Ситеми керування будівельною технікою.
Система керування - це комплекс пристроїв будівельної машини призначений для передачі і перетворення команд машиніста. Найчастіше система керування складається з пульту керування з розміщеними на ній приладами, ручками, педалями, кнопками, системами передач, а також додаткових пристроїв, які дозволяють контролювати роботу машини. Для зручності керування мобільною машиною все це розміщується, як правило, в спеціальних кабінах. Органи керування розташовують у межах робочої зони рук машиніста. До системи керування будівельними машинами пред’являють такі вимоги: надійність і плавність приведення в дію виконавчих механізмів, безпеку та зручність керування, простота обслуговування і ремонту.
Основні показники якості роботи системи керування: зусилля і хід важелів та педалей управління, зусилля і швидкість руху виконавчого органа, кількість і тривалість увімкнень за годину (ТВ, %), швидкість спрацювання та ККД.
За призначенням розрізняють системи рульового керування, системи керування робочими органами, системи керування двигуном, гальмами, муфтами.
За способом передачі енергії системи керування бувають механічні (важельні, канатноблочні, редукторні), гідравлічні, пневматичні, електричні, комбіновані (гідромеханічні, електропневматичні та ін.).
За ступенем автоматизації системи керування поділяються на неавтоматизовані, напівавтоматизовані та автоматизовані. Перші бувають безпосередньої дії та з підсилювачами. Системи керування безпосередньої дії застосовуються лише в порівняно малих машинах або в механізмах з незначною кількістю увімкнень. Вони можуть бути важельними або із застосуванням механічних чи гідравлічних передач.
Важільно-механічна система (рис. 2.4,а) дозволяє машиністові керувати ногою чи рукою муфтами, гальмами, колесами через важелі, тяги, механічні передачі. Так, у механізмі рульового керування безпосередньої дії зусилля від рульового колеса 1 через черв’як 2, черв’ячний сектор 3 з важілем, подовжену тягу 4 та поворотні цапфи 6 передається на керовані колеса 5. Така конструкція надійна в експлуатації і має високу чутливість керування. До недоліків таких систем належать: необхідність докладати значні мускульні зусилля до важелів і педалей, тому машиніст швидко втомлюється, через що знижується продуктивність машини; необхідність частого змащування та регулювання з’єднань.
У важельно-гідравлічній системі (рис. 2.4,б) зусилля від ноги на педалі керування 1 через гідроциліндр 3 по трубопроводу передається в робочий циліндр 4, шток якого через важіль пов’язаний із збігаючим кінцем гальмівної стрічки 7. Пружини 2 і 5 служать для повернення системи керування в попереднє положення після зняття ноги з педалі керування. Така система керування дозволяє плавно регулювати роботу виконавчого механізму, дає можливість при малому зусиллі і незначному ході педалі чи важеля одержувати велике зусилля штока виконавчого циліндра при значному його ході і таким чином спрощує важельну систему. Однак вона не дає виграшу в роботі. У машинах великої потужності зусилля для керування стають досить значними і системи керування безпосередньої дії, що використовуються для виграшу в силі дуже зменшують чутливість керування і ускладнюють його конструкцію. У цих випадках застосовують систему керування з підсилювачами гідравлічної, пневматичної та електричної дії. Для підсилення використовується енергія основного двигуна машини.
Принцип дії системи керування із підсилювачем гідравлічного типу (рис. 2.4,в)- гідравлічна система керування - такий. Робоча рідина всмоктується з бака 2 через фільтр 1 гідронасосом 3 і нагнітається через розподільчий пристрій 5 в одну з порожнин гідроциліндрів 8, штоки яких з’єднанні з робочим органом 6 (у даному випадку - відвалом). При цьому робоча рідина з протилежних порожнин гідроциліндрів витісняється поршнями в зливну магістраль 12, з’єднану через розподільник із баком. На напірній магістралі 4 встановлено запобіжний клапан 11, який відрегульований на певний тиск в системі і викидає надлишок рідини в зливну магістраль при перевищенні встановленого тиску. Гідравлічні системи керування мають ті ж позитивні властивості та недоліки що і гідравлічні передачі але, відрізняються різкістю вмикання.
Ці недоліки відсутні в системі керування з підсилювачем пневматичного типу - пневматичні системи керування (рис. 2.4, г), які широко застосовуються в будівельних машинах (екскаваторах, бетонозмішувачах і т.н.).
Тиск у таких системах складає 0,7...0,8 МПа. Тривалість наростання тиску при пневматичному керування складає 0,9...1,0 с. (при гідравлічному 0,2...0,3 с).
Рис. 2.4. Системи керування:
а- важільно-механічна: 1- рулеве колесо; 2- черв’як; 3-сектор; 4- тяга; 5- керовані колеса; 6- цапфа; б- важільно-гідравлічна: 1- педаль; 2,5- пружини; 3,4- гідроциліндри; 6- важіль; 7- гальмівна лента; в-гідравлічна: 1- фільтр; 2- бак; 3- гідронасос; 4- напорна магістраль; 5- розподільний пристрій; 6- важіь; 7,10- трубопроводи; 8- гідроциліндри; 9- робочий орган; 11- запобіжний клапан; 12- зливна магістраль; г- пневматична: 1- компресор; 2- ресівер; 3- гальмівний кран; 4- пневмоциліндр; 5- пневмокамера
Повітря від компресора нагнітається в ресівер 2, звідки через пневматичний золотник чи гальмівний кран 3 подається до пневмокамери 5 чи пневмоциліндра 4. Робочі циліндри за конструкцією аналогічні гідравлічним, але мають значно більші розміри, тому що тиск у пневматичних системах менший. У пневмокамері функцію поршня виконує гумова діафрагма, яка знаходиться у вихідному положенні під дією пружини. Головний недолік пневматичних систем - необхідність ретельного очищення повітря від механічних домішок, мастил і вологи.
Застосування гідравлічних і пневматичних систем керування не дає можливості здійснити дистанційне керування і автоматизацію.
Електричні системи керування найповніше відповідають вимогам системи керування: висока надійність, легкість підведення енергії до будь-якого виконавчого органу, компактність і зручність компонування, малі зусилля для увімкнення і вимкнення механізмів, наявність стандартної апаратури та приладів для контролю, регулювання і забезпечення безпеки роботи системи, можливість включення в систему керування елементів автоматизації. Їх застосовують в машинах з дизель-електричним або електричним силовим устаткуванням.
Усі розглянуті системи керування були розімкнуті, тому що переміщення виконавчого елемента здійснювалося або до упору (обмежувача), або ж обмежувалося оператором.
У системах автоматизованого керування робочими органами, а також у рульовому керуванні пневмоколісними машинами застосовують системи зі зворотнім зв’язком (замкнуті).
Рис. 2.5. Схема слідчої системи:
1- поршень; 2- важіль; 3- корпус; 4- золотник; 5- важіль керування
У цих системах положення виконавчого органа в будь-який момент відповідає положенню важеля чи штурвала. Спрощена схема такої системи показана на рис. 2.5. При повороті важеля керування 5 уліво золотник 4, повернувшись управо, відкриває доступ рідини в праву- поршневу порожнину. Перемістившись управо під дією тиску рідини, поршень 1 за допомогою важеля 2 повертає золотник у попереднє положення, при якому доступ рідини припиняється. Таким чином, положення поршня 1, який керує механізмом, відповідатиме положенню важеля 5. Крім такого механічного зворотнього зв’язку можливі гідравлічні та електричні, які використовуються для автоматизації процесів керування робочими органами машини. У такому випадку робочі органи обладнуються датчиками, які фіксують їх положення в просторі і такими, що подають сигнал (зачасту електричний) при зміні цього положення. Сигнал розузгодженності автоматично діє на систему керування, повертаючи орган в початкове положення. Такі системи автоматичного керування для ведення робочого органа по заданій траєкторії почали застосовувати в машинах як безперервної, так і циклічної дії (бульдозерах, скреперах, автогрейдерах, кранах і т.п.). Автоматичне керування збільшує точність виконуваних операцій, підвищує продуктивність, полегшує роботу оператора, оптимізує процес і поліпшує використання техніки.