SU1435718A1

SU1435718A1 - Рабочее оборудование экскаватора

Info

Publication number: SU1435718A1
Application number: SU864169069A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Михайлов; Станислав Константинович Дауров
Original assignee: Саратовский политехнический институт
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-11-07

Abstract

Изобретение относитс к механизации производства земл ных работ и применимо на одноковшовых экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудовани Цель - повышение произв-сти путем автоматизированного- выполнени зачнстных и планировочных работ. Устр-во содержит стрелы (С) 1j руко ть (Р) 2 с ковшом 3, гидроцилиндры 4, 5ибС 1, 2Р2и открывани днища ковша 3 соответственно и гидродвигатель 1 поворота экскаватора . В шарнирах креплени С 1 к поворотной платформе, Р 2 к С 1 и на центральной цапфе установлены соответственно угловые потенциометричес- кие датчики В, 9 и 10. Сигналы-с их

Description

W1

выходов поступают последовательно ; через, коммутатор 11 аналоговых сиг- налов в АЦП 12. С его выхода сигнал

поступает в блок микропрограммного управлени (БМУ) 13, а оттуда на пульт 14 управлени . С выходов БМУ 13 yпpaвл ющIie сигналы через двухка- нальные усилители 15-18 поступают

на обмотки электромагнитов 19-22 , золотниковых гидрораспределителей . 23-26. Масло в них подаетс насосом

27 из масл ного бака 28. По значени м текущих углов поворота Р 2, нак1

Изобретение относитс к механизации производства земл ных работ и прменимо на одноковшовь т экскаваторах с гидравлическим приводом рабочего оборудовани - пр мой и обратной ло- паты.

Целью изобретени вл етс повыше I ние производительности путем автома- I тизированного вьшолнени зачистных I и планировочных работ.

I На фиг. 1 показана структурна схема управлени рабочим .оборудованием экскаватора; на г. 2 - схема определени зависимости угла наклона I стрелы и вьщвижени штоков ее гид- роцилиндров от угла поворота руко т- i ки с оборудованием пр мой лопаты. I Устройство состоит из стрелы .1, j руко тки 2 с ковшом 3, гидроцилинд- ; ров стрелы 4, руко ти 5 и открьшани днища ковша 6, гидродвигател 7 по- : ворота экскватора, угловых.потенцио- метрических датчиков , установленных соответственно в шарнирах креплени стрелы к поворотной плат- форме, руко ти к стреле и на централной цапфе, коммутатора аналоговых сигналов 11, аналого-цифрового преобразовател (АЦП) 12, блока микропрограммного управлени (БМУ) 13, пульта 14 управлени , двухканальных усилителей 15-18, обмоток электромагнитов 19-22, золотниковых гидрораспределителей 23-26, масло в которых подаетс насосом 27 из масл ного бака 28.

На фиг. 2 обозначены:

0 - ось вращени стрелы;

лона С 1 и откоса забо в БМУ 13 вычисл ютс координаты зубьев ковша X, и Y. Выдержка координат Х и Y обеспечивает перемещение зубьев ковша по заданной траектории с последовательным приращением к X, величины ih за каждый цикл копани , где i - пор дковый номер цикла; h - толщина срезаемой стружки грунта. Копание с установленной позиции экскаватора заканчиваетс при Х, равном наибольшему радиусу копани , а Y, - высоте забо . 2 ил.

0 - ось вращени руко ти; , If - длина стрелы; 0,М 1р - длина руко ти с ковшом;, Н„ - высота п ты стрелы; Н - высота забо ; oi - угол поворота руко ти; ( - угол наклона стрелы; jf - угол откоса забо ; - - минимальный радиус копани

ГП1Ц

на уровне сто нки;

наибольший радиус копани ; L - длина планируемого участка

на уровне сто нки; X и Y - координаты оси X, и Х - координаты режущей кромки ковша экскаватора (точки М).

Стрела 1 шарнирно закреплена в точке О, на поворотной платформе экскаватора. К голове стрелы в точке 0 шарнирно крепитс руко ть 2 с ковшом 3. Поворот стрелы относительно О, осуществл етс гидроцилиндрами 4, а руко ть относительно 0 поворачиваетс гйдроцилиндром 5. Поворот ковша осуществл етс гидроцилиндром 6. В шарнирах О, и 0 установлены угловые датчики сопротивлени . Дугой 7 и пр мыми 8 показаны действительна и заданна (С, ДЕ) траектории движени зубьев ковша.

Координаты точки 0 (голова стрелы ) определ ютс равенстваг X Ipcosf ;

Y , lcsinp+ Hn (1) Координаты точки М (зубьев ковша) определ ютс равенствами Х X + 1р sinoi; Y, Y - Ipcosoc. (2)

31435718

Совместное решение этих систем где А,, уравнений дл случа Y О (зубь ковша движутс по пр мой ) дает

Р

arcsin

(.Hn) (3) «

Уравнение пр мой, наклонной к оси X (ДЕ), имеет вид

Y, X,cgy- YO. (4)

Совместное решение систем уравнений (1) и (2) дл случа (4) - зубь ковша движутс ко наклонной пр мой ДЕ - дает

Н,, + l isinjb - tgy cos) - - IpCcosei + tgy sinci.) 4- Y, 0.(5)

Начальное значение угла ai О (начало копани ), определ ет начальное значение, угла .

Далее, задава углу «6 малые приращени (1-2 ), из выражений (3) и (5) находим текущие значени угла : наклона стрелы (Ь ,

Подставл текущие значени углов «; и А в равенство (2), определим координаты X и Y :

l|,cos

- IpCosot,

(6)

, /3 + Ipsinoi-; Y, Н + - Выдержка координат и Y, обеспечивает перемещение зубьев ковша по заданной траектории с последова- тельным приращением к Х величины ih за каждый цикл копани :

Х X + 1р sin ot + ih ., где i - пор дковый номер цикла (1,

2, 3 .0. п); h - толщина срезаемой стружки

грунта.,

Копание с установленной позиции экскаватора заканчиваетс при X, мач Y, Н.

Далее экскаватор перемещаетс на следующую позицию (вперед или в стоону ) и процесс повтор етс .

Перемещение штоков гидроцилиндров стрелы и производительность насоса одачи масла к иим пропорциональны углу f и может быть определено по теореме косинусов из треугольника 0,аЬ (фиг. 2), где стороны 0,Ь и О,а - посто нные величны, а сторона аЬ - IJJT длина гидроцилиндров стре- лы со штоками.

ыт U1T1 uiTVf

- -,jb + с - 2bccosA ,

4b 2bccosA; - (7)

и А; начальное и промежуточное значени угла в шарнире 0 (между вертикалью и стрелой);

А, (5;+ 90%А,- Э;+ 90°;

cos( + 90°) sin (5ц;

cos((5; + 90) -sinful.

Подставив этизначени в (7), имеем:

)

30

,

гЛ,

15

-лГь

1ы, - l T -b2+c +2fccsin,,- (8)

20

+с2+2Ьсз1пр„ .

Прои зводительность насоса подачи масла в гироцилиндры стрелы

(9) где Sj, - площадь поршн гидроцилиндров стрелы.

Устройство работает следующим образом .

При необходимости перейти от разработки котлована к зачистным рабо- 25 там машинист экскаватора устанавли- вает рабочее оборудование в исходное положение, при котором значение угла ei О подает питание на датчики Е и элементы системы. При этом БМУ начинает выполн ть программу, записанную в его пам ти. Аналоговый коммутатор подключает выходное напр жение потенциометрического датчика 8, отражакщего угол наклона стрелы jb , к входу АЦП. Последний преобразует 35 сигнал датчика в цифровой код, запи- сьюающийс в пам ти БМУ 13.

В дальнейшем на один из электромагнитов 20 гидрораспределител 24

40 через усилитель 16 мощности подаетс единичный сигнал. Он срабатывает и масло от насоса 27 системы поступает в гидроцилиндр 5 руко ти 2, осуществл ее поворот против часовой

45 стрелки. Значение угла об начинает увеличиватьс (Ы;., Ы;+Лсб). Его текущее значение ot измер етс датчиком 9 и БМУ 13. По измеренному значению угла oin и по выражению (3)

50 вычисл етс значение угла наклона стрелы А ) которое реализуетс подачей сигнала на один из каналов усилител 17, на выход которого включены электромагниты 21, гидрораспредеgg лител 25. Один из электромагнитов 21 срабатывает и масло от насоса 27 подаетс й к гидроцилиндрам стрелы 4, а БМУ 13 измер ет значение угла ее . наклона. . . Как только измер емое

51435718

/3„ станет равным вычиспен- контроллер выключает гид- рораспределктель 25. Подставл текущее значение углов oi; и р- в выражезначение кому р

нке (6), контроллер вычисл ет координаты зубьев ковша Х при Y, О,, что необходимо дл отслеживани момента перехода от горизонтальной пр мой к откосу забо . Если при этом ю значение Х не превысит величину го- ризонтапьного участка заданного профил RjCR, то БМУ начина- е г определ ть значение угла нэ выражени (5) по измеренному значению 15 угла поворота руко ти Ы„ .

При наличии разницы между измеренным и вычисленным значени ми угла на соответствующие электромагниты 21 гидрораспределител 25 подаетс сиг- 20 нал и они включают подачу масла в ту или другую полости гидроцилиндров стрелы 4.. До тех пор имеетс равенство „ fiuПри этом обработка закончена, н пульт машиниста ззьщае тс сигнал О работка закончена и экскаватор уп равлением вручнукз перемещаетс на новую позицию вперед или в сторону

Перемещени штоков гидроцилиндр стрелы по текущему значению угла /3 и соответствующие объемы масла, по даваемые в полости этих цилиндров в функции от угла /5 , определ ютс по зависимости (8) и (9).

Claims

Формула изобретени

Рабочее оборудование экскаватор включающее стрелу с шарнирной опор руко ть, соединенную шарниром со стрелой, причем в шарнирной опоре .стрелы и в шарнире креплени руко к стреле установлены датчики угла поворота, три гидроэлектрозолотни- ка, гидроцилиндр поворота стрелы и руко ти, линии питани которых соединены с первым и вторым гидроТекущие значени угловой; и /3; так- 25 электрозолотником, отличаюже подставл ютс в выражение (6) и ЕМУ вычисл ет координаты, зубьев ков- ша X , и Y. .

Процесс отслеживани системой продолжаетс до тех пор, пока имеетс равенство Х R, + Н ctg, т.е. цикл выборки грунта по заданнЪму профилю забо закончен и система провер ет не выбран ли грунт на максимальном радиусе копани экскаватора (X, - Rn,(.,,j 0). Если нет, то рабочее оборудование возвращаетс в исходную позицию. Дл этого включаетс гидроцилиндр подъема стрелы до положени , когда угол ее подъема будет равен начальному | . После получени , равенства ) включаетс гидроцилиндр поворота экскаватора на 90°. После реализации этой команщ е е с тем, что, с целью повышени производительности путем автоматизированного выполнени зачис ньпс и планировочных работ, оно сна

30 жено дополнительным датчиком угла поворота, гидроцилиндром открывани днища ковша, трем дополнительными усилител ми, четвертым золотником, комт- утатором аналоговых сигналов,

„g аналого-цифровым преобразователем, блоком микропроцессорного управлени и пультом оператора, причем тр потенциометричесв:их датчика подклю чены к трем коммутатора ана

4Q логовых сигналов, гидроцилиндр открывани днища ковша соединен лики ми питани с третьим золотником, а линии питани гидродвигател пов рота экскаватора соединены с четве

50

ды включаетс гидроцилиндр открывани 45 гидроэлектрозолотником, выход днища ковша 6 и реверсируетс гидродвигатель 7 поворота экскаватора (соответствующим электромагнитом 22 переключаетс гидрораспр делитепь 26), После реализации этой команды ( Р 0) включаетс гидроцилиндр опускани руко ти до положени 0. Цикл закончен .

В дальнейшем процесс повтор етс С введением в уравнение (3), (5) и (6) приращени h (толщины стружки ,грунта) до тех пор, пока имеетс X,Rmo.x О, .при Y Н.

55

коммутатора аналоговых сигналов со динен через аналого-цифровой преоб разователь с входом блока микропро граммного управлени , вход и выход которого подключены к пульту управ л.ени , а четыре, пары выходов блока микропрограммного управлени через соответствующие двухканальные усилители соединены с обмотками управ лени электромагнитов гидроэлектро золотников, два выхода блока микро программного управлени аналого-ци рового преобразовател и коммутато аналоговых сигналов.

При этом обработка закончена, на пульт машиниста ззьщае тс сигнал Обработка закончена и экскаватор управлением вручнукз перемещаетс на новую позицию вперед или в сторону.

Перемещени штоков гидроцилиндров стрелы по текущему значению угла /3; и соответствующие объемы масла, подаваемые в полости этих цилиндров в функции от угла /5 , определ ютс по зависимости (8) и (9).

Формула изобретени

Рабочее оборудование экскаватора, включающее стрелу с шарнирной опорой руко ть, соединенную шарниром со стрелой, причем в шарнирной опоре .стрелы и в шарнире креплени руко ти к стреле установлены датчики угла поворота, три гидроэлектрозолотни- ка, гидроцилиндр поворота стрелы и руко ти, линии питани которых соединены с первым и вторым гидрощ е е с тем, что, с целью повышени производительности путем автоматизированного выполнени зачист- ньпс и планировочных работ, оно снабжено дополнительным датчиком угла поворота, гидроцилиндром открывани днища ковша, трем дополнительными усилител ми, четвертым золотником, комт- утатором аналоговых сигналов,

аналого-цифровым преобразователем, блоком микропроцессорного управлени и пультом оператора, причем три потенциометричесв:их датчика подключены к трем коммутатора аналоговых сигналов, гидроцилиндр открывани днища ковша соединен лики - ми питани с третьим золотником, а линии питани гидродвигател поворота экскаватора соединены с четвер

гидроэлектрозолотником, выход

коммутатора аналоговых сигналов соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом блока микропрограммного управлени , вход и выход которого подключены к пульту управ- л.ени , а четыре, пары выходов блока микропрограммного управлени через соответствующие двухканальные усилители соединены с обмотками управлени электромагнитов гидроэлектро- золотников, два выхода блока микропрограммного управлени аналого-цифрового преобразовател и коммутатора аналоговых сигналов.

Я max -Hctff/

Xi /

wa/

9и.г.г