Способ автоматического управления работой бульдозера
Изобретение относится к землеройнотранспортным машинам, в частности бульдозерам . Цель изобретения - увеличение производительности путем повышения точности поддержания заданного направления движения и повышение надежности за счет снижения динамических нагрузок на рабочем органе и трансмиссии. Для этого измеряют действительную скорость движения каждого борта машины, определяют отношение действительных скоростей левого и правого бортов, по результатам которого воздействуют на механизм стабилизации скоростей бортов, определяют среднюю действительную скорость бортов и среднюю теоретическую скорость бортов, по которым вычисляют величину среднего буксования, и в зависимости от ее величины воздействуют на механизм подъема и опускания отвала, определяют величину и знак действительных ускорений каждого борта и в зависимости от их величины измеряют интенсивность воздействия на механизм стабилизации скоростей бортов, при этом определяют среднее ускорение бортов и в зависимости от этой величины измеряютинтенсивность воздействия на механизм подъема и опускания отвала и, если отрицательное среднее значение ускорения больше критического, воздействуют на механизм отключения трансмиссии. 3 ил. k/i Р
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
5U 1810441 А1 (я)5 Е 02 F 9/20, 3/76
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - "."..
" -- .
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Р
l (21) 4849207/03 (22) 12.06.90 (46) 23.04.93. Бюл. N.. 15 (71) Центральный научно-исследовательский полигон -филиал ВНИИстройдормаша и Московский автомобильно-дорожный институт (72) А.Г,Савельев, В.И,Баловнев, Ю.Б.Веледницкий и Ю.Й.Гаршин (56) Авторское свидетельство СССР
N 1265259, кл. Е 02 F 3/76, 1985. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ БУЛЬДОЗЕРА (57) Изобретение относится к землеройнотранспортным машинам, в частности бульдозерам. Цель изобретения — увеличение производительности путем повышения точности поддержания заданного направления движения и повышение надежности за счет снижения динамических нагрузок на рабочем органе и трансмиссии. Для этого измеряют действительную скорость движения
Изобретение относится к землеройнотранспортным машинам, а в частности к бульдозерам, оснащенным системами автоматики.
Целью изобретения является увеличение производительности путем повышения точности поддержания заданного направления движения и повышение надежности за счет снижения динамических нагрузок на рабочем органе и трансмиссии.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом
На фиг.1 изображен бульдозер, на котором реализован предлагаемый способ, каждого борта машины, определяют отношение действительных скоростей левого и правого бортов, по результатам которого воздействуют на механизм стабилизации скоростей бортов, определяют среднюю действительную скорость бортов и среднюю теоретическую скорость бортов, по которым вычисляют величину среднего буксования, и в зависимости от ее величины воздействуют на механизм подъема и опускания отвала, определяют величину и знак действительных ускорений каждого борта и в зависимости от их величины измеряют интенсивность воздействия на механизм стабилизации скоростей бортов, при этом определяют среднее ускорение бортов и в зависимости отэтой величины измеряютинтенсивность воздействия на механизм подъема и опускания отвала и, если отрицательное среднее значение ускорения больше критического, воздействуют на механизм отключения трансмиссии. 3 ил. вид сбоку; на фиг.2 — вид свер <у. управление правым бортом бульдозера; на фиг.3 — вид Ф сбоку, управление левым бортом бульдозера.
Указанный способ осуществляют следующим образом. и
Управление идет по двум каналам в следующей последовательности.
1. Для точного поддержания заданного направления движения при повороте, 1.1 Замеряют величину и знак действительных ускорений левого ап и правого ап бортов: по величине скорости в единицу времени Чп и Vg или непосредственно по
1810441 показаниям датчиков, установленных по бортам машины типа акселерометров (см, например, книгу В,Е.Мельникова "Электромеханические преобразователи на базе кварцевого стекла", M., Машиностроение, . 1984, 159 с.).
1.2 Сравнивают найденную величину с учетом знака с максимально возможным значением ускорения борта amax (amax >О), если УскоРение какого либо боРта an > Bmax
ИЛИ an > Bmax" (ПРОИСХОДИТ РаЗГОН бОРта больше допустимой величины), подается сигнал на изменение интенсивности воздействия на скорость перекашивания отвала, если происходит перекашивание отвала, При перекашивании отвала влево при а, > ал»" скорость перкашивания отвала влево увеличивается, при ал > amax и перел кашивании отвала вправо скорость перекашивания отвала вправо уменьшается до
ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЯ Bn > Bmax . ПРИ ДОСтИл жении максимальной скорости перекоса, при работающем механизме поворота и при ал > ал ах, если включен левый механизм поворота и тормозится левый борт, то скорость торможения левого борта увеличивается до выполнения условия an < ал », Если л включен правый механизм поворота и тормозится правый борт машины, то при ал> amax скорость торможения правого борта уменьшится до выполнения условия ал >amax 1.3, Сравнивают найденную величину с учетом знака ускорения бортов ал и ал с минимально возможным ускорением борта альп (а ль <О). Если ускорение а, или ускорение а, меньше минимально допустимого (происходит замедление борта больше необходимого). то при включенном перекосе отвала при перекашивании отвала вправо и, НаПРИМЕР; ПРИ an УСЛОВИЯ Bn >Bmin ПРИ ДОСтИжЕНИИ МаКСИмальной скорости перекоса отвала и при an "5 се поворота бульдозера. 2.1. Определяют величину и знак средап +an него ускорения аср = 2 2.2 Сравнивают аср с критическим зна20 чением отрицательного ускорения бульдозера акр (акр < О), которое указывает на то, что отвал бульдозера. встретился с жестким непреодолимым препятствием. При ас < акр происходит отключение трансмиссии от гусеничных тележек, При этом инерционные силы вращающихся масс двигателя, коробки передач и трансмиссии не складываются с динамическими усилиями на отвале, возникающими от движения поступательных масс (отвала, силовой рамы трактора и других), и динамическая сила на отвале уменьшается. Тем самым бульдозер предохраняется от критических пиковых нагрузок. 2.3 При аср >а р среднее ускорение аср сравнивается с минимально возможным допускаемым ускорением всего бульдозера acpmin. ПРИ Bcpmin >Эср ПРОИСХОДИТ УВЕЛИЧЕние интенсивности подъема отвала при 40 подъеме отвала и уменьшение интенсивности при опускании отвала (интенсивности воздействия на механизм подъема и опуска- / ния отвала), 2,4.ПРи аср > эс0л »где acpmax максимально 45 возможное допускаемое ускорение всего бульдозера, происходит увеличение интен- ., сивности опускания отвала при опускании „ отвала и уменьшение интенсивности опускания отвала при подъеме отвала. 2.5. Если после указанных операций 2.2, И 2.3. УСЛОВИЕ Bcpmin < дср Bmin <Эл <а,л» НЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ, ПРОИСХОдит отключение двигателя и всех систем бульдозера, вызов механика, 2,6. При выполнении условий аср "< max, л л, и <аср < acp, Bmin < ал < ап < а,х" интенсивность воздействия на механизм подъема и опускания отвала и ста1810441 билизации скоростей бортов остается неизменной. Бульдозер, на котором реализован предлагаемый способ, содержит базовую машину 1 с бульдозерным оборудованием, состоящим из отвала 2, гидроцилиндров 3 подьема и опускания отвала. Толкающие брусья 4 крепятся обычным образом к базовой машине 1 и отвалу 2. Перекос отвала в вертикальной поперечной плоскости предусмотрен при помощи гидрораскоса 5. По бортам базовой машины 1 установлены специальные измерители 6 и 7 действительных скоростей левого VAa и правого VAn бортов. Эти измерители могут быть совмещены с измерителями ускорений — акселерометрами. К измерителям 6 и 7 подсоединены элементы 8 и 9, которые вычисляют ускорение правого и левого Л ЧДн, h VAII бортов an =, aa = .— в единицу Dt ht времени, К элементам, определяющим ускорение бортов подсоединен элемент 10, вычисляющий среднее ускорение бульдозера а, +an acp - — . К элементу 10 подсоединен 2 логический элемент 11, проверяющий, достигнуто ли критическое отрицательное ускорение бульдозера (в случае внезапного удара бульдозера в непреодолимое препятствие). В случае достижения критического ускорения акр, сигнал идет на элементы отключения трансмиссии. Удар бульдозера о жесткое препятсвие происходит без сил инерции вращающихся частей двигателя, и трансмиссии. Динамический удар при этом снижается и надежность бульдозера повышается. Если критическое ускорение акр не достигнуто, то сигнал подается на логический элемент 12, который сравнивает ускорение акр с минимально возможным УскоРением amain Р (а Рmin <О), Уменьшение ускорения ниже указанной величины сказывается на точности перемещения машины. ЕСЛИ УСЛОВИЕ аср acp 5 опускание отвала, то подается сигнал на исполнительноеустройство 17,которое снижает интенсивность опускания отвала (скорость опускания отвала) Чно" j до тех пор, пока не будет выполняться условие 10 Bcp > Bmtn Р. ЕСЛИ УСЛОВИЕ аср 15 сРедним УскоРением а,р >amax Р. Если Bcp 20 условие. аср <эвах не выполняется, т.е. возможен занос бульдозера при таких ускорениях, что отрицательно сказывается на точности передвижения бульдозера и его производительности, то сигнал идет на ло25 гическое устройство 20. определяющее, идет ли подъем отвала (устройства 13 и 20 могут быть совмещены). Если идет подъем отвала, то сигнал подается на исполнительное устройство 21, снижающее интенсив30 ность (скорость) подъема отвала VH"). Если по данным элемента 20 идет опускание отвала, то сигнал подается на логичесКое устройство 22, проверяющее, достигнута ли максимально возможная скорость опуска35 ния отвала VHO. Если достигнута, т.е. скороСтЬ V,1О = maX u acp >Bmax Р, та СИГНаЛ От ср устройства 22 подается на устройство 15, если максимальная скорость опускания отвала не достигнута, то сигнал подается на 4Q исполнительное устройство 23, увеличивающее скорость опускания отвала (интенсивность воздействия на механизм подъема и опускания отвала) V f. Кэлементу 9,,определяющему ускоре45 ние правого борта, подсоединен логический элемент 24. определяющий, достигнуто ли максимально возможное ускорение правого борта an 55 стабилизации скоростей бортов Vn (ñêoðoсть перекоса отвала). Если элемент 25 показал, что перекос отвала происходит влево, то сигнал подается на логический элемент 27, который определяет, достигнута ли максимальная интенсивность воздействия на 181On41 м гя!изм стабилизации скоростей бортов (с !рость перекоса отвала влево), если не достигнута, то сигнал подается на исполнительное устройство 28, увеличивающее скорость перекоса отвала влево. Если же скорость поворота отвала влево максималь. на — перекоса отвала влево (по показаниям элемента 27), то сигнал идет на логический элемент 29, проверяющий, идет ли поворот бульдозера влево путем торможения левого борта машины. Если происходит поворот бульдозера влево. то сигнал подается на исполнительное устройство 30, снижающее скорость торможения левого борта. Если по показаниям элемента 29 происходит поворот вправо, то сигнал подается на логический элемент 31, проверяющий, достигнута ли максимальная интенсивность воздействия на механизм поворота вправо (скорость поворота). Если максимальная скорость поворота вправо не достигнута, то сигнал подается на исполнительное устройство 32, увеличивающее интенсивность (скорость) воздействия на механизм поворота, что приведет к увеличению скорости поворота вправо. Если максимальная интенсивность воздействия на механизм компенсации скоростей бортов достигнута, то сигнал идет на устройство 15, отключающее все системы машины и вызывающее механика, Если логический элемент 24 показал, что условие ап 15,логического элемента 37 подается на устройство 15, Если логический элемент 39 показал, что включен механизм поворота базовой машины вправо (тормозится правый борт), то сигнал подается на исполнительное устройство 40, снижающее интенсивность воздействия на механизм поворота базовой 25 машины вправо. Если поворот по данным логического элемента 39 происходит влево, то сигнал от элемента.39 подается на логический элемент 41, проверяющий, достигнута ли максимальная интенсивность воздействия на механизм поворота базовой машины влево, Если достигнута максимальная интенсивность воздействия на механизм поворота левого борта базовой машины (торможеиие левого борта) V n" = max, то сигнал подается на устройство 15, Если максимальная интенсивность воздействия на механизм стабилизации скоростей бортов не достигнута, то сигнал подается на исполнительное устройство 42, увеличивающее интенсивность воздействия 40 на механизм поворота базовой машины влево, Аналогичная система стабилизации ускорений левого борта (фиг,З). Порядок нумерации элементов тот же, что и на фиг.2, . Соответствие элементов и устройств фиг.2 и фиг.32 сгедующее 43=24, 44Q5, 45 6, 46- :27, 47=-28, 48=29, 49=30, 50=31, 51=-32, 52=33, 53=34, 54 35, 55 †- 36, 56=37, 57=38, 58==39, 59=-40, 60=41, 61=42. Элементы 24 и 25, 33 и 35, 43 и 44, 52 и 54 имеют разъемы 62,. которые отключают элементы, меняющие интенсивность воз45 50 ствия иа механизм перекоса отвала (расход в гидросистеме гидрораскоса уменьшается). Если логический элемент 35 показал, что происходит перекос отвала влево, то сигнал подается на логический элемент 37, проверяющий, достигнута ли максимальная интенсивность (расход, скорость перемещения штока гидрораскоса) воздейдействия на механизм перекоса отвала(гид55 рораскос 5). Эти разъемы отключаются при необходимости держать угол перекоса постоянным (при планировочных работах). ствия на механизм стабилизации скорости борта бульдозера — механизм перекашива- Бульдозер, на котором реализован даниия отвала, Если максимальная интенсив- иый способ, работает следующим образом. 28 2014 2 При превышении среднего ускорения бульдозера аср критическою аср > акр, т.е. при ударе бульдозера в жесткое непреодолимое препятствие. логическим элементом 11 подается сигнал на отключение трансмиссии, и максимальные динамические нагрузки на бульдозер снижаются, что повышает надежность бульдозера. Если же логические элементы 12 и 19 показали, что среднее ускорение аср находится в пределах Bmln <дср Тем самым скорость отвала 2 в первом случае снижается и движение бульдозера тормозится путем упора отвалом 2 в призму грунта. Во втором случае — при опускании отвала 2, происходит увеличение скорости опускания отвала 2 и движение бульдозера также тормозится о призму волочения грунта перед отвалом. При невыполнении условия аср > а п л интенсивность воздействия ср на механизм подъема и опускания отвала 2 увеличивается при подъеме отвала и бульдозер быстрее освобождается от призмы волочения грунта, ускорение стабилизируется. При опускании отвала 2 интенсивность воздействия на ги 2роцилиндры 5 подъема и опускания отвала уменьшается и бульдозер медленнее набирает призму волочения грунта, что также увеличивает ускорение бульдозера до выполнения условия аср > а„п ср Стабилизация ускорения бортов необходима, чтобы не было заносов бульдозера в сторону. При превышении максимально допустимого ускорения правого борта, фиг.2, или левого, фиг.3, происходит стабилизация ускорений бортов путем уменьшения скорости перекоса отвала п ри уменьшении ускорения одностороннего с перекосом борта, или увеличении скорости перекоса отвала в п ротивоположную сторону. При увеличении ускорения борта больше допустимой величины происходит увеличение скорости перекоса при перекашивании в одностороннюю с бортом сторону и уменьшение Скорости перекашивания при пере- кашивэнии отвала в противоположную 25 зера, повышении его надежности, что приводит к увеличению производительности 50 дежности за счет снижения динамических 5 20 борту сторону. ускорение vîòîðîão выш» допустимого, В случае, если максимальная скорость перекашивания отвала 2 достигнута (интенсивность воздействия на механизм перекашивания отвала максимальна) и если происходит еще и поворот с помощью механизма поворота базовой машины (или механизм перекоса отвала отключен при планировочных работах), интенсивность воздействия на механизм поворота базовой машины (торможение) увеличивается, если ускорение борта больше допустимого и уменьшается, если ускорение борта больше допустимого и уменьшается, если ускорение борта меньше допустимого. Если происходит только перекашивание отвала или поворот с помощью механизма поворота базовой машины, и ускорение за счет перекашивания отвала (поворот базовой машины) не стабилизировалось, то сигнал подается на устройство 15. Преимущество изобретения состоит в увеличении точности перемещения бульдопримерно на 10%, позволяет производить точные работы в местах, где присутствие человека не желательно (условия повышенной температуры или радиации и т.п.), Формула изобретения Способ автоматического управления работой бульдозера, включающий измерение действительной скорости движения каждого борта машины, определение отношения действительных скоростей левого и правого бортов, по результатам которого воздействие на механизм стабилизации скоростей бортов, определение средней действительной скорости бортов и средней теоретической скорости бортов и вычисление величины среднего буксования и в зависимости от ее величины воздействие на механизм подъема и опускания отвала, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности путем повышения точности поддержания заданного направления движения и повышения нанагрузок на рабочем органе и трансмиссии, определяют величину и знак действительных ускорений каждого борта и в зависимости от их величины изменяют интенсивность воздействия на механизм стабилизации скоростей бортов, при этом определяют среднее ускорение бортов и в зависимости от его величины изменяют интенсивность воздействия на механизм подъемз и опускания отвала, зада::.т кр1ти1810441 12 ческое ускорение и в случае, если отрицательное среднее значение ускорения больше критического. воздействуют на механизм отключения трансмиссии. 1810441 1810441 Составитель А, Савельев Техред M.Ìîðråíòàë Корректор В. Петраш Редактор С. Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1424 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
