9.9 Автоматизация процессов управления землеройно-транспортных машин

Процесс разработки грунта землеройно-транспортными машинами автомати­зируется управлением копания грунта. Различаются системы: с электромеханическим регулятором нагрузки двигателя, с поддержанием постоянного тягового усилия и с поддержанием па постоянном уровне коэффициента боксования ведущих колес.

Автоматический электромеханический регулятор нагрузки применяется на бульдозерах и скреперах с электрогидравлической системой управления.

Регулятор (рис. 9.9) крепится на блоке двигателя и приводится в действие от шестерни масляного насоса гидросистемы. Он состоит из центробежного регулятора 1, ротора 5, соединенного с ним и выполненного в виде изолятора с напрессованными двумя кольцевыми контактами б и 7, пяти щеточных контактов К1, К2, К3, К4, К5 че­тырех конечных выключателей ВК1, ВК2, ВКЗ, ВК4 и ползуна П, соединенного тро­сом 2 с отвалом бульдозера или ковшом скрепера 3.

Рис. 9.9. Схема электромеханического регулятора нагрузки двигателя

Контакт К1 подключен к источнику пита­ния, а ползун П вместе с ВК2, ВКЗ и ВК4 выпол­няют роль датчика перемещения отвала (ковша) и заранее устанавливаются в зависимости от вида грунта на определенную глубину резания.

При переходе двигателя с холостого хода на рабочий число оборотов увеличивается, центро­бежный регулятор поднимает ротор 5 и узкое кон­тактное кольцо 6, достигнув контакта ВК2, включа­ет через ВК1 реле Р1 внутренней автоматики 4. Система готова к работе.

Оператор даёт команду «Опустить отвал». Опускаясь, отвал перемещает через трос ползун /7 датчика ограничения подъёма. Если отвал, а вместе с ним и ползун П опустятся ниже установленного для данного вида грунтов положения, то ползун П замкнёт контакт ВК2, который прекратит действие команды «Опустить отвал» и даст ко­манду «Поднять отвал».

Поднимаясь вверх, отвал ослабляет трос и ползун при помощи возвратно-поступательного механизма, перемещается в обратном направлении до размыкания контакта КК2. Одновременно прекращается действие команды «Поднять отвал» и он остаётся в заданном положении. Ползун Н при заданном заглублении отвала посто­янно держит контакты ВКЗ в замкнутом положении, подготовив тем самым цепь для действия команды «Поднять отвал» от центробежного регулятора.

При чрезмерном заглублении отвала в грунт или наборе большого количества грунта двигатель перегружается, число оборотов снижается на 20-25 %, в результате чего центробежный регулятор и ротор опускаются, при этом узкое контактное кольцо 6 замыкает контакт К4, включая через реле РЗ электрическую цепь «Поднять отвал» (разгрузить двигатель). Поднимаясь вверх вместе с отвалом, ползун П сходит с ВКЗ и замыкает КК4, который прекратит действие команды «Поднять отвал» и подклавливает цепь для команды "Опустить отвал". Такая команда последует после разгрузки двигатель и увеличения числа оборотов до нормальной, регулятор поднимает ротор и узкое контактное кольцо 6 через контакт КЗ и контакты реле Р4 замыкает цепь ко­манды «Опустить отвал». Опускание продолжается до тех пор, пока ползун П не сойдёт с контакта ВК4 и разорвёт цепь команды «Опустить отвал», подаваемой цен­тробежным датчиком. Опускаясь, ползун П замкнёт контакт ВКЗ, подготовив цепь команды «Поднять отвал».

При наезде на препятствие число оборотов двигателя резко снижается, ротор опускается, включая через контакт К5 и контакты реле Р2 команду «Стоп». Выключа­ется муфта сцепления, зажимаются тормоза, сбрасывается газ.

Все остальные команды, связанные с вводом машины в работу, остановкой и изменением направления движения бульдозера, подаются машинистом.

Принцип действия автоматического регулятора нагрузки: тахогенератор, свя­занный с двигателем машины, вырабатывает ток переменного напряжения, пропор­ционального угловой скорости вала двигателя. Напряжение, снимаемое с тахогенератора, сравнивается с опорным, соответствующим номинальному режиму работы дви­гателя, В результате сравнения этих двух напряжений формируется первичный управ­ляющий сигнал на подъем или опускание отвала в зависимости от знака первичного сигнала.

Рис. 9.10 Схема сташлшашш тягового усилия скрепера:

1 - гидравлическая мседела (гидродатчик); 2 - мер­ный гидроцилиндр;

3 - зубчато-реечная передача; 4 - неподвижные контакты;

5 – переключатель; 6 - электромагнит; 7 - золотниковый распределитель;

8 - гидроцилиндр скрепера

Устройство измерения тягового усилия скрепера представлена на рис. 9.10.

Тяговое усилие при помощи гидравлического дат­чика 1 преобразуется в перемещение плунжера 2 гидроцилиндра, который через зубчато-реечную передачу вращает вал 4 переключателя. При замыкании переклю­чателя на один из неподвижных контактов 5 срабатывает один из электромагнитов 6, включая через золотники 7 гидроцилиндр 8 на подъем или опускание ковша скрепе­ра. При небольшом усилии резания происходи) заглуб­ление ковша скрепера, увеличивается толщина срезаемо­го слоя и увеличивается производительность. Происхо­дит более полное использование энергетических возмож­ностей скрепера. При большом усилии резания происходит выглубление ковша скрепера, что исключает перегрузку и поломку двигателя.

Описанные примеры автоматического регулиро­вания нагрузки на двигатель не учитывают один из важных факторов, ограничивающих максимальное тяговое усилие машины, а именно, боксование новых двигате­лей машины.

Система с поддержанием постоянного уровня коэффициента боксования ведущих колес применяется на машинах, тяговое усилие кото­рых обусловливается не только мощностью двигателя, но и сцеплением тягового аг­регата с грунтом. В основе работы системы положены исследования, устанавливаю­щие, что тяговое усилие землеройной машины с пассивным рабочим органом имеет наибольшее значение при коэффициенте боксования ведущих колес относительно ве­домых примерно 3-5%.

Система автоматики (рис. 9.11) работает по принципу нулевого баланса. Из схемы регулирования (рис. 9.11) видно, что в цепи база-эмиттер каждого из триодов T1и Т2 протекает ток, сила которого про­порциональна частоте вращения круговых потен­циометров П1 и П2, установленных на ведущем и ве­домом колесах (или на колесах тягача и колесах при­цепной машины). Путем подбора емкостей конденса­торов схема балансируется при заданной разности частот вращения потенциометров (3-5%).

Рис. 9.11 Принципиальная схема регулирования режима резания автогреидера (скрепера)

При увеличении или уменьшении боксования соотношение частот вращения круговых потенцио­метров изменяется, и баланс схемы нарушается, сра­батывает одно из выходных реле (подъёма или за­глубления), включая через промежуточное реле и электрогидравлические золотники на подъем или опускание гидроцилиндр управления рабочим органом машины. Для того, чтобы регулятор не реагировал на кратковременные изменения сопротивлений, в схему включен элемент задержки. Настройка схемы на за­данную степень боксования (3-5%) осуществляется подбором емкости конденсаторов элемента настройки С2.

Таким образом, наиболее эффективными являются устройства, которые учи­тывают одновременно два фактора, ограничивающих тяговое усилие машины, - на­грузку на двигатель и боксование машины.

Как видно из схемы рис. 9.12, нагрузка на двигатель стабилизируется генератором, двумя фильтрами I и II и двумя электронными реле I и II.

Рис. 9.12 Блок-схема автоматического управления рабочим органом землеройно-транспортной машины

При неполной нагрузке (большое число оборотов) частота тока генератора I находится в полосе пропускания фильтра I и реле I включает электромагнит команды «Опустить рабочий орган». При заглублении рабочего органа в грунт число оборотов в связи с возрастанием нагрузки уменьшается, частота тока генератора I выходит из полосы пропускания фильтра I и команда «Опустить рабочий орган» прекращается.

При перегрузке двигателя частота тока генератора I входит в полосу фильтра I, в результате чего реле II подает команду на подъем ковша.

Пробоксовка тягача учитывается генератором II и электронным реле III. При нормальной скорости машины реле II под влияниием напряжения генератора II нахо­дится в закрытом состоянии. При боксовании тягача напряжение генератора IIснижается и релеIII срабатывает, открывая реле II, которое подает команду «Поднять рабочий орган».