Способ управления рабочим органом землеройно-транспортной машины

 

Изобретение относится к автоматизацин рабочих процессов землеройнотранспортных машин и позволяет повысить их производительность„ Во время рабочего хода измеряют значения режимных параметров машины, например тяговое усилие (ТУ), действительную и теоретическую скорости движения машины. Определяют знак отклонешьч текуиего значения ТУ от заданного оптимального его значения, соответствуюше.го какснмуку эквивалента произродитс лькогти. В зависимости от этого знака ,ествляют заглубление или зыглубление рабочего органа. Одновременно с определением знака отклонения значения ТУ определяк-.т и величину отклонени т ТУ от оптимального . Сигнал упсавления paбoчи : органом ма интервал времени, длительность которого пропорциональна этой, величине с учетом коэффиг иента пропорциональности, причем величину и знак отклонения значения ТУ определяют путем сопоставления текупц1х значений режимных параметров и экспериментальных даггных о соотношении i-rx на различных грунтах. Коэффициент пропорциональности корректируется в зависимости от параметра, характеризующего тягово-сцепные свойства машины на данном грунте. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (и 4 к 02 Få 9 20

ОЛИОАНИЕ ИЗОБРЕтЕНИ0

H А ВТОРСМОМУ СВКДЕТЕПЬОТБ".=

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3872805/24-03 (22) 27.03.85 (46) 15.11.87. Бюл, Р 42 (71) Челябинский филиал Государственного союзного научно-исследовательского тракторного института (72) В.А.Коровин (53) 62 1,878 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 881225, кл. Е 02 F 9/20. 1981, Авторское свидетельство СССР

11* 1315571, кл. Е 02 F 9/20. 20.03.85, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБО -ЫЛ ОРГАНОМ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к автоматизации рабочих процессов землеройнотранспортных машин и позволяет повысить их производительность. Во время рабочего хода измеряют текушие значения режимных параметров машины, например тяговое усилие (ТУ), действительную и теоретическую скорости движения мапп нь«. Определяют знак отклон нения текуше-:о значения ТУ от заланного оптима «ь««огс сга з начения, соответств ю:f!его ма кс««.«; и эквивалента произво .итспьнос" «« > за««иснмости от этого знака сс ..««ест а«««-:þò загл бление или выглубление рабочего органа, Одновременно с определением знака отклонения значс. «я ТУ определяют и величину отклонения ТУ от оптимального. Сигна; и;..аг-..:егп я оабочим орга— ном фор;"«руют:; —, интервал времени, дл;«-=.линос-.ь ко-.срого про — орц.«ональна этой величине -. учето:-! коэффициента пропорциональности. причем в п««чи««у знак отклонения значения ТУ определяют TI òå÷ сопостг вления текупр«х

3. «ачений реж««мн««х параметров и эксперимента.тьных д а, ных о состношении их на различных грунтах. Коэффици нт пропорционал«-ности корректируется в зависимости от параметра, характеризующего тягово-спегные свойства машины i!c! данном грунте. 1 s,ï. ф-лы, 2 ил, 1 13320

Изобретение относится к автоматизации рабочих процессов землеройнотранспортных машин, а име;-и-"(о к систе-мам автоматического управления рабочим органом земперойно-транспортных машин в режиме копания и гранспортирования грунта.

Цель изобретения "- повышение производительности землерой}1(.-транспортной машины.

Нв(фиг.1 пр}}ведены тяговые характеристики машины, поясня}о(1}ие суть предложенного способа; на фиг,2 блок-схема устройства, ре,.ëH3óþùåãî этот способ.

Сущность способа заключается )з том, что управление рабо .}им органом землеройно-транспортной машины осуществляют следующим образом, *во время 2() рабочего хода измеряют текущие значения режимных параметров машины,, например тягового усилия и действительной скорости движения, определяю( знак отклонения текуце"î значения 75 одного из режимных параме (po}3 от 0(I тимального значения, соответствующег0 максимуму эквивалента про}(зводительности (например тяговой мощности), и в зависимости от этого знака осу-ществляют заглубление или выглубление рабочего органа, затем одновременно с определением знака отклонения, определяют и его величину, а заглубление или выглубление рабочего органа

".>

Осуществляют путем включения гидропривода на интервал времени, длительность которого пропорциональна этой величине, причем величину и знак î:— клонения определяют путем сопоставле-. ния текущих значений режимных пара-метров машины и экспериментальных данных о соотношении этих параметрс>в на различных грунтах. а длительность указанного интервала времени корректируется в зависимости от параметра характеризующе.го тягово-с},:епные свойства машины.

Устройство для управления рабочим органом землеройно-транспортной маши50 ны содержит блоки измерения действительной 1, теоретической 2 скоростей движения и тягового усилия 3 машины, блок определения коэффициента буксования 4, входы которого подключены к выходам блоков измерения действительной 1 и теоретической 2 скоростей движения, вычислительное устройство

5> BxoPbI котоРого 110QKII?091 Hbl K 1

2 дам блока измере}}чя тя.-овогс усилия

3 и блока оlt) PI(pë:-ния соэффициента буксования 4, функциональный прео.".разователь 6, блок вычитани-. 7, блок управления рабочи:(органом 8 и э.}ектрогидрав IHческий }рив од pа5очего 0-=гана 9, зходы когзро}0 подключены выходам блока упр,звления:>абочим 3рганом 8. Вьгход в»(числите }внсзгс у(—— ройства 3 чере:- ф. нкпиона:(ьный IpF" образователь 6 с".; Ннен с и"-pвым --хо— дом блока вычитаH:"ÿ 7, второ}} =: од н

ВЬ>ХОД KOTOP<31 0 ПО (к>1ЮЧЕ НЫ С ОО ЯЕТСТве ннО к Вых(ÇU, > 5)111(>ê }I 3 Mp;> p:": ив тя! с

Ного усилия 3 H }зхо; у бл:>ка управления рабочим Органом 8 „

Б(>ОК y lip а зл C НH>1 .) ао ОЧ(1 i 013 i а Н

8 может содержат = 5 (01 н Онр; . -}е}11 я знака "O H модуля, :с>(гн;: (а, вхо> ь

".0T0PhI>I ПО IК.. !}>>» (НЫ .: !I}I#0,}:. ., QK1 вычи "ания,, угt)1),ляем;,(й; ен»;ато.;

12 и две схемь} И (. и -, .Оьходы кот орь(х я Вля}От; я нь(;: ((а ьчз О }ока ггi(p а }>в .IP?1H5I р або (иM 0 )1 }}HO>i 6, ВыхОд 0:(Ока

0}(ре/(елени5(НОН уля i си(НBT а 1ер:, 3 управляемы?1 гене->атr>p 2 гое ..-}не первыми входамн с>:ем И 13:.I (.::, н- 0

13ые вхолы K:) ГО (3 ых c: 0 07H I- .Г ны " 1(РЯ н.:. - и инверсным выходами блока Опре.lече—

:-ия знака 1Э си. нага.

Блок управле IH5(рабочим органом 8 может допог(нитель} о содержать ксррек— тирующий 5>лок 13, информационны?1 гход

K0Top0 I" подк. 1ючен к ве)хОд>7 . . }Ока определения модуля сигнала 11 ныход — к входу управляемого генератора

17, а управ:(яющий вход — к вь(х оду нычислительног0 усTpOHc TRB 3.

Суть предложенного способа и принцип работы реа1изующего его у; троиства заключается }i следующем.

В процессе 0?lf. ния н тра Hc.-op THp 0}за ниЯ Г1>унт" при г:Омо(Ц:=. Олсков 1 - 3 измеряются текущи(=. значения режимных параметров машины — действи.-ельной, -еорети-(еской скор остей;,ви>кения

-ягового ycHI-;ия, Б некоторый . (оме}:т времени они равны соотве-.стве}(нc

Ч„, Р„и о.ражают не (фиг, 1) .

Целью управления является достижение максимальной -роизводительности

3 135201 машины. Производительность непосредственно не выражается через режимные параметры машины. Поэтому при формализации цели управления принимается допущение, что в данных условиях эксплуатации некоторый эквивалент производительности — тяговая мощность, тяговый КПД, выходная мощность моторно-трансмиссионной установки и т.д. с точностью до постоянного коэффициента отражает производительность машины.

В процессе управления выявляют положение максимума эквивалента производительности в координатах режимных параметров машины, Причем один из режимных параметров принимается за основной и в зависимости от вели— чины этого параметра (параметра регу- 2< лирования) осуществляется изменение положения рабочего органа. Оптималь— ная величина параметра регулирования при этом корректируется в зависимости от значения других режимных параметров машины. С точки зрения предложенного способа управления выбор характера эквивалента производительности и параметра регулирования не имеет принципиального значения, Для опреде- 3п ленности положим, что эквивалентом производительности является тяговая

4

PÄ =PÄ Ä Ä (1 — (1 — 3,) exp(aF )1, где а — эмпирический коэффициент, определяется максимальное значение тягового усилия машины:

»о

»макс 1 — (1 — $ ) ехр(а gî)

Аналогичным образом вычислительное устройство 5 может определить величину Р

» макс на основании экспериментально полученной для различных груктов зависимости:

Рто

Ь =1(1 " )

Рт лса кс

Величина Р, „„(фиг.1) однозначно характеризует тяговосцепные свойства машины на дакном грунте. Поэтому, каждой величине P» „,, при неизменной теоретической -,ÿãîâîé характеристике машины 1 (P ) соответствует одна и вполне определенная действительная тяговая характеристика 7 (Р } (фиг.1).

Соответственно тяговая мощность машины

N»= Р„=Р, 7,(1 S}=PrV,(P } (1-8(Р,, Р, „. ")) при известкой величине Р» „ „ являт мокс ется одкозкачкой функцией тягового усилия Р-. Поэтому на основании пос» ледней зависимости с помощью функционального преобразователя 6 непосредмощность, а параметром регулирования — тяговое усилие машины.

С учетом изложенного, управление рабочим органом машины предполагает

35 изменения рабочего органа и соответ— ственно тягового усилия машины таким образом, чтобы рабочая точка а на действительной тяговой характеристике машины (фиг.1) находилась в зоне максимальной тяговой мощности. Положение зоны максимальной тяговой мощности при этом непрерывно изменяется за счет изменения свойств грунта и других дестабилизирующих факторов

После измерения действительной и теоретической скоростей движения блок определения коэффициента буксования

4 определяет текущее значение коэффициента буксования движетелей 8, (фиг. 1) . Сама величина коэффициента буксования о однозначно не характе0 ризует положение максимума тяговой мощности. Поэтому после определения

55 текущих значений коэффициента буксования Р, и тягового усилия Р„ на основания зависимости: ственко определяется оптимальное тяговое усилие Р =Р „, соответствующее максимуму тяговой мощности N»,с, Полученное значение оптимального тягового усилия при помощи блока вычитания 7 сравнивается с текущим значением и выявляется их разность. На основании выявленной разности при помощи блоков огределекия знака 10 и модуля 11 сигнала определяется знак и величина отклонения текущего з начения тягового усилия от оптимального.

Тяговое усилие машины описывается зависимостью

Р, =КВ1 - @3, где К вЂ” коэффициент сопротивления резанию;

 — ширина рабочего органа;

h — глубина резания; объем грунта в призме волочения; коэффициент трения грунта;

j — объемная масса грунта.

Поэтому для изменения тягового усилия машины на величину 6Р, необl3=»r)" ходимо изменить положение p;I)5>(låãr>

1 !> органа на величину hh=;i- -.

))ПЯ 1)»!1 Oy r (;. ri .; О)>»" МЯ, ).г>„>- Н Ь«)» И (ОЬО?): ((? ))"!(. C ((: i". (! ) > = »? (> )!О Bh.(1 ( ц (* )?и р Г и (r), >! )" )! «? (> (; »; н, >, < 1-) !.,» >

Подавляющее бальшинствс зе)>лерсй но-транспортных машин оборуцав"-:н:о гидроприводом рабочего op(г на дис«-ретнога действия с «eperyJ ?)руе;(ой скоростью заглубления или «:1)rJ)óoJ)а-. ния . Е оэ тому необходимая: Г)?.-:ч:-: на глубле ния или вы-лу",ë oHHH .

gh=V где» вЂ” скор ост ь пер емеще«)ия режу)пе Й

1 кромки рабочего ор Гана l,o к;рОсть зяг!(уб.;rå>(ия HJ;.H вы " глубл ения); дительнасть вклlо ((: i)HOT o (?о тОЯ ния Гидр Опри во<ця, С у>lетам прег(ь цуще> о )?«q ежаHHri следует, что

hP =К, ht>

Где И вЂ” коэффициент:. pînор(!Hoня.-!:-)! ности.

УспРавлнгмь(й ГенеРатоР I в зависимости от величины О гклс>нен: (я (>1-,- фозмирует импульсы длительнсс ью которые, в зависимссти от знака о,— кланения, через одну из сх:-м 1 .- 13 и

ПО(ТуПЯ!ОТ На ВЬБСOJI?Ib) (r) СКЯ, (L! равления заглублением или зы -:.убл -; —.Hем ГИЦРОпРИНОДЯ. Раб ач-"1 О э >. r. Я«(Я

Пеэемещение ряб<>чего Оэ ан; прНводит к саатветству:-ощему н тягового усилия и раоочa«( (фиг.1) приближается к зон мальной тяговой мощности,,,вильно выбранной веJHI NHH

? !»>е>!ению гочка g е мякси—

IlPra (|Р Я -=

К О Э (О фи ) В« O -- . зре ;, в (ошности осуществляется за одно вкп очение гид ропривада, с(Если после оканчя|!!ия выходi!ore. и;!— пульса уг(рявляемаго Ге «(еря торя .» и окончания переходных прî Jc с .О» будсг. вь|явлена отклонение ресжи) "а работы машины ат оптимального, тс в|-:авь пр-О-: исходит дискрс ..ное включ,:(ие гидрс " привода. Причем длительн;с.ть включ H". ного состояния соо гветствует нанси.. значению отклонения теку>)(его эна-;ения тяГ ОЕОГо усилия От О)>)т|«мал ьнОГО, > (. > > ли отклонение невелико и не превышает величину зоны нечувствительности управляемого генератора 12, включение гидрo««pHâoäà не происходит. При больших значениях отклонения управляемый 55 генератор )2 может формировать Hf? импульсный, а непрерывный сигнал управления.

"(:.>(Оф)!ЦИ- ii T, С: .; Р H(„-Я,-,;, )((вар;-*!>(ус()

1 ч (< .".C. I И К Э;! (>i ITH(}- >; ОП! 1.:" .(,: —,:..:,<

K, I iOk(rIHiv, Н > С>

Нан Р (СE Я (— ? Чя, )<--. >

- (у НТЯ .- I) .p H r.(:=;;: .:=.,-)1? И()МЕНЯe goÿ x \ —;(I,(о()(.,С (5 °,,Г(в

) .с .-):. ".- ):<;) - тя,;всй

) 3 МЕ,"„ОЕ,) Ir

:Тpr>«)«-.I, «(..- -)I (l i;,? 1 r J l I (К С: < ((,:,, >

>О>1НЬ). > (-1 ..(>(; ()О.).r

1? .С!)!()Ч (? I? Иir (>;> >)<; !. (, . . -., Е„;1 ° -1-,; i) Îàâliâr!H

Дня H К.(:-")(>r! !: i;r(Н(;; ((он (I(;,<о >1)? б.) >)(г ,JI )Е С КО > К";>)::

:-Н HУ(ТH >;,,Н(" I!!i(Г -ба .:, ). и >PГar НОМ -i Кa < фа -, )-:: .." .. )За 1 ho йст::! »е т )(зи):, т(? в I.. (I) Г! 4)>е ... O . Я) ОВ.>Е g:-H(-И(а)- Н=.,-!

< о =-яимазани ".. и> (ми г)(злич)))(а .ч.

Ле >анис I с О . форм. Яб - с )Prr iO «IPOiI(r 1.(1С Нa!(irir= " C.I . . ЗР с !

?: НЯМИ Е((КОГ С ПЧ(> ()(< :>МЕ: =,, С > : Э I ерво(>!.>иб«(ьг)<();; - ко -Г н>?.:»),— ..

H.?> l! PI-IH«(Г о, )-)тг О(? - ) ни ю

)< — 1

ДЕ 1 - «ОэффИП»ЕН-. Отэг.-.;ЯЮ>О(?(.-: K(.:II

С Т .1 > К Т и =!:i IJ - О С r > б —. i! I: О(! ", И = б ОO.

:! c.rñ ар" ана ны может быть определено пс формуле:

Рт,(<о(>.с =A "o 8 =P-.((>+(» )(!

Где A, B, I. — постоянные ?Коэффициенты, ()ависящие От веса ма()«ины и конс труктивных особ е н-настей двиi)(ителя „; со««рот явление грунта сдвиг;;

Таким образом, исключаются грубые ошибки в управлении, вызванные перерегулированием или формированием не— достаточных по величине сигналов управления. Благодаря этому повышается точность поддержания режимов работы машины в зоне максимальных значений эквивалента производительности, исключается возможность работы с недогрузкой по тяговому усилию или с по35

7 13520

С@ — коэффициент внутреннего трения грунта; коэффициент трения стали о грунт.

Для большинства разрабатываемых

5 грунтов (u = 0,4.

Таким образом величина Р„ явт макс ляется однозначной функцией величин

00 и скФ т макс - о ° @4

В свою очередь, коэффициенты, и tg q для каждого вида грунта могут быть выражены через число ударов С динамического плотномера. 15

Поэтому величина P также как т макс и коэффициент сопротивления грунта резанию К зависит от числа ударов С динамического плотномера, Это дает возможность при помощи корректирующе- 20 го устройства 15 уточнять величину коэффициента пропорциональности Кд при изменении сопротивления грунта резанию К, в зависимости от буксования движителей, т.е. величины макси- 25 мального по сцеплению тягового усилия машины. вьппенным буксованием движителей, что также приводит к повьппению производительности машины.

Фор мул аизобретения

1. Способ управления рабочим органом землеройно-транспортной машины, заключающийся в том, что во время рабочего хода измеряют текущие тяговое усилие, действительную и теоретическую скорости движения машины, задают оптимальное значение тягового усилия и по знаку отклонения текущего значения тягового усилия от оптимального, полученного на основании результатов измерения и экспериментальных данных для различных грунтов, формируют управляющий сигнал на изменение положения рабочего органа, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения производительности машины, определяют величину отклонения текущего тягового усилия от оптимального и формируют сигнал управления рабочим органом на интервал времени, длительность которого пропорциональна величине отклонения, с учетом коэффициента TIpoIIopIIHQHBJIbHB величине откло— нения, с учетом коэффициента пропорциональности.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что коэффициент пропорциональности корректируется в зависимости от параметра, характеризующего тягово-цепные свойства машины на данном грунте

Составитель JI. Виноградов

Техред И.Верес Корректор Г.Решетник

Редактор И.Сегляник

Закаэ 5543/25 Тираж 607

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035 Иосква, K-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подпис ное

Проиэводственно-полиграфическое предприятие,, г, Ужгород„ул, Проектная, 4