SU1208151A1 - Датчик высотного положени рабочего органа землеройной машины (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Датчик высотного положени  рабочего органа землеройной машины, например дреноукладчика, включающий ма тник, подвижно закреплеиный в наружной ра:ме карданова подвеса, указатель задатчика высотного положени , компенсатор ошибки и узел суммировани  перемещений задатчнка ЙОЯ высотного положени  и компенсатора, содержащий два входных звена, причем выход узла суммировани  соединен с исполнительным элементом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности , наружна  рама карданова подвеса подвижно закреплена на рабочем органе и выполнена в виде полого корпуса, внутри которого размещен компенсатор ошибки, при .этом компенсатор ошибки состоит из двух входных звеньев,, одно из которых жестко св зано с рабочим органом, а другое - с ма тником, и выходного звена в виде оси, подвижно закрепленной в полом корпусе соосно с осью вращени  ма тника, а ось подвеса ма тника перпендикул рна оси подвеса полого корпуса , при этом одно входное звено узла суммировани  перемещений соединено кинематически с выходным звеном компенсатора , а другое - с указателем задатчика высотного положени .. (Л tND О 00 ел Иа1

Description

1

2.Датчик высотного положени  рабочего органа землеройной машины, включающий ма тник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова подвеса , указатель задачника высотного положени , компенсатор ошибки и узел суммировани  перемещений задат- чика высотного положени  и компенсатора , содержащий два выходных звена, причем выход узла суммировани  соединен с исполнительным элементом, о тличающийс  тем, что,

с целью повьппени  надежности и точности , указатель задатчика в виде фотоприемника лазерного луча и подвижно установлен на ма тнике в вертикальной направл ющей с возможностью перемещений электромеханическим или электрогидравлическим приводом, содержащим систему управлени  с обратной св зью, причем вход системы управлени  соединен электрически с выходом узла суммировани  перемещений , одно из входных звеньев которого соединено кинематически с фотоприемником лазерного луча.

3,Датчик высотного положени  рабочего органа землеройной мапганы.

Изобретение относитс  к устройствам автоматизации землеройной техники , в частности п)едназначено дл  землеройных машин с системой стабилизации положени  рабочего органа относительно копирной линии, которой может служить трос, луч лазера или визирна  ось теодолита, и может быть использовано в любом случае, когда требуетс  непрерывно измер ть относительно копирной ли- нш высотное положение недоступной точки твердого тела, соверш  ощего вертикальное перемещение в сочетании с вращением в двух вертикальных плоскост х.

Цель изобретени  - повьш ение надежности и точности устройства при его длительной работе в услови х воздействи  атмосферных осадков, за пылен ности, низких температур и т.п

51

включающий ма тник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова по веса, указатель задатчика высотного положени , компенсатор ошибки и узел суммировани  перемещений задатчика высотного положени  и компенсатора , содержащий два входных звена, причем выход узла суммировани  соединен с исполнительным элементом , отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности и точности, указатель задатчика выполнен в виде фотоприемника лазерного луча и установлен на ма тнике, при этом наружна  рама карданова подвеса установлена на рабочем органе с возможностью перемещени  в вертикальном направлении электромеханическим или электрогидравлическим приводом, содержащим систему управлени  с обратной св зь причем вход системы управлени  соединен электрически с выходом узла суммировани  перемещений , при этом одно выходное звено последнего соединено кинематически с выходным звеном компенсатора, а другое - с рабочим органом.

На фиг. Г представлена конструкци  датчика с механическим блоком передачи движени  указателю от ведомого звена механизма преобразовани 

угловых перемещений ма тника; на фиг. 2 - конструкци  датчика с электромеханическим блоком передачи движени  указателю от ведомого звена механизма преобразовани ; на

фиг. 3 - конструкци  датчика с электрогидравлическим блоком передачи движени  указателю от ведомого звена механизма преобразовани ; на фиг. 4 - установка датчика с электрогидравлическим блоком передачи движени  указателю на рабочем органе землеройной машины.

Корпус (фиг. 1)присоединен к рабочему органу посредством оси 2 и

установлен с возможностью вращени  вокруг этой оси на подшипниках 3 и 4. Ма тник 5 установлен с возможностью

лращен   относительно корпуса 1 на оси 6 в подшипниках 7 и 8.

Механизм 9 преобразовани  угловых перемещений ма тника 5 относительно рабочего органа (компенсатор ошибки ) состоит из жестко св занной с осью 2 копирной пластины 10 и копир- пого стержн  11, который установлен с возможностью продольного перемещени  в направл ющей 12, Последн   жест-10 Дани  и существенного трени , Поско св зана с осью 6, что обеспечивает ее жесткую св зь с ма тником 5, Копирный стержень 11  вл етс  ведомым звеном механизма 9 преобразовани . На верхнем конце копирного стерж

н  11 горизонтально закреплена пластина 13.

Указатель 14 положени  рабочего органа относительно копирного троса датчика на фиг, 1 выполнен в виде щупа 15, опирающегос  на копирный трос, и потенциометра 16, который состоит из корпуса 17 и оси 18, Щуп 15 закреплен на оси 18 потенциометра 16. Электрическое сопротивление потенциометра  вл етс  однозначной функцией угла поворота щупа 15 на оси 18 относительно корпуса 17, а следовательно, координаты указател  относительно копирного троса.

Блок 19 передачи движени  указателю 14 от копирного пальца 11 сотоит из оси 20, установленной в подшипниках 21 и 22, и рычага 23, опирающегос  своим концом на горизонтальную пластину 13, Рычаг 23 жест- осью 20;Направление оси 21 и 22 совпадает На рычаге 23 установлен груз 24, служащий дл  прижима рычага 23 к пластине 13 и ко- пирному стержню 11 и прижима последнего к копирной пластине 10, Корпус 17 потенциометра 16 закреплен на внещнем конце оси 20 так, что ось 18 потенциометра 16 совпадает с осью 20,

Дпина рычага 23 выбрана такой, что поворот оси 20 вместе с корпусом 17 потенциометра под действием копирного стержн  11 точно соответствует по величине и по направлению повороту щупа 15 относительно корпуса 17, вызванного изменением вертикального положени  указател  14 из-за наклонов рабо чего органа, В результате обеспечиваетс  компенсаци  ошибки датчика.

ко св зан с

20 в подшипниках

со второй осью 6

Внутренн   полость корпуса 1 изолирована от попадани  пыли и влаги обычными войлочными сальниками, установленными в крьшках подшипни- .ков 3, 4, 8 и 22. Расположение механизма 9 преобразовани  внутри корпуса 1 исключает воздействие на механизм пыли и влаги и таким образом обеспечивает его работу без заешипников 4,3,7,8,21

леднее может быть сведено к минимуму за счет погружени  механизма 9 преобразовани  в масло, заливаемое внутрь корпуса 1 ниже уровн  поди 22,

В датчике на фиг, 2 с электромеханическим блоком передачи движени  указателю от ведомого звена механизма преобразовани  корпус, ма тник и механизм преобразовани  угловых перемещений ма тника относительно рабочего органа вьтолнены аналогично датчику на фиг, 1, Указатель 14 положени  рабочего органа относительно копирной линии датчика на фиг. 2 выполнен в виде фотоприемника лазерного луча. Блок 19 передачи движени  указателю от ведомого звена 11 механизма 9 преобразовани  помимо оси 20, рычага 23 и груза 24 включает потенциометр 16 и щуп 15, заимствованные от указате - л  датчика на фиг. 1, электродвигатель 25 с редуктором 26, закреплен-

ный на.ма тнике 5, ходовой винт 27 с гайкой 28, направл ющу1п 29, кронштейн 30, стойку 31 дл  установки фотоприемника 14, направл ющую 32, в которую вставлен щуп 15 усилитель 33 напр жени  на потенциометре 16,. Электродвигатель 25 с редуктором 26 служит дл  вращени  ходового винта 27. Направл юща  29 исключает вращение гайки 28 вместе с

винтом 27 и таким образом обеспечивает вертикальное -перемещение гайки 28 вместе с кронштейном 30 и фотоприемником 14 при вращении винта 27. Взаимное расположение направл ющей 32 и потенциометра 16 выбрано

фотоприемника 14 на величину ошиб- ки от наклона рабочего органа сопровождаетс  поворотом щупа 15 на угол, 55 равный углу поворота корпуса 17, вызванному воздействием копирного стержн  11, которое возникает при наклонах рабочего органа.

Вследствие увеличени  массы деталей датчика, размещаемых на ма тнике 5, дл  демпфировани  колебаний ма тника в датчике на фиг, 2 предус- мотрен гидравлический дfeмпфep 34,

Указатель 14 положени  рабочего органа относительно копиркой линии датчика на фиг, 3 также выполнен в виде фотоприемника лазерного луча, который посредством стойки 31 и кронштейна 35 установлен на оси 6, В отличие от датчиков на фиг. 1 и 2 ось 6 установлена в подшипниках 3 и 4 корпуса 1, а ось 2 - в подшипниках 7 и 8, Механизм 9 преобразовани  угловых перемещений ма тника 5 движение ведомого звена 1I этого механизма вьтолнен кулачковым. Кулачок 36 механизма 9 имеет криволинейный профиль и жестко св зан с осью 6, Ведомым звеном кулачкового механизма 9  вл етс  толкатель 37, который жестко св зан с внутренним концом оси 20 блока 19 передачи движени  указателю. Кроме оси 20 блок 19 содержит потенциометр 16 со щупом 15, который вставлен в направл ющую 32, закрепленную на рабочем органе, усилитель 33 напр жени  на потенциометре 16, гид- роцилиндр 38, со штоком которого жестко св зана ось 2, и гидрораспределитель 39 с электроуправлением, Ось 20, потенциометр 16, щуп 15, направл юща  32 и усилитель 33 заимствованы у датчиков, представленных на фиг, 1 и 2,

Установка датчика на рабочий орган землеройной машины показана на фиг, 4 на примере установки датчика с электрогидравлическим блоком передачи движени  указателю, изображенного на фиг, 3, .

Дл  устаг овки датчика, изображенного на фиг, 3, на рабочий орган 40 (фиг, 4) служит кронштейн 41, На фиг, 4 точка О лежит на днообразую- щей кромке рабочег о органа, В этой точке расположены начала систем координат ХУЕ и X,Y, Z, , Система ХУК  вл етс  неподвижной, а система св зана с рабочим органом . При отсутствии наклонов рабочего органа обе системы координат сов- падают. Датчик установлен так, что одна.из осей поворота ма тника относительно рабочего органа лежит в плоскости.X,О У« , Дл  датчика.

081516

изображенного на фиг, 3, этой осью может быть как ось 2, так и ось 6, В частности, на фиг, 4 показана ус- тановка датчика, когда в плоскости 5 Х,0 У, лежит ось 6, При установке датчика, как показано на фиг, 4, ошибку датчика следует считать результатом поворота рабочего органа вокруг оси ОХ на угол ft и поворота 10 вокруг оси ОН на угол об , поскольку именно эти углы преобразуютс  в движение ведомого звена механизма преобразовани  угловых перемещений ма тника, Кроме углов ci и ошибка 5 датчика зависит от координат , У,д точки А в системе Х,У, Z,, Датчик , изображенный на фиг, 1, работает следующим образом.

При вращении рабочего органа 20 относительно точки, лежащей на дно- образукщей кромке рабочего органа, происходит вертикальное перемещение указател  14 относительно копирного троса; Это перемещение сопровождает- 25 с  поворотом щупа 15 вместе с осью 18 потенциометра 16 относительно корпуса 17 потенциометра, что приводит к изменению сопротивлени  последнего, пропорциональному вертикальному пезо ремещению указател  14 относительно копирного троса,

.Одноврменно с поворотом щупа 15 относит ельно корпуса 17 потенциометра при наклонах рабочего органа по35 ворачиваетс  копирна  пластина 10, при этом происходит вращение в подшипниках 3 и 4 оси 2 относительно корпуса 1, который в плоскости вращени  оси 2 стремитс  оказатьс  в

0 покое действием ма тника 5,-В плоскости вращени  оси 6 корпус 1 поворачиваетс  вместе с рабочим органом, при этом ось 6 остаетс  неподвижной под действием ма тника 5, Таким об5 разом, при поворотах рабочего органа ма тник 5 с осью 6 направл ю - щей 12 механизма 9 преобразовани  остаютс  неподвижными, Копирна  пластина 10 поворачиваетс  вместе

0 с рабочим органом относительно ма тника 5 и таким образом  вл етс  ведущим звецом механизма 9 преобразовани . Ведомым звеном этого механизма  вл етс  копирный стержейь 11, кото5 рый под действием копир.ной пластины 10 перемещаетс  в направл ющей 12, Закон перемещени  копирного стержн  11 под действием пластины 10 зависит от ее профил . Пластина 10 имеет такой профиль, который обеспечивает точное перемещение в определенном масштабе стержн  11 на величину ошибки от наклонов рабочего органа . При установке датчика над днообразующей кромкой рабочего орга на достаточна  точность может быть достигнута при использовании плоской формы пластины 10.

Перемещение копирного стержн  11 через копирную пластину 13 передаетс  рычагу 23 блока 19 передачи движени  указателю 14 от ведомого на 11 механизма 9 преобразовани  , Под действием рычага 23 поворачиваетс  ось 20 и корпус 17 потенциометра на угол, равный углу поворота щупа 15 вследствие наклонов рабочего органа . В результате при наклонах рабочего органа не происходит изменени  сопротивлени  потенциометра 16 и соответственно не возникают ложные сигналы об изменении высотного положени  днообразующей кромки.

Работа датчика, изображенного на фиг. 2, отличаетс  от описанного тем что при наклонах рабочего органа сначала происходит поворот корпуса 17 потенциометра 16 под действием через ось 20 копирного стержн  11, который перемещаетс  под действием копир-. ной пластины 10. Поворот корпуса 17 потенциометра 16 сопровождаетс  по влением на последнем и соответственно на выходе усилител  33, что вы

зывает включение электродвигател  25, который перемещает в нужную сторону фотоприемник 14. Одновременно с вертикальным перемещением фотоприемника 14 под действием направл ющей 32 поворачиваетс  щуп 15, что приводит к уменьшению напр жени  на потенциометре 16. После того, как фо топрием- ник 14 переместитс  точно на величину ошибки, напр жение на потенциометре 16 станет равным нулю, и двигатель 25 остановитс .

Работа датчика на фиг. 3 аналогична работе датчика НА фиг, 2 за исключением того, что при возникновении напр жени  на потенциометре 16, вследствие поворота корпуса 17, срабатывает электрогидравлический распределитель 39, св занный с потенциометром 16 через усилитель 33, В результате начинаетс  отработка гидроцилиндра 38 и вертикальное перемещение фотоприемника 14. По мере перемещени  фотоприемника 14 под действием направл ющей 32, котора  в данном случае жестко св зана с рабочим органом, поворачиваетс  щуп 15 и уменьшаетс  до нул  напр жение на потенциометре.

При расположении осей, при котором ось 6 расположена в плоскости Х,0 У( , упрощаетс  расчет профил  кулачка 36, его изготовление, а следовательно, и конструкци  механизма преобразовани  угловых перемещений ма тника,

19

29

Фиъ.2

ВНИИПИ Заказ 203/38 Тираж 642 Подписное

Филиал ППП Патент г.Ужгород, ул.Проектна , А

Claims (3)

1. Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины, например дреноукладчика, включающий маятник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова подвеса, высотного положения и компенсатора, содержащий два входных звена, причем выход узла суммирования соединен с исполнительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности, наружная рама карданова подвеса подвижно закреплена на рабочем органе и выполнена в виде полого корпуса, внутри которого размещен компенсатор ошибки, при этом компенсатор ошибки состоит из двух входных звеньев,, одно из которых жестко связано с рабочим органом, а другое - с маятником, и выходного звена в виде оси, подвижно закрепленной в полом корпусе соосно с осью вращения маятника, а ось подвеса маятника перпендикулярна оси подвеса полого корпуса’, при этом одно входное звено узла суммирования перемещений соединено кинематиуказатель задатчика высотного полочески с выходным звеном компенсато

2. Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины, включающий маятник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова подвеса, указатель задачника высотного положения, компенсатор ошибки и узел суммирования перемещений задатчика высотного положения и компенсатора, содержащий два выходных звена, причем выход узла суммирования соединен с исполнительным элементом, обличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности, указатель задатчика в виде фотоприемника лазерного луча и подвижно установлен на маятнике в вертикальной направляющей с возможностью перемещений электромеханическим или электрогидравлическим приводом, содержащим систему управления с обратной связью, причем вход системы управления соединен электрически с выходом узла суммирования перемещений, одно из входных звеньев которого соединено кинематически с фотоприемником лазерного луча.

3. Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины, включающий маятник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова подвеса, указатель задатчика высотного положения, компенсатор ошибки и узел суммирования перемещений задатчика высотного положения и компенсатора, содержащий два входных звена, причем выход узла суммирования соединен с исполнительным элементом, о тличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и точности, указатель задатчика выполнен в виде фотоприемника ‘ лазерного луча и установлен на маятнике, при этом наружная рама карданова подвеса установлена на рабочем органе с возможностью перемещения в вертикальном направлении электромеханическим или электрогидравлическим приводом, содержащим систему управления с обратной связью, причем вход системы управления соединен электрически с выходом узла суммирования перемещений , при этом одно выходное звено последнего соединено кинематически с выходным звеном компенсатора, а другое - с рабочим органом.