Система автоматизации рабочего процесса скрепера

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА СКРЕПЕРА(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Щемелв Анатолий Мефодьевич Афхами Алишах Али Асгар Джалилванд Эхсан(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Система автоматизации рабочего процесса скрепера, содержащего насосную станцию,блок гидрораспределителей, гидроцилиндры управления рабочим оборудованием и блок управления рабочим процессом, отличающаяся тем, что содержит датчики буксования скрепера, коэффициента наполнения ковша скрепера, усилия на рабочем органе скрепера и загрузки двигателя скрепера, подключенные к соответствующим входам блока управления рабочим процессом, выполненного в виде контроллера блок гидрораспределителей 13302 1 2010.06.30 содержит трехпозиционный распределитель с электромагнитным управлением, гидравлически соединенный с гидроцилиндрами управления ковшом скрепера, причем блок управления рабочим процессом выполнен с возможностью управления электромагнитами 1,2 и 3 трехпозиционного распределителя по сигналам упомянутых датчиков в соответствии с булевыми выражениями 1 для обеспечения заглубления рабочего органа скрепера,2 для обеспечения выглубления рабочего органа скрепера и 3 для подачи оператору звукового и светового сигналов на осуществление подъема рабочего оборудования скрепера в транспортное положение,где А - сигнал датчика буксования скрепера В - сигнал датчика коэффициента наполнения ковша скрепера С - сигнал датчика усилия на рабочем органе скрепера- сигнал датчика загрузки двигателя скрепера. Изобретение относится к области строительных и дорожных машин и может быть использовано на самоходных и полуприцепных скреперах. Известна система управления скрепером 1, которая включает насосную станцию,гидроцилиндры рабочего оборудования и фильтр с гидробаком. Особенностью этой системы является ручное управление рабочим процессом машины,что приводит к увеличению времени цикла, так как оператор не всегда объективно воспринимает информацию о более чем двух переменных о состоянии рабочего процесса и запаздывает с принятием решения о выглублении или заглублении рабочего органа машины. Известна система управления рабочим оборудованием скрепера 2, включающая насосную станцию, блок распределителей, гидроцилиндры рабочего оборудования и блок управления рабочим процессом, которая обеспечивает работу скрепера в автоматическом режиме. Особенностью такой конструкции является отсутствие информации о степени наполнения ковша скрепера, которую оператор не всегда может объективно оценить вследствие того, что передняя заслонка закрывает обзор грунта, находящегося в ковше скрепера. Оператор наблюдает за наполнением ковша через прорези, выполненные в верхней части заслонки. Если эти прорези забиваются грунтом, то оператор принимает решение о подъеме ковша в транспортное положение, когда начинается пересыпание грунта из ковша через боковую стенку. При этом происходит попадание камней и грунта на шток гидроцилиндра, его повреждение и повреждение гидросистемы скрепера. Не всегда при этом передняя заслонка остается заполненной грунтом. Задача изобретения - повышение производительности скрепера за счет снижения времени цикла. Система автоматизации рабочего процесса скрепера, содержащего насосную станцию,блок гидрораспределителей, гидроцилиндры управления рабочим оборудованием и блок управления рабочим процессом, отличается тем, что содержит датчики буксования скрепера, коэффициента наполнения ковша скрепера, усилия на рабочем органе скрепера и загрузки двигателя скрепера, подключенные к соответствующим входам блока управления рабочим процессом, выполненного в виде контроллера блок гидрораспределителей содержит трехпозиционный распределитель с электромагнитным управлением, гидравлически соединенный с гидроцилиндрами управления ковшом скрепера, причем блок управления рабочим процессом выполнен с возможностью управления электромагнитами 1,2 и 3 трехпозиционного распределителя по сигналам упомянутых датчиков в соответствии с булевыми выражениями 1 для обеспечения заглубления рабочего 2 13302 1 2010.06.30 органа скрепера,2 для обеспечения выглубления рабочего органа скрепера и 3 для подачи оператору звукового и светового сигналов на осуществление подъема рабочего оборудования скрепера в транспортное положение,где А - сигнал датчика буксования скрепера В - сигнал датчика коэффициента наполнения ковша скрепера С - сигнал датчика усилия на рабочем органе скрепера- сигнал датчика загрузки двигателя скрепера. Наличие датчиков буксования скрепера, датчиков коэффициента наполнения ковша скрепера, датчика усилия на рабочем органе скрепера и загрузки двигателя скрепера обеспечивает получение информации о рабочем процессе скрепера. Обычно эту информацию получает оператор скрепера при помощи своих органов чувств (зрения, слуха) и принимает решение о заглублении или выглублении рабочего органа. Передача информации на блок управления (контроллер) обеспечивает переработку им информации и выдачу управляющего сигнала на соответствующий электромагнит. Наличие в блоке гидрораспределителей трехпозиционного распределителя с электромагнитным управлением обеспечивает управление процессом выглубления или заглублением ковша без вмешательства оператора. Выдача сигнала от контроллера на соответствующие электромагниты 1, 2, 3 обеспечивается при сочетании сигналов датчиков в соответствии с таблицей истинности. Сигнал 1 на заглубление рабочего органа поступает, когда после включения питания датчиков от всех их поступает нулевой сигнал. Сочетания сигналов, при которых поступает сигнал на электромагниты 2 и 3, приведены в табл. 1 истинности. Применение датчиков буксования (сигнал А - установка тахогенераторов на ведущие и ведомые колеса тягача) позволяет получить сигнал о буксовании с заданным коэффициентом буксования. Наличие датчика коэффициента наполнения ковша позволяет при заданном значении коэффициента наполнения ковша скреперов произвести подъем ковша в транспортное положение. Наличие датчика С усилия на рабочем органе позволяет ограничить напряженнодеформируемое состояние металлоконструкции скрепера при использовании толкача большой мощности. Наличие датчиказагрузки двигателя позволяет при переходе работы двигателя с регуляторного на корректорный режим снизить загрузку двигателя путем снижения нагрузки на рабочем органе. Сочетание соответствующих сигналов с датчиков позволяет заглублять или выглублять рабочий орган или подавать звуковой и световой сигнал о конце процесса заполнения ковша. Сущность изобретения поясняется фигурой и таблицами. На фигуре показана гидравлическая схема скрепера, в табл. 1 приведена таблица истинности функционирования системы автоматического управления скрепера. В табл. 2 приведена карта Карно для упрощения булева выражения (2). В табл. 3 приведена карта Карно для упрощения булева выражения (3). Гидросистема скрепера (фигура) состоит из насосной станции, распределительного блока 2 и блока управления рабочим процессом 3. Один из золотников блока распределителей 2 выполнен с электромагнитным управлением. Получить и передать управляющий сигнал наиболее легко электрическим методом. Объединение ручного и электрического сигналов на одном золотнике распределителя 2 может привести к травме оператора при срабатывании электромагнита, поэтому управление гидроцилиндрами подъема-опускания ковша сдублировано. Таблица истинности (табл. 1) показывает, при каких сочетаниях сигналов датчиков подается тот или иной сигнал на исполнительное устройство. Например, при всех нулевых сигналах от всех четырех датчиков буксование отсутствует, коэффициент наполнения не достиг заданного значения (ковш не наполнен полностью), усилие на рабо 3 13302 1 2010.06.30 чем органе не достигло максимального предельного для металлоконструкции значения,загрузка двигателей неполная (не включился в работу корректор топливного насоса) - выдается сигнал на электромагнит 1, который переключает золотник распределителя на заглубление рабочего органа. Сочетания других сигналов, когда подается сигнал на выглубление 2 или на основание рабочего процесса 3, показаны в табл. 2. В результате анализа табл. 1 составлены булевы выражения, по которым собирается электрическая схема и обеспечивается функционирование системы автоматического управления. Для уменьшения числа микросхем применяемого при разработке контроллера(блока управления рабочим процессом) булевы выражения упрощают при помощи карт Карно и в результате получают упрощенные значения булевых выражений (табл. 2 и 3). Далее, используя ту или иную серию микросхем, собирают контроллер и используют его для автоматического управления рабочим процессом скрепера. Работа скрепера с автоматическим управлением происходит следующим образом. Оператор в начале процесса копания заглубляет рабочий орган и включает питание системы управления (контроллера). После взаимодействия скрепера с толкачом система автоматического управления начинает работать. Если хотя бы один датчик изменяет свои показания на противоположные, то работа автоматической системы изменяется в соответствии с таблицей истинности. Таблица 1 Таблица истинности Вид булевых выражений до упрощения 1 ,2,3. 13302 1 2010.06.30 Таблица 2 Карта Карно для булева выражения (2) Упрощение булевого выражения (2). После сокращения получаем булево выражение (2) в виде 2. Таблица 3 Карта Карно для булева выражения (3) Упрощение булевого выражения (3). После сокращения получаем булево выражение (3) в виде 3. По окончании процесса набора грунта оператору подаются звуковой и световой сигналы о необходимости подъема ковша в транспортное положение, закрытия заслонки и переключения передачи на более высокую. Оператор также отключает питания системы автоматического управления. Использование системы автоматического управления позволяет снизить буксование машины, уменьшить сопротивление перемещению машины, уменьшить износ шин, повысить надежность машины, снизить загрузку оператора и сократить время набора грунта,что приводит к повышению производительности машины. Получение сигналов с датчиков , , ,и в результате их переработки получение команд 1, 2, 3 на логика которая переведена в таблице истинности (табл. 1). Полученные на основании рассмотрения таблицы истинности булевы выражения упрощаются при помощи карты Карно, и получены новые, упрощенные, булевы выражения, 5 13302 1 2010.06.30 разработка по которым схем контроллера позволяет обойтись минимальным количеством микросхем. Использование электронного управления рабочим процессом позволяет сократить время набора грунта ковшом скрепера, т.к. оператор получает информацию через зрение,слух и получение информации визуально задерживает время переработки информации, и оператор при ручном управлении рабочим органом увеличивает время цикла. 1. Щемелев Проектирование гидропривода машины для земляных работ. - Могилев, 1995. - С. 157, рис. 3.10. 2. Патент РБ 5962, 2004. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.