Устройство для управления электроприводом тележки многоопорной фронтальной дождевальной машины

 

Использование: сельское хозяйство в области мелиорации сельскохозяйственных угодий. Сущность изобретения: устройство управления электродвигателя тележки содержит систему механических звеньев 1 для передачи углового положения ±β соседних с тележкой секций трубопровода, блоки, коммутации 3 и защиты 4 электродвигателя тележки и систему преобразования 2. Первый вход системы преобразования 2 механически связан с выходом системы механических звеньев 1, второй вход является входом для подачи сигнала переключения направления движения дождевальной машины, а выход подключен к блоку коммутации 3 электродвигателя тележки. В системе преобразования 2 имеются последовательно соединенные преобразователь 5 заданных угловых перемещений в электрические сигналы, триггер 6 и логический блок 7. Один из входов логического блока 7 является входом системы преобразования 2 от переключателя направления движения дождевальной машины, второй вход подключен к выходу блока защиты 4 электродвигателя тележки, а выход логического блока 7 является выходом системы преобразования 2. Преобразователь 5 заданных угловых перемещений выполнен бесконтактным и содержит два чувствительных электромагнитных элемента-датчика и металлический сектор, установленный на выходном валу системы механических звеньев 1, т.е. на первом входе системы преобразования 2 с возможностью взаимодействия с чувствительными электромагнитными элементами. Своими выходами последние подключены: один на установочный и другой на сбрасывающий входы триггера 6. Логический блок 7 выполнен в виде блока для реализации алгебраического выражения , где Q, - сигналы на выходах соответственно триггера 6 , блока защиты 4 электродвигатля тележки и на соответствующих входах логического блока 7. - сигналы на входе логического блока 7 от переключателя направления движения ДМ. F - сигнал на выходе логического блока 7 и соответственно на входе блока коммутации 3 электродвигателя тележки. Изобретение позволяет исключить механические взаимодействия в элементах электросхем за счет применения бесконтактных средств. При этом исключаются такие факторы, как трение,и как следствие - механический износ; электроконтактная эрозия; забивание зазоров между взаимодействующими частями электроаппаратуры грязью, мусором, насекомыми. Конструкцией преобразователя обеспечена возможность выбора углового положения ±β соседних с тележкой секций трубопровода, что обеспечивает возможность регулирования величин механических напряжений в фермах дождевальной машины. Указанный технический результат позволяет увеличить надежность устройства управления, выбрать оптимальное угловое положение ±β соседних с тележкой секций трубопровода, уменьшить габариты и вес устройства управления. 5 ил.

Изобретение относится к автоматике в сельхозяйственном машиностроении.

Известно устройство управления электродвигателем тележки многоопорной фронтальной дождевальной машины, содержащее систему механических звеньев для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода, блоки коммутации и защиты электродвигателя тележки и систему преобразования, первый вход которой механически связан с выходом системы механических звеньев для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода, второй вход является входом для подачи электрического сигнала переключения направления движения дождевальной машины, а выход электрически подключен к блоку коммутации электродвигателя тележки [1] В данном устройстве угловое положение соседних с тележкой секций трубопровода ±β в горизонтальной плоскости передается через систему механических звеньев (СМЗ) для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода на выходной вал ее конечного звена. Совокупность: двуплечий рычаг, сидящий на валу СМЗ, два путевых выключателя, взаимодействующие с этим рычагом и подключенные к переключателю направления движения ДМ, есть система преобразования, воздействующая на катушку магнитного пускателя, который коммутирует электродвигатель тележки.

Недостатки устройства: частые выходы из строя по причине износа динамично участвующей в управлении контактной электроаппаратуры: путевых выключателей, магнитного пускателя; в зазорах между движущимися механическими частями магнитного пускателя; путевых выключателей и между электроконтактами их набиваютя насекомые, мусор, грязь, тем самым блокируя управление или создавая аварийную ситуацию; отсутствует возможность задания нужного углового положения ±β₃ соседних с тележкой секций трубопровода (или адекватной величины выбега и отставания рассматриваемой тележки относительно соседних).

В основу изобретения поставлена задача создания устройства управления электродвигателем тележки многоопорной фронтальной дождевальной машины, в электрической части которого за счет применения бесконтактных средств: исключить механические взаимодействия в элементах электросхемы, где при этом исключаются такие факторы: трение и, как следствие, механический износ; электроконтактная эрозия; забивание зазоров между взаимодействующими частями электроаппаратуры грязью, мусором, насекомыми; предусмотреть возможность задания нужного углового положения ±β₃ соседних с тележкой секций трубопровода, что обуславливает в фермах ДМ диапазон механических напряжений и позволяет делать их выбор.

Указанный технический результат обеспечивает увеличение надежности устройства управления, выбор оптимального углового положения ±β₃ соседних с тележкой секций трубопровода, уменьшение габаритов и веса устройства управления.

Поставленная задача решается тем, что устройство управления электродвигателем тележки многоопорной фронтальной дождевальной машины, содержащее систему механических звеньев для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода, блоки коммутаций и защиты электродвигателя тележки и систему преобразования, первый вход которой механически связан с выходом системы механических звеньев для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода, второй вход является входом для подачи электрического сигнала переключения направления движения дождевальной машины, а выход электрически подключен к блоку коммутации электродвигателя тележки, согласно изобретению, имеет в системе преобразования последовательно соединенные преобразователь заданных угловых перемещений, триггер и логический блок, соответствующий вход которого является входом системы преобразования для подачи электрического сигнала переключения направления дождевальной машины, а дополнительный вход подключен к выходу блока защиты электродвигателя тележки, а выход является выходом упомянутой системы преобразования, при этом преобразователь заданных угловых перемещений выполнен бесконтактным и содержит два чувствительных электромагнитных элемента и металлический сектор, установленный на входе системы преобразования с возможностью взаимодействия с двумя чувствительными электромагнитными элементами, соединенными с входами установки и сброса триггера, причем логический блок выполнен в виде блока для реализации алгебраического выражения:6 где сигналы на выходах соответственно триггера, блока защиты электродвигателя тележки и на соответствующих входах логического блока, - сигналы на входе логического блока и соответственно на входе блока коммутации электродвигателя тележки.

На фиг.1 показана структурная схема устройства;на фиг.2 положение тележки при движении ДМ;на фиг.3 преобразователь заданных перемещений; фиг.4 таблица истинности; фиг.5 электросхема устройства.

Устройство управления электродвигателем тележки содержит фиг.1,5 систем механических звеньев (СМЗ) 1 для передачи углового положения β фиг.2 соседних с тележкой секций трубопровода, систему преобразования 2, блоки коммутации (БК)3 и защиты (БЗ)4 электродвигателя тележки. Система преобразования 2, воспринимающая угловые положения a c выхода СМЗ, состоит из последовательно соединенных преобразователя (ПЗП)5 заданных угловых перемещений ±α_з, триггера (Т)6 и логического блока (ЛБ)7. Преобразователь 5 заданных угловых перемещений выполнен бесконтактным и содержит металлический сектор 8, сидящий на выходном валу системы механических звеньев,и соединенные с установочным и сбрасывающим выходами триггера 6 два чувствительных элемента-датчика 9,10, установленных с возможностью взаимодействия с сектором 8.

Логический блок 7 представлен на фиг.5 структурой на элементах ИЛИ-НЕ 11,12,13 для реализации алгебраического выражения где сигналы на связанных с логическим блоком выходах соответственно триггера 6, переключателя направления движения дождевальной машины, блока 4 защиты электродвигателя и на соответствующих входах логического блока 7, а F сигнал на выходе логического блока 7 и на выходе блока 3 коммутации электродвигателя тележки.

Устройство работает следующим образом.

Система механических звеньев СМЗ 1 воспринимает угловое положение b соседних с тележкой секций трубопровода и передает его со своего выходного вала в виде угла поворота a=Kβ в преобразователь заданных угловых перемещений ПЗП 5 на металлический сектор 8, воздействующий на чувствительные элементы-датчики В₁-9, B₂-10. Где К передаточное число СМЗ.

Сектор 8 преобразователя заданных перемещений 5, приводимый в движение выходным валом система механических звеньев 1, взаимодействует с чувствительными элементами-датчиками 9,10, (в дальнейшем датчики),которые своим положением задают точки включения и отключения k,l электродвигателя.

Под наименованием триггер понимается асинхронный RS- триггер или другой триггер, выполняющий его назначение. Триггер обуславливает дифференциал устройства управления (разнесения точек включения и отключения электродвигателя).

Логический блок ЛБ 7 состоит из взаимосвязанной совокупности логических элементов 11,12,13, воспринимает по связям информацию с логических выходов датчиков 9,10 преобразователя заданных угловых перемещений ПЗП 5 через триггер Т 6, переключателя направления движения дождевальной машины (ДМ), блока защиты БЗ 4 обрабатывает ее по заданному алгоритму и выдает сигнал управления со своего выхода F на блок коммутации БК 3 электродвигателя.

Блок коммутации БК 3 воспринимает на свой логический вход сигналы от ЛБ и коммутирует электродвигатель тележки.

При наличии аварийной ситуации на электродвигателе тележки блок защиты (БЗ)4 сигналом t через логический блок 7 отключает блок коммутации (БК)3.

Имеет место вид движения тележки с равноотстоящими точками отключения электродвигателя впереди нейтральной линии и включения его позади нее (см. фиг.2), где +L,-L расстояние выбега соответственно вперед, назад рассматриваемой тележки относительно ее нейтрального положения при движении; B,H направления движения соответственно вперед, назад; +n(+V),n(-V) - скорость электродвигателя (движения тележки) соответственно вперед, назад; F - выходной сигнал ЛБ.

Из-за различия рельефов пути тележек, различных скольжений электродвигателей тележек, меньшей скорости крайних тележек ДМ рассматриваемая тележка забегает или отстает относительно соседних на расстоянии, адекватные угловым положением b соседних с тележкой секций трубопровода.

При движении ДМ рассматриваемая тележка d может занимать относительно соседних тележек (прямой, соединяющей тележки а,с) положения в точках k,l и также любые промежуточные.

k точка отключения электродвигателя при движении ДМ вперед и точка включения при движении ДМ назад; l точка отключения электродвигателя при движении ДМ назад и точка включения при движении ДМ вперед; o нейтральная точка (пересечение прямой между тележками а, с линией движения рассматриваемой тележки d).

Рассматриваемая тележка d находится в нейтральном положении, когда точка ее пребывания совпадает с нейтральной точкой 0(β=0)). При нейтральном положении тележки сектор 8 в преобразователе ПЗП (фиг.3) также занимает нейтральное положение.

При движении ДМ вперед, находясь в любой точке на прямой k-l, рассматриваемая тележка δ отключается только в точке К. Отключившись в точке К, тележка включается в движение вперед только в точке l.

При движении ДМ назад, находясь в любой точке на прямой K-l, рассматриваемая тележка d отключается только в точке l. Отключившись в точке l, тележка включается в движение назад только в точке К.

Для получения рассмотренной выше ситуации по включению и отключению электродвигателя (тележки) (получение дифференциала устройства) перед логическим блоком введен триггер.

Принимается:
При составлении таблицы истинности фиг.4 получения первоначального минимизированного алгебраического выражения триггер не учитывается.

Bi,П,τ входы в ЛБ от датчиков (где i порядковый номер датчика), переключателя направления движения ДМ, блока (БЗ) и одноименные переменные (сигналы на входах).

F выход логического блока ЛБ на блок коммутации БК и одноименная функция переменных (сигнал на выходе).

Принимается:
Переменные Bi 1 взаимодействие датчиков с металлическим сектором.

Bi=0 нет взаимодействия датчиков с металлическим сектором.

П=0 движение ДМ назад.

П=1 движение ДМ вперед.

t = 1- аварийное состояние электродвигателя.

τ = 0 нормальное состояние электродвигателя.

F=0 движение тележки (электродвигатель работает)
F=1 тележка стоит (электродвигатель отключен).

Для упрощения минимизации выражения логической структуры ЛБ переменная τ в таблице истинности не учитывается, но для защиты электродвигателя вводится в конечное выражение F.

Алгоритм для логического блока задается в виде таблицы истинности. Поскольку угол сектора меньше угла между датчиками(фиг.3),то комбинации 7,8 не имеют места.

По единичным минтермам (комбинации 3,6 таблицы истинности) функция без учета защиты (1)
Чтобы при движении вперед (назад), отключившись в точке k(l) (фиг.2) комбинация 6 (3) (фиг.4), электродвигатель включился в точке l(k) комбинация 4(5), перед логическим блоком введен триггер (обеспечение дифференциала устройства),т.е. B₁ Q, , тогда

С учетом защиты
(3).

Преобразуем выражение (3) для реализации логической структуры на элементах ИЛИ-НЕ

Структура логического блока,соответствующая этому выражению (фиг.5). На установочный вход триггера подключается датчик B₁ и на сбрасывающий - B₂.

Логический блок, определяемый алгебраическим выражением (4), выполняет совокупность предписаний, заложенных в таблице истинности (фиг.4) с учетом защиты (τ), а разнесение точек отключения и включения электродвигателя по координатам L (фиг.2) обусловлено триггером и положением датчиков B₁,B₂.

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем тележки многоопорной фронтальной дождевальной машины, содержащее систему механических звеньев для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода, блоки коммутации и защиты электродвигателя тележки и систему преобразования, первый вход которой механически связан с выходом системы механических звеньев для передачи углового положения соседних с тележкой секций трубопровода, второй вход является входом для подачи электрического сигнала переключения направления движения дождевальной машины, а выход электрически подключен к блоку коммутации электродвигателя тележки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, система преобразования содержит последовательно соединенные преобразователь заданных угловых перемещений, триггер и логический блок, соответствующий вход которого является входом системы преобразования для подачи электрического сигнала переключения направления движения дождевальной машины, дополнительный вход подключен к выходу блока защиты электродвигателя тележки, а выход является выходом упомянутой системы преобразования, при этом преобразователь заданных угловых перемещений выполнен бесконтактным и содержит два чувствительных электромагнитных элемента и металлический сектор, установленный на входе системы преобразования с возможностью взаимодействия с двумя чувствительными электромагнитными элементами, соединенными с входами установки и сброса триггера, причем логический блок выполнен в виде блока для реализации алгебраического выражения

где сигналы на выходах соответственно триггера, блока защиты электродвигателя тележки и на соответствующих входах логического блока;
π сигнал на входе логического блока для подачи электрического сигнала переключения направления движения дождевальной машины;
F сигнал на выходе логического блока и соответственно на входе блока коммутации электродвигателя тележки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5