Способ регулирования курсового движения трубоукладчика и устройство для его осуществления

 

Использование: при строительстве трубопроводов, а именно на трубоукладчиках, работающих в составе изоляционно - укладочной колонны машин. Сущность изобретения: устройство содержит измеритель отклонения от заданного курса движения, подключенный к установочному входу регулятора разворачивающего момента, датчик угла подвески, подключенный к информационному входу регулятора, и исполнительный механизм привода хода троллейной подвески, соединенный с выходом регулятора. При этом измеритель отклонения от заданного курса выполнен в виде телескопического корпуса, установленного на шарнирном параллелограмме и имеющего две степени свободы, на оголовке которого расположен копирный ролик с шарнирным рычагом и гибким тросом, связанным посредством барабана с датчиком угла поворота. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к строительству трубопроводов и может быть использовано на трубоукладчиках, работающих в составе изоляционно-укладочной колонны.

На движущийся в составе изоляционно-укладочной колонны трубоукладчик действует ряд возмущающих факторов, приводящих к отклонению его от заданного курса движения, определяемого конфигурацией траншеи в плане.

Известен способ регулирования курсового движения трубоукладчика, заключающийся в создании курсового разворачивающего момента посредством регулирования положения троллейной подвески.

Известна троллейная подвеска, содержащая датчик угла подвески, связанный через информационный вход регулятора с исполнительным механизмом привода хода троллейной подвески.

Недостатком известного способа и соответствующего ему устройства является то, что изменение курса движения машины и, как следствие, расстояния ее до траншеи машинист определяет виуально, не имея для этого никаких средств контроля этих параметров. Кроме того, требуемая для регулирования указанного изменения курса движения машины величина разворачивающего момента определяется интуитивно. Такое регулирование не гарантирует движения трубоукладчика с заданным курсом, определяемым конфигурацией траншеи в плане.

Целью изобретения является повышение точности регулирования за счет слежения за отклонением машины от курса движения и заданного расстояния до траншеи, что позволяет повысить эффективность использования грузоподъемного оборудования и облегчить работу машинистов и, в конечном счете, повысить производительность труда.

Это достигается тем, что в способе регулирования курсового движения трубоукладчика, заключающемся в определении угла отклонения троллейной подвески, сравнении его с заданным и при рассогласовании создания разворачивающего момента трубоукладчика, определяют скорость движения трубоукладчика, отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное поперечным его смещением, и производную от этого отклонения, а заданное значение угла γ отклонения троллейной подвески определяют по формуле γ=X+ · cos, где V - скорость движения трубоукладчика; l - заданное расстояние от трубоукладчика до траншеи; β - заданный угол начального измерения; - отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное поперечным его смещением.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для регулирования курсового движения трубоукладчика, содержащем датчик углового отклонения троллейной подвески, соединенный с одним из входов блока сравнения, выход которого через усилительно-преобразовательный элемент соединен с исполнительным механизмом, а второй вход соединен с задатчиком углового отклонения троллейной подвески включает закрепленный на установленном на боковой стенке корпуса трубоукладчика кронштейне подпружиненный относительно последнего шарнирный параллелограммный механизм и соединенный с ним с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях трубчатый телескопический рычаг, на оголовке внутренней трубы которого закреплен опорный ролик и подпружиненный барабан. При этом опорный ролик закреплен на кронштейне под трубой, а над трубой размещена Г-образная стойка, полка которой закреплена параллельно продольной оси трубы и на ее свободном конце шарнирно закреплен ориентированный вертикально вниз копирный рычаг, на конце которого закреплен копирный ролик для взаимодействия со стенкой траншеи, а в средней части закреплен одним концом трос, другой конец которого закреплен на барабане, на оси которого установлен датчик его поворота, выходом которого образован выход задатчика, при этом опорный и копирный ролики выполнены овальными.

На фиг.1 представлена схема трубоукладчика с показанными на ней измеряемыми геометрическими параметрами; на фиг.2 - структурная схема устройства для регулирования курсового движения трубоукладчика; на фиг.3 и 4 - задатчик угла отклонения троллейной подвески, общий вид.

Трубоукладчик по технологии должен передвигаться в колонне на равноудаленном расстоянии от оси траншеи (или ее края). В этом случае задача регулирования состоит в ведении трубоукладчика на определенном расстоянии от края траншеи в автоматическом режиме путем корректирования его курса, определяемого траекторией траншеи. Отклонение же от заданного курса определяется углом α. В общем случае отклонение трубоукладчика от заданного расстояния до траншеи зависит от разворота машины на угол α и смещении ее на величину Х, являющуюся следствием изменения курса. Таким образом, для регулирования курсового движения трубоукладчика необходимо определять отклонение его от заданного курса, вызванное поперечным смещенем на величину Х и разворотом на угол α, и использовать это отклонение в качестве задающего параметра угла отклонения троллейной подвески.

Для этого производят измерение указанного отклонения в некоторый опережающей центр разворота машины точке А (фиг.1). При отклонении трубоукладчика от заданного курса на угол α происходит изменение отклонения расстояния L опережающей точки, которое в общем случае имеет составляющие Х и Δ Х, где Х - отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное его смещением; Δ Х - отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное его разворотом на угол α Δ Х = l sin β - l sin (β - α) = l (sin β - - sin β cos α + cosβ sin α).

Так как при малых углах α можно принять соs α =1 и sin = α то Δ Х = l α cos β (1) В cвою очередь, появление угла α вызывает появление производной от отклонения Х по времени dх/dt, которая определяется как =V·α·cosα V·α, , (2) где V - скорость движения трубоукладчика.

С учетом выражения (2) можно записать
ΔX = · cos = K
и
L=X+ΔX=X+K
Таким образом, установив задатчик угла отклонения троллейной подвески под углом β < 90^o к поперечной оси трубоукладчика, проведя измерение величины L, представляющей собой сумму отклонений от курса, вызванных поперечным смещением машины и ее разворотом, и, используя эту величину в качестве задающего параметра разворачивающего момента трубоукладчика, достигают цели и изобретения.

Устройство для регулирования курсового движения трубоукладчика содержит (фиг. 2) задатчик 1 углового отклонения троллейной подвески, соединенный с одним из входов блока 2 сравнения, и датчик 3 углового отклонения троллейной подвески, соединенный с другим входом блока 2. Выход последнего соединен через усилительно-преобразовательный элемент 4 с исполнительным механизмом 5 привода хода троллейной подвески.

Задатчик 1 углового отклонения троллейной подвески включает (фиг.3 и 4) шарнирный параллелограмм 6 с жестко закрепленным на нем трубчатым телескопическим рычагом, содержащим наружную трубу 7 и внутреннюю трубу 8, фиксированные относительно одна другой с помощью стопорных винтов 9. Шарнирный параллелограмм 6 соединен с закрепленным на трубоукладчике кронштейном 10 при помощи оси 11, направленной параллельно продольной оси трубоукладчика, и поворотного кронштейна 12. К шарнирному параллелограмму 6 и поворотному кронштейну 12 прикреплена предварительно растянутая пружина 13, а на поворотном кронштейне 12 закреплена упорная планка 14 с регулировочным винтом 15. На оголовке внутренней трубы 8 смонтированы кронштейн 16 с опорным роликом 17 и Г-образная стойка 18 с шарнирно закрепленным на ее конце копирным рычагом 19. На конце копирного рычага 19 закреплен копирный ролик 20. В средней части копирного рычага 19 закреплен трос 21, другой конец которого намотан и закреплен на подпружиненном барабане 22. На оси барабана 22 закреплен датчик 23 угла поворота барабана.

Работа устройства заключается в следующем.

Определенное задатчиком 1 отклонение от заданного расстояния в виде электрического сигнала поступает на первый вход элемента сравнения (фиг.2). На второй вход элемента 2 поступает электрический сигнал от датчика 3 углового отклонения троллейной подвески. Результат сравнения этих сигналов поступает на усилительно-преобразовательный элемент 4, где происходят усиление сигнала рассогласования по величине и преобразование по виду. Усиленный и преобразованный сигнал поступает на исполнительный механизм 5 привода хода троллейной подвески, в результате чего последняя смещается на определенный угол и создает разворачивающий момент, пропорциональный измеренному отклонению от заданного курса.

Работа задатчика 1 угла отклонения троллейной подвески осуществляется следующим образом.

Перед началом работы трубоукладчик устанавливается на определенном расстоянии от траншеи, которое в дальнейшем будет считаться заданным. Шарнирный параллелограмм 6 поворачивается и фиксируется под углом β (фиг.1) к продольной оси трубоукладчика. Фиксация шарнирного параллелограмма 6 с помощью упорной планки 14 и регулировочного винта 15 (фиг.2 и 3) необходима для того, чтобы воспрепятствовать дальнейшему повороту параллелограмма 6 и уменьшению угла β, которые могут возникнуть вследствие действия усилия предварительно растянутой пружины 13. После этого из наружной трубы 7 выдвигается, или наоборот, задвигается в нее внутренняя труба 8 до тех пор, пока копирный рычаг 19 с копирным роликом 20 не займет вертикального положения при условии касания копирного ролика 20 края траншеи. Затем внутренняя труба 8 фиксируется относительно наружной трубы 7 с помощью стопорных винтов 9, а датчик 23 угла поворота барабана устанавливается таким образом, чтобы при указанном положении копирного рычага 19 выходной его сигнал был равен нулю. После этого задатчик 1 готов к работе.

При изменении в ходе работы трубоукладчика курса его движения происходит смещение трубоукладчика относительно траншеи на некоторую величину Х и разворот его на угол α (фиг. 1). Вследствие такого плоскопараллельного движения перемещается относительно траншеи на величину L и опережающая точка А. Так как копирный ролик 20 все время катится по краю траншеи, точка В копирного рычага 19 смещается на величину L* (фиг.3), барабан 22, связанный с копирным рычагом 19 посредством троса 21, поворачивается на некоторый угол, а на выходе датчика 23 угла поворота барабана появляется сигнал, представляющий собой заданное значение угла отклонения троллейной подвески. Барабан 22 подпружинен с той целью, чтобы при любом положении копирного рычага 19 создавалось усилие, прижимающее копирный ролик 20 к краю траншеи. Чтобы из-за поперечного крена трубоукладчика не было вертикальных смещений точки А задатчика 1, используются шарнирное соединение кронштейнов 10 и 12 при помощи оси 11 и опорный ролик 17 с кронштейном 16. Шарнирный параллелограмм 6 устанавливается под углом β к трубоукладчику для того, чтобы проводить измерение как отклонения от заданного расстояния до траншеи, так и его производной. При этом параллелограмм 6 крепится под углом к трубоукладчику не жестко, а с помощью пружины 13 для того, чтобы в случае возникновения больших сопротивлений перемещению копирного ролика 20 предотвратить поломку задатчика 1 путем поворота параллелограмма 6 и объезда таким образом препятствия. Шарнирный параллелограмм 6 применяют для того, чтобы получить направление оси подвеса копирного рычага 19, параллельное продольной оси трубоукладчика, а также устранить дополнительную тарировку задатчика 1 при изменении угла его установки относительно трубоукладчика. Именно при параллельном направлении названных осей достигается минимальная составляющая ошибки измерения за счет изменения курсового угла. Копирный ролик 20 и опорный ролик 17 имеют овальную форму для того, чтобы при боковом скольжении роликов 20 и 17, возникающем вследствие поперечного крена машины для ролика 20 и измерении курса движения для ролика 17, не возникали чрезмерные осевые усилия.

1. Способ регулирования курсового движения трубоукладчика, заключающийся в определении угла отклонения троллейной подвески, сравнении его с заданным и при их рассогласовании создании разворачивающего момента трубоукладчика, отличающийся тем, что определяют скорость движения трубоукладчика, отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное поперечным его смещением, и производную от этого отклонения, а заданное значение угла γ отклонения троллейной подвески определяют по формуле
γ = X+ cos ,
где v - скорость движения трубоукладчика;
l - заданное расстояние от трубоукладчика до траншеи;
β - заданный угол начального измерения;
x - отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное поперечным его смещением.

2. Устройство для регулирования курсового движения трубоукладчика, содержащее датчик углового отклонения троллейной подвески, соединенный с одним из входов блока сравнения, выход которого через усилительно-преобразовательный элемент соединен с исполнительным механизмом, а второй вход - с задатчиком углового отклонения троллейной подвески, отличающееся тем, что задатчик углового отклонения троллейной подвески включает в себя закрепленный на установленном на боковой стенке корпуса трубоукладчика кронштейне подпружиненный относительно последнего шарнирный параллелограммный механизм и соединенный с ним с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях трубчатый телескопический рычаг, на оголовке внутренней трубы которого закреплен опорный ролик, и подпружиненный барабан, причем опорный ролик закреплен на кронштейне под трубой, а над трубой размещена Г-образная стойка, полка которой закреплена параллельно продольной оси трубы и на ее свободном конце шарнирно закреплен ориентированный вертикально вниз копирный рычаг, на конце которого закреплен копирный ролик для взаимодействия со стенкой траншеи, другой конец которого закреплен на барабане, на оси которого установлен датчик угла его поворота, выходом которого образован выход задатчика, при этом опорный и копирный ролики выполнены овальными.

Формула изобретения

1. Способ регулирования курсового движения трубоукладчика, заключающийся в определении угла отклонения троллейной подвески, сравнении его с заданным и при их рассогласовании создании разворачивающего момента трубоукладчика, отличающийся тем, что определяют скорость движения трубоукладчика, отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное поперечным его смещением, и производную от этого отклонения, а заданное значение угла γ отклонения троллейной подвески определяют по формуле
γ = X+ cos ,
где v - скорость движения трубоукладчика;
l - заданное расстояние от трубоукладчика до траншеи;
β - заданный угол начального измерения;
x - отклонение трубоукладчика от заданного курса, вызванное поперечным его смещением.

2. Устройство для регулирования курсового движения трубоукладчика, содержащее датчик углового отклонения троллейной подвески, соединенный с одним из входов блока сравнения, выход которого через усилительно-преобразовательный элемент соединен с исполнительным механизмом, а второй вход - с задатчиком углового отклонения троллейной подвески, отличающееся тем, что задатчик углового отклонения троллейной подвески включает в себя закрепленный на установленном на боковой стенке корпуса трубоукладчика кронштейне подпружиненный относительно последнего шарнирный параллелограммный механизм и соединенный с ним с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях трубчатый телескопический рычаг, на оголовке внутренней трубы которого закреплен опорный ролик, и подпружиненный барабан, причем опорный ролик закреплен на кронштейне под трубой, а над трубой размещена Г-образная стойка, полка которой закреплена параллельно продольной оси трубы и на ее свободном конце шарнирно закреплен ориентированный вертикально вниз копирный рычаг, на конце которого закреплен копирный ролик для взаимодействия со стенкой траншеи, другой конец которого закреплен на барабане, на оси которого установлен датчик угла его поворота, выходом которого образован выход задатчика, при этом опорный и копирный ролики выполнены овальными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4