Система управления гидравлическим манипулятором лесозаготовительной машины

Система управления гидравлическим манипулятором лесозаготовительной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пц 86I063

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.08.79 (21) 2806737/25-08 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.09.81. Бюллетень ¹ 33 (45) Дата опубликования описания 07.09.81 (51) iN IX 1 з

В 25J 13/00

/, А 01G 23/08

Государственный комитет (53) УДК 62-229.72 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Р. Люманов, А. С, Залкинд и В. Ф. Логинов

Центральный научно-исследовательский и проектноМАШ ИНЪ|

Изобретение относится к автоматизации управления рабочими органами лесозаготовительных машин, производящих валку и укладку деревьев в коник, и может быть использовано в лесной промышленности.

Известна система управления копирующим манипулятором (11.

Недостаток ее состоит в том, что она содержит сложную электронную аппаратуру, которая делает систему дорогостоящей, не- 10 надежной и сложной в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство управления приводом рабочего органа лесозаготовительной машины, включающее 15 программный блок, рабочий орган и моделирующий рычаг, на которых установлены потенциометры, соединенные между собой попарно по мостовой схеме и связанные через усилители и электрогидравлические 20 распределители с гидроцилиндрами привода рабочего органа (2).

К основным недостаткам прототипа относится его неоднородность, т. е. применение наряду с гидравлической аппаратурой 25 электрической, что делает систему управления сложной, дорогостоящей ненадежной и снижает уровень унификации.

При погрузке дерева и коник управление манипулятором осущесвляется набором зо определенной программы или моделирующим рычагом. В случае программного управления манипулятором на набор программы оператору приходится затрачивать время, увеличивающее рабочий цикл. К тому же в этом устройстве не предусмотрено приспособление для измерения параметров дерева (массы, высоты, диаметра и т. д.), которые непосредственно влияют на закон движения звеньев манипулятора при погрузке дерева в коник, особенно в процессе его падения. Так как деревья в своем большинстве имеют разные параметры, то для управления манипулятором оператору приходится набирать разные программы в соответствии с этими параметрами, причем последние определяются оператором ориентировочно, визуально, что вносит значительные погрешности при определении закона движения звеньев манипулятора. В случае управления манипулятором моделирующим рычагом практически невозможно осуществить процесс погрузки в коник дерева в процессе его падения, так как управление вручную одновременно тремя координатами, да еще за короткое время очень сложно. Поэтому погрузка осуществляется после падения дерева, что увеличивает рабочий цикл на величину его времени падения. К тому же в этом случае и

861063

3 без учета времени падения дерева его погрузка представляет довольно длительный процесс.

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

К роме 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. В 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, обратные клапаны и золотниковые .-гидрораспредЕлители, управляемые датчдррс цураметров дерева посредством гидромехайическои . связи и кулачковыми механизмами с ку пачками, жестко связанными с соответствующими звеньями манипулятора.

11росрили 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 оптимальныи закон движения, при котором нагрузка, воспринимаемая манипулятором, минимальна. 11ричем 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, 5

20 )5

Зо

35 .0

4 шток которого шарнирно-сочлеиеп с зажимиы I рычаго.I 7. При повороте последнего относительно корпуса рабочего органа 8 в зависимости от диаметра дерева 6 меняется объем рабочей жидкости в датчи«с 5 и соответственно в связанном с ним посредством трубопровода 9 гидроцилиндре 10, шток которого регулирует параметры дросселей 2, 3 «4.

В соответствии с этими параметрами регулируется расхо,< 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, профили 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 напорными клапанами 44, 45 и 46, а очистка рабочей жидкости — фильтром 47.

Технологией работы лесосечной машины предусмотрено 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 гидрораспределителя 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.

861063

"5

Зо

5

Дерево 6, удерживаемое рычагами 7 рабочего органа 8, слева по ходу машины спиливается и валится в заданном 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 гидроцилппдру 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 уменьшаться 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 на механическое управление от кулачка 30.

Окончательная наводка рабочего органа 5 на дерево осуществляется гпдрораспределителямп 38, 39 и 40 для ручного управления (фиг. 2).

2. Вылет манипулятора минимальный, стрела 15 поднята выше стоек коника 37.

Состояние элементов гндросистемы 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 cocBGпми кулачками, дроссель 22 закрыт; дроссели 2, 3 и 4 открыты на величину в соответствии с диаметром дерева.

Работа системы управления осуществляется аналоги гно описанной в случае 1 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 клапан

18 и манипулятор не начнет поворачиваться.

Предлагаемая система управления позволяет автоматизировать процесс погрузки дерева в коник и частичной наводки рабочего органа на дерево. Прп этом не снижается надежность манипулятора, а процесс управления пм зна вительно упрощается. Кроме того, пз рабочего цикла исключается паразитное время на набор программы и управление моделирующим рычагом.

Формула пзобрстснпя

1. Система управления гидравлическим манипулятором лесозаготовительной машины, содержащая рабочий орган, исполнительные гидроцплиндры, гидрораспределители для автоматического и ручного управления и программный блок, отличаю щ а я с я тем, iTQ, с целью сокращения рабочего цикла, повышения надежности работы и упрощения управления, программный блок выполнен в виде набора элементов управления перемещениями исполнительных гидроцилиндров, включающего регулируемые дроссели, обратныс клапаны и гидрораспределители, управляемые датчиком параметров дерева через гидромеханическую передачу и кулачковыми механизмами с кулачками, кннематически связанными с звеньями манипулятора.

2. Система по и. 1, отличающаяся тем, что датчик параметров дерева и гид861063

Фы 2

Составитель В. Аношко

Текред М. Гайдамак

Редактор И. Гохфельд

Корректоры: В. Павлова и В, Любимова

Заказ 1886/15 11зд. ¹ 534 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапуноьа, 2 ротехническая передача выполнены в виде сообщенных мехкду собой двух гидроцнлиндров, один из которых кинематически связан с за>кимпым органом машины и корпусом рабочего органа, а другой — регулируемыми дросселями программного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ЛЪ 574320, кл. В 25J 13/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 609507, кл. А 01G 23/08, 1977,