Автоматическая система управления рыхлителем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Е 02 F 9/20 (32) 01. 02.74 (23) Приоритет

Государстаеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (31) 12725/74 (33) Япония

Опубликовано 07 р 3 8 3 Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.0383

153) УДК 621. 878 (088. 8 ) о с ....., 1

Иностранная фирма

Кабусики Кайся Комацу Сейсакусе (Япония) (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА .УПРАВЛЕНИЯ

PhlXJIHTEJIEM ка 2 1.

Изобретение относится к автоматической системе управления рыхлителем, используемым в строительном оборудовании.

Известна система управления рабочим органом землеройной машины, содержащая устройство для автоматического управления за вертикальным пере. мещением рабочего органа, включающее датчик нагрузки и релейный блок ,управления подъемом и опусканием рабочего органа (Ц .

Известна также система автоматического управления рыхлителем с хвостовиком, содержащая источник питания, исполнительные цилиндры наклона, подъема и опускания хвостовика, датчик нагрузки, установленный на репере датчик глубины и датчик направления перемещения, подключенные к входам релейного блока управления, и переключатели режнма управления, подъема и опускания хвостовиОднако известные системы имеют низкую надежность управления и ограниченные функциональные возможности из-за наличия ручного управления.

Цель изобретения — повышение надежности управления и расширение функ. циональных возможностей системы.

Поставленная цель достигается тем, что система снабжена электромагнитным клапаном, золотником, источником питания, гидроприводом в виде цилиндра, поршень которого кинематически соединен через рабочий рычаг с золотником, подключенным к исполнительным гидроцилиндрам подъема и опускания хвостовика, причем управляющие обмотки электромагнитного клапана подключены к выходам релейного блока управления, а выходы электромагннтного клапана подключены к цилиндру гидропривода.

Кроме того, система снабжена сое; диненными с основным источником питания дополнительным электромагнитным клапаном наклона и переключателем наклона, посредством которого обмотка управления дополнительного электромагнитного клапана соединена с релейным блоком управления, а выход дополнительного электромагнитного клапана подключен через многоходовой клапан к цилиндру наклона

1003764

При этом датчик нагрузки выполнен в вид . тензометрического элемента или в виде переключателя давления масла внутри цилиндра наклона.

Датчик глубины выполнен в виде концевых переключателей и поворотного д1:ска, соединенного посредством системы рычагов с цилиндром наклона, причем на поворотном диске установлены кулачки с возможностью взаимодействия с концевыми переключателями.

На фиг. 1 изображен рыхлитель, установленный на тракторе, и его рабочий узел,(вид сбоку, на фиг. 2 функциональная схема основного вари- 15 анта системы, на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема блока управления, на фиг. 4 - функциональная схема второго варианта системы с управляемым наклоном. 20

Система управления рыхлителем выполнена .следующим образом.

На фиг. 1 показан трактор, имеющий корпус 1 и перемещающийся с помощью гусениц 2. Пара установоч- 25 ных кронштейнов 3 жестко закреплена на задней части корпуса 1. Рыхлитель 4 съемно установлен на установочных кронштейнах 5 и включает в себя пару цилиндров 6 наклона, пару звеньев 7, которые простираются параллельно цилиндрам наклона, пару подъемных цилиндров 8, установленных диагонально между цилиндрами наклона и звеньями 7, пару балочных кронштейнов 9, которые шарнирно соединены у верхней части с концами цилиндров 6 наклона, удаленными от установочных кронштейно, и у нижней части - с концевым участком звеньев 7 и .подъемных ци- 40 линдров 8, удаленный от установочных кронштейнов, держатель 10, хвостовика 11, установленный между и прикрепленный к паре балочных кронштейнов 9, хвостовик 11 съемно установ- 45 лен в пазу, образованном в держателе 10 хвостовика и имеющим точку или конец у самого нижнего его участка.

Рабочий блок 12 включает в себя электромагнитный клапан 13, управляемый электрическим сигналом, масляный резервуар 14, рабочий орган 15, гидравлический. привод 16, работакнаий на текучей среде под давле- 55 нием, поданным от электромагнитного клапана 13, Рабочий рычаг 15 приводится в действие штоком гидравлического привода 16. У нижней части рычага 17 изменения скорости уста- Я) новлен датчик 18 направления перемещения "вперед" и "реверс", который замыкается и размыкается в соответствии с позицией "вперед" и позицией

"реверс" рычага 17 изменения скорос- 65 ти. Датчик 19 глубины установлен для определения глубины проникновения хвостовика 11 репера по углу поворота цилиндра наклона,. Датчик 19 глубины включает в себя кронштейн, установленный у концевого участка ближе к установочному кронштейну

3 одного иэ цилиндров 6 наклона, диск 20, поворотно установленный на кронштейне, который жестко прикреплен к установочному кронштейну 3, кулачок 21 верхнего предела и кулачок 22 нижнего предела, прикрепленный к диску 20, концевые переключатели 23 и 24, прикрепленные к кронштейну и зацепляемые с кулачками 21 и 22 соответственно, рычаги 23 и 24, установленные между кронштейном и диском 20 для механической передачи поворотного движения цилиндра 6 наклона к диску 20 для поворота диска 20. Датчик 19 глубины установлен для определения механически и электрически предварительно заданного верхнего предела и предварительно заданной глубины проникновения хвостовика

11. установочные позиции кулачков

21 и 22 являются регулируемыми.

Кроме этого, датчик 19 глубины можно выполнить так, что поворот шарнира звеньев 7 может быть определен концевым переключателем.

Датчик 25 нагрузки установлен для определения нагрузки, прерывающей заранее заданное значение, т.е. избыточной нагрузки, приложенной к хвостовику 11. В качестве детектора 25 нагрузки можно с успехом использовать тензометр или прибор, который электрически определяет напряжение, полученное от избыточной нагрузки, или переключатель давления, который переключается от одного положения к другому, когда давление в цилиндрах 6 наклона превышает заранее заданное значение.

В случае использования тенэометра последний может быть установлен на соответствующем месте, удобном для определения напряжения, например на кривом участке установочного кронштейна 3 или на концевом участке цилиндра 6 наклона или звена 7 ближе к установочному кронштейну 3. B случае использования переключателя давления, его предпочтительно устано вить на концевом участке одного иэ цилиндров 6 наклона, ближайшем к установочному кронштейну 3, так, чтобы текучая среда под давлением могла быть введена в переключатель давления через отверстие, образованное

s концевом участке цилиндра 6 наклона. Наверху масляного резервуара 14 установлен переключатель 26 выбора режима ручного или автомати

1003764 ческого управления для выбора автоматической или ручной работы рыхлителя 4, переключатель 27 для подьема или опускания хвостовика 11 при ручном управлении и переключатель

28 для ручного управления эа наклоном хвостовика 11, На фиг.2 схематически приведена электрическая схема, используемая в системе управления. Выходной сигнал от датчика 18 направления перемещения позиции "вперед" и "ре верс" подается в релейный блок 29 управления. Сигнал перемещения "вперед" от датчика 18 дает возможность блоку управления осуществлять автоматическое управления за рыхлите лем только при движении трактора вперед. Выходной сигнал датчика 25 нагрузки, который представляет воз- . действие избыточной нагрузки на хвостовик 11 репера, подается в блок 29. управления и, тем самым, позволяет блоку управления поднять хвостовик 11 только в случае, когда избыточная нагрузка приложена к трактору, перемещающемуся вперед. Детектор 19 глубины подает в блок 29 управления сигнал, представляющий верхнее предельное положение хвос" товика 11,и сигнал, представляющий оптимальную глубину хвостовика 11.

Если первый сигнал подается при автоматическом перемещении вперед, ,блок управления останавливает подьем хвостовика 11. Если последний сигнал подается, блок управления останавливает опускание хвостовика и поддерживает его на оптимальной глубине проникновения до тех пор, пока не будет приложена избыточная нагрузка к хвостовику и трактор не будет двигаться вперед.

Электромагнитный клапан 13 приводится в действие сигналом управления, поданным от блока управления.

Клапан смещается в позицию A подъема хвостовика, когда его обмотка воз. буждения 13 запитывается, и в пози-. цию В опускания хвостовика, когда

его обмотка возбуждения 134 запи-" тывается, и возвращается в нейтральное положение G, когда обе обмотки обесточены. Направление текучей среды под давлением из источника 30 питания изменяется, когда клапан переходит из одного положения в другое, и тем самым вызывает выход и втягивание гидравлического привода

16. В нейтральном положении С подача текучей среды из источника 30 питания к приводу 16 прерывается и любой из каналов привода 16 сообщается с дренажом 31. Наиболее удаленный концевой участок штока привода 16 шарнирно соединен со средним участком рабочего рычага 15, который перемещается поворотно, когда шток привода 16 удлиняется и убирается. Поворотное движение рабочего рычага

15 приводит в действие клапан 32 привода рыхлителя репера, тем самым заставляя текучую среду под давлением от источника 33 питания среды входить в цилиндры 8 подъема через клапан 32 привода репера для приведения в действие цилиндров 8. Раз10 груэочный клапан 34 установлен для снижения давления текучей среды посредством отвода текучей среды, когда давление превышает заранее заданное значение.

15 На фиг. 3 приведена реальная конструкция блока управления, в котором используется датчик нагрузки типа тензометра. Блох управления включает обмотку 35 реле датчика нагруз2О ки, которая эапитывается в случае обнаружения тензометГ м избыточной нагрузки, контакты 36 и 37 реле, датчик направления перемещения изображенный в виде. концевого переклю25 чателя,. который замыкается, когда . рычаг изменения скорости смещен в положение "вперед", и размыкается, когда рычаг 17 смещен в положение

"реверс", концевой переключатель 24

30 датчика 19 глубины, который размыкается, когда хвостовик 11. находится в верхнем предельном положении, и концевой переключатель 23 датчика 19 глубины, который. размыкается, когда хвостовнк 11 находится в положении оптимальной глубины.

На фиг. 4 приведена система управления репером, в которой используется в качестве датчика нагрузки переключатель давления. Для чего4О система снабжена дополнительным электромагнитным клапаном 38, многовходовым клапаном 39 и сигнальным контрольным клапаном 40.

Система работает. следующим об45 разом.

Предположим, что хвостовик 11 сейчас находится в верхнем предельном положении и концевой переключа- " тель 24 разогнут. Когда замкнут, тумб50 лер SW сети питания, индикаторная лампа питания Р 1 зажигается и ток подается от источника питания Е.

Если требуется операция для автомати. ческого рыхления, переключатель 26 выбора ручного-автоматического ре- . жима управления переводится в положение автоматического управления и рычаг 17 изменения скорости переводится в положение "вперед". Это

60 заставляет концевой переключатель

LS и обмотку реле R 2, соединенную последоватепьно с концевым переключателем -LS, замкнуть нормально открытый контакт г Ь. После того, как

65 контакт b замыкается, положитель1003764 ное напряжение подается на обмотку реле R 4 через переключатель 2 6, диод D 1, контакт г 1, концевой переключатель 23 и контакт r Ь для запитывания обмотки реле й4. Это замыкает нормально открытый контакт r 4 и загитывает обмотку 13 g электромагнитногоо клапа на 1 3. Электромаг нитный клапан 13 таким образом переходит в положение Ь опускания хвостовика, и цилиндры 8 подъема приводятся в действие для опускания хвостовика 11.

Когда хвостовик 11 достигнет предварительно заданной глубины, датчик 19 глубины определяет эту глу- 15 бину и заставит разомкнуться концевой переключатель 23. Это, в свою очередь, обеспитывает обмотку реле

R4 и заставляет разомкнуться его контакт г4 . 20

Обмотка 13 б электромагнитного клапана 13 обеспитывается н электромагнитный клапан 13 возвращается в нейтральное положение С . Одновременно клапан привода репера переключает-.25 ся в положение удержания хвостовика, чтобы удерживать хвостовик 11 в таком положении. Рыхлитель может выполнять, таким образом, операцию рыхления на предварительно заданной on- 30 тимальной глубине.

Если нагрузка имеет значение, пре. вышающее предварительно заданное значение, и прилагается к xBocTQBHку 11, обмотка 35 датчика 25 нагруз- 35 ки запитывается, ее контакт 37 замыкается. Это приводит к запитыванию обмотки реле R4 и зажиганию сигнальной лампы PL 2, сообщающей о превышении нагрузки. После того, 40 как обмотка реле R 1 запитывается и его контакт г„ переключается в положение "реверс" по отношению к положению, показанному на чертеже, обмотка реле R 3 запитывается и нормально открытый контакт r за3 мыкается. Обмотка 13А электромагнитного клапана таким образом, запитывается, и электромагнитный клапан 13 переключается в положение

Д подъема хвостовика. Текучая ,среда, таким образом, под давлением подается на сторону штока гидравлического привода 16 и клапан

32 привода репера переключается в положение подъема хвостовика.

Хвостовик 11 поднимается цилиндром

8. После подъема хвостовика 11 нагрузка, воздействующая на хвостовик

11 снижается. При снижении нагрузки ниже заранее заданной величины обмот- 60 ка 35 датчика 25 нагрузки обесточивается и контакт 36 размыкается, Обяотка реле R 1 также обеспитывается и ее контакт r4 переключается в положение, показанное на чертеже.

Таким образом, подача электрического тока на обмотку 13о электромагнитного клапана 13 прерывается и подь ем хвостовика 11 останавливается, Следует принять во внимание, что глубина проникновения хвостовика

11 в этот момент будет оптимальной глубиной, соответствующей величине нагрузки.

После этого контакт г„ переходит в положение опускания, так что хвостовик 11 продолжает опускаться до предварительно заданной глубины, пока не прикладывается избыточная нагрузка на хвостовик 11 .

Вышеупомянутая операция нерперывно выполняется и хвостовик 11 автоматически продолжает рыхлить землю на предварительно заданной глубине, когда приложена нормальная нагрузка.

Когда к хвостовику 11 приложена избыточная нагрузка, он может быть поднят до глубины, при которой нагрузка снижается до значения ниже избыточного.

Когда трактор должен перемещаться назад после завершения операции рыхления, рычаг 17 изменения скорости переводится в положение "реверс".

Концевой переключатель LS рвзмыкается и обмотка реле R 2 обеспитывается. Нормально замкнутый контакт г а остается замкнутым для возбуждения обмотки реле R 3. Это заставляет обмотку 13 электромагнитного клапана 13 получить питание и приводит к подъему хвостовика 11..Когда датчик 19 глубины определит оложение верхнего предела хвостовика 11, концевой переключатель 24 размыкается и хвостовик 11 удерживается соответственно в подHRTOM положении, а трактор движется назад.

Система по второму варианту выполнения (фиг. 4) работает следующим образом.

В исходном положении обмотка возбуждения 38ci электромагнитного клапана 38 является обесточенной. В таком положении может быть осуществлено автоматическое или ручное управление за хвостовиком 11, как было описано выше. Поскольку переключатель давления Р5 используется в качестве детектора нагрузки в этом примере, контур обмотки реле R 1 (фиг. 2 и 3 ) является очень простым, как показано справа и внизу фиг.4.

При управлении эа наклоном обмотка возбуждения 38а электромагнитного клапана 38 получает питание, а ,электромагнитный клапан 38 переключа-: зтся в положение A . Это дает возможность текущей среде при низком давлении от источника 30 питания поступить в многоходовой клапан 39 через электромагнитный клапан 38. Много ходовой клапан 39 переключается в

1003764 держащая источник питания исполните. льные цилиндры наклона, подъема и опускания хвостовика, датчик нагрузки, установленный на репере, датчик глубины и датчик направления пе5 . ремещения, подключенные к входам релейного блока управления, и переключатели режима управления, подьема и опускания хвостовика, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с

)0 целью повышения надежности управления и расширения функциональных возможностей системы, она снабжена электромагнитным клапаном, золотником, источником питания и гидроприводом н виде

)5 цилиндра, поршень которого кинематически соединен через рабочий рычаг с золотником, подключенным к исполнительным гидроцилиндрам подъема и опускания хвостовика, причем управ20 ляющие обмотки электромагнитного клапана подключены к выходам релейного блока управления, а выходы электромагнитного клапана подключены к цилиндру гидропривода.

2.Системапоп.1,отлкча ю щ а я с я тем, что она снабжена соединенными с основным источником питания дополнительным электромагнитным клапаном наклона, переключателем наклона, посредством которого обмотка управления дополнительного электромагнитного клапана соединена с релейным блоком управления, а выход дополнительного электромагнитного клапана подключен через многовходовой клапан к цилиндру наклона.

3. Система по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что датчик нагрузки выполнен в виде тензометрического элемента.

4О 4. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что датчик нагрузки выполнен н виде переключателя давления. масла .внутри цилиндра наклона.

45 5. Системапоп. 1, отлич а— ю щ а я с я тем, что датчик глубины выполнен н виде концевых переключателей и поворотного диска, соединенного посредством системы рычагов с цилиндром наклона, причем на поворотном диске установлены кулачки с возможностью взаимодействия с концевыми переключателями. положение й, только н котором цилиндр 6 наклона может быть приведен в действие. Если переключатель 27 ручного управления (фиг. 3) переведен в положение подъема или опускания хвостовика, клапан 32 упранления, переключается в соответствующие положения для приведения в действие цилиндров 6 наклона.и, тем самым, ° для наклона хвостовика 11. В случае, если переключатель 28 замкнется н течение операции наклона, переключатель 27 для подъема и опускания хвостовика используется для управления за величиной и направлением наклона.

Переключение с автоматического управления на ручное может быть выполнено срабатыванием переключателя 26. Если переключатель 26 перенодится в положение ручного упранления, положительное .напряжение подается на общий контакт переключателя 27. Хвостовик соответственным образом может перемещаться при необходимости с помощью переключения переключателя 27 между положением подъема хвостоника, положением опускания хвостовика и нейтральным положением. Диоды 0 1 и 0 2 установлены для загорания (включения лампочки Р 3 или Р L 4 ) в момент времени переключения из положения ручного управления н автоматическое или наоборот. Если переключатель 28 наклона переведен в положение наклона, запитывается обмотка реле R 5 и замыкается его контакт г . Это запитынает обмотку возбуждения 380 электромагнитного клапана 38 наклона, чтобы перенести. электромагнитный клапан 38 в положение наклона. Цилиндры 6 наклона таким образом приводятся в действие и хвостовик 11 может быть наклонен на требуемый угол при срабатывании переключателя

27. Следует заметить, что когда вы- . полняется одно из управлений за подьемом и опусканием хвостовика 11 и его наклоном, другое иэ этих управлений не выполняется.

Использование предлагаемой системы позволяет выполнять операцию рыхления без какой-либо особой подготовки или квалификации и таким

;образом, что не требуется особых рабочих приемов при выполнении операции рыхления. Эффективность операции рыхления в результате этого значительно увеличивается. Кроме того, система позволяет управлять подъемом и опусканием как вручную,, так и автоматически.

Формула изобретения

1. Автоматическая "истема управления рыхлителем с хвостовиком, со источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское .свидетельство СССР

У 420068, кл. Е 02F 9/20, 1969 °

2. Патент США Ю 2745328, кл. 172/7, опублик. 1956.(прототип ).

1003764

1003764

1003764

Составитель P. Гладун

Редактор С. Пекарь Техред M Ãåðãåëü Корректор H. Ватрушкнна

Заказ 1 614/50 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4