Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины (его варианты)

 

1. Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины, например дреноукладчика, включающий маятник, подвижно закреплеиный в наружной ра:ме карданова подвеса, указатель задатчика высотного положения , компенсатор ошибки и узел суммирования перемещений задатчнка ЙОЯ 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 кинематически с выходным звеном компенсатора , а другое - с указателем задатчика высотного положения.. (Л tND О 00 ел Иа1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Е 02 Р 9 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОткРыти 1 (21) 3741719/29-03 (22) 18,05.84 (46) 30.01.86. Бюл. Р 4 (71) Научно-производственное объединение "ВНИИЗеммаш" (72) 10.П,Егоров, С,А.Магомедов и 10.Ñ.Êîçëîa (53). 621.879 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 863786, кл. Е 02 F 9/20, 1976, Кузин Э,Н, Автоматизация землеройных машин в мелиоративном строительстве. М.: ЦНИИТЭ строймаш, 1974, с.13-16, (54) ДАТЧИК ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ЭЕМЩРОЙНОИ 1"1АИИНЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ ) (57) 1. Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины, например дреноукладчика, включающий маятник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова подвеса, указатель задатчика высотного положения, компенсатор ошибки и узел суммирования перемещений эадатчика 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 выполйена 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 кинематически с выходным звеном компенсатора, а другое — с указателем задатчика высотного положения. б я

1208151 плоскостях.

2. Датчик высотного положения рабочего органа землеройной машины, включающий маятник, подвижно закрепленный в наружной раме карданова подвеса, указатель задаючика 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, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности, указатель задатчика в виде фотоприемника лазерного луча и подвижно установлен на маятнике в верти" кальной 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, 1

Изобретение относится к устройствам автоматизации землеройной техники, в частности предназначено для землеройных машин с системой стабилизации положения рабочего органа относительно копирной линии, которой может служить трос, луч лазера или визирная ось теодолита, и может быть использовано в любом случае, когда требуется непрерывно измерять относительно копирной линии высотное положение недоступной точки твердого тела, совершо ощего вертикальное перемещение в сочетании с вращением в двух вертикальных

Цель изобретения — повышение надежности и точности устройства при

его длительной работе в условиях воздействия атмосферных осадков, запьленности, низких температур и т,п, 5

20 включающий маятник, подвижна закрепленный в наружной раме карданова под- веса, 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, отличающийся 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.

На фиг. 1 представлена конструкция датчика с механическим блоком передачи движения указателю от ведомого звена механизма преобразования угловых перемещений маятника; на фиг. 2 — конструкция датчика с электромеханическим блоком передачи движения указателю от ведомого звена механизма преобразования; на фиг. 3 — конструкция датчика с электрогидравлическим блоком передачи движения указателю от ведомого звена механизма преобразования; на фиг. 4 — установка датчика с электрогидравлическим блоком передачи движения указателю на рабочем органе землеройной машины.

Корпус I (фиг. 1)присоединен к рабочему органу посредством оси 2 и установлен с возможностью вращения вокруг этой оси на подшипниках 3 и 4.

Маятник 5 установлен с возможностью

1208151

25

35

45

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

Механизм 9 преобразования угловых перемещений маятника 5 относительно рабочего органа (компенсатор ошибки) состоит из жестко связанной с осью 2 копирной пластины 10 и копирного стержня 11, который установлен с возможностью продольного перемещения в направляющей 12. Последняя жест-!О ко связана с осью 6, что обеспечивает ее жесткую связь с маятником 5.

Копирный стержень 11 является ведомым звеном механизма 9 преобразования. На верхнем конце копирного стерж- !5 ня 11 горизонтально закреплена пластина 13.

Указатель 14 положения рабочего органа относительно копирного троса датчика на фиг. 1 выполнен в виде щупа 15, опирающегося на копирный трос, и потенциометра 16, который состоит из корпуса 17 и оси 18.

Щуп 15 закреплен на оси 18 потенциометра 16 . Электрическое сопротивле= ние потенциометра является однозначной функцией угла поворота щупа 15 на оси 18 относительно корпуса 17, а следовательно, координаты указателя относительно копирного троса.

Блок 19 передачи движения указателю 14 от копирного пальца 11 состоит из оси 20, установленной в подшипниках 21 и 22, и рычага 23, опирающегося своим концом на горизонтальную пластину 13. Рычаг 23 жестко связан с осью 20. Направление оси

20 в подшипниках 21 и 22 совпадает со второй осью 6. На рычаге 23 установлен груз 24, служащий для прижима рычага 23 к пластине 13 и копирному стержню 11 и прижима последнего к копирной пластине 10. Корпус 17 потенциометра 16 закреплен на внешнем 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 стержня 11 точно соответствует по величине и по направлению повороту щупа 15 относительно корпуса 17, вызванного изменением вертикального положения указателя 14 из-за наклонов рабочего органа. В результате обеспечивается компенсация ошибки датчика, Внутренняя полость корпуса 1 изолирована от попадания пыли и влаги обычными войлочными сальниками, установленными в крышках подшипников 3, 4, 8 и 22. Расположение механизма 9 преобразования внутри корпуса 1 исключает воздействие на механизм пыли и влаги и таким образом обеспечивает его работу без заедания и существенного трения, Последнее может быть сведено к минимуму за счет погружения механизма 9 преобразования в масло, заливаемое внутрь корпуса 1 ниже уровня подшипников 4,3,7,8,21 и 22, В датчике на фиг, 2 с электромеханическим блоком передачи движения указателю от ведомого звена механизма преобразования корпус, маятник и механизм преобразования угловых перемещений маятника относительно рабочего органа выполнены аналогично датчику на фиг. 1. Указатель 14 положения рабочего органа относительно копирной линии датчика на фиг. 2 выполнен в виде фотоприемника лазерного луча. Блок 19 передачи движения указателю от ведомого звена 11 механизма 9 преобразования помимо оси 20, рычага 23 и груза 24 включает потенциометр 16 и щуп 15, заимствованные от указате ля датчика на фиг. 1, электродвигатель 25 с редуктором 26, закреплен- . ный на.маятнике 5, ходовой винт 27 с гайкой 28, направляющую 29, кронВ штейн 30, стойку 31 для установки фотоприемника 14, направляющую 32, в которую вставлен щуп 15. усилитель 33 напряжения на потенциометре 16. Электродвигатель 25 с редуктором 26 служит для вращения ходового винта 27. Направляющая 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 направляющей 32 и потенциометра !6 выбрано так, что вертикальное перемещение фотоприемника 14 на величину ошибки от наклона рабочего органа сопровождается поворотом щупа 15 на угол, равный углу поворота корпуса 17 вызванному воздействием копирного стержня II которое возникает при наклонах рабочего органа. 5 1

Вследствие увеличения массы деталей датчика, размещаемых на маятнике 5, для демпфирования колебаний маятника в датчике на фиг, 2 предус- мотрен гидравлический д ьмпфер 34, Указатель 14 положения рабочего органа относительно копирной 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 преобразования угловых перемещений маятника 5 в движение ведомого звена 11 этого механизма выполнен кулачковым, Кулачок 36 механизма 9 имеет криволинейный профиль и жестко связан с осью 6, Ведомым звеном кулачкового механизма 9 является толкатель

37, который жестко связан с внутренним концом оси 20 блока 19 передачи движения указателю. Кроме оси 20 блок 19 содержит потенциометр 16 со щупом 15, который вставлен в направляющую 32, закрепленную на рабочем органе, усилитель 33 напряжения на потенциометре 16, гидроцилиндр 38, со штоком которого жестко связана ось 2, и гидрораспределитель 39 с электроуправлением.

Ось 20, потенциометр 16, щуп 15, направляющая 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 движения указателю, изображенного на фиг. 3.

Для установки датчика, изображенного на фиг. 3, на рабочий орган 40 (фиг, 4) служит кронштейн 41. На фиг, 4 точка 0 лежит на днообразующей кромке рабочего органа. В этой точке расположены начала систем -координат ХУЕ и Х, Y, K,, Система

ХУЯ является неподвижной, а система Х,У, 2, связана с рабочим органом. При отсутствии наклонов рабочего органа обе системы координат совпадают. Датчик установлен так, что одна.из осей поворота маятника относительно рабочего органа лежит в плоскости.Х<О У,, Для датчика, 208151 6

10 15

55 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

X 0 У,.ëåæèò ось 6. При установке датчика, как показано на фиг. 4, ошибку датчика следует считать результатом поворота рабочего органа вокруг оси ОХ на угол и поворота вокруг оси ОЕ на угол ж, поскольку именно эти углы преобразуются в движение ведомого звена механизма преобразования угловых перемещений маятника. Кроме углов и и 8 ошибка датчика зависит от координат Х,д

У,д точки А в системе Х,У, Z

Датчик, изображенный на фиг, 1, работает следующим образом.

При вращении рабочего органа относительно точки, лежащей на днообразующей кромке рабочего органа, происходит вертикальное перемещение указателя 14 относительно копирного троса; Это перемещение сопровождается поворотом щупа 15 вместе с осью 18 потенциометра 16 относительно корпуса 17 потенциометра, что приводит к изменению сопротивления последнего, пропорциональному вертикальному перемещению указателя 14 относительно копирного троса.

Одноврменно с поворотом щупа 15 относительно корпуса 17 потенциометра при наклонах рабочего органа поворачивается копирная пластина 10, при этом происходит вращение в подшипниках 3 и 4 оси 2 относительно корпуса 1, который в плоскости вращения оси 2 стремится оказаться в покое действием маятника 5, В плоскости вращения оси 6 корпус 1 поворачивается вместе с рабочим органом, при этом ось 6 остается неподвижной под действием маятника 5. Таким образом, при поворотах рабочего органа маятник 5 с осью 6 направляю— щей 12 механизма 9 преобразования остаются неподвижными. Копирная пластина 10 поворачивается вместе с рабочим органом относительно маятника 5 и таким образом является ведущим звеном механизма 9 преобразования. Ведомым звеном этого механизма является копирный стержейь 11, который под действием коплрной пластины 10 перемещается в направляющей 12.

Закон перемещения копирного стерж ня ll под действием пластины 10 заб

120815) 8 висит от ее профиля. Пластина 10 имеет такой профиль,. который обеспечивает точное перемещение в определенном масштабе стержня 11 на величину ошибки от наклонов рабочего органа. При установке датчика над днообразующей кромкой рабочего органа достаточная точность может быть достигнута при использовании плоской формы пластины 10, Перемещение копирного стержня ll через копирную пластину 13 передается рычагу 23 блока 19 перецачи движения указателю 14 от ведомого звена )1 механизма 9 преобразования

Под действием рычага 23 поворачивается 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 изменения сопротивления потенциометра 16 и соответственно не возникают ложные сигналы об изменении высотного нбложения днообразующей кромки.

Работа датчика, изображенного на фиг. 2, отличается от описанного тем, что при наклонах рабочего органа сначала происходит поворот корпуса 17 потенциометра 16 под действием через ось 20 копирного стержня 11, который перемещается под действием копир-. ной пластины 10, Поворот корпуса 17 потенциометра 16 сопровождается появлением на последнем и соответственно на выходе усилителя 33, что вызывает включение электродвигателя 25, который перемещает в нужную сторону фотоприемник 14. Одновременно с вертикальным перемещением фотоприемни, ка 14 под действием направляющей 32 поворачивается щуп 15, что приводит к уменьшению напряжения на потенциометре 16. После того, как фотоприемник 14 переместится точно на величи1р ну ошибки, напряжение на потенциометре 16 станет равным нулю, и двигатель 25 остановится.

Работа датчика на фиг. 3 аналогична работе датчика на фиг, 2 за исклюIS чением того, что при возникновении напряжения на потенциометре 16, вследствие поворота корпуса 17, срабатывает электрогидравлический распределитель 39, связанный с потенциометром 16 через усилитель 33.

В результате начинается отработка гидроцилиндра 38 и вертикальное перемещение фотоприемника 14. По мере перемещения фотоприемника 14 под

25 действием направляющей 32, которая в данном случае жестко связана с рабочим органом, поворачивается щуп 15 и уменьшается до нуля напряжение на потенциометре.

При расположении осей, при котором ось 6 расположена в плоскости

Х,О У, упрощается расчет профиля кулачка 36, его изготовление, а следовательно, и конструкция механизма преобразования угловых пере мещений маятника.1208151

l 208 l 5 l

Фи@ 3

Фив Ф

ВНИИПИ Заказ 203/38

Тираж 642 Подписное

Филиал ППП "Патент" г.ужгород, ул.Проектная, 4