NO155852B - Innretning for selvstending regulering av en jordbearbeidingsmaskins motorturtall. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for selvstendig regulering av en jordbearbeidingsmaskins motorturtall, især en hydraulisk gravemaskin ifølge kravenes innledning.

Oppfinnelsen angår videre en for gjennomføring av fremgangsmåte bestemt og egnet innretning med et styreledd som står i forbindelse med på den ene side, vanligvis via en strekk-kabel, med en i førersetets område anordnet, håndbetjent styrearm ("gassarm") og på den annen side med en på kraftstoffregulatoren for den vanligvis som dieselmotor utformede motor, virkende turtallinnstillingsarm.

Som omtalt ovenfor er motoren i en slik jordbearbeid-ningsmaskin, eksempelvis en hydraulisk drevet gravemaskin e.l., vanligvis en dieselmotor og har en såkalt regulator med hvilken den foran som turtallinnstillingsarm betegnede arm på kraft-stof f innsprøytingspumpen kan innstille den kraftstoffmengde som skal tilføres til enhver tid ("å regulere") som skal til-føres forbrenningskamrene i dieselmotoren for på denne måte å drive motoren ved et bestemt turtall som igjen er et mål for den effekt motoren skal avgi.

Da betjeningspersonen, vanligvis altså føreren, ved slike jordbearbeidningsmaskiner, vanligvis sitter på et fører-sete i et førerhus og derfra styrer prosessen og de andre ar-beidsbevegelser, er det mer hensiktsmessig og derfor også mer vanlig at det i førersetets område er anordnet en ofte også

som "gasspedal" betegnet styrearm med hvilken føreren over et mot turtallsinnstillingsarmen virkende forbindelsesledd (eventuelt også via en kjede med slike forbindelsesledd), kan gjen-nomføre turtallreguleringen og dermed reguleringen av ytelsen fra førersetet.

Dette "forbindelsesledd" kan være såkalte styresten-ger eller/og et kabeltrekk e.l. Imidlertid virker i siste ende en bevegelse av den i førersetets område anordnede styrearm på kraftstoffregulatorens turtallinnstillingsarm, slik at motorturtallet og dermed motoreffekten kan innstilles ved hjelp av denne styrearm.

Ved oppstarting innstiller betjeningspersonen, altså eksempelvis gravemaskinføreren, ved hjelp av styrearmen det for den stilte arbeidsoppgave (eksempelvis lossing av rør fra en lastebil på et plan e.l.) nødvendige turtall og dermed motoreffekten og begynner deretter å gjennomføre arbeidet.

I løpet av gjennomføringen av en slik arbeidsoppgave opptrer imidlertid ofte (lengre) pauser og eksempelvis skjer dette når sand skal losses med en gravemaskin fra en bil med tilhenger og hvor lastebilen etter lossingen blir forskøvet slik at tilhengeren kan losses. Tallrike ytterlige brukstil-feller kan tilføyes hvor ved gjennomføring av bestemte arbeids-oppgaver mer eller mindre tvangsstyrte bestemte (lengre) arbeidspauser opptrer.

I disse arbeidspauser lar betjeningspersonen det på forhånd valgte motorturtall (som ofte først er innstilt opti-malt etter en viss utprøving) vanligvis være innstilt slik at motoren også i løpet av arbeidspausen løper videre med det foran allerede beskrevne arbeidsturtall for ikke å måtte fore-ta en ny innstilling ved arbeidsstart. Dette fører således til uholdbart høye energitap. Fordi en motors kraftstofforbruk, og dermed også en dieselmotors, nå en gang som kjent er avhengig av motorturtallet, og i tillegg kommer at eksempelvis en hydraulisk gravemaskins dieselmotor også driver hydraulikkpumpene osv. slik at det i de foran beskrevne arbeidspauser fremkommer et uforholdsmessig høyt kraftstofforbruk som i og for seg ikke er nødvendig da det i arbeidspausene egentlig ikke kreves noen ytelse fra maskinen.

For å avhjelpe dette misforhold, er en lignende innretning kjent fra SE 394 903, hvor den i det etterfølgende generelt som gravemaskinfører betegnede betjeningsperson, ved hjelp av styrearmen, via et kabeltrekk, innstiller et basis-tomgangsturtall som ved hjelp av en skrue innstilles til et over det egentlige tomgangsturtall liggende, der med "hvileturtall" betegnet turtall. Ved egentlig igangsetting av grave-arbeidet kan således betjeningsarmen (eventuelt også to betje-ningsarmer) aktiveres, da mateledningen ved igangsetting av en arbeidsbevegelse, tilføres trykkmiddel, idet pumpen blir forbundet med bestemte ledningsavsnitt. Dette bevirker at et stempel i en stempel-sylinderenhet forskyves mot virkningen av en fjær og stempel-sylinderenheten forlenges slik at den på innsprøytingspumpen virkende arm svinges og motorturtallet øker.

Oppheves ved denne kjente innretning trykket i de ledninger som fører til pumpen, så medfører dette også et tilsvarende trykkfall i mateledningen slik at stemplet i stempel-sylinderenheten under påvirkning av den foran nevnte fjær, begynner å bevege seg tilbake til sin hvilestilling ( og trykk-middelet strømmer tilbake via en ledning og en drosselventil til trykkmiddelbeholderen). Den på innsprøytingspumpen umiddelbart virkende arm føres uten videre ved hjelp av sylinderen i stempel-sylinderenheten meget hurtig til den stilling som tilsvarer det såkalte gjennomgangsturtall, mens den bringes tilbake betydelig langsommere til hvileturtallstillingen.

Prinsipielt kan det i forbindelse med denne kjente innretning fastslås at det her handler om en forstyringstrykk-avhengig turtallregulering mellom tomgangsturtallet (hhv. et over tomgangsturtallet beliggende hvileturtall) og det maksi-male turtall, idet motoren ved tilførsel med et konstant trykk går opp til maksimalt turtall.

En slik utforming er imidlertid uheldig også på grunn av at et bortfall av styringsenergien medfører at motoren forblir på det ovenfor definerte basisturtall og gravemaskinen e.l. kan altså ikke mere arbeide.

Den foreliggende oppfinnelsen tar sikte på å forbedre den kjente innretning av den foran beskrevne type især slik at gravemaskinen e.l. også ved bortfall av den styringsenergi som skal utløse den planlagte selvstendige regulering, fremdeles forblir arbeidsdyktig, idet det videre bestrebes å oppnå at arbeidshydraulikkens lave trykkbehov, slik det eksempelvis foreligger ved arbeidsoperasjonen "senke last", arbeider med det kraftstoffbesparende lave turtall (ifølge oppfinnelsen tomgangsturtall) og ikke eksempelvis med det ved den kjente innretning tvangsinnstillende høye arbeidsturtall, idet dette ved den kjente innretning innstilles tvangsmessig da styrearmen ved arbeidsoperasjoner må svinges ut. Derved skal det ved "automatikken" ifølge oppfinnelsen ikke egentlig foregå en turtallregulering, slik dette er tilfellet ved den kjente innretning, men det arbeidsturtall (og dermed motorytelsen) som passer til den enkelte arbeidsoppgave, styres av gravemaskin-føreren her som tidligere ved hjelp av wiretrekk.

For løsning av denne oppgave stilles ved begynnelsen av en bestemt arbeidsoppgave av gravemaskinføreren, et denne spesielle arbeidsoppgave tilpasset motorturtall. Ved avbrytelse av arbeidsoppgaven stilles motorturtallet via et gitt tidsintervall automatisk ned til motorens tomgangsturtall og motorturtallet stilles automatisk ved gjenopptagelse av arbeidsoppgaven på det opprinnelig til vedkommende arbeidsoppgave av gravemaskinføreren innstilte arbeidsturtall.

Innretningen ifølge oppfinnelsen løser den foran

nevnte oppgave med de i kravenes karakteriserende deler an-førte trekk.

Oppfinnelsen beskrives på grunnlag av en utførelse vist på tegningen, hvor figur 1 viser et koblingsskjema for en utførelse av en innretning ifølge oppfinnelsen, i arbeidsstil-lingen, figur 2 viser et tidsdiagram for inngangs- og utgangs-impulser tilordnet tidsreléet som bevirker den tidmessige for-sinkelse, figur 3 viser et kobingsskjerna for en nødavkobling, figur 4 tilsvarer figur 1, men i pausestilling og figur 5 viser skjematisk en innretning ifølge oppfinnelsen, tilsvarende figur 1-4.

Figur 1 på tegningen viser et koblingsskjerna for en innretning ifølge oppfinnelsen for automatisk regulering, hhv. styring, dvs. for anpassing av motorturtallet i en hydraulisk drevet gravemaskin, til de spesielle arbeidsbetingelser, mellom et arbeidsturtall og et under arbeidsturtallet liggende andre turtall, i dette tilfelle tomgangsturtallet, hvor gravemaskin-føreren ved starten, av en bestemt arbeidsoppgave innstiller det til denne arbeidsoppgave passende arbeidsturtall ved hjelp av en styrearm (gassarm), slik at gravemaskinen arbeider med en bestemt ytelse, og hvor ved start av en bestemt, på forhånd gitt hhv. innstillbar pausetid når en arbeidspause inntrer, motorturtallet selvstendig kobles tilbake til tomgangsturtalle/t og ved gjenopptagelse av arbeidsoperasjonen kobles igjen det av gravemaskinføreren innstilte turtall inn.

Henvisningstallene i de forskjellige figurer er valgt ens for samme eller lignende deler. Figur 1 viser dieselmotoren 1 i en hydraulisk drevet gravemaskin, idet motoren via en på tegningen skjematisk vist mekanisk kobling 2 som alltid er koblet i inngrep med hydraulikkpumpene 3 og 4. Pumpene 3 og 4 transporterer i et ledningssystem 6 som fører til forbrukerne, slik dette er tilkjennegitt med piler 7.

I ledningssystemet 6 befinner det seg en vekselventil 8 som opptar det høyere trykk fra de to pumper 3, 4. En trykk-vokter 9 er tilordnet vekselventilen, som har en bryter 11 som kan innstilles på en verdi på eksempelvis 400 kPa. Når dette grensetrykk på eksempelvis 400 kPa nås, utløser bryteren 11 en elektrisk kontakt som fører til et tidsrelé med et inntak 13

og et uttak 14. Fra tidsreléets 12 uttak 14 fører ledninger 16 til en magnetbryter 17 som aktiverer en luftventil 18, anordnet i en stiplet antydet trykkluftledning 19 som fører fra luftventilen 18 til en stempel-sylinderenhet 21, nemlig til enden 22 av stempel-sylinderenhetens 21 sylinder 23. Til denne ende 22 i stempel-sylinderenheten 21 griper et kabel trekk 24 an som med sin annen ende er festet til en styrearm 26 som er-svingbar omkring sitt forpunkt 27.

Mot undersiden av stempel-sylinderenhetens 21 stempel 28 virker en trykkfjær 29 som med sin annen ende støter an mot sylinderens 23 innside og normalt trykker stemplet 28 mot venstre på figur 1.

Stemplets 28 stempelstag 31 er på sin frie ende ved hjelp av et ledd 32 forbundet med en i sin midte leddet opp-støttet arm 33 ved hjelp av et ledd 32. Armens frie ende påvirkes av en fjær 34 og dette er turtallinnstillingsarmen som virker på regulatoren for dieselmotorens 1 kraftstoffinnsprøyt-ningspumpe.

I flukt med stempelstangen 31 er et anslag 36 anordnet som kan stilles inn ved hjelp av en skrue 37 e.l.

Slik det allerede er nevnt ovenfor innstiller grave-maskinf øreren før oppstarting av en bestemt arbeidsoppgave, ved hjelp av den i førersetets område anordnede styrearm 26 det motorturtall som er tilpasset og hensiktsmessig for vedkommende arbeidsoppgave som vanligvis ligger (betydelig) over tomgangsturtallet. Herved virker styrearmen 26 ikke umiddelbart på kraftstoffregulatoren, men via et kabeltrekk 24, stempel-sylinderenheten 21 og turtallinnstillingsarmen 23, slik at den tidligere vanlige stive kobling mellom styringsarmen 26 og turtallinnstillingsarmen 23 ikke foreligger.

Ved utførelsen på figur 1 befinner stemplet 28 i stempel-sylinderenheten 21 seg helt til venstre umiddelbart foran sylinderens 23 dødpunktstilling, dvs. gravemaskinføreren har innstilt arbeidsturtallet på høyeste turtall. Istedet kunne også et mellomarbeidsturtall, mellom motormaksimalturtallet og tomgangsturtallet vært innstilt, slik dette ofte er tilfellet og innretningen ifølge oppfinnelsen egner seg spesielt godt til dette. I denne tilstand er motorarbeidsturtallet eksempelvis 2 300 U/min, mens motorens tomgangsturtall hvor kraftstoff-forbruket som kjent går tilbake til 1/6 til 1/8, vanligvis ligger i området mellom 700 og 1 000 U/min.

Når trykket i ledningssystemet 6 i en arbeidspause for forbrukerne faller, idet disse i arbeidspausen ikke krever energi, hhv. effekt, så åpner trykkvokterens 9 bryter 11 seg, hvoretter inngangssignalet ved tidsreléets 12 inntak 13 går til "0" men ennå ikke det signal S som foreligger ved tidsreléets 12 uttak 14, som fremdeles forblir ved "1". Først når en bestemt ventetid A t på eksempelvis 5 s er gått, altså

at arbeidspausen varer lenger enn eksempelvis å ta opp et nytt rør e.l., går også uttakssignalet til "0" slik dette er vist ved de tilsvarende signaler s-^ ved inntaket 13 hhv. s^4, idet figur 2 viser den tidsmessige avhengighet og sammenheng mellom signalene s^3 og s^4 og deres avhengighet av tiden t.

Dersom forsinkelsestidsintervallet A t overskrides, åpner tidsreléet 12 slik at den med hjelp av luftventilen 18

hittil avstengte luftledning 19 igjen får gjennomstrømning slik at trykkluft strømmer inn i sylinderen 23 gjennom luftledningen 38 og beveger stemplet 28 tilbake mot virkningen av trykkfjæren

29 fra den på figur 1 viste stilling til den på figur 4 viste

stilling som er begrenset ved at stempelstangens 31 frie ende (ved 32) slår mot det innstillbare anslag 36 slik at stemplet 28, 31 ikke kan bevege seg videre.

Ved denne bevegelse av stemplet 28, 31 fra den på figur 1 viste stilling til den på figur 4 viste stilling svinges også turtallinnstillingsarmen 23 omkring det ledd 39 som tjener til opplagring og herved stilles motorturtallet ved hjelp av styrearmen 26 fra det på forhånd innstilte turtall, selvstendig tilbake til tomgangsturtallet slik at motoren i arbeidspauser arbeider betydelig mere kraftstoffbesparende da motor-tapene ved et turtall på eksempelvis 700 U/min som kjent er betydelig mindre enn ved eksempelvis turtall på 1 500 eller til og med 2 300 U/min og da fremfor alt også skvulpetapene i pumpene som arbeider ved høyt turtall, hhv. ved høyeste turtall med maksimalt transportvolum, er betydelig mindre ved redusert turtall.

Det er tydelig at turtallet i en arbeidspause som varer lenger enn A t, tilbakestilles selvstendig, hhv. automatisk til tomgangsturtallet selv om gravemaskinføreren over-hodet ikke har endret innstillingen av styrearmen 26. Denne forblir i den til den enkelte arbeidsoppgave tilpassede og ved oppstartingen av arbeidsoppgaven av gravemaskinføreren innstilte stilling.

Gjennopptar gravemaskinføreren etter en (vilkårlig lang) pause igjen arbeidet, oppbygges igjen et trykk i ledningssystemet 6 som registreres av trykkvokteren 9. Når dette trykk vokser over den allerede ovenfor nevnte på forhånd an-gitt, hhv. innstilte grenseverdi på eksempelvis 400 kPa, lukker bryteren 9 igjen slik at inntakssignalet s-^ overføres til "1" og dermed også uttakssignalet s^4 i tidsreléet 12 slik at reléet 12 lukker, dette vil altså si at magnetbryteren 17 bevirker at trykkluftledningen 19 gjennom luftventilen 18 igjen avbrytes. I tillegg sørges samtidig automatisk for at, noe som ikke er vist i koblingsskjemaet på tegningen, det trykk som hersker mellom stemplet 28 og den sylindervegg som ligger ovenfor dens frie endeflate, frigjøres ved åpning av sylinderen 23 slik at stemplet 28 med sin stempelstang bringes tilbake fra den på figur 4 viste hvile- (tomgangs) stilling til den på figur 1 viste stilling, på grunn av trykkfjærens 29 virk-ning. Dette medfører på nytt en innstilling av turtallinnstillingsarmen 33 fra dennes stilling på figur 4 til stillingen ifølge figur 1 og dermed en stigning av motorturtallet til det turtall som ble innstilt av gravemaskinføreren ved hjelp av styrearmen 26 ved begynnelsen av arbeidet.

En spesiell fordel ved innretningen ifølge oppfinnelsen ligger, ikke bare ved den viste utførelse, i at systemet ifølge oppfinnelsen, hvis grunntanke er en nedsettelse av turtallet når det oppstår lengre arbeidspauser, ved hjelp av bortfall av styringsenergien, slik at gravemaskinen kan arbeide videre om enn ikke på den kraftstoffsparende måte ifølge oppfinnelsen, noe som ved kjente innretninger av lignende type som kjent ikke er tilfellet, da en avbrytelse av styrings-energiens (kun) tilførsel bevirker at det ved starten innstilte arbeidsturtall igjen innstilles mens bortfall av styringsenergi ved den ovenfor beskrevne kjente innretning medfører at motoren forblir på grunnturtallet, hhv. innstiller seg på dette og dermed ikke mere er arbeidsdyktig.

Denne nedsettelse ifølge oppfinnelsen skjer bevisst heller ikke umiddelbart hhv. med en gang, men med en planlagt tidsforsinkelse, for å hindre at en senkning av turtallet allerede skjer ved kortvarige arbeidspauser, noe som ville med-føre en meget urolig drift og ikke minst en uholdbar høy be-lastning på motoren og de tallrike styringsdeler.

En annen fordel ved innretningen ifølge oppfinnelsen,

består i at i alle tilfeller hvor lasten ikke krever energi, men derimot står til rådighet, slik som dette er tilfellet ved arbeidoperasjonen "senke last", forblir motorturtallet lavt (nemlig tomgangsturtallet) da arbeidshydraulikken signaliserer et lavt trykkbehov mens en aksellerasjon av motoren oppnås ved den kjente innretning ved hjelp av den nødvendige dreining av styrearmen slik at denne også ved arbeidsoperasjonen "senke last" o.l. arbeider ved høyt turtall og tilsvarende kraftstoff-forbruk.

Figur 3 viser videre en sikkerhetsutkoblingskrets for innretningen ifølge oppfinnelsen hvor anslaget 36 ligger i en elektrisk koblingskrets. En slik utforming er hensiktsmessig ved dieselmotorer hvis (bevisst) utkobling ikke foregår ved et spesielt kabeltrekk e.l., men er sammenlignbar med en "over-drevet tomgangsinnstilling" slik at innretningen ifølge oppfinnelsen ved slike motorer eventuelt i pauser, hhv. ved pau-sekobling, kunne føre til fullstendig utkobling av motoren,. noe som ikke er planlagt og især også ved dieselmotorer som kjent er omstendelig, bortsett fra belastningene ved starten, da oppstartingen av dieselmotorer tross alt er noe vanskeli-gere enn ved Otto-motorer. I et slikt tilfelle sørger anslaget 36 for at den planlagte turtallnedsettelse i pauser ikke medfører en utkobling av motoren, men at denne løper videre med tomgangsturtallet.

Claims (8)

1. Innretning for selvstendig regulering av en jordbearbeidingsmaskins motorturtall, især en hydraulisk gravemaskin, mellom et til en bestemt arbeidsoppgave tilpasset arbeidsturtall og et under dette arbeidsturtall liggende andre turtall, hvor reguleringen foregår ved hjelp av et styreledd (21) som på den ene side står i forbindelse med en i førerplassens nærhet anordnet, manuelt påvirkelig styrearm og på den annen side med en innstillingsarm for turtallet som påvirker kraftstoffregulatoren for grave-maskinens forbrenningsmotor, KARAKTERISERT VED at et første signal for et styremiddel (18) som styrer styreleddet (21) frembringes ved et avbrudd av arbeidsoppgaven utover et på forhånd fastlagt tidsintervall, som bevirker at styreleddet (21) bringer innstillingsarmen (33) for turtallet som påvirker kraftstoffregulatoren, uten omstilling av styrearmen (26) selvstendig i en stilling som tilsvarer motorens (1) tomgangsstilling, og at et andre signal frembringes for styremiddelet (18) når arbeidsoppgaven gjenopptas, som bevirker at styreleddet (21) selvstendig bringer innstillingsarmen (33) tilbake til den stilling som tilsvarer vedkommende arbeidsoppgave og som ble innstilt ved hjelp av styrearmen (26) ved arbeidsoppgavens begynnelse.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at styremiddelet (18) får signalene for styring av styreleddet (21) fra en i hydraulikk-kretsen (6) anordnet trykk-måleinnretning (9), og at det andre signal frembringes ved overskridelse av et på forhånd fastlagt grensetrykk i hydraulikk-kretsen.

3. Innretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at styreleddet er en sylinderenhet ( 21), hvis stempel (28) påvirkes av en fjær (29) i arbeidsretningen og hvis ene ende er forbundet med styrearmen (26), idet stempelstangen (31) står i forbindelse med innstillingsarmen (33) for turtallet som påvirker kraftstoffregulatoren.

4. Innretning ifølge krav 2-3, KARAKTERISERT VED at sylinderenheten (21) er forbundet med styrearmen (26) via et vaiertrekk (24).

5. Innretning ifølge krav 2-4, KARAKTERISERT VED at det av den i hydraulikk-kretsen (6) anordnede trykkmåle-innretning (9) styrte styremiddel (17, 18) er en magnet-luftventil med hvilken den til sylinderenheten (21) førende trykkluftledning (19) kan avstenges hhv. åpnes i avhengighet av det trykk som hersker i hydraulikk-kretsen (6).

6. Innretning ifølge krav 2-5, KARAKTERISERT VED at en forsinkelsesanordning (12) er innrettet til selvstendig å omkoble motoren fra et arbeidsturtall til et tomgangsturtall etter et på forhånd valgt tidsintervall ( <£\ t).

7. Innretning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at forsinkelsestidsintervallet ( A t) kan innstilles.

8. Innretning ifølge krav 6-7, KARAKTERISERT VED at forsinkelsesanordningen (12) er et tidsrelé (12) som først avgir utgangssignal (ved 14) etter et fastlagt tidsintervall t) etter inngangssignalet (ved 13).