SU785437A1 - Способ управлени процессом черпани - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЧЕРПАНИЯ

1

Изобретение относитс  к области строительных и дорожных машин, а именно, к одноковшовы.м фронтальным погрузчикам.

При управлении процессом черпани  фронтальным погрузчиком одной из трудных проблем с точки зрени  практической реализации  вл етс  получение надежного сигнала управлени .

Известны способы управлени  черпанием, в которых в качестве сигналов управлени  используют силу т ги, крут щий момент, скорость поступательного перемещени  погрузчика и другие.

Известен способ управлени  черпанием по которому в качестве сигнала управлени  используют крут щий момент, развиваемый приводом ходового механизма 1.

Недостатком данного способа  вл етс  достаточно сложна  система измерени  и преобразовани  крут ш,его момента в сигнал управлени  исполнительным механизмом. В известном способе крут щий момент измер ют на валу реактора гидротрансформатора , р дом известных элементов преобразуют в механическое перемещение золотника управлени  исполнительным гидроцилиндром . Такой способ может быть реализован только на погрузочных машинах, имеющих гидротрансформатор, у которого реактор жестко не закреплен в корпусе гидротрансформатора и имеет возможность отклон тьс  на некоторый угол. Поэтому возникает вопрос о формировании такого сигнала управлени  черпанием, который  вл етс  наиболее общим дл  всех типов погрузочных .машин.

Наиболее близким по технической сущ10 ности к за вленному объекту  вл етс  способ управлени  процессом черпани , основанный на определении величины напорного сопротивлени  штабел , путем измерени  величины давлени  в гидроцилиндре подъема стрелы и формировании сигнала управлени  гидрораспределителем рабочего оборудовани  2.

Однако, известный способ имеет существенный недостаток, заключающийс  в том, что сигнал, соответствующий величине на20 порного сопротивлени  штабел , искажен возмущающими воздействи ми вертикальной составл ющей сопротивлени  внедрению, повороту ковща в штабеле и силы т жести

поступающего в ковш в процессе черпани  материала. Использование искаженного сигнала напорного сопротивлени  дл  управлени  черпанием вызывает неопределенную траекторию движени  режущей кромки ковша в штабеле, что в конечном счете снижает производительность погрузочных работ.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса черпани  за счет исключени  вли ни  вертикальных возмущающих воздействий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что задают величину базового значени  напорного сопротивлени  штабел , соответствующую его материалу, дополнительно измер ют величину давлени  в гидроцилиндрах поворота стрелы, определ ют величину напорного сопротивлени  штабел  путем вычислени  разности между величинами давлени  в гидроцилиндрах подъема и поворота стрелы, сравнивают ее с базовым значением величины напорного сопротивлени  штабел  и по сигналу рассогласовани  формируют сигнал управлени  гидрораспределителем рабочего оборудовани .

На фиг. 1 приведена схема рабочего оборудовани  погрузчика; на фиг. 2 - функциональна  схема устройства дл  осуществлени  способа управлени  процессом черпани ; на фиг. 3 - пример реализации способа

На схеме рабочего оборудовани  (фиг. 1) показаны горизонтальна  POI и вертикальна  Я02 составл ющие напорного сопротивлени  штабел ; Сщ- сила т жести ковша, шк ш.с- усили  в штоках гидроцилиндров привода KOBnia и стрелы, С,- сила т жести стрелы, S - начальный угол поворота ковша,У , - текущее значение угла поворота , у - начальна  величина угла поворота рычага; линейные геометрические размеры: R,, Г, в, Xf.,Sa,K iii3-t,oi.

Способ базируетс  на использовании уравнений равновеси  системы сил (фиг. 1).

Уравнени  суммы моментов системы сил относительно оси стрелы О , и вершины стрелы О позвол ют определить усили  в штоках гидроцилиндров подъема стрелы и гидроцилиндров поворота KOBHia.

)iot-RK-S-lu(K-Ko)

Т

1ш.с. ntL-П:

So. RK-COS(V K-VKQ)

-5;Г о§;+ R

ог

т ц.7.. -1г-Тш,

1 Г р .1х(Ук-Тко) , - иЛ 01 г, Cos (PQ )r , МоД

RKCosCH.-yi.o)

dK df

ft

2-r,)

r.CosCPo+4)

число гидроцилиндров подъема

стрелы и поворота ковша; момент от силы т жести ковша и приведени  вертикальных сил ковша к режущей кромке.

Делением полученных уравнений соответственно на площади поршней гидроцилиндра подъема стрелы Р и поворота ковша Fj и путем введени  начальных значений давлений в гидроцилиндрах подъема стрелы

Р°

и поворота ковша f, соответствующих нулевым значени м Яо1 О и Ро2 О, получены выражени :

К„-vPoi. Ка + РГ°С -tPrjc,- РГ,к)

РГ.С POI .

ГК - ПО К 11 + Р(

гдеК;.- коэффициенты, завис щие от пере даточных отнощений механизмов и площадей гидроцилиндров подъема стрелы и поворота ковша.

К boi-RK.SLn(.o «fo, trc

,cCos(.

К,г

FC HC

6ш.к n.fi

К,.-Mi

PC So-1-n.c. RKS n-CH fc-VKo)

i1 PC r, Сое (Po

с I I t- jftt;

R CogCyK-Уко)

к„FK r,CQs(9c-f-f)tiK

Счита  давлени  в гидроцилиндрах подъема стрелы Pff и поворота ковша /J-j непосредственно замер емыми параметрами, можно определить из системы уравнений горизонтальное сопротивление штабел ;

--JAP,C-.P,,(M,

РОГ

Kiz + К-(2. l-(

изменени  давлений

где АЯгс и Д-ft

а:к. стрелы и повов гидроцилиндрах подъе.ма

- С.рота ковша РГ.С:

, CJt.D°

- .K.Полученное уравнение дл  определени  горизонтального сопротивлени  POI  вл етс  алгоритмом дл  формировани  сигнала управлени  черпанием.

Функциональна  схема устройства дл  осуществлени  способа формировани  сигнала управлени  черпанием (фиг. 2) содержит рабочее оборудование 1, взаи модействующее со щтабелем; блок 2 формировани  и передачи сигнала величины давлени  в гидроцилиндрах подъема стрелы; блок 3 формировани  и передачи сигнала величины давлени  в гидроцилиндрах поворота ковща; блок запоминани  и коррекции 4; блок преобразовани  5; элемент сравнени  6.

В качестве примера реализации способа представлено устройство, содержащее исполнительные гидроцилиндры 7 поворота ковща и гидроцилиндры 8 подъема стрелы, св занные с рабочим органом (на фиг. 1 не показан), взаимодействующим со штабелем , гидрораспределитель 9.

Блок 2 формировани  и передачи сигнала давлени  в гидроцилиндрах подъема стрелы содержит гидроцилиндр, гидромагистраль 10 с распределительным клапаном 11, соедин ющую поршневую полость гидроцилиндра 8 подъема стрелы с поршневой полостью гидроцилиндра-датчика 12, выполн ющего роль элемента сравнени . Блок 3 формировани  и передачи сигнала давлени  в гидроцилиндрах поворота ковша содержит распределительный клапан 11,гидроцилиндры 7, гидромагистраль 13, соедин ющую штоковую полость гидроцилиндра-датчика 12, и магистраль 14, соедин ющую штоковую полость гидроцилиндра 7 с распределительным клапаном 11.

Блок 4 запоминани  и коррекции содержит толкатель 15, установленный с зазором относительно кронштейна 16 руко тки управлени  гидрораспределител  9 и регулировочный винт 17 со стрелой 18 (элемент запоминани ) .

На шкале 19 нанесены делени , соответствующие виду материала штабел  дл  установки на них стрелки 18, а следовательно , и величины зазора Л.

Блок 5 преобразовани  сигнала содержит цилиндр-датчик 12 и набор пружин переменной жесткости (элемент коррекции). Цилиндр-датчик 12 выполн ет функции элемента сравнени .

Формирование сигнала управлени  черпанием осуществл етс  следующим образом.

Напорное сопротивление штабел , возникаюшее при внедрении в него ковша, передают в гидроцилиндры 8 подъема стрелы, а по магистрали 10 возникающее давление передают цилиндру-датчику 12 (при распределительном клапане 11 на фиг. 3, опущенном вниз), вызыва  перемещение его поршн , и тем самы.м уменьша  зазор Д и преодолева  сопротивление набора пружин 20 и противодавление в штоковой полости гидроцилиндра-датчика 12.

Увеличением напорного усили  до заданной номинальной величины достигают перемещени  поршн  гидроцилиндра-датчика 12, соответствующего уменьшению зазора Л до нул  и тем самым включают руко тку гидрораспределител  9 и производ т запрокидывание ковша. Таким образо.м, обеспечивают пропорциональность величины скорости поворота ковша величине усили  внедрени  его в штабель, так как скорость поворота ковша пропорциональна величине открыти  окна гидрораспределител  9.

Запрокидыванием ковша при черпании материала стабилизируют горизонтальную составл ющую напорного сопротивлени  POI и вертикальную его составл ющую Р02Таким образом, производ т плавное автоматическое регулирование скорости поворота ковща в процессе черпани  и обеспечивают оптимальную траекторию черпани .

После окончани  процесса черпани  в момент упора поршн  поворота ковша в крышку гидроцилиндра уменьшаетс  давление в штоковой полости гидроцилиндра 7. Поршень гидроцилиндра-датчика 12 при

этом перемещают в ис.ходное нижнее положение , устанавлива  прежний зазор Д между толкателе.м 16 руко тки управлени  гидрораспределителем . Исходное положение гидроцилиндра-датчика 12 фиксируют пружинами 20 и распределительным клапаном 11, который за счет падени  давлени  в штоковой поЛости гидроцилиндра 7 поворота ковша перемещают вверх усилием пружин .

После разгрузки ковша открывают рас0 пределительный клапан 11 давлением в щтоковой полости гидроцнлиндра 7 и процесс

черпани  при внедрении ковша повтор ют.

Таким образом, при помощи сигналов

величины давлений в гидроцилиндрах 7 и 8

производ т формирование сигнала напорного сопротивлени  штабел .

Передачу этих сигналов осуществл ют по гидромагистрал .м 13 и 10 к распределительному клапану 11, цилиндру-датчику 12 где преобразуют сигналы величины давлени 

0 в силу давлени  на поршень и сравнивают с базовым значением. Сигнал рассогласовани ,  вл ющийс  результатом сравнени , используют дл  преобразовани  этого сигнала в перемещение толкател  15, воздейству  и.м на кронштейн 16 руко тки управлени  гидрораспределител  9.

Закон преобразовани  задают подбором площадей поршн  и штока гидроцилиндрадатчика 12 и набором пружин 20.

В блоке запоминани  и коррекции 4 величину зазора устанавливают по шкале 19 и фиксируют ее по стрелке с помощью регулировочного винта 17.

Использование способа управлени  процессом позвол ет повысить производительность погрузчика за счет очищени  сигнала величины напорного сопротивлени  штабел  от вертикальных возмущающих воздействий а также выдержать заданную траекторию движени  режущей кромки ковша в штабеле 0 сыпучего материала, котора  обеспечивает минимальную энергоемкость процесса черпани , и облегчить услови  работы человекаоператора , управл юшего погрузчиком.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 294015, кл. Е 21 F 13/00, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 219979, кл. Е 02 F 9/20, 1966.

fc/

ф1/г.2

Фи.З