.6 представляет собой графическую иллюстрацию, показывающую один пример способа, в котором система управления может уменьшить скорость продвижения строительной машины, на основании измеренной противодействующей силы, воздействующей на фрезерный барабан. Как показано пунктирной линией, скорость рабочего хода уменьшается по линейному закону в пределах рабочего диапазона, при этом противодействующая фрезерному барабану сила увеличивается от приблизительно 70% массы машины до приблизительно 90% массы машины. Сплошная линия представляет заданное значение необходимой скорости продвижения машины.

Фиг.7 представляет собой графическое отображение данных, взятых во время фактической работы системы управления. Верхняя часть графика показывает фактическую измеренную скорость продвижения, в отличие от заданного значения скорости продвижения. Нижняя часть графика показывает в виде пунктирной линии противодействующую силу, измеренную посредством тензометрического датчика, и отличающуюся от противодействующей силы в виде пунктирной линии «точка-тире», представляющую измерение изменений давления внутри одного из гидравлических силовых цилиндров, поддерживающих один из движущих приводов.

Фиг.8 представляет собой блок-схему, отображающую основные принципы рабочей программы, используемой системой управления по фиг.5.

Фиг.9 представляет собой схематичную вертикальную проекцию фрезерного барабана с датчиком нагрузки на подшипник.

На фиг.1 показан вертикальный вид сбоку строительной машины, обозначенной в общем позицией 10. Строительная машина 10, проиллюстрированная на фиг.1, представляет собой фрезерную машину. Строительная машина 10 может также представлять собой машину для стабилизации грунта/рециклинга дорожного покрытия или другую строительную машину типа, включающего фрезерный барабан 12. Фрезерный барабан 12 схематично проиллюстрирован на фиг.2 во взаимодействии с поверхностью 14 грунта.

Строительная машина 10 по фиг.1 включает в себя раму 16 и корпус 18 фрезерного барабана, прикрепленный к раме 16. Фрезерный барабан 12 поддерживается с возможностью вращения внутри корпуса 18 фрезерного барабана.

Фрезерный барабан 12 по фиг.2 схематично показан работающим в режиме попутного фрезерования. В режиме попутного фрезерования строительная машина 10 движется вперед слева направо в направлении, обозначенном стрелкой 20 на фиг.1 и 2.

Фрезерный барабан 12 вращается по часовой стрелке, как показано стрелкой 22. Фрезерный барабан 12 имеет множество резцов 24, установленных на нем. Каждый из резцов 24 поочередно взаимодействует с поверхностью 14 грунта и вырезает в поверхности грунта направленный вниз дугообразный проход, такой как 26. На схематичной иллюстрации по фиг.2 резец 24А только что закончил нарезку дугообразного прохода 26А. Следующий резец 24В близок к взаимодействию с поверхностью грунта и будет нарезать следующий дугообразный проход 26В, который показан пунктирными линиями. Фиг.2 является всего лишь схематичной и, как будет понятно специалистам в данной области техники, барабан 12 на самом деле имеет огромное количество резцов, прикрепленных к нему по всей его ширине, и в любом поперечном сечении барабана только в направлении движения фактически будет присутствовать один или два резца. Однако по всей ширине барабана 12 в любой момент времени с землей может взаимодействовать целых тридцать резцов.

Следует отметить, что усилия, прикладываемые к поверхности 14 грунта ножевым барабаном 12, двигают строительную машину 10 вперед в том же направлении, в котором движется барабан строительной машины.

Со ссылкой на фиг.1 строительная машина 10 включает в себя множество взаимодействующих с землей опор, таких как 28 и 30. Взаимодействующие с землей опоры 28 и 30 иногда упоминаются, как ходовые механизмы, и могут представлять собой либо бесконечные гусеницы, как показано, либо они могут представлять собой колеса и шины. Строительная машина 10 может включать в себя одну или более передних взаимодействующих с землей опор 28 и одну или более задних взаимодействующих с землей опор 30. Как будет понятно специалистам в данной области техники, строительная машина 10, как правило, имеет три или четыре подобных взаимодействующих с землей опоры. Каждая взаимодействующая с землей опора, такая как 28 или 30, прикреплена к нижнему концу гидравлического силового цилиндра, такого как 32 или 34, для того чтобы поддерживать раму 16 со стороны земли 14 регулируемым образом. Силовые цилиндры 32 и 34 заключены в выдвижные корпуса 36 и 38, которые обеспечивают подъем рамы 16 с возможностью регулирования относительно поверхности 14 грунта.

Одна или более взаимодействующих с землей опор 28 и 30 будут иметь движущий привод, такой как 40 или 42, связанный с ними, для обеспечения движущей силы для продвижения строительной машины 10 по поверхности 14 грунта. Движущие приводы 40 и 42 могут представлять собой гидравлические приводы или электрические приводы или любой другой подходящий механизм движущего привода. Строительная машина 10 включает в себя кабину 44 или пульт управления оператора, в которой оператор-человек может сидеть в операторском кресле 46 или стоять для управления работой строительной машины 10 с пульта 48 управления.

В большинстве случаев строительные машины, включающие в себя фрезерный барабан, могут работать либо в режиме попутного фрезерования, который схематично проиллюстрирован на фиг.2, или в режиме встречного фрезерования, в котором фрезерный барабан вращается в противоположном направлении. Конечно, при работе в режиме встречного фрезерования, наклон режущих зубцов 24 должен быть обратным. Следует отметить, что понятие работы в режиме попутного фрезерования или в режиме встречного фрезерования относится к направлению вращения взаимодействующих с землей опор. Если барабан вращается в том же направлении, в котором вращаются взаимодействующие с землей опоры (колеса или гусеницы), машина задействована в режиме попутного фрезерования. Если барабан вращается в противоположном направлении, от направления взаимодействующих с землей опор, то машина задействована в режиме встречного фрезерования. Машина, такая как показана на фиг.1, которая работает в режиме попутного фрезерования при движении в направлении вперед, будет работать в режиме встречного фрезерования при движении в обратном направлении. Работа в режиме встречного фрезерования иногда в отрасли упоминается, как «встречное фрезерование», а работа в режиме попутного фрезерования иногда упоминается, как «попутное фрезерование».

Различные строительные машины могут использовать для различных рабочих ситуаций режим встречного фрезерования или режим попутного фрезерования. В одном типе строительных машин, известных как машина для стабилизации грунта/рециклинга дорожного покрытия, поверхность грунта фрезеруют, а измельченный материал немедленно распределяют, а затем повторно спрессовывают. В подобных машинах для стабилизации грунта/рециклинга дорожного покрытия предпочтительным является режим попутного фрезерования, потому что он имеет тенденцию к получению в результате более мелких частиц измельченного материала дорожного покрытия, чем получается при режиме встречного фрезерования.

Чтобы начать выполнение фрезеровочного цикла строительной машиной 10, работающей в режиме попутного фрезерования, который проиллюстрирован на фиг.2, строительную машину перемещают в необходимое начальное положение, при этом фрезерный барабан 12 удерживают в поднятом положении, над поверхностью 14 грунта. Для фрезерной машины подъем фрезерного барабана 12 относительно поверхности грунта, обычно, регулируют посредством выдвижения и втягивания гидравлических силовых цилиндров, таких как 32 и 34. Для машины для стабилизации грунта/рециклинга дорожного покрытия подъем фрезерного барабана 12 относительно поверхности грунта, обычно, регулируют посредством гидравлических силовых цилиндров, которые опускают барабан относительно рамы машины. Фрезерный барабан 12 вращается в направлении 22, как проиллюстрировано на фиг.2. Скорость вращения фрезерного барабана 12, как правило, является постоянной скоростью порядка приблизительно 100 об/мин, которая определяется рабочей скоростью первичного источника питания машины 10, обычно дизельного двигателя, и кинематической цепью, связывающей источник питания через муфту с фрезерным барабаном 12, обычно, устройством клинового приводного ремня и шкива, приводящим в действие зубчатый редуктор, заключенный внутри фрезерного барабана 12. Затем вращающийся фрезерный барабан опускают относительно поверхности 14 грунта до тех пор, пока резцы 24 не начнут резать поверхность 14 грунта. Вращающийся барабан продолжают медленно опускать до требуемой глубины фрезерования. Затем строительную машину 10 двигают вперед в направлении 20 за счет приложения движущей силы к приводам рабочего хода, таким как 40 и 42.

Глубину выреза, выполняемого фрезерным барабаном 12, как правило, регулируют с помощью системы регулирования профиля, которая отслеживает реперную линию, например направляющий трос или направляющую канавку на земле, и которая поддерживает необходимый подъем резания фрезерного барабана 12. Скорость продвижения машины 10 может регулироваться человеком-оператором, находящимся в кабине 44, и может включать установку заданного значения необходимой скорости продвижения в системе управления. Одной проблемой, с которой иногда сталкиваются при использовании строительной машины 10, работающей в режиме попутного фрезерования, который проиллюстрирован на фиг.2, является явление неконтролируемого крена вперед, при котором мощность, прикладываемая к фрезерному барабану 12, может стать причиной съезжания фрезерного барабана 12 за пределы выреза на поверхность 14 грунта, так что фрезерный барабан фактически ведет машину 10 вперед. Подобное явление крена вперед может произойти вследствие того, что скорость поверхности фрезерного барабана в несколько раз больше скорости колес или гусениц, которые приводят в движение машину.

Работа фрезерного барабана 12 может быть описана в виде функции противодействующей силы, прикладываемой поверхностью 14 грунта к фрезерному барабану 12. Можно считать, что противодействующая сила имеет вертикальную составляющую и горизонтальную составляющую. Вертикальная составляющая противодействующей силы возникает, главным образом, благодаря той части общей массы строительной машины 10, которая поддерживается за счет взаимодействия фрезерного барабана 12 с поверхностью 14 грунта. Горизонтальная составляющая противодействующей силы возникает, главным образом, благодаря движущему приводу, продвигающему барабан вперед в грунт. Некоторые варианты осуществления изобретения, описанные в данной заявке, рассматривают главным образом вертикальную составляющую противодействующей силы, но изобретение не ограничено исключительно вертикальной составляющей. Перед взаимодействием фрезерного барабана 12 с поверхностью 14 грунта, когда фрезерный барабан 12 удерживают над поверхностью 14 грунта, противодействующая сила равна нулю. Вся масса строительной машины 10 опирается на различные взаимодействующие с землей опоры, такие как 28 и 30. По мере опускания фрезерного барабана 12 во взаимодействие с поверхностью 14 грунта некоторая часть данной массы строительной машины 10 фактически переходит на фрезерный барабан 12, и, таким образом, вертикальная нагрузка, приходящаяся на различные взаимодействующие с землей опоры, такие как 28 и 30, уменьшается за счет величины данной нагрузки, переходящей на фрезерный барабан 12. Если бы гидравлические силовые цилиндры 32 и 34 были втянуты в положение, когда взаимодействующие с землей опоры 28 и 30 были полностью подняты над землей, а вся машина опиралась на фрезерный барабан 12, тогда вертикальная составляющая противодействующей силы равнялась бы 100% массы строительной машины. Таким образом, в процессе работы машины 10 с фрезерным барабаном 12, находящимся во взаимодействии с поверхностью 14 грунта, вертикальная составляющая противодействующей силы будет находиться где-то между нулем и 100% массы строительной машины. В данную противодействующую силу вносит вклад множество факторов. Среди прочего данные вносящие вклад факторы включают:

1. Состояние резцов 24, т.е. являются ли они новыми или изношенными;

2. Твердость материала поверхности 14 грунта, подлежащей фрезерованию;

3. Скорость продвижения, с которой машина 10 продвигается вперед в направлении 20; и

4. Глубина 50 фрезерования, на которую фрезерный барабан врезается в поверхность 14 грунта.

Еще одним фактором, который начинает действовать, когда фрезерный барабан 12 сначала опускают во взаимодействие с поверхностью 14 грунта, является скорость опускания, с которой вращающийся фрезерный барабан 12 опускают в поверхность 14 грунта. Данные различные факторы оказывают воздействие на противодействующую силу, и ниже изложена вероятность неожиданных явлений «крена вперед» или «крена назад».

Что касается состояния резцов 24, если резцы являются новыми и острыми, противодействующая сила является низкой, а по мере износа резцов противодействующая сила увеличивается.

Что касается твердости материала поверхности 14 грунта, то чем тверже материал, тем выше противодействующая фрезерному барабану 12 сила. Если машина 10 неожиданно сталкивается с материалом дорожного покрытия повышенной прочности, то машина может неожиданно накрениться вперед.

Что касается скорости продвижения, то более высокие скорости продвижения являются причиной более высоких противодействующих фрезерному барабану 12 сил. Кроме того, чем ближе скорость продвижения к окружной скорости на периферии резцов 24, тем выше риск явления крена вперед.

Что касается глубины фрезерования, то следствием более больших глубин фрезерования являются более высокие противодействующие силы. Но вклад глубины фрезерования в противодействующую силу фактически является противоположным влиянию на вероятность явлений крена вперед. Несмотря на то что противодействующие силы увеличиваются при более больших глубинах фрезерования, для увеличенных глубин фрезерования, для того чтобы произошло явление крена вперед, фрезерный барабан должен выбраться из глубины выреза. Для глубоких вырезов фрезерному барабану более тяжело выбраться из выреза, и, таким образом, следствием более глубоких вырезов является меньшая вероятность явления крена вперед.

Машина 10 включает в себя адаптивную систему 52 регулирования движущего привода, схематично проиллюстрированную на фиг.5, которая отслеживает данную противодействующую силу, действующую на фрезерный барабан 12, и оказывает содействие в предотвращении явлений крена вперед посредством регулирования одного или более факторов, вносящих вклад в противодействующую силу.

В процессе нормальной работы строительной машины 10 наиболее легко регулируемым фактором, описанным выше, является скорость продвижения, и, таким образом, в одном варианте осуществления адаптивной системы 52 регулирования движущего привода, в ответ на измеренную противодействующую фрезерному барабану 12 силу, регулируют движущую силу, передаваемую на движущие приводы 40 и 42.

В еще одном варианте осуществления, когда вращающийся фрезерный барабан 12 сначала опускают во взаимодействие с поверхностью 14 грунта, противодействующую силу можно регулировать посредством регулирования скорости опускания фрезерного барабана 12 в поверхность грунта.

Система 52 регулирования включает в себя по меньшей мере один датчик 54, а предпочтительно пару датчиков 54 и 56, выполненных с возможностью определения параметра, соответствующего противодействующей силе со стороны поверхности 14 грунта, действующей на фрезерный барабан 12. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.3 и 4, датчики 54 и 56 представляют собой тензометрические датчики, установленные на противоположных боковых стенках корпуса 18 фрезерного барабана. На фиг.3 и 4 первый тензометрический датчик 54 показан установленным в канавку 58, образованную в боковой стенке корпуса 18 фрезерного барабана. Электрические провода 60 связывают тензометрический датчик 54 с контроллером 62. Закрывающая пластина (не показана) обычно закрывает канавку 58 для защиты тензометрического датчика 54 и связанной с ним электропроводки 60 в процессе работы.

Как лучше видно на фиг.3 и 4, тензометрический датчик 54 предпочтительно имеет продольную ось 64, которая ориентирована по существу вертикально, так что она будет по существу перпендикулярна поверхности 14 грунта, и предпочтительно расположена непосредственно над и по существу пересекает ось 66 вращения фрезерного барабана 12.

Следует отметить, что отсутствует необходимость в ориентации тензометрического датчика 54 строго вертикально, и отсутствует необходимость в расположении тензометрического датчика 54 непосредственно над осью 66 вращения и наличии своей оси 64, пересекающей ее. Вообще говоря, тензометрический датчик 54 должен быть ориентирован таким образом, чтобы по меньшей мере главная часть силы, измеряемой тензометрическим датчиком, была ориентирована по существу перпендикулярно поверхности 14 грунта.

Вследствие того, что нагрузка противодействующей силы на работающий барабан 12 может быть неравномерной по всей его ширине, предпочтительно иметь два тензометрических датчика 54 и 56, установленных на противоположных сторонах корпуса 18 фрезерного барабана рядом с противоположными концами фрезерного барабана 12, так чтобы совмещенные измерения тензометрических датчиков 54 и 56 представляли всю противодействующую силу, действующую на фрезерный барабан 12. Что касается фиг.2, то следует понимать, что фактически имеется большое количество режущих зубцов 24, в любой момент времени взаимодействующих с поверхностью 14 грунта. Датчики противодействующей силы согласно настоящему изобретению предпочтительно реагируют на вертикальную составляющую суммы всех противодействующих сил, действующих на все зубцы, которые взаимодействуют с поверхностью грунта в любой момент времени. Одним подходящим тензометрическим датчиком, который может быть использован для датчиков 54 и 56, является Model DA 120, поставляемая ME-Meβsysteme GmbH Hennigsdorf, Germany.

Контроллер 62 принимает сигналы от датчиков 54 и 56 посредством электрических проводов, таких как 60. Контроллер 62 содержит компьютер или другое программируемое устройство с подходящими устройствами ввода и устройствами вывода, и соответствующим программным обеспечением, включая рабочую программу, которая определяет изменение в измеряемом параметре, соответствующем увеличению противодействующей силы, и в ответ на данное изменение отправляет управляющие сигналы посредством линий связи 68 и 70 одному или более исполнительным механизмам 72 и 74 для регулирования движущей силы, предоставляемой движущему приводу, такому как 40 и 42. Исполнительные механизмы 72 и 74 могут, например, представлять собой электронно-управляемые клапаны, которые регулируют поток гидравлической жидкости в гидравлические приводы 40 и 42 для регулирования скорости продвижения машины 10.

Если контроллер 62 регулирует скорость, с которой фрезерный барабан 12 опускается в грунт, исполнительные механизмы 72 и 74 могут представлять собой электронно-управляемые клапаны, которые регулируют поток гидравлической жидкости в гидравлические силовые цилиндры 32, 34, которые поднимают и опускают раму с барабаном относительно земли.

Фиг.6 представляет собой графическое изображение отношения между скоростью продвижения и противодействующей силой, которое реализуется посредством варианта осуществления рабочей программы контроллера 62. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.6, измеренная противодействующая сила в виде процентного отношения общей массы машины 10 отображена на горизонтальной оси и продолжается от 0% до 100%. Противодействующая сила, равная 0%, отображает ситуацию, когда фрезерный барабан 12 полностью поднят над поверхностью 14 грунта. Противодействующая сила, равная 100%, представляет ситуацию, когда полная масса машины 10 опирается на фрезерный барабан 12 и никакая часть этой массы не приходится на взаимодействующие с землей опоры, например, 28 и 30. Вертикальная шкала с левой стороны на фиг.6 отображает скорость продвижения машины 10 в метрах в минуту. Пунктирная линия 71 отображает регулируемую скорость продвижения машины 10, при регулировании с помощью варианта осуществления рабочей программы системы 62 управления. Сплошная линия 73 отображает заданное значение скорости продвижения, выбранное оператором. В показанном примере заданное значение составляет 20,0 м/мин.

На фиг.6 рабочий диапазон 75 ограничен между нижней границей 77 и верхней границей 79 по горизонтальной оси. В проиллюстрированном варианте осуществления нижняя граница 77 составляет приблизительно 70%, а верхняя граница 79 составляет приблизительно 90% общей массы машины. Когда противодействующая сила меньше, чем нижняя граница рабочего диапазона, скорость продвижения машины 10, которая отображена посредством горизонтальной части 71А пунктирной линии, приблизительно равна заданному значению скорости рабочего хода, выбранному оператором машины. Заданное значение очень похоже на автоматизированное регулирование скорости, наподобие устройства автоматического поддержания скорости в автомобиле, с помощью которого оператор может выбирать и обеспечивать поддержание требуемой постоянной скорости с помощью системы управления.

Однако рабоч