Устройство для автоматического регулирования положения ковша гидравлического экскаватора

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию положения рабочего органа строительных и землеройных машин для отрывки котлованов над подземными токопроводящими коммуникациями. Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения динамических воздействий. Устройство состоит из датчиков 1,2 и 3 соответственно угла β между стрелой и стойкой, угла γ между стрелой и рукоятью и угла Θ между рукоятью и линией, соединяющей точку поворота и режущую кромку ковша, преобразователя 4 угла α отношения базы экскаватора 10 в электрический сигнал, блока 5 ввода постоянных, блока 6 определения глубины копания, блока 7 индикации, привода 8 рабочего оборудования, блока 9 памяти и кабеля 11. Конструкция блока 6 позволяет вычислять расстояние ΔН между режущей кромкой ковша и кабелем 11 по выведенной зависимости: ΔН=H .COSΑ-L 4+L 1COSΒ-L 2COS(Β+*98Г)+L 3COS(Β+*98Г+Θ), где H - глубина залегания кабеля 11 в грунте, L 1, L 2, L 3 - соответственно длина стрелы, рукояти и ковша (расстояние от точки поворота ковша до его режущей кромки)

L 4 - расстояние от точки подвеса рабочего оборудования до дневной поверхности. Величина ΔН сравнивается с величиной ΔН 0, заданной в блоке 5, и по величине рассогласования формируется управляющий сигнал на привод 8 и сигналы индикации на блок 7. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (I l ) (я)5 Е 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4361849/40-03 (22) 07.01.88 (46) 23.08,90. Бюл. N 31 (72) А.В. Колченко (53) 621.879(088.8) (56) Патент США М 3917411, кл, Е 02 F 9/24, Патент Японии N 58-2299, кл. Е 02 F 3/42, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КОВША ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию положения рабочего органа строительных и землеройных машин для отрывки котлованов над подземными токопроводящими коммуникациями. Цель изобретения — повышение на1587149 дежности за счет исключения динамических воздействий. Устройство состоит из датчиков 1, 2 и 3 соответственно угла.р между стрелой и стойкой, угла у между стрелой и рукоятью и угла Омежду рукоятью и линией, соединяющей точку поворота и режущую кромку ковша, преобразователя 4 угла а отношения базы экскаватора 10 в электрический сигнал, блока 5 ввода постоянных, блока 6 определения глубины копания, блока 7 индикации, привода 8 рабочего оборудования, блока 9 памяти и кабеля 11.

Конструкция блока 6 позволяет вычислять расстояние Л Н между режущей кромкой

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования положения рабочего органа строительных машин и может быть использовано в землеройных машинах, предназначенных для отрывки котлованов над подземными токопроводящими коммуникациями, в частности в гидравлических экскаваторах.

Цель изобретения — повышение надежности .за счет исключения динамических воздействий.

На фиг. 1 даны структурная схема и блок-схема устройства для автоматического регулирования положения ковша; на фиг. 2структурная схема блока определения глубины копания, Для определения положения ковша определяется угол наклона базы экскаватора к горизонту, а также углы между соответствующими элементами рабочего оборудования экскаватора и по полученным данным вычисляется расстояние между режущей кромкой ковша и кабелем по формуле

ЛН = Н COSа — 14+!) cosp— — iz cos (p+y) + 1з cos (p+y+0), где Н вЂ” глубина залегания кабеля в грунте;

1<, Iz,1з — длина стрелы, рукояти и ковша соответственно (расстояние от точки поворота ковша до его режущей кромки);

l4 — расстояние от точки подвеса рабочего оборудования до дневной поверхности грунта;

a — угол наклона базы экскаватора относительно горизонта;

P — угол между стрелой и стойкой, к которой подвешивается рабочее оборудование; у — угол между стрелой и рукоятью;

 — угол между рукоятью и линией, соединяющей точку поворота ковша и режу. щую кромку ковша.

40 ковша и кабелем 11 по выведенной зависимости ЛН = Н cos а — 14 + I>cosp— — Izcos(P+y) + !зсоз(/3+у+О), где Н— глубина залегания кабеля 11 в грунте; 11, lz, Iз — соответственно длина стрелы, рукояти и ковша (расстояние от точки поворота ковша до его режущей кромки); 14 — расстояние от точки подвеса рабочего оборудования до дневной поверхности. Величина Л Н сравнивается с величиной Л Но, заданной в блоке 5, и по величине рассогласования формируется управляющий сигнал на привод 8 и сигналы индикации на блок 7. 2 ил.

Устройство содержит датчик 1 угла между стрелой и стойкой. к которой подвешено рабочее оборудование, датчик 2 угла между стрелой и рукоятью, датчик 3 угла между рукоятью и линией, соединяющей точку поворота и режущую кромку ковша, преобразователь 4 угла отклонения базы экскаватора в электрический сигнал, блок 5 ввода постоянных, блок 6 определения глубины копания, блок 7 индикации, привод 8 рабочего оборудования, блок 9 памяти, гидравлический экскаватор

10 и кабель 11.

Выход датчика 1 угла между стрелой и стойкой, к которой подвешено рабочее оборудование, подключен к второму входу блока 6 определения глубины копания, Выход датчика 2 угла между стрелой и рукоятью подключен к третьему входу блока 6 определения глубины копания. Выход датчика 3 угла между рукоятью и линией, соединяющей точку поворота ковша с режущей кром-, кой ковша, подключен к четвертому входу блока 6 определения глубины копания.

Выход преобразователя 4 угла отклонения базы экскаватора в электрический сигнал через блок 9 памяти подключен к первому входу блока определения глубины копания. Первый — шестой выходы блока 5 ввода постоянных подключены соответственно к пятому — десятому входам блока 6 определения глубины копания.

Первый выход блока 6 определения глубины копания подключен к входу привода 8 рабочего оборудования. Второй — четвертый выходы блока 6 определения глубины копания подключены соответственно к первомутретьему входам блока 7 индикации.

Блок 6 содержит первый 12 и второй 13 блоки сложения, генератор 14 синусоидального напряжения, фазовращатель 15, пер1587149 вый 16, второй 17 и третий 18 блоки вычисления косинуса угла, первый 19, второй 20 и третий 21 блоки умножения, ноль-орган 22, ждущий мультивибратор 23, линию 24 задержки, третий блок 25 сложения, четвертый блок 26 умножения, четвертый блок 27 вычисления косинуса угла и блок 28 вычитания.

Первые входы первого блока 12 сложения и первого блока 16 вычисления косинуса угла объединены и являются вторым входом блока б определения глубины копания. Второй вход первого блока 12 сложения является третьим входом блока 6 определения глубины копания. Выход первого блока 12 сложения подключен к первым входам второго блока 13 сложения и второго блока 17 вычисления косинуса угла.

Второй вход второго блока 13 сложения является четвертым входом блока б определения глубины копания, а выход второго блока

13 сложения подключен к первому входу третьего блока 18 вычисления косинуса угла.

Выход генератора 14 синусоидального напряжения через фазовращатель 15 подключен к вторым входам первого 16, второго

17, третьего 18 и четвертого 27 блоков вычисления косинуса угла, а также через ноль-.орган 22 подключен к входу ждущего мультивибратора 23.

К третьему входу первого блока 16 вычисления косинуса угла подключен первый выход ждущего мультивибратора 23, который также подключен к третьим входам второго 17, третьего 18 и четвертого 27 блоков вычисления косинуса угла и к входу линии

24 задержки.

Выход первого блока 16 вычисления косинуса угла подключен к первому входу первого блока 19 умножения, второй вход которого является пятым входом блока б определения глубины копания. Выход второго. блока 17 вычисления косинуса угла подключен к первому входу второго блока

20умножения, второй вход которого является седьмым входом блока 6 определения глубины копания. Выход третьего блока 18 вычисления косинуса угла подключен к первому входу третьего блока 21 умножения, второй вход которого является восьмым входом блока 6 определения глубины копания.

Выход первого блока 19 умножения подключен к первому входу третьего блока

25 сложения, к второму и третьему входам которого подключены выходы соответственно второго 20 и третьего 21 блоков умножения. Второй выход ждущего мультивибратора 23 является четвертым выходом

55 блока 6 определения глубины копания. Выход линии 24 задержки является вторым выходом блока 6 определения глубины копания. Четвертый вход, третьего блока 25 сложения является десятым входом блока 6 определения глубины копания. К пятому входу третьего блока 25 сложения подключен выход четвертого блока 26 умножения, второй вход которого является входом блока 6 определения глубины копания.

Выход третьего блока 25 сложения, являющийся выходом блока 6 определения глубины копания, подключен к первому входу блока 28 вычитания, второй вход которого является десятым входом блока 6 определения глубины копания, а выход блока 28 вычитания является первым выходом блока б определения глубины копания.

К первому входу четвертого блока 26 умножения подключен выход четвертого блока 27 вычисления косинуса угла, первый вход которого является первым входом блока б определения глубины копания.

Устройство работает следующим образом.

В районе разработки котлована при помощи прибора для измерения глубины залегания кабеля определяется минимальная глубина залегания кабеля Нмин. На выходе шестого источника постоянного напряжения блока 5 ввода постоянных и, следовательно, втором выходе блока 5 устанавливается напряжение, пропорциональное Н„„н, Напряжения, пропорциональные углами, у, 0, с выходов датчиков 1-3 соответственно углов поступают на соответствующие входы блока б. На выходе первого блока 12 сложения будет напряжение, пропорциональное сумме P+y, а на выходе второго блока 13 сложения будет напряжение, пропорциональное суммеP + y+ О. В результате этого на первые входы блоков

16- 18 вычисления косинуса угла поступают напряжения, пропорциональные соответстве н но /3, /3 + y и,3 + y + 0 .

Синусоидальное напряжение с выхода генератора 14 синусоидального напряжения через фазовращатель 15 поступает на вторые входы блоков 16 — 18 и 27 вычисления косинуса угла, При переходе синусоидального напряжения через нуль происходит срабатывание определителя нуль-органа 22, который формирует импульс, запускающий одновибратор 23, который формирует импульс длительностью, определяемой временем цикла измерения.

Этот импульс поступает на третьи входы блоков 16 — 18 и 27.

1587149

20

На выходах блоков 16 — 18 и 27 вычисления косинуса угла будут напряжения, пропорциональные соответственно cosj3, cos(P+y), cos(j3+y+0) и сова, поступающие на входы соответствующих блоков умножения 19 — 21 и 26.

На выходах блоков 19 - 21 и

26 будут напряжения, пропорциональные соответственно, 11соэр, Igcos (P+y), l3Gos (P + y + 0) и Н . cos а, и о сту и а ющие на соответствующие входы третьего блока 25 сложения, на выходе которого будет напряжение, соответствующее Л Н:

U hH = Н cos а — l4 + l

+y) +Izcos (P+y+0), Это напряжение поступает на первый вход блока 28 вычитания и на вход блока 7 индикации, Напряжение, пропорциональное Н, поступает на первый вход блока 28 вычитания, на второй вход которого поступает напряжение, пропорциональное А НО, с выхода блока 5 ввода постоянных. Напряжение на выходе блока 28 вычитания появляется только в том случае, если Л Н меньше чем

ЛН, (это достигается соответствующим включением диода на выходе блока 28 вычитания), Тогда оно подается на вход привода

8 стрелы, которая изменяет пространственное положение стрелы экскаватора за счет ее поднятия. Поднятие стрелы происходит до тех пор, пока напряжение на первом входе блока 28 вычитания не становится больше, чем напряжение на его втором входе.

Таким образом, значение Л Н не становится меньше ЬН и тем самым обеспечивается сохранность кабеля.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования положения ковша гидравлического экскаватора, содержащее датчики угла между стрелой и стойкой, угла между стрелой и рукоятью, угла между рукоятью и линией, соединяющей точку поворота и режущую кромку ковша, преобразователь угла отклонения базы экскаватора в электрический сигнал и блок определения глубины копания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения динамических воздействий, в него введен блок памяти, блок ввода постоянных величин и блок индикации, а блок определе30

55 ния глубины копания содержит два двухвходовых и один пятивходовый сумматоры, блок вычитания, четыре блока произведения, четыре блока вычисления косинуса, фазовращатель, ноль-орган, одновибратор, блок линии задержки, генератор синусоидального сигнала, причем вход первого сумматора и первый вход первого блока вычитания косинуса объединены, выход первого сумматора соединен с первым входом второго блока вычитания косинуса и первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего блока вычитания косинуса, выход генератора синусоидального сигнала через фазовращатель соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого блоков вычитания косинуса, а через ноль-орган — с входом одновибратора, первый выход которого соединен с третьими выходами первого, второго, третьего и четвертого блоков вычисления косинуса и с входом блока линии задержки, выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков вычисления косинуса соединены с первыми входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого блоков произведения, выходы которых соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания, причем выход блока преобразователя угла отклонения базы экскаватора в электрический сигнал через блок памяти связан с первыми входами четвертого блока вычисления косинуса, выход датчика угла между стрелой и стойкой соединен с первым входом первого сумматора, выход датчика угла между стрелой и рукоятью соединен с вторым входом первого сумматора, выход датчика угла между рукоятью и линией, соединяющей точку поворота и режущую кромку ковша, соединен с вторым входом второго сумматора, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока ввода постоянных коэффициентов соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого блоков произведения, причем выход блока вычитания соединен с входом привода рабочего оборудования, а выходы блоков линии задержки, третьего сумматора, второй выход одновибратора соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами блока индикации .

1587149

Составитель А.Мартынов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор О.Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2403 Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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