Устройство для автоматического регулирования загрузки самоходной уборочной машины

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Целью изобретения является повышение загрузки машины . Сигнал о текущем значении угловой скорости коленчатого вала с датчика 1, преобразованный управляющим устройством (УУ) 2, подается на запоминающее устройство 6, где запоминается его среднее значение за время, заданное УУ 2. Это значение при холостом ходе коленчатого вала принимается за максимальное. При нагружении двигателя сигнал датчика 1 поступает в вычитатель 5, где вычисляется разность максимальной и текущей угловых скоростей, которая сравнивается элементами 4 с константами , заданными задатчиком УУ. Если угловая скорость коленчатого вала отличается от максимальной на величину, меньшую заданной константы, на выходе элементов 4 сравнения появляется сигнал, который через преобразователь 3 подается на элемент И 7 или И 8, последний открывается и срабатывает соответствующая секция исполнительного устройства 9, воздействующего на механизм 10 изменения передаточного отношения. 2 з. п. ф-лы, 4 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU» 1412638 A 1 (584 А01 D41 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3858579/30-15 (22) 22.02.85 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Центральный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны СССР и Производственное объединение «Гомсельмаш» (72) И. С. Нагорский, Е. И. Агибалов, Ю. А. Сидоренко, Н. Н. Хоменко, Л. 3. Шац, П. Е. Голушко и А. Н. Кашперко (53) 631.354.2.076 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 745417, кл. А Ol D 41/12, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАГРУЗКИ

САМОХОДНОЙ УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Целью изобретения является повышение загрузки машины. Сигнал о текущем значении угловой скорости коленчатого вала с датчика 1, преобразованный управляющим устройством (УУ) 2, подается на запоминающее устрой ство 6, где запоминается его среднее значение за время, заданное УУ 2. Это значение при холостом ходе коленчатого вала принимается за максимальное. При нагружении двигателя сигнал датчика 1 поступает в вычитатель 5, где вычисляется разность максимальной и текущей угловых скоростей, которая сравнивается элементами 4 с константами, заданными задатчиком УУ. Если угловая скорость коленчатого вала отличается от максимальной на величину, меньшую заданной константы, на выходе элементов 4 сравнения появляется сигнал, который через преобразователь 3 подается на элемент И 7 или И 8, последний открывается и срабатывает соответствующая секция исполнительного устройства 9, воздействующего на механизм 10 изменения передаточного отношения. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.!

2638!

1

l4

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть

)использовано на самоходных кормоубороч иых комбайнах, косилках-плющилках и дру1их уборочных машинах.

Цель изобретения — повышение загрузки машины.

На фиг. 1 приведена структурная схема стройства; на фиг. 2 — блок-схема управяющего устройства; на фиг. 3 — циклограм ма синхронизирующих импульсов управляющего устройства; на фиг. 4 — регулятор ная характеристика двигателя.

Устройство для автоматического регу1лирования загрузки самоходной уборочной машины содержит датчик 1 угловой скороси коленчатого вала двигателя или детали, кинематически связанной с коленчатым ваом. Датчик 1 подключен к управляющему устройству 2. Преобразователь 3 подключен к выходам элементов 4 сравнения, которые подключены к выходу вычитателя 5, подключенного к выходам запоминающего уст;ройства 6. Преобразователь 3, элементы 4 сравнения, вычитатель 5 и запоминающее устройство 6, подключенные к выходам vllравляющего устройства 2, образуют блок формирования команд. К выходам преобразователя 3 подключены элементы И 7 и 8. К выходу элемента И 7 подключена сек: ция исполнительного устройства 9, обес печивающая уменьшение скорости движения машины, а к выходу элемента

И 8 — секция исполнительного устройства 9, обеспечивающая увеличение скорости движения машины. Механизм 10 изменения ,передаточного отношения трансмиссии свя:зан с исполнительным устройством 9 и ор, ганами 11 ручного управления. Механизм !0

,изменения передаточного отношения транс миссии снабжен датчиком 12 его нейтрального положения, подключенным к входу элемента И 7. Органы 11 ручного управления снабжены переключателем 13, подключенным к входу элемента И 8. Устройство снабжено также переключателями 14 и 15, подключенными к элементам И 7 и 8.

В устройстве использован бесконтактный магнитоиндукционный датчик 1, установлснный в люке напротив зубьев маховика двигателя. При измерении угловой скорости деталей, кинематически связанных с коленчатым валом двигателя, датчик 1 может быть установлен в других местах. Может быть использован также другой тип датчика, например фотоэлектрический. Элементы, входящие в блок формирования команд, и элементы И выполнены с использованием интегральных микросхем. В этих целях может быть также использован микропроцессор.

Переключатели 13 и 14 целесообразно располагать непосредственно на деталя.-. органов ручного управления, на которые механизатор воздействует при ручном управлении.

Например, на самоходном кормоуборочном

ЗО

2 комбайне КСК-100 переключатель 13 смонтирован на педали для уменьшения скорости комбайна, а переключатель 14 — на педали для увеличения скорости комбайна.

Управляющее устройство (фиг. 2) состоит из коммутатора 16, формирователя 17 временных интервалов, задатчика 18 констант. Один вход коммутатора 16 связан с датчиком 1 угловой скорости коленчатого вала двигателя, другой вход (управляющий) — с формирователем 17 временных интервалов. Выходы коммутатора 16 связаны с входом запоминающего устройства 6 и одним из входов вычитателя 5. Выход формирователя 17 временных интервалов, связанный с входом коммутатора 16, дополнительно связан с входом преобразователя 3, другой — с управляющими входами вычитателя 5 и элемента 4 сравнения. Выход задатчика 18 констант связан с другим входом элементов 4 сравнения.

Коммутатор 16 выполняется, например, на управляемых логических вентилях.

Формирователь 17 временных интервалов выполняется, например, на базе кварцевого генератора и включенной последовательно с ним линейки делителей. Задатчик 18 констант выполняется, например, на базе программногоо переключателя.

Устройство управления работает следующим образом.

При вращении маховика двигателя его зубья пересекают магнитное поле датчика 1 и формируют в нем электрические импульсы, частота которых пропорциональна угловой скорости коленчатого вала двигателя. Сигнал с датчика поступает на коммутатор 16.

После подачи питания на устройство формирователь 17 временных интервалов формирует одиночный импульс продолжительностью т (фиг. 3), который поступает на коммутатор 16. На время прохождения этого импульса коммутатор 16 соединяет выход датчика 1 с запоминающим устройстгом 6, которое запоминает число импульсов, пришедших с датчика 1 за время ть

Этот же импульс поступает на преобразователь 3 и блокирует его работу. После окончания импульса (его задним фронтом) канал, соединяющий датчик 1 с запоминающим устройством 6, закрывается, преобразователь 3 разблокируется, датчик 1 через коммутатор 16 соединяется с вычитателем 5.

Непрерывная последовательность синхроимпульсов с периодом т (фиг. 3) с другого выхода формирователя 17 временных интервалов поступает на управляющие входы вычитателя 5 и элементов 4 сравнения. При поступлении синхроимпульса на вычитатель 5 происходит перезапись числа из запоминающего устройства 6 в вычитатель 5 и вычитание из этого числа каждый раз единицы по мере прихода на вычитатель 5 импульсов с датчика !. Элемент 4 сравнения каждый раз сравнивает содержимое вычиз

14 тателя с содержимым задатчика 18. В момент прихода на вычитатель 5 и элементы 4 сравнения следующего синхроимпульса результат сравнения запоминается буферным устройством преобразователя 3, происходит перезапись числа из запоминающего устройства 6 в вычитатель 5, процессы вычитания и сравнения повторяются. Таким образом, организуется циклическая работа устройства.

В вышеприведенном примере время цикла постоянное и определяется периодом следования т2 синхроимпульсов. Такой вариант организации цикла целесоббразно использовать, когда частота следования импульсов с датчика велика, например в случае установки датчика напротив зубьев маховика двигателя. Если требуется контролировать частоту вращения тихоходных валов (в этом случае частота следования импульсов с датчика мала), например валов рабочих органов, кинематически связанных с двигателем, то целесообразно организовать цикл по другому. В другом варианте исполнения управляющее устройство состоит из тех же вышеописанных элементов. Однако коммутируются эти элементы так, что в качестве синхроимпульсов используются импульсы датчика.

В таком варианте исполнения запоминающее устройство после включения питания запоминает один раз число импульсов, поступивших с формирователя временных интервалов за период между импульсами датчика. Затем по мере поступления импульсов с датчика периодически происходит перезапись запомненного числа в вычитатель, вычитание в вычитателе из перезаписанного числа импульсов, поступивших с формирователя временных интервалов за период импульса датчика, сравнение в элементах сравнения результата вычитания с константами задатчика. Т. е. цикл организован так же, как и в первом варианте исполнения, с той лишь разницей, что синхронизирующие импульсы поступают в датчик, а арифметические и логические операции производятся с числом импульсов, поступивших с формирователя временных интервалов.

При включении блока формирования команд в начале его работы сигнал с датчика 1, преобразованный управляющим устройством 2, подается на запоминающее устройство 6, где запоминается его среднее значение угловой скорости и принимается за максимальное, поэтому включение блока формирования команд производится при максимальной угловой скорости холостого хода коленчатого вала двигателя. После запоминания максимальной угловой скорости начинается циклическая работа блока формирования команд.

При выполнении уборочной машиной технологического процесса ее двигатель нагружается и угловая скорость его коленчатого вала уменьшается. Сигнал о текущем

12638

55 значении угловой скорости преобразуется управляющим устройством 2 и поступает в вычитатель 5, где вычисляется разность максимальной и текущей угловых скоростей.

Эта разность сравнивается элементами 4 сравнения с константами, заданными задатчиком управляющего устройства 2. Если у ловая скорость коленчатого вала отличается от максимальной на величину, меньшую константы, определяющей верхний порог срабатывания блока формирования команд, на выходе элементов 4 сравнения появляется сигнал, который через преобразователь 3 подается на элемент И 8. Элемент И 8 открывается. По сигналу этого элемента срабатывает секция исполнительного устройства 9, обеспечивающая увеличение скорости комбайна. Исполнительное устройство 9 воздействует на механизм 10 изменения передаточного отношения трансмиссии и скорость машины увеличивается. Подача растительной массы на рабочие органы машины увеличивается, при этом на двигатель поступает большая нагрузка и угловая скорость его коленчатого вала уменьшается.

Как только разность максимальной и текущей угловых скоростей коленчатого вала становится равной заданной константе, сигнал на выходе элементов 4 сравнения исчезает и увеличение скорости машины прекращается. При увеличении урожайности количество растительной массы, поступающей на рабочие органы, увеличивается. Нагрузка на двигатель машины также увеличивается, угловая скорость его коленчатого вала уменьшается. Как только угловая скорость отличается от максимальной на величину, большую константы, определяющей нижний порог срабатывания блока формирования команд, на выходе элементов 4 сравнения появляется сигнал, который через преобразователь 3 подается на элемент И 7.

Элемент И 7 открывается. По сигналу этого элемента срабатывает секция исполнительного устройства 9, обеспечивающая уменьшение скорости комбайна. Устройство 9 воздействует на механизм 10 изменения передаточного отношения трансмиссии, и скорость машины уменьшается. Подача растительной массы на рабочие органы машины уменьшается. Нагрузка на двигатель также уменьшается, а угловая скорость его коленчатого вала увеличивается. Как только разность максимальной и текущей угловых скоростей коленчатого вала становится равной заданной константе, сигнал на выходе элементов 4 сравнения исчезает, и уменьшение скорости машины прекращается. Изменение констант осуществляется задатчиком, которым снабжено управляющее устройство 2.

Таким образом, устройство поддерживает угловую скорость коленчатого вала двигателя в диапазоне, заданном относительно максимальной угловой скорости холостого хода коленчатого вала, и следовательно, 2638

141 заданную нагрузку на двигатель в соответствни с его регуляторной характеристикой.

При этом изменение скоростного режима двигателя вследствие разрегулировки привс)да рычага управления всережимным регулятором скорости, старения пружины регулятора или по другим причинам не влияет н обеспечение заданной нагрузки.

На фиг. 4 изображена регуляторная хар ктеристика двигателя. Пусть номинальное п ложение регуляторной характеристики о означено буквой А, а возможные ее смения в процессе эксплуатации буквами Б и В. Пусть для поддержания номинальной з грузки машины требуется поддерживать м щность двигателя на уровне N..l. Мощн сти М .i на регуляторной характеристике с ответствует частота вращения юн, которая в известном устройстве задается заранее (змеряется частота вращения рабочего о гана, поэтому ь задается с учетом перед точного отношения от двигателя к этому р бочему органу). Фактически система заг узки стремится поддерживать частоту сон (ли диапазон, заданный двумя порогами (i) .ânðn. И (On.nnæ., ДЛЯ ПРОСТОТЫ PBCCM3TPHBBlOT о, ин порог) . Если регуляторная характерист ка сместилась, то частота со соответствует у е не мощности Nl, а мощности N (хар ктеристика Б) или Мз (характеристика В), к торые существенно отличаются от Nl.

В результате двигатель оказывается недог) ужен и теряется производительность ма ины или перегружен, что ведет к забиванию рабочих органов, повышенным потерям продукции и т. д.

В предложенном устройстве перед началОм его циклической работы запоминается ч стота вращения холостого хода двигателя.

В процессе работы проводится вычитание текущей частоты вращения двигателя из м аксимальной и затем эта разность сравнив ется с константами. Эти константы внесены в память устройства или заданы программными переключателями. Они всегда равны разности между частотой холостого хода ю"- и частотой, при которой обеспечивается требуемая мощность N..l (фиг. 4).

Частота ь. как бы плавает вместе с регуляторной характеристикой. Таким образом, снстема поддерживает эту разность и, следовательно, требуемую мощность двигателя и загрузку машины. Как видно из изложенного, такой эффект обеспечивается за счет свойств предложенного блока сравнения, п роявляющихся в предложенном устройстве.

На поле встречаются участки с малой урожайностью. При этом скорость уборочной машины увеличивается. В случае неблагоПриятного микрорельефа поля механизатор на этих участках испытывает неудобство от тряски, возникает галопирование адаптеров, что приводит к некачественному срезу растений или подбору валка. В такой ситуации механизатор воздействует на переклю5

6 чатель 13, который, например, на комбайне

КСК-100 установлен на педали для уменьшения скорости комбайна. Переключатель

13 срабатывает и блокирует элемент И 8.

Сигнал с элемента И 8 не поступает на исполнительное устройство 9 и увеличение скорости комбайна прекращается. В то же время, если двигатель перегрузится вследствие увеличения урожайности или изменения физико-механических свойств растительной массы, устройство автоматически снижает скорость машины. Это позволяет механизатору не заботиться о резерве мощности двигателя, что увеличивает загрузку машины и, следовательно, производительность.

При остановке машины механизм изменения передаточного отношения трансмиссии занимает нейтральное положение, срабатывает датчик 12. Сигнал датчика 12 блокирует элемент И 7. Сигнал с элемента И 7 не подается на исполнительное устройство 9, тем самым предотвращая движение машины назад в автоматическом режиме, что также способствует повышению производительности и обеспечивает безопасность работы.

Полное оперативное выключение исполнительного устройства 9 осуществляется переключателем 14, который на комбайне

КСК-100 установлен на педали для увеличения скорости. При срабатывании переключателя 14 блокируются элементы И 7 и 8, поэтому сигнал с них не поступает на исполнительное устройство 9. Переключатель 14 используется при коротких переездах или ожидании транспортного средства, когда скоростной режим двигателя временно снижают. Переключатель 15 выполняет те же функции, что и переключатель 14. Однако он используется для выключения исполнительного устройства 9 при длительных переездах и стоянках, что позволяет не выключать в этих случаях блок формирования команд и таким образом исключает необходимость повторного его включения при максимальной угловой скорости коленчатого вала с целью ее запоминания. Это экономит время механизатора.

В случаях измерения датчиком 1 угловой скорости детали, связанной с коленчатым валом, например угловой скорости рабочего органа уборочной машины, значения констант для сравнения выбираются с учетом передаточного отношения от коленчатого вала к этому рабочему органу. Причем устройство снижает скорость машины не только при перегрузке двигателя, но и при скольжении привода этого рабочего органа в случае его перегрузки.

В устройстве может быть использован другой вариант исполнения блока сравнения.

В этом случае в вычитателе 5 находится разность максимальной угловой скорости и констант, а элемент сравнения сравнивает эту разность с текущей угловой скоростью.

14

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение производительности самоходного кормоуборочного комбайна и снижает расход топлива, Формула изобретения

1. Устройство для автоматического регулирования загрузки самоходной уборочной машины, содержащее датчик угловой скорости коленчатого вала двигателя уборочной машины или детали, связанной с коленчатым валом, подключенный к блоку формирования команд, включающему управляющее устройство,и подключенный к нему блок сравнения, элементы И, подключенные к выходу блока формирования команд, исполнительное устройство, подключенное к выходам элементов И, механизм изменения передаточного отношения трансмиссии, связанный с исполнительным устройством и органами руч12638 ного управления, отличающееся тем, что, с целью повышения загрузки машины, блок сравнения выполнен в виде запоминающего устройства, вычитателя и элементов сравнения, причем выход запоминающего устройства подключен к входу вычитателя, а выход вычитателя — к входам элементов сравнения.

2. Устройство по п. 1, отличающеРся тем, что органы ручного управления снабжены переключателем, соединенным с входом элемента И, выход которого подключен к секции исполнительного устройства, обеспечивающей увеличение скорости уборочной машины

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм изменения передаточного отношения трансмиссии снабжен датчиком его нейтрального положения, причем выход датчика подключен к входу элемента И, выход которого подключен к секции исполнительного устройства, обеспечивающей уменьшение скорости уборочной машины.

1412638

Н.3

"Н.Z

С.Л (частогпту д,оащения

Фиг.Ф

Составитель Б. Кузьмич

Редактор Л. Повхан Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 3680/2 Тираж 66! Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4