Всесоюзная iплтгни^

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

3I0463

6оюз Советских

Социалистических

Респуйлин

Зависимый от патента М

Заявлено 02.Х.1968 (_#_ 1274197/18-24) МПК G 06@ 7/48

Приоритет

Опубликовано 26.Ч11.1971. Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 11.Х.1971

Комитет по лелем изооретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.335.62 — 52 (088.8) Автор изобретения

Иностранец

Йосеф Хытил (Чехословацкая Социалистическая Республика) Иностранная фирма

«Уничовске стройирны, народни водник> (Чехословацкая Социалистическая Республика) Заявитель

МОДЕЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭКСКАВАТОРАМИ

Извес"гны моделирующие устройства для автоматического управления экскаваторами, например роторными, содержащие датчики координат положения центра ротора, маятниковый механизм и соединенные между собой следящее множительное устройство, сумматоры, вентили, компенсирующие усилители и потенциометры.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем выход датчика одной 1о из координат соединен со входом следящего множительного устройства и через сумматор, компенсирующий усилитель и вентили подключен ко входу привода подачи стрелы и к потенциометру, присоединенному через вен- 1Б тиль, сумматор и другой компенсирующий усилитель ко входу привода маятникового механизма и ко входу сумматора, выход которого подключен ко второму входу сумматора цени привода подачи стрелы, а второй вход сое- 20 динен через вентиль с потенциометром. Выходы маятникового механизма и датчика отклонения экскаватора соединены с тремя входами следящего множительного устройства, два выхода которого через потенциометры, сумма- 25 тор и вентиль присоединены ко входу сумматора, присоединенного вторым входом через дополнительный вентиль к третьему выходу следящего множительного устройства и подключенного выходом ко входу сумматора, вы- Зо ход которого через компенсирующий усилитель и вентиль присоединен ко входу привода подъемника несущей стрелы. Выход компенсирующего усилителя привода маятникового механизма через клапан и потенциометр присоединен ко второму входу подключенного к нему сумматора, третий вход которого через вентиль и вспомогательный сумматор подключен к одному из выходов следящего множительного устройства, одному из входов сумматора в цепи привода подачи стрелы и выходу потенциометра, вход которого соединен со входом сумматора в цепи привода подъемника несущей стрелы и выходом сумматора, подключенного одним нз входов через потенцнометр и вентиль к выходу компенсирующего усилителя той же цепи и вторым входом — к цепочке из последовательно включенных вентиля и потенциометра.

Эти особенности позволили повысить точность и расширить функциональные возможности устройства.

На фиг. 1 показана функциональная схема экскаватора; на фиг. 2 — электрическая схема программного устройства.

Работа моделирующего устройства связана с работой основного привода, т. е. с работой привода 1 подъемника несущей стрелы, с работой привода 2 подачи стрелы и привода з

310463 экскаватора. Положение D центра ротора oIIределяется координатами Х, Z и в.

Координата Л представляет собой расстояние ротора от оси вращения экскаватора, координата Z — расстояние оси ротора от плоскости продвижения экскаватора, а координата е — угол вращения проекции оси Х в плоскости продвижения экскаватора.

Координаты Х и 2 выражаются в виде напряжений Х» и Z>, а координата в остается в виде истинного угла вращения роторного экскаватора. Базисом выражения электрических координат является длина «несущей стрелы» и входное напряжение сельсинного анализатора, расположенного в точке 1, т. е. в центре сочленения стрелы над подающим грейфером.

Сельспнный анализатор, ротор которого смещен под углом а, т. е. углом между соединительной линией D — 1 и прямой линией, параллельно плоскости передвижения и проходя через центр 1, имеет входное напряжение, пропорциональное неизменяемой длине несущей стрелы, в силу чего отношение между указанным напряжением и длиной l определяет масштаб модели. Тогда выходное напряжение сельсинного анализатора на одном из выходов будет пропорционально 1siII а, а на другом выходе пропорционально 1соза, которое выражает проекцию длины стрелы в направлении координат Х и Z. Смещение точки

1, которая представляет собой мгновенное положение стрелы между конечными положениями 1, сочленения стрелы при перемещающемся грейфере снимается двойным потенциометром, в силу чего напряжение на каждом чотенциометре выбирается таким образом, что входное напряжение при заданном масштабе будет пропорционально проекции длины h, которая изображает расстояние между сочленением 1 несущей стрелы и конечным положением G в направлении координат Х и Z. Большее напряжение выражается высотой d т. е. высокой точки G над плоскостью перемещения. Координаты Х и Zg выражаются суммой отдельных напряжений в направлении координат Х и Z, Вьиод датчика 4 координат Х связан со входом следящего множительного устройства

5, а также посредством первого сумматора

6 — с компенсирующим у силителем 7. Выход датчика 8 координат Z связан посредством сумматора 9 со вторым компенсирующим усилителем 10. Выходы первого и второго компенсирующих усилителей 7 и 10 связаны посредством вентилей 11 и 12, а также nocpeäством схем управления привода 2 перемещения экскаватора и привода 1 подъема стрелы со входами датчиков 4 и 8 координат Х и Z.

Два выхода датчика координат в маятниконого механизма 18 экскаватора и выход датчика 14 отклонения о экскаватора соединяются с тремя входами следящего множительного устройства 5.

Наряду с датчиками координат в маятникового механизма 13 датчик 14 отклонения б также перемещается под углом в направлении в.

Датчик 14 образуется с помощью сельсинного мостика, на валу которого эксцентричес5 ки монтируется груз (движение груза демпфируется маслом). Угловое смещение ротора датчика 14 отклонения б выражается отклонением плоскости перемещения экскаватора от горизонтальной в такое направление, где

10 датчик перемещается под углом. Первый выход следящего множительного устройства 5, которое обрабатывает данные о положении экскаватора, соединен, с одной стороны, посредством потенциометра 15 с сумматором 16, 15 а, с другой стороны,— с сумматором 17. Второй выход следящего множительного устройства 5 соединен сумматором 16 через потенц ио метр 18.

Сумматор 16 соединен через вентиль 19

20 сумматором 20, к которому через вентиль 21 подключен третий выход следящего множительного устройства 5 и сумматор 9. Сумматор 9 соединен через сумматор 22 потенциометра 28 и вентиль 24 с компенсирующим уси25 лителем 10. Со входом сумматора 22 соединены также вентиль 24 и потенциометр 25.

Кроме того, сумматор 22 соединен с потенциометром 26, подключенным к сумматору 17, и сумматором 27. Сумматор 27 соединен с

30 входом сумматора 6 с вентилем 28 потенциометра 29 и потенциометром 80. Потенциометр

80 соединен через вентиль 31 с сумматором 82 к которому через вентиль 33 присоединен сумматор 17. Сумматор 82 соединен также с

35 третьим компенсирующим усилителем 34, к которому через вентиль 85 подключен потенциометр 86. Третий компенсирующий усилитель 34 соединен также с приводом маятникового механизма, 40

Сельсинный анализатор датчиков коорди» нат в снимает угол е, который изображает маятниковое движение экскаватора. Выходное напряжение, выраженное компонентой яп в, сов в, пропорционально углу е. Выходное напряжение датчика 14 отклонения 6 для небольших углов б пропорционально величине

tg6. Эти данные, которые связаны с положением экскаватора, обрабатываются в следящем множительном устройстве 5 таким образом, что напряжения cos в, япв и tg6 умножаются на напряжение Х . Произведения

Х,созе и Х япв передаются потенциометрами 15 и 18, где величина этих напряжений умножается на постоянные К и К, определяемые с помощью механической настройки потенциометров. Они изображают ручным образом выбранные величины, соответствующие отклонениям плоскости. Потенциометры 28, 80 и 86, с помощью которых ьычислительное устройство образует Jonoëíèòåëüíûå напряжения

E„Z, и Х, в соответствии с настройкой вентилей 11, 24 и 85 управляются с помощью компенсирующих усилителей 7, 1О и 84 илн сохраняют ранее отрегулированную величину, 310463

Вспомогательная величина Хо показывает толщину вертикального земельного грунта, вспомогательная величина Zq показывает толщину горизонтального грунта. Напряжения Х,, и

Zo генерируются потенциометрами 29 и 25, которые управляются вручную. Напряжение Zt подается на потенциометр 2б, где оно умножается на постоянную К величину, избираемую вручную, которая соответствует наклону в целом.

Все напряжения суммируются и общие суммы затем сравниваются посредством компенсирующих усилителей 7, 10 и 34.

В соответствии с результатами сравнений и настройки решающей цепи меняется либо положение экскаватора, либо прекращается маятниковое движение, либо изменяются дополнительные напряжения Хь Z, и Х 1 на потенциометрах 23, 30 и 3б.

Решающая цепь моделирующего устройства монтируется таким образом, чтобы можно было корректировать действия вычислительной машины, учитывая фронтальный и боковой наклоны, ровную поверхность, горизонтальную поверхность, а также любую требуемую поверхность и грунт, получаемый в результате подъемного движения.

Работа по соединению и управлению решающей цепи моделирующего устройства, включая определение взаимно связанных действий, гарантируется программным управлением, которое содержит ряд постоянных программ.

Выбор программ осуществляется вручную.

После запуска программы, программное управление автоматически контролирует последовательность действий и переключает решающие цепи посредством вентилей.

Входные сигналы моделирующего решающего устройства подвергаются такой обработке, что в случае ручного управления экскаватора вентили 11, 24, 35 и 31 открываются и компенсирующие усилители 7, 10 и 34 решают уравнения:

А,,.....К, +Х,— Х,=O

Bi....Zi — Zz = О

С;....Х < — Х = О.

Проектируемая решающая цепь монтируется в том случае, когда угол фронтального наклона равен углу бокового наклона. Независимо от дополнительных координат Х и Zj счетный механизм образует также дополнительные координаты Х> и Zp, которые пропорциональны размеру грунта, величину которого можно регулировать подобно величине К в произведении КУь в соответствии с требуемым наклоном, после чего в счетное устройство вводится координата е как истинное угловое перемещение экскаватора.

Моделирующее устройство обрабатывает величины sin е и cosa, требуемые при продолжении вычисления для определенной монтажной схемы решающей цепи. Датчик 14 угла б вращается в направлении в, в силу чего функ10

Зо

45 ция датчика, а также функция подсчета угла tgá осуществляется с помощью сельсина, па валу которого эксценгрически укреплен груз, демпфируемый маслом. Выходное напряжение сельсина пропорционально синусу углового смещения вала. При небольших углах наклона экскаватора, что имеет место в работе, можно считать, что:

tg6 = sin б, где б — отклонение хода экскаватора от горизонтальной поверхности в направлении плоскости, проходящей через несущую стрелу и ось вращения экскаватора.

Устройство перемещается под углом таким образом, что движение небольшого груза на валу сельсина осуществляется только в направлении угла е. Показания sin е, cos е и tg6 в моделирующем устройстве умножаются на координату Х, а величины Х соз е, Хгып е умножаются на величины К и К . которые представляют собой градиент линии фронтального наклона б1 и бокового наклона б. любой поверхности и подготавливаются в счетном устройстве для дальнейшей обработки. Отдельные показания решающей цепи формируются без учета их истинной полярности. Дополне шя абразу атся последовательно, а соответствующая полярность выбирается путем изменения сигнала на выходе таким образам, чтобы остановить уравнения, указанные для отдельных усилителей. Уравнения всегда имеют силу в каждом усилител= в соответствии с избранной реша1ашей цепью. Для сохранения фронтального наклона, где образование грунта обусловлено подьемным движением, программное управление определяет решающую цепь и по "ледовательнасть операций таким образом, что экскаватор управляется вручную при его первоначальном положении, где выемка грунта начинается в результате маятникового движения (вращающегося движения) экскаватора.

После окончания вращаюгцегося движения, маховик опускается, вентили Л, 12, 35, 31 и

24 открываются, и компенсирующие усилители 7, 10 и 34 решают уравнения:

А,,К, (Zi Zo) + Х, — Х ° = О

В .„„7,+Zo — Ъ=О

С,.......Х вЂ” Х, =O

Координаты, установленные на ручное управление, не меняются, изменяется фактическое положение маховика. При опускании маховика на одну лопасть происходит вращательное движение и экскавация. Первоначально открытые вентили закрываются и открываются вентили 11, 24, 35 и Л. При этом восстанавливается та же решающая цепь и действительны те же уравнения, как и при ручном управлении. Установка равной плоскости происходит параллельно плоскости хада экскаватора. Если грунт образуется путем выемки, решающая цепь определяет порядок

310463

1О операций программным управлением таким образом, что экскаватор устанавливается в исходной позиции и экскавация осуществляется путем поворота.

После окончания поворота следует выемка на одну лопасть, вентили 8б, 12, 31 и 28 открыты, усилители 7, 10 и 34 работают так, что выполняются условия следующих уравнении;

А .....KZ> + Х + Xp = 0

Х,=o.

Координаты Х и Z не меняются, а фактическое положение маховика изменяется. За поворотной выемкой грунта и новой регулировкой осуществляется усовершенствованное движение (подача), как и в случае ручного управления.

Путем открытия вентилей 11, 35 и 31 устанавливается новая величина Хь в то время как величина 2 остается неизменной.

Сохранение образования грунта при боковом наклоне происходит почти также, как и при сохранении плоскости параллельно плоскости хода экскаватора. Различие существует только в прекращении маятникового движения на выходе усилителя 84 (до начала выемки грунта): вентиль 85 закрыт, а вентили 83 и 3! открыты. В том случае, когда посредством компенсирующего усилителя 84 происходит выравнивание, применяется следующее уравнение:

С ......Х, — KZ>QX.. cos е = 0

Это приводит к остачовке маятникового движения и к удлинению несущей стрелы, а также к сохранению плоскости, параллельно поверхности хода.

Механизм сохранения горизонтальной поверхности заключается в том, что образование грунта при удлинении стрелы и рабочий цикл осуществляются таким же образом, как и в случае механизма сохранения поверхности— параллельно поверхности хода экскаватора.

Различие в решающей цепи состоит только в том, что вентиль 21 является постоянно olrкрытым и усилитель 10 решает уравнение:

„...,.Z, + X tg 6 — Z> = 0

Механизм сохранения любой поверхности заключается в том, что образование грунта при удлинении стрелы и рабочий цикл осуществляются таким же образом, как и в случае механизма сохранения плоскости — параллельно поверхности хода. Различие в решающей цепи состоит только в том, что вентиль

19 постоянно открыт и усилитель 10 решает уравнение:

ВЗ...Z, + K)icos в + К Х яп E — Zg — — 0

Механизм сохранения любой поверхности с учетом Равнины представляет собой сочетание!

З0

З5

55 метода сохранения горизонтальной поверхности и метода сохранения любой поверхности.

Вентили 19 и 21 являются открытыми и усилитель 10 решает уравнение;

В5 ...Z + X tg6+ K X cos е+

+ K>X>sin в — Z< — — 0

Предмет изобретения

Моделирующее устройство для автоматического управления экскаваторами, например роторными, содержащее датчики координат положения центра ротора, маятниковый механизм и соединенные между собой следящее множительное устройство, сумматоры, вентили, компенсирующие усилители и потенциометры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в нем выход датчика одной из координат соединен со входом следящего множительного устройства и через сумматор, компенсирующий усилитель и вентили подключен ко входу привода подачи стрелы и потенциометру, присоединенному через вентиль, сумматор и другой компенсирующий усилитель ко входу привода маятникового механизма и ко входу сумматора, выход которого подключен ко второму входу сумматора цепи привода подачи стрелы, а второй вход соединен через вентиль с потенциометром; выходы маятникового механизма и датчика отклонения экскаватора соединены с тремя входами следящего множительного устройства, два выхода которого через потенциометры, сумматор и вентиль присоединены ко входу сумматора, присоединенного вторым входом через дополнительный вентиль к третьему выходу следящего множительного устройства и подключенного выходом ко входу сумматора, выход которого через компенсирующий усилитель и вентиль присоединен ко входу привода подъемника несущей стрелы; выход компенсирующего усилителя привода маятникового механизма через клапан и потенциометр присоединен ко второму входу подключенного к нему сумматора, третий вход которого через вентиль и вспомогательный сумматор подключен к одному из выходов следящего множительного устройства, одному из входов сумматора в цепи привода подачи стрелы и выходу потенциометра, вход которого соединен со входом сумматора в цепи привода подъемника несущей стрелы и выходом сумматора, подключенного одним из входов через потенциометр и вентиль к выходу компенсирующего усилителя той же цепи и вторым входом — к цепочке из последовательно включенных вентиля и потенциометра, 3!0463

Фыг 7

Фаг 2

Составитель А. А. Маслов

Редактор E. В. Семанова Техред Л. Л. Евдонов Корректор Л. А. Царькова аказ 2682/15 Изд. ¹ 1129 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4j5

Типография, пр. Сапунова, 2