Устройство для автоматизированного поворота тракторного агрегата

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)988212

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.07.79 (21) 2796523/30-15 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

А 01 В 69/04

Гееудлрстееннык кемитет

СССР (53) УДК 631.311 (088.8) Опубликовано 15.01.83. Бюллетень №2

Дата опубликования описания 25.01.83 пе делам изобретений и еткрытий (72) Авторы изобретения

B. 3. Бубнов и В. М. Тараторкин . у

Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования и Совхоз «Смычка» (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОВОРОТА

ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА

Изобретение относится к сельскохозяйственному ма шиностроению, в частности к автоматизации вождения машинно-тракторных агрегатов на поворотной полосе.

Известно устройство для автоматизации поворота тракторного агрегата, содержащее электрогидравлические усилители механизма управления, программное устройство в виде профилированного диска с электроконтактным узлом слежения за формой образующей и путеизмерительного колеса с редуктором и гибким валом (1) .

Однако данное устройство не может обеспечить реализацию оптимальных по затратам времени кинематических режимов и параметров траекторий рациональных видов поворотов машинных агрегатов, а также не содержит узлов, позволяющих состыковать данное устройство с другим, обеспечивающим автоматическое направление движения агрегата на рабочем гоне или ручное управление им при переезде на другое поле.

Недостатки обусловлены тем, что оптимальные по затратам времейи и ширине поворотной полосы кинематические режимы движения и параметры траекторий рациональных видов поворотов для каждого конкретного случая имеют единственное значение, и реализовать заданную ширину поворота можно только в относительно узком интервале соответствующих скоростей движения агрегата по траектории. Заданным ширине поворота, скорости движения по траектории. составу машинно-тракторного агрегата по условиям оптимальности соответствуют единственные значения угловой скорости поворота направляющих колес трактора (интенсивности управляющего воздействия) и предельного угла поворота направляющих колес. В этом устройстве имеется электроконтактный узел слежения за. формой образующей профилированного диска, который по программе может только включать и отключать электрогидравлические усилители механизмов поворота трактора, а регулирование скорости поворота направляющих колес (интенсивности управляющего воздействия) выполнить не может.

Данное устройство представляет собой реализацию следящей системы, поэтому возможно движение машино-тракторного агрегата по траектории с ограниченным углом поворота направляющих колес, но в этом случае обязательно наличие автоколебаний, 988212 зависящих по амплитуде от зоны нечувствительности электроконтактного узла слежения за формой образующей профилированного диска и от быстродействия электрогидравлических усилителей. Автоколебания неминуемо приводят к увеличению длины траектории времени движения агрегата.

Кроме того, автоматическое вождение на поворотной полосе осуществляется по программе без непосредственной связи с местностью, т. е. без обратной связи. Под влиянием внешних возмущающих воздействий, таких как неоднородность рельефа и механических свойств агрофона, а также от воздействия инерционных масс, технического состояния трактора и др. фактические траектории отличаются от расчетных, а разброс их параметров носит случайный характер.

OTK:I0нсния ф!)ктl!чс(. I(и т()аек О! I; .(":((а !!! тельно превып!ают ягротех) и I"(...:.:;(;I!уев

КИ На тОЧНОСтЬ ВХОДа ЯГРЕI!lò

Электроконтактный узел копирования образующей профилированного диска в известном устройстве непосредственно управлят включением электромагнитов электрогидравлических усилителей механизма поворота трактора и приводит к образованию дуги между контактами, выносу металла и-к быстрому выходу их из строя.

Известно устройство для автоматического поворота тракторного агрегата, содержащее программный блок в виде профилированНОГО диска с ша ГОВЫ м дВиГателем, и ми) ..!ьсный датчик скорости на валу заднеl о моста трактора ь электрогидравлические усилители (2), Однако из-за отсутствия блока регулировки (задатчика) интенсивности управляющего воздействия на направляющие колеса блока ограничения предельных углов II0ворота направляющих колес, блока переклк>чения режимов функционирования (переключателя), не реализуются оптимальные но затратам времени кинематические режимы движения и параметры траекторий рациональных видов поворотов..Наличие силового электрического контакта в цепи управления электрогидравлическими усилителями снижает надежность устройства.

Целью изобретения является автоматическая оптимизация времени на поворот тракторного агрегата.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено преобразователем, переключателем режимов функционирования, задатчиком управляющего воздействия, формирователем управляющего сигнала; датчи10 ком обратной связи, ограничителем углов поворота направляющих колес, формирователем управляющего сигнала и задатчиком интенсивности управляющего воздействия, причем преобразователь механически связан с программным устройством, электрически— с переключателем режимов функционирования и задатчиком интеисивности управляюIi!(;) .:3(;,(:, II(»T «I я, ко Горы Й:(Iеханически сВя(я(; . г ;I(«ь(м ко)!е(0)3! трактора, псреключаГ::ь p(. жи;!()13 фу!)кционирования электри !Е0 ll (БГ«3;.Ill С фОРХ!И!ТОНЫ 1(. ЛЕМ У ПРЯВЛЯЮlll "Ã0 (.I!! (Iала, кОтооый связан с датчиком обратной связи, а через ограничитель углов поворота направляющих колес, связанный механически с гидроусилителем, и электронный усилитель -- с электрогидравлическими усил(!тел!)х!и, которые меха!Гически связаны с задатчиком интенси«ности управляю!цего воздействия и (идроусилителем, при этом датчик обратной связи механически связан с I идроус!!лителсм, а задатчик интенсивности

IlplIi3ля!О:цс I 0 Воздейст«ия электрически свя3() ldll с э,1ектро!!!11!х! усилите.!ем, Г1а !Е(ГГС КС ИЗ()браже!!а бЛОК-СХЕМа ует! ) 0 и (. 1 3 а . ,): i тl)ойст«0 сод(ржит г!рОГрах!мг!Ое уст.)О!!Сгво 1 !3, лиде профилированного диска с шг; 0!3«i)1 д«игатслем, электронным блоком у!!ра«пения работой шагового двигатсля и импу !ьсным датчиком скорости, преобразователь 2 у Г, !Овых перемещений в пропорциональное углу напряжение, выполненный з вид: !(О!ап!.!(!Ох!Стра или вращающегося тра!)сформатора, механически связанного и р 0 Г р а х! м и ь) ((! v c 1) 0 Й с T B 0 1(! 1, тель режимов функционирования 3; выполненный в виде эЛектронной схемы с сигнальными лампами для индикации включенного режима, тумблером для переключения направления первого поворота. звуковым генератором для изведения водителя об окончании программы поворота и передаче управления ехlу, с к! .о!)ками для переключения режимог> Вклю !еиия питания, с штепсельным разьем(! I; я с оеди пения с устройством авто мати» !

eel<()го у!!равления на рабочем гоне, со схемой датчика положения, рабочей машины. 3адатч)!к управляющего воздействия 4 для режима ручного управления, вьшолненный в виде потенциометра или вращающего55 ся трансформатора, механически связанного с рулевым колесом 5 трактора и преобразующего угловые перемещения рулевого колеса 5 в пропорциональное углу напряжение, которое через переключатель режимов функ988212 ционирования 3 передается формирователю управляющего сигнала 6, содержащему электронную схему сравнения напряжений, поступающих от датчика обратной связи 7, выполненного в виде потенциометра или вращающегося трансформатора, и задатчика управляющего воздействия 4 или преобразователя 2 через переключатель режимов функционирования 3. Датчик обратной связи 7 имеет механическую связь с гидроусилителем 8,; также как и ограничитель углов поворота направляющих колес 9, выполненный в виде двух профилированных дисков на общей оси, которые входят в рабочую щель бесконтактных выключателей типа БК и подключенный двумя электрическими вхо.дами (для раздельного прохождения сигналов на поворот вправо и влево) к формирователю управляющего сигнала 6, а двумя электрическими выходами к электронному усилителю 10. Через электронный усилитель

10 управляющие сигналы проходят к электрогидравлическим усилителям 11, выполненным в виде электромагнитов и золотникового распределителя. С электрогидравлическими усилителями 11. механически связан задатчик интенсивносги управляющего воздействия 12, выполненный в виде транзисторной схемы, которая формирует прямоуголь-, ные импульсы с амплитудой, соответствующей напряжению бортовой сети, и регулируемой:длительностью и направляет их на управляемый вход электронного усилителя 10. Транзисторная схема задатчика интенсивности управляющего воздействия 12 имеет потенциометрический регулятор частоты импульсов и бесконтактный датчик оборотной связи (напрнмер, вращающийся тра1нсформатор, механически связанный с выходным звеном электрогидравлического усилителя 11).

Устройство работает следующи м образом..

Рассчитывается программа движения агрегата на поворотной полосе: форма образующей профилированного диска программного устройства 1, скорость движения и передача, интенсивность управляющего воздействия, предельный угол поворота направляющих колес трактора, время движения в режиме автоматического управления. Изготавливается и устанавливается профилированный диск, регулируются поворотом на оси профилированные диски ограничителя углов поворота направляющих колес 9 на предельный расчетный угол, установкой движка потенциометра на соответствующее деление шкалы регулируется задатчик интенсивности управляющего воздействия 12, переключатель режимов функционирования 3 настраивается на расчетное время движения в режиме автоматического управления и на направление первого поворота.

Поле очищается от крупных предметов вешками через 6 — 10 м или сплошной бороздой отбиваются на обоих концах поля кон5 !

О

55 трольные линии поворотной полосы — границы рабочего гона.

Трактор выезжает в поле, выполняет пер-. вый рабочий, проход и в момент, когда задние колеса пересекут контрольную линию поворотной полосы, водитель переводит рычаг управления гидросистемой в положение подъема рабочих органов. Как только рабочие органы сельскохозяйственной машины выглубятся из почвы, от схемы датчика положения машины переключателя режимов функционирования 3 поступит сигнал, устройство автоматически переключается в режим автоматического управления движением на поворотной полосе, от импульсного датчика скорости начинают поступать на вход электронного блока управления шаговым двигателем импульсы, блок выдает управляющие сигналы шаговому двигателю, последний начинает вращать программный диск, кулачок узла слежения за формой образующей начинаф копировать ее профиль и одновременно вращать ротор преобразователя 2. С выхода преобразователя 2 напряжение через переключатель режимов функционирования 3 поступает на вход фор- мирователя управляющего сигнала 6, который в соответствии с направлением поворота ротора преобразователя 2 формирует релейный управляющий сигнал н выдает его на один из выходов. Сигнал через ограничитель углов поворота направляющих колес 9 поступает на вход электронного усилителя 10.

В соответствии с длительностью управляющих импульсов, поступающих от задатчика интенсивности управляющего воздействия !2, открывается и закрывается электронный усилитель !О, на его выходе появляется в виде импульсов заданной длительности управляющий сигнал и поступает на один из электромагнитов электрогидравлического усилите-, ля 11. Включение электромагнита с заданной частотой позволяет получить движение поршня гидроцилиндра и поворот. направляющих колес не с максимальной скоростью, обусловленной производительностью масля- ного насоса гидросистемы трактора, а с меньшей, зависящей от частоты включений электромагнита. Происходит движение агрегата по траектории поворота. Одновременно с поворотом направляющих колес вращается ротор датчика обратной связи задатчика интенсивности управляющего воздействия 12.

Если скорость меньше или больше заданной потенциометром, то происходит автоматическая корректировка частоты включений электромагнита. Как только направляющие колеса достигнут расчетного предельного угла поворота, ограничитель углов поворота направляющих колес 9 отключит соответствующий управляющий сигнал и поворот колес прекратится. По истечении расчетного времени движения в режиме автоматического, управления переключатель режимов функционирования автоматически переключает устройство в режим ручного управления и

988212 извещает об этом водителя подачей звукового сигнала в течение 2 — 3 с.

В момент отключения режима автоматического управления переключателем режимов функционирования 3 от формирователя управляющих сигналов 6 отключается преобразователь 2 и подключается задатчик управляющего воздействия 4. Услышав звуковой сигнал, водитель, путем воздействия на рулевое колесо 5, поворачивает ротор задатчика управляющего воздействия 4 в нужную сторону. Если положение рулевого колеса 5 не соответствует углу поворота направляющих колес, то напряжения, подаваемые на входы формирователя управляющих сигналов 6 от задатчика управляющего воздействия 4 и датчика обратной связи 7 неравны, формируется управляющий сигнал, который проходит через блоки 9, 10, 11 и 8 в соответствии с вышеописанным. порядком работы, H IlpOHCXOJHT f10BOpOT направ IHK)1k(IiX КОЛ C до тех пор, пока напряжения на Бхо (с ф«рмирователя управляющих сигналов не ср3Бняются.

Управляя таким образом трактором, Водитель точно вводит агрегат в >ГОБый раб«чий гон, заглубляет рабочие органы fkl!IIHtliл и продолжает выполнение сельскохозяйствен ной операции. Б момент, когда задние колеса опять пересекут контрольную линик> !ГОворотной полосы водитель переводит рыча! управления гидросистемой в положенис подьема рабочих органов. Одновременно с )ioментом выглубления рабочих органов вкл(очается режим автоматического направлеllия движения на (1оворотной полосе, но поворот происходит B противоположную сторону (челночный способ движения), и процесс повторяется.

Использование изобретения позволяет за счет реализации оптимальных по затратамвремени кинематических режимов движения и параметров траекторий уменьшить время каждого поворота на 38--44%, увеличи Гь сменную производительность агрегата в зависимости от длины рабочего гона на 8-—

12%

Формула изобретения

Устройство для автоматизированного поворота тракторного агрегата, включающее программное устройство, импульсный датчик скорости и электрогидравлические усилители, отличающееся тем, что, с целью автоматической оптимизации времени на поворот тракторного агрегата, оно снабжено преобразователем, переключателем режимов функционирования, задатчиком управляющегo воздействия, формирователем управляющего сигнала, датчиком обратной связи, ограничителем углов поворота направляющих колес, формирователем управляющего сигнала и задатчиком интенсивности управляющего воздействия, 11ричем преобразова; тель механически связан с программным устройством, электрически -- с 1!среключа I едем режимов фу(к!1:ц>пирования и !Bë3T iHком it ll Tc ll(1! 3 Б«с Гli уl1 р 3В.1 HIO! uet о воздейСТВИЯ. ri() : «!>Ый МСХБГ!И ЧЕСКИ СBH33li C P,1ЕБым колес(>м трактора, !1ереключатель режи)10В (f)VI)hfkti«!t!Ip«33ttklH эт! I(TpHHOChH CBH33H

С ф > >,) ): i i !) 0 Б 3 T!, 1 е 1 у и р 3 ВГ) Я IO !1(C Г О С И Г Н 3 Л 3, КОтОры и св1!3 3Н с rklò÷è!,Ох: Обр(!1 н«н сВЯзи, 3 Ч(. P(. 3 ОГP(! !111 ×!i ГЕ, 1Ь X Г,1(> Б I! ОБОP(> iс:l 1(d I I PdÂâ

III I0IkrHX КО 1СC, СБЯ.!dkf fit>IЙ ВС(3 i!È×(СКИ С

1 H„rp0 cè. f и Гелем,:! э, !О((1 рОИ !1ы и "си. l ttTe;If> с электрогидравлическими 1 силитслями, коТОР ЫЕ:(!Е Ха! Н ЧЕСКИ C l>k! 3 3НЫ С 3 d 13 .! И КО! 1 И Нтенси Бности упра Б IHtouleãî воздействия и

Ги,дро си.!Нтелем, при этом датчик обратной связи механич(а<и сi!Hddtl с гHдроусилителем, а задатчик ин Гснс:(Бш)сти управляющеГО В«здс! Ic Гния эс!("к1 1)и ctiii cktÿBB.I с электронным сil,. it!T(ëeм. Г1 ГОЧНИКИ 1(Н(рор V!3tkktkt у 1!ринятыс во Бнима!Гие при:ксti(. ртизе

1. ABT«1)ct(oc свидетельство (.(С.Р

13!)26(1. кл. Л (>1 В 69, (Ц, 1«172.

2. ЛВ 0)pc 0(cBH), T(1ьств» (((Ð ,% 5)()368(), .(, ()1 В 6! Вц1, 1976 (t,ð(ëîfHtt! .

9882!2

Составитель В. Алексеев

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ !0544/! Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! !3035, Москва, )K — 35, Раушская наб., n. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4