2334

αx

Bx

X

Ax

X'

Рис. 3.2. Расчетная схема для нахождения αz

Основным требованием к устройству управления платформой строительной машины является точность и быстродействие устройства управления. Таким образом, в качестве критерия эффективности было принято быстродействие устройства управления при обеспечении заданной точности:

Также необходимо учитывать ограничения, налагаемые на систему управления:

1. Сила нормальной реакции на i-й опоре Ri ≥ Rmin:

где pпi и pшi – давление в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра i-й опоры; Sпi, Sшi – площади поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра i-й опоры; Rmin – минимальное предельное значение силы реакции на любой из опор (порядка 10 % от расчетной доли веса платформы, приходящейся на один гидроцилиндр) [17].

41

2. Длина i-й опоры Lmin пред ≤ Li ≤ Lmax пред.

Lmax констр

Lmin конт

Рис. 3.3. Длины гидравлических опор

На рис. 3.3 схематично показаны положения штока гидроцилиндра опоры: Lmin конт – минимальная длина отдельной гидравлической опоры, при которой обеспечивается условие отсутствия касания грунта пневматическими ходовыми элементами машины; Lmax констр – максимальная длина отдельной гидравлической опоры, при которой шток выдвинут на максимально допустимую конструкцией гидроцилиндра длину; Lmin пред – минимальная предельно допустимая длина отдельной опоры в рабочем режиме машины; Lmax пред – максимальная предельно допустимая длина отдельной опоры в рабочем режиме машины [23, 24, 25].

3.2. Структурная схема процесса управления положением платформы строительной машины

На рис. 3.4 представлена блок-схема процесса управления положением платформы строительной машины [10, 11, 29]. Основным элементом системы является устройство управления (УУ). Для включения системы человек-оператор подает управляющий сигнал U1 на УУ.

УУ получает также сигналы U18…U19 с датчиков угла наклона (креномера), которые пропорциональны углам наклона платформы αx, αy по двум плоскостям.

42

необходима для решения задач анализа и синтеза автоматизированных систем горизонтирования платформ строительных и дорожных машин [10, 11, 29].

3.3. Обоснование информационных параметров процесса управления положением платформы строительной машины

Основные параметры, необходимые для работы системы управления положением платформы, – это углы наклона по диагональным осям платформы к горизонту αx и αy. Эти углы задаются нормами безопасности при работе строительной машины [10, 11]. В процессе установки платформы изменяется длина гидравлических опор, что приводит к изменению углов наклона платформы. На рис. 3.5 схематично показана платформа строительной машины.

Цифрами 1, 2, 3, 4 показаны гидравлические опоры платформы (аутригеры); X, X′ и Y – диагональные оси, по которым измеряются углы наклона платформы относительно горизонта; L1 – начальная длина аутригера 3; L2 – конечная длина аутригера 3; αx – изменение угла наклона по диагональной оси X. При выдвижении штока гидроцилиндра аутригера 3 платформа меняет свое пространственное положение (Позиция 1 → Позиция 2), это приводит к изменению угла наклона по оси X.

Рис. 3.5. Изменение информационного параметра при изменении длины аутригера

44

вующие номерам опор, которые обозначены цифрами 1, 2, 3, 4). Рассмотрен вариант, при котором платформа имеет наклон и по оси X, и по оси Y (положение 1).

Рис. 3.7. Схема поэтапного выравнивания платформы строительной машины при помощи рычагов управления

Так как оператор не имеет возможности управлять сразу тремя опорами, он вынужден устранять крен сначала по оси Y (т.е. переводить платформу в положение 2, путем подъема 3-й и 4-й опор, воздействуя на рычаги Р3 и Р4, а затем по оси X, поднимая 2-ю и 3-ю опоры при помощи рычагов Р2 и Р3, пока платформа не выровняется (положение 3) [34].

Рассмотрим также процесс выравнивания платформы строительной машины системой автоматического управления [12, 13, 14, 33]. На рис. 3.8 схематично показаны два положения платформы: это рабочее горизонтальное положение 2 и недопустимое положение 1, когда платформа имеет наклон. В положении 1 платформа имеет угол наклона по двум направлениям X и Y, наклон соответствует углам αx и αy. Для устранения наклона необходимо управление гидравлическими опорами 1, 2, 3, 4.

Оси X и Y расположены по диагоналям платформы. Датчики крена необходимо установить на платформе таким образом, чтобы оси вращения датчиков были параллельны диагоналями платформы. Такое расположение позволяет выравнивать платформу, управляя всеми

46

четырьмя опорами, что положительно сказывается на быстродействии системы [12, 13, 14, 33].

Рис. 3.8. Расположение осей измерения угла наклона платформы строительной машины

Для устранения угла наклона по оси X необходимо поднимать опору 3 и опускать опору 1, а для устранения угла наклона по оси Y – необходимо поднимать опору 2 и опускать опору 4. Достичь наибольшего быстродействия позволяет алгоритм управления сразу четырьмя опорами одновременно. При появлении наклона платформы микропроцессорный контроллер обрабатывает информацию с датчиков угла наклона и по заложенному алгоритму формирует сигналы управления каждой опорой.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что быстродействие системы будут определять конструктивные особенности гидросистемы управления опорами платформы строительной машины. Расположение осей измерения углов наклона платформы параллельно ее диагоналям существенно облегчает составление алгоритма работы системы. Но т.к. платформа строительной машины, а точнее, точки касания опор платформы образуют прямоугольник, а не квадрат, то оси X и Y перестают быть перпендикулярными, угол между ними становится менее 90°. Фактический угол зависит от конструкции опор и платформы [12, 13, 14, 33].

Для выполнения расчета примем одну из осей за неподвижную (рис. 3.9, ось X), а ось Y будем смещать относительно оси X. При смещении оси, т.е. при изменении угла между X и Y, по оси X показания

47

датчика угла наклона будут совпадать с реальным углом наклона по этой оси, а по оси Y показания будут различаться с реальным углом наклона платформы. Для исправления этих расхождений необходимо определить поправочный коэффициент, на который нужно умножить угол наклона, полученный с датчика наклона по оси X. Коэффициент будет зависеть от угла между осями X и Y.

Рис. 3.9. Смещение осей

Рис. 3.10. Угол наклона по датчику крена и фактический угол наклона платформы строительной машины

На рис. 3.9 схематично показано, как смещаются оси координат. β – фактический угол между диагональными осями X и Y; γ – угол смещения оси Y относительно оси Y'. На рис. 3.10 показано, как меняется реальный угол наклона по оси Y. αy – фактический угол наклона

48

платформы по оси Y; αyсм – угол, который показывает датчик наклона. Необходимо вывести зависимость между αyсм и αy, для этого построим расчетную схему (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Расчетная схема

Исходя из расчетной схемы (см. рис. 3.11) получаем следующие зависимости:

С использованием программы Microsoft Excel получены зависимости угла αy от αyсм и γ. На основании этих зависимостей построены графики, представленные на рис. 3.12, 3.13.

49