Устройство для обучения трактористов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ " 678501 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 21.01.77 (21) 2446027/28 12 (51) М. Кл с присоединением заявки №

O 09 B 9/04 (23) Приоритет

Гооудеротвеяяый кои»тот

СССР по делам»зооретея»» н открытий (53) УДК 658.386 (088,8) Опубликовано05.08.79.бюллетень №29

Дата опубликования описания 08.08.79

E. Я. Бокарев, В. Т. Галактионов, А. Н. Гарцман, В. P. Öèíêåëèñ, А. E. Киктенко, В, Ю. Мелентьев, А. И. Москвитин и Б. Л. Омельяненко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ

ТРАКТОРИСТОВ

Изобретение относится к техническим срецствам обучения и может быть исполь зовано при обучении, переподготовке и проверке профессиональных знаний трактористов, а также водителей других транспортных средств.

Известно устройство для обучения трактористов, содержащее кабину води« теля с системой управления, устройство для моделирования динамики движения транспортного средства, экран, теневой проектор, макет местности, сигнапиэатор ошибок, макеты препятствий (1).

Известное устройство не позволяет имитировать звуковую обстановку, соответствующую реальным условиям движения транспортного средства, что снижает качество обучения.

Известно также устройство для обучения трактористов, содержащее информационное табло, входы которого связаны с первыми выходами узпа управления и узла имитации органов управления и дви.. жения и выходом узла индикации цвижения на местности, вторые выходы узла управления и узла имитации органов управления и движения связаны с узлом звуковой индикации, третий выход узла управления связан с узлом имитации органов управления и цвижения, оцин выход которого соединен с входом узла индикации движения на местности, а другой - с с входом узла управления (2).

Указанное известное устройство обла» дает ограниченной эффективностью звуко вой имитации работы двигателя, имеющей большое значение при обучении на выкам управления трактором в отличие от процесса обучения езде на автомоби» те ле

В известном устройстве осуществляет ся звуковая имитация работы двигателя беэ учета режима движения транспортно го средства и без учета режима работы двигателя.

Звуковая информация о работе двига теля обладает. как полезными качествами- косвенная информация о правильнос678501

3 ти выполнения операций управления, так и врецными качествами — значительный уровень шума, отвлекающее действие в процессе обучения.

Белью изобретения является увеличение эфФзктивности тренажа.

Лсн тавленная цель достигается тем, что звестное устройство цля обучения трактористов дополнительно имеет блок гравления частотой импульсов, частотно-управляемый генератор импульсов, интегрирующий усилитель, блок диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, блок выбора режима имитации, блок коммутации имитатора движения, при этом вход блока управления частотой импульсов связан с выходом узла имитации органов управления и движения, а выхоц - с входом узла управления, вход частотно-управляемого генератора импульсов связан с выходом

Ю узла управления, а выход - с входом узла имитации органов управления и движения, вход интегрирующего усилителя связан с выходом узла управления, а выход с входом узла управления, входы блока выбора режима имитации связаны с выходом узла имитации органов управления и движения, а выход - с входом блока диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, выход которого связан с информационным табло, входы блока коммутации имитатора движения связаны с выходом узла имитации органов управления и движения, а выходс узлом имитации органов управления и движения.

Блок-схемы устройства для обучения трактористов представлены на фиг. 1 и фиг. 2.

Устройство (фиг. 1) состоит из информационного табло 1, узла 2 управления, узла 3 имитации органов управления и движения, узла 4 индикации движе ния на местности, узла 5 звуковой индикации, блока 6 управления частотой импульсов, частотно-управляемого генератора 7 импульсов, интегрирующего уси лителя 8, блока 9 диагностики правиль ности перехода or пускового к основно му двигателю, блока 10 выбора режима имитации, блока 11 коммутации имитатора движения.

На фиг. 2 представлена блок-схема, состоящая из генератора 12 инфранизкой частоты, частотно-управляемого генератора 7 импульсов, интегрирующего усилителя 8, блока 10 выбора режима ими тации, рычага 13 включения приводной шестерни и муфты сцепления, пецали 14 подачи топлива, рычага 15 ручного управления топливным насосом, блока 6

> управления частотой импульсов, указателя 1 6 давления масла, блока 9 диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, блока ll коммутации имитатора движения, имитатора 1 7

1О вращения вала двигателя, тахосчицометра

1 8, анализатора 1 9 готовности к запуску, рычага 20 переключения рядов, педали

21 тормоза, включателя 22 массы, стартера 23, блока 24 сигнализации о под15 готовке к запуску, блока 25 имитации движения трактора, информационного табло 1, блока 26 имитации положения органов управления, указателя 2 7 положения органов управления, усилителя

20 28 мощности, динамической головки 29, макета 30 местности, проекционного устройства 31, блока 32 отслеживания маркерной линии, блока 33 сигнализации о съезде с маркерной линии, рулевого

?5 колеса 34, выключателя 35 пускового цвигателя, рычага 36 переключения передач, рычага 37 стояночного тормоза, имитатора 38 рулевого управления.

Узел 3 имитации органов управления зо и движения включает в себя следующие органы управления и движения, .имитирующие кабину водителя транспортного cpeRства и используемые при обучении вождению трактора: рычаг 13 включения при35 водной шестерни муфты сцепления, педаль

14 подачи топлива, рычаг 15 ручного управления топливным насосом, рычаг

20 переключения рядов, рычаг 36 переключения передач, включатель 22 массы, 4Е стартер 23, тахоспидометр 18, имитатор 1 7 вращения вала двигателя, рычаг

37 стояночного тормоза, указатель 16 давления масла, блок 26 имитации положения органов управления, имитатор 38

45 рулевого управления, педаль 21 тормоза, рулевое колесо 34, выключатель 35, пускового двигателя, указатель 27 положения органов управления, блок 25 имитации движения трактора.

Узел 2 управления содержит ячейки управления, осуществляющие все функции управления режимами имитации устройства: блок 24 сигнализации о подготовке к запуску, генератор 12 инфранизкой

55 частоты, анализатор 19 готовности к запуску.

Узел 4 индикации цвижения на местности содержит блоки, необходимые цля

678501

20 визуальной имитации окружающей обстановки, и блоки контроля положения транспортного средства на транспортных путях: макет 30 местности, проекционное устройство 31, блок 32 отслеживания маркерной линии, блок 33 сигнализации о съезде с маркерной линии.

Узел 5 звуковой индикации содержит усилитель 28 мощности и динамическую головку 29. 0

Одной из главных задач, решаемых в устройстве, является обучение приемам запуска тракторных двигателей и работе с органами управления трактора в определенной последовательности и в различ15 ных комбинациях. Запуск пускового двигателя, переход к основному и процесс уп-. равления ими сопровождается изменениями звуковых эффектов, создаваемых шумовым имитатором, Шумовой имитатор состоит из генератора 12 инфраниэкой частоты, частотно-управляемого генератора 7 импульсов, усилителя 28 мощности, динамической головки 29.

Генератор 12, вход которого связан с выходом анализатора 19 готовности к запуску, а выход — с первым входом час тотно-управляемого генератора 7, представляет собой RC — генератор напряже30 ния синусоидальной формы с частотой около 0,7 Гц. Для имитации работы пус кового двигателя трактора переменное напряжение генератора 12 поступает во времязадающие цепи первого входа гене35 ратора 7. Частотно-упрагляемый генератор 7, представляющий собой несимметричный мультивибратор, генерирует напряжение импульсной формы разной скважности в диапазоне частот от 20 до

100 Гц в зависимости от сигнала, поступающего на второй его вход с блока 6 управления частотой импульсов, который связан с органами управления подачей ,топлива (рычаг 15 и педаль 14). Блок

6 является потенциометрическим устрой ством, преобразующим углы поворота рычага 15 и педали 14 в электрические сигналы, управляющие цепями смещения генератора 7. B результате смещения

50 двух сигналов по первому и второму входам в генераторе 7 формируется частот» но-модулированный по гармоническому закону сигнал, что в конечном итоге создает эффект плавания звука; характер»

55 ный для работы пускового двигателя трактора.

При переходе к имитации режима работы основного двигателя трактора генератор 12 отключается от генератора 7 и последний посылает в тракт усиления звуковой частоты только собственный сигнал с разной скважностью и частотой от 20 до 100 Гц, управляемый с блока 6; эффект плавания звука исчезает и воспроизводится дробный звук, характерный для работы основного двигателя трактора.

Исходному положению рычага 15 и педали 14 соответствует имитация ра6оты основного двигателя трактора на хо лостых оборотах, конечному положению рычага 15 и педали 14 соответствует имитация работы основного двигателя на максимальных оборотах. Выход генератора 7 связан с входом усилителя 28 мощ» ности, необходимого для усиления сигналов звуковой частоты. Динамическая головка 29, связанная с выходом усилителя 28, преобразует электрические сигналы в звуковые волны.

Анализатор 19 готовности к запуску является схемой сравнения действий обучаемого с установленным порядком запуска пускового двигатол . трактора, при котором органы управления должны занимать определенное пологение. С входами анализатора 1 9 соединены: рычаг

15 ручного управления топливным насо» сом, рычаг 20 переключения рядов, рычаг 13 включения приводной шестерни и муфты сцепления, стартер 23 и включатель 22 массы, который .является общим включателем устройства.

При работе в различных режимах (запуск пускового двигателя, переход к работе основного двигателя, движение) обучаемому необходимо манипулировать одними и теми же органами управления, хотя в различных режимах они несут различную функциональную нагрузку. Перед запуском пускового двигателя рычаг 2О переключения рядов находится в нейтраль» ном положении, рычаг 15 ручного управ кения топливным насосом находится в положении, при котором подача топлива в основной двигатель не производится, Дду запуска пускового двигателя рычаг 13 необходимо переместить вверх до отка» за, что соответствует включению приводной шестерни, а затем вернуть в нейт- ральное положение. Включение после это го стартера 23 вызывает запуск пуско» вого двигателя. В случае нарушения по» рядка действий с первого выхода анализатора 19 поступает соответствующий

678501 сигнал на вход блока 24 сигнализации о подготовке к запуску. Блок 24 построен по схеме дешифратора, цепи которого коммутируются контактами реле анализатора 1 9. Выход блока 24 соединен с информационным табло 1, на котором ;-ь свечивается информация о состоянии трактора или допущенных ошибках. В частности, при попытке запустить пуско= ой двигатель беэ предварительного вклю- О чения приводной шестерни рычагом 13 на табло 1 загорается надпись "Вклю» чить приводную шестерню", Указатель

Убрать подачу топлива" подсвечивается на табло 1 в то.4 случае, если s момент запуска пускового двигателя рычаг 15 находится не в исходном положении. Указатель "Стартер включается на табло 1 при повороте ключа стартера 23.

После запуска пускового двигателя выход частотно-управляемого генератора

7 импульсов соединяется с входом интег рирующего усилителя 8, который имитирует работу насоса в системе смазки основного двигателя. После прогрева пуско- вого двигателя при работе его на холостых оборотах насос должен создавать давление масла в системе не ниже 0,5кгс/см, 3

Интегрирующий усилитель 8, накапливая преобразованный сигнал, поступающий зо от генератора 7, через определенное вре мя, соответствующее повышению давления масла в системе смазки до 0,5 кгс/си, дает разрешение на изменение режима шумовой имитации по одной иэ связей выход усилителя 8 - вход блока 10 выбора режима имитации. Второй выход усилителя 8 соединен с указателем 16 давления масла, по которому обучаемый конт4О ролирует данный параметр. Третий выход усилителя 8 связан с входом блока 11 коммутации имитатора движения.

После доетижения давления масла (по указателю 16) заданного значения

0,5 кгс/см осуществляется переход к режиму работы основного двигателя пря одновременном воздействии на рычаг 13 включения приводной шестерни и муфты сцепления и на рычаг 15 ручного управ50 ления топливным насосом. При этом рычаг 13 необходимо опустить до отказа вниз, что соответствует включению муф» ты сцепления, рычаг 15 повернуть на некоторый угол от исходного положения, 55 что соответствует малой подаче топлива в основной двигатель, а затем вернуть ! рычаг 13 в нейтральное положение. В этом случае выход рычага 13 связан с вхоцоч блока 10 выбора режима имита ции и с входом анализатора 19, а выход рычага 15 - с входом анализатора

19. Анализатор 19, соединенный с генераторами 1, 3 и 7, подает сигнал на отключение генератора 12, не отключая генератор 7, что приводит к изменению режима шумовой имитации.

Одновременно выход рычага 15 и механически связанной с ним педали 14 подключается к входу имитатора 1 7 вращения вала двигателя. При перемещении рычага 15 и педали 14 связанный с ними переменный резистор регулирует частоту вращения вала электродвигателя имитатора 17, который управляет цент робежным механизмом реального тракторного тахоспидометра 18, фиксирующего число оборотов вала основного двигателя трактора. Имитатор 17 по второму входу связан с блоком 11 коммутации имитатора движения, который переключает его при имитации движения на управление тахоспидометром 18 в режиме отсчета скорости по шкалам, отградуированным в км/час.

Блок 10 выбора режима имитации, свяэаннь1й входами с усилителем 8, рычагом 13 и включателем 35 пускового двигателя, является коммутирующим устройством с выходом на блок 9 диагнос» тики правильности перехода от пускового к основному двигателю. При запуске пускового двигателя с блока 10 сигнал поступает на блок 9, расшифровывается и с выхода блока 9 поступает на табло

1 в виде надписи "Пусковой двигатель включен". После запуска основного двигателя необходимо отключить пусковой двигатель выключателем 35. В различных случаях нарушения порядка работы с органами управления блок 10 коммутирует входы блока 9 таким образом, что на табло 1 загораются надписи типа: "Включить муфту включения, Мало давление масла".

Указатель "Включить муфту сцепле« ния" подсвечивается при попытке перехода от режима пускового двигателя к режиму основного двигателя без пред» варительного перемещения рычага 13 вниз.

Указатель "Мало давление масла подсвечивается при попытке перехода к режиму основного двигателя до момен» та, когда показания указателя 16 давления масла достигнут необходимой ве» ли чины О, 5 кгс/с м .

678501

На табло 1 имеется также группа указателей, несущих информацию о необходимых действиях с органами управления на этапе имитации движения или во время упражнения по "вспашке .

Указатель "Отпустить стояночный тормоз" подсвечивается при попытке трогания с места с затянутым стряночным тормозом.

Указатель Включить первую передачу" подсвечивается при попытке трогания с места на 2-й или более высоких

20 передачах.

Указатель "Остановить трактор, nett

15 реключить ряд, подсвечивается при попытке переключить ряд рычагом 20 на ходу.

Указатель Съезд с маркерной линии подсвечивается в случае съезда с маркерной линии при выполнении специальных упражнений по вспашке.

Блок 11 коммутации имитатора движения определяет готовность тренажера при переходе от упражнений по запуску

25 двигателей к моделированию движения.

С первым входом блока 11 связан интегрирующий усилитель 8, который осуществляет соответствующую коммутацию в блоке 11 при давлении масла в системе смазки, равном или больше

Р,5 кгс/cM .

Со вторым и третьим входами блока

1 1 связаны органы управления: взаимосвязанные рычаг 15 и педаль 14, рычаг

35 36 переключения передач, рычаг 20 переключения рядов, рычаг 37 стояночного тормоза.

Рычаг 20 связан с кнопочным переключателем, количество положений которого соответствует количеству рядов коробки передач трактора, т. е. видов рабочих операций, требующих ограничения максимальной скорости в пределах каждого ряда: "рабочий ряд, "транспортный

45 ряд

В пределах каждого ряда имеются четыре передачи, включаемые рычагом 36, связанным с кнопочным переключателем.

B пределах каждой передачи плавное ре50 гулирование скорости осуществляется с помошью рычага 15 или педали 14.

При отработк,е приемов вождения не обходимо, как и при запуске, соблюдать строгий порядок работы с органами уп55 равления. Так, например, не допускается трогаться с места при установке рычага

36 в положение любой другой передачи, кроме первой, переключать рычаг 20 на; ходу и при установке рычага 36 в положение любой другой передачи, кроме пер»вой, устанавливать рычаг 15 на ходу в исходное положение. Любое нарушение порядка работы приводит к отключению блока 11 и прекращению работы имита» тора движения, а на табло 1 выводится соответствующая информация.

Блок 11 представляет собой связан» ную с органами управления движением логическую релейную. схему, контакты . которой коммутируют соответствующие цепи тиристорного регулятора имитатора движения (блок 25 ), Выходы блока 11 связаны с имитатором 17, с блоком 26 имитации положения органов управления и с блоком 25 имитации движения трактора. Блок 26 представляет собой дешифратор, закоммутированный с блока 11 в засисимости от положения рычагов 20, 36 и рычага включения переднего моста, не указанного в описании. Блок 26 связан с указателем 27 положения органов управления, который выполнен в виде светового табло на приборной доске тренажера, скомпонованного аналоги но тракторной табличке — указателю положе..тця органов управления.

Блок 25 имитации движення тракто» ра управляется блоко;. 11, а также педалью 14 подачи топлива, рычагом 15 ручного управления, топливным насосом через рычаг 36 переключения передач и рычаг 20 переключения рядов.

Блок 25 выполнен по схеме тиристор» ного регулятора частоты вращения вала электродвигателя с фазным управлением

Я С -цепями. Вал электродвигателя соединен механической передачей с приводным механизмом, на который устанавливается подвижной макет 30 местности.

С блоком 25 связаны педаль 21 тормо за, воздействукицая на соединительную муфту блока 25 и имитатор 38 рулево

ro управления, связанный с рулевым колесом 34, представляющий собой так на эываемую рулевую тележку, которая имитирует работу механизма поворота управ ляемых колес трактора.

Макет 30 местности, выполненный из оргстекла с нанесенной полевой обстанов кой, установленный на рулевую тележку, приводится в движение от электродвигателя. При повороте рулевого колеса 3 изменяется направление движения макета 30. На нем нанесена так называемая

678501

12 маркерная линия, которая используется при отработке упражнений по "вспашке", Проекционное устройство 31 воспроизводит на расположенном перед учащимся, экране изображение макета местности.

При движении макета изображение на экране перемещается, что создает эффект дв кения трактора.

С блоками 31 и 25 связан блок 32 отслеживания маркерной линии, с помощью 0 которого в процессе обучения "вспашке" фиксируется точность выполнения упраж нения.

Выход блока 32 связан с блоком 33

l5 сигнализации о съезде с маркерной линии, . который получает соответствующие сигналы, фиксирует количество съездов на счетчике и выводит информацию на информационное табло 1. с надписью Съезд с

20 маркерной линии".

Устройство работает следующим образом. По сигналу с узла 3 имитации ор ганов управления и движения учащийся включает блок 11 коммутации имитатора

-движения и блок 10 выбора режима имитации. Режим имитации сигнализируется на информационном табло 1, получающем сигнал от узла 3. Узел 5 звуковой индикации, также получая сигнал от узла 3, имитирует на всех режимах работы устройства звуковой режим работы двигателя и движения транспортного средства.

При достижении заданных параметров работы двигателя блок 1 1 подает сигнал

35 в узел 3 осуществляя необходимую коммутацию для перехода к имитации следующих режимов обучения.

Блок 9 диагностики правильности перехода ar пускового к основному двига- 40 телю пр сигналам от узла 3 через блок

10 определяет правильность манипуляций учащимся органами управления во времен1 ной и логической последовательности, при этом в случае правильных действий учащегося подается сигнал на информационное табло 1, которое сигнализирует учащемуся о правильности пуска основного двигателя.

При этом интегрирующий усилитель 8 имитирует подъем давления масла в двигателе от минимального до рабочего, т. е. моделирует отрезок времени между включением пускового и основного двигателей, интегрируя сигналы с узла 2 и подавая результирующий сигнал в блоки узла 2 для дальнейшей обработки.

Блок 6 управления частотой импульсов преобразует углы поворота рычага 15 и пецали 14, содержащихся в узле 3, в электрический сигнал, управляющий через блоки узла 2 цепями смещения частотноуправляемого генератора 7, т. е. частотой генерируемых импульсов.

Изменение частоты через соответствующие органы управления узла 3 изменяет

l звуковой режим работы узла 5.

На соответствующих имитаторах показывающих приборов в узле 3 по сигналу с узла 2 изменяется вид индикации, соответствующий режиму работы двигателя транспортного средства, а также парамет рам его движения по местности, при этом учащемуся и преподавателю на информационном табло 1 (по сигналу с узла 2) высвечиваются различными цветами соответствующие надписи, квалифицирующие правильность или неправильность режима обучения. При неправильных действиях учащегося может производиться диагностика его ошибок на соответствующих индикаторах информационного табло 1

В информационном табло 1 при использовании тренажера для обучения трактористов могут быть, следующие индикаторы:

"Стартер", "Пусковой двигатель включен", "Включить приводную шестерню", "Убрать подачу топлива ю Включить муфту сцепления редуктора", "Мало давление масла

Огпустить стояночный тормоз, Вклю» чить первую передачу", "Остановить трахтор, переключить ряд, «Съезд с маркерной линии".

В зависимости от положения органов управления тренажером в узле 3 изменяется режим работы узла 4 индикации движения на местности, при этом проекционное устройство указанного узла изменяет вид окружающего транспортное средство пространства в соответствии с действиями учащегося. Правильные или неправильные действия учащегося по сигналу с узла 4 квалифицируются в информационном табло 1 свечением соответствующих индикаторов. Действия учащегося с органами управления узла 3 в свою очередь изменяют режим работы блоков узла 2.

В процессе обучения имитируется шум двигателя с помощью узла 5 звуко вой индикации, в который поступают сигналы с узлов 3 и 2. При этом создается эффект плавания звука, аналогичный реальному, эа счет эффекта девиации частоты. В зависимости or положения орга нов управления узла 3 имитируется шум . работы как пускового, так и основного

678501

ИНИИП!! Заказ 4564/39 Тираж 475 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4!

3 двигателя на холостых оборотах, а также во всем диапазоне от минимальных до максимальных оборотов при любых сочетаниях положений рычага переключения передач и рычага переключения рядов.

Использование устройства позволит более объективно производить формализованный профессиональный отбор, а также повысит качество знаний учащихся.

Формула изобретения

Устройство для обучения трактористов, содержащее информационное табло, входы которого связаны с первыми выхо»дами узла управления и узла имитации органов управления и движения и выходом узла индикации движения на местности, вторые выходы узла управления и узла имитации органов управления и движения связаны с узлом звуковой индикации, третий выход узла управления связан с узлом имитации органов управления и движения, один выход которого соединен с входом узла индикации движения на местнос-.и, а другой — с входом узла управления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью увеличения эффективности тренажа, оно имеет блок управления частотой импульсов, частотно-управляемый генератор импульсов, интегрирующий усилитель, блок диагностики правильности перехода от пуско вого к основному двигателю, блок выбо» ра режима имитации, блок коммутации имитатора движения, при этом вход блока управления частотой импульсов связан с выходом узла имитации органов управления и цвижения, а выход - с входом узла управления, вход частотно-управляемого генератора импульсов связан с выходом узла управления, а выходс входом узла имитации органов управления и движения, вход интегрирующего усилителя связан с выходом узла управ-!

5 ления, а выхоц - с входом узла управления, входы блока выбора режилла имитации связаны с выходом узла имитации органов управления и движения, а выход с входом блока диагностики правильности перехода от пускового к основному двигателю, выход которого связан с информационным табло, входы блока коммутации илштатора движения связаны с выходом узла имитации органов уп25 равления и движения, а выхоц — с узлом имитации органов управления и движения.

Источники информации, принятые во . внимание при эксперти.- е

1. Авторское свидетельство

1! 456215, кл. G 09 В 9/04, 1972.

2. Патент !ССР М 146567, кл, 42 п 6/09, 1972.