3.4 Системы управления.

Система управления МЗР представляет собой совокупность приборов и устройств, позволяющих контролировать работу элементов привода и воздействовать на него изменением величины и направления скоростей, моментов и усилий в соответствии с технологическим процессом.

Система управления должна обеспечивать надежную работу, быстроту приведения в действие рабочих органов, плавность их включения и выключения, безопасность работы, легкость и удобство работы оператора. Регулирование системы управления должно быть доступным, простым и надежным, а количество регулировок – минимальным. Положение органов управления машиной должно давать оператору представление о направлении движения рабочих органов. Так как системы управления приводятся в действие человеком, усилия, прикладываемые к ним должны быть в пределах возможностей человека при условиях длительной, безопасной и не чрезмерно утомительной работы.

Усилие руки человека, управляющего машиной, не должно превышать 40 Н при ходе перемещаемого элемента системы не более 0,25 м; усилие на педали не должно быть более 80 Н при ходе до 0,2 м и угле поворота не более 60⁰. Нужно также учитывать, что машинисту сложно достичь плавности включения, если усилие на рычаге меньше 1,5 Н, а ход его перемещения меньше 0,12 м. Поэтому при усилиях и ходе рычага нужных для управления машиной больше или меньше указанных пределов, следует применять специальные устройства для изменения этих усилий и хода. В связи с этим различают системы управления непосредственного действия или с усилителями(сервоприводом). Последние могут быть со следящими устройствами и без них.

Основными параметрами систем управления являются: усилия, развиваемые на исполнительном органе, скорость движения рабочего звена исполнительного органа, число и продолжительность включений в час, быстрота срабатывания и КПД.

Системы управления классифицируют по назначению, способу передачи энергии и степени автоматизации.

По назначению различают системы управления тормозами, муфтами, двигателями, установкой рабочего органа, движителями.

По способу передачи энергии системы управления бывают механическими (рычажными), электрическими, гидравлическими, пневматическими и комбинированными.

С учетом степени автоматизации системы управления подразделяют на неавтоматизированные, полуавтоматические и автоматические.

Гидравлические системы управления имеют положительные качества, как и гидравлические трансмиссии. К их недостаткам следует добавить резкость включения, что объясняется быстрым нарастанием давления рабочей жидкости. Плавное включение исполнительных органов обеспечивают пневматические системы управления. Давление в таких системах не превышает 0,7-0,8 МП. Вследствие сжимаемости воздуха продолжительность нарастания давления составляет 0,9-1,0 с (у гидравлических 0,2-0,3 с).

Механические, гидравлические и пневматические системы управления рассчитывают по формулам, используемых соответственно в расчетах механических, гидравлических и пневматических систем.

При полуавтоматической системе управления часть операций технологического процесса осуществляется механизмами без участия человека. При автоматической – роль оператора сводится к предварительной установке определенной программы (алгоритма), устранения неполадок по сигналам преобразователей (регулировка и ремонт механизмов), а также к пуску машины в работу или ее отключения.

Автоматизация МЗР ведется в основном по трем направлениям, обеспечивающим управление пространственным положением рабочих органов машин, оптимизацию наиболее энергоемких режимов работы машин и создание на основе лазерной техники комплексной автоматизированной системы управления технологическими процессами в строительстве.

Первое направление автоматизации содержит вопросы повышения планирующих свойств машин для получения заданных профиля и уклона поверхности. Это направление обеспечивается унифицированным рядом систем автоматики типа «Профиль» с микроэлектронными блоками управления, которые делятся на автономные, копирные и комбинированные.

Автономные системы обеспечивают контроль положения рабочих органов относительно вертикали с помощью бортовых датчиков обычно маятникового типа (системы «Автоплан -10», «Комбиплан -10», «Стабилоплан -10»). В копирных системах, датчик, установленный на одной стороне машины по ходу контролирует положение рабочего органа в соответствии заданным профилем: по натянутому тросу, лучу лазера, точно построенной полосе дороги или бордюра (системы «Комбиплан –10 ЛП», «Копир – Стабилоплан –10 Л»).

В комбинированных системах, к которым относится и «Профиль-30», требуемый уклон рабочего органа в поперечной плоскости обеспечивается автономным датчиком, а его высотное положение по копирному устройству.

Второе направление автоматизации МЗР обеспечивает автоматизацию наиболее энергоемких технологических процессов, позволяющих максимально использовать тяговые возможности машин, снизить расход топлива, износ ходовой части, облегчить труд машиниста и т.п. Для оптимизации силового контура и регулирования рабочих процессов разработаны унифицированные системы типа «Режим». При этом изменение тягово-скоростных характеристик машин позволяет управлять нагрузкой при автоматическом заглублении и выглублении рабочего органа. Управляющим параметром может быть скорость машины, обороты двигателя или гидротрансформатора, угловое положение тяговой рамы или толкающего бруса, а также их сочетание в случае, например, буксования движителей. Стабилизация каждого из этих параметров осуществляется при заданных ограничениях на другие. В МЗР эта система может использоваться как автономно, так и совместно с системами «Профиль».

Третье направление автоматизации является наиболее прогрессивным и нацелено на совершенствование технологии и организации строительных работ путем создания на базе лазерной и микропроцессорной техники комплексной системы дистанционного программного или автоматического управления машинами, а также приборов оперативного контроля качества укладываемых дорожно-строительных материалов. Системы управления с помощью лазерной техники обеспечивают и контролируют требуемые высотные отметки, профильный и поперечный профиль возводимых земляных сооружений и укладываемых дорожно-строительных материалов для каждой машины, работающей в любой точке строительной площадки (комплект аппаратуры «Дорога»).

В связи с развитием комплексной автоматизации в последнее время все большее распространение в строительстве получают работы и различные манипуляторы. Под манипулятором понимают механизм, осуществляющий под управлением оператора действия, аналогичные действиям руки человека. Строительный манипулятор не имеет в своей системе управления никаких вычислительных устройств. Однако для обеспечения точного позиционирования в состав строительного манипулятора могут входить различные информационно-измерительные устройства (лазерные, телевизионные, радио анализаторные). Строительный робот – это манипулятор с системой автоматического управления, программирование которым осуществляется посредством специальной рукоятки управления.