Статьи

Автоматизация управления землеройно-транспортной спецтехникой

Особенности рабочих процессов землеройно-транспортной спецтехники затрудняют полную автоматизацию её управления без участия машиниста, в связи с чем в настоящее время автоматизированы те операции и рабочие движения землеройно-транспортной спецтехники, которые в наибольшей мере определяют производительность труда и эффективность её использования. В системах автоматического управления землеройно-транспортной спецтехники обычно используют дискретные электронные системы на основе полупроводниковых элементов, обеспечивающих надежность работы системы за счет применения бесконтактных элементов. Они имеют сравнительно большой срок службы, малые габаритные размеры, потребляют небольшое количество энергии, работают от простых источников питания. Системы автоматического управления внедрены лишь на части отечественной землеройно-транспортной спецтехники выпусков последних лет. Значительная часть землеройно-транспортной спецтехники не имеет такого управления.

В системах автоматического управления землеройно-транспортной спецтехники решаются задачи стабилизации углового положения ковша или отвала в продольном (относительно продольной оси машины) и поперечном направлениях, а также высотного положения режущей кромки рабочего органа. Кроме того, решается задача автоматической защиты двигателя от перегрузок.

Стабилизация углового положения рабочего органа в продольном направлении осуществляется за счет использования маятниковых датчиков — преобразователей углового положения, устанавливаемых на продольно расположенных элементах рабочего органа.

Система автоматического управления «Стабилоплан-10» состоит из преобразователя углового положения, пульта управления аккумуляторной батареи, блока управления и гидрораспределителя электрогидравлическим управлением. При отклонении ковша от заданного положения относительно горизонта маятник преобразователя подает электрический сигнал на блок управления, который после обработки последнего выдает команду электромагнитам гидрораспределителя гидравлической системы скрепера, управляющего гидроцилиндрами подъема и опускания ковша. При опускании ковша в процессе движения скрепера по неровной поверхности гидрораспределитель направляет рабочую жидкость в штоковые полости гидроцилиндров на подъем ковша, а при его подъеме — в их поршневые полости на опускание ковша.

Система стабилизации отвала бульдозера, являющаяся частью системы автоматического управления «Комбиплан-ЮЛ», работает в описанном выше режиме. Так же работает система автоматического управления поперечной стабилизации углового положения отвала бульдозера с преобразователем.

Автоматические системы с маятниковыми преобразователями стабилизируют объект управления только по одному параметру. В описанном случае — по углу отклонения от заданного положения. Если по каким-либо причинам ковш фронтального погрузчика оказался на отличном от первоначального уровне, то дальнейшая стабилизация будет осуществляться относительно этого нового уровня. Таким образом, рассматриваемая автоматическая система не гарантирует стабилизации по заданному уровню. Этого недостатка лишены копирные системы.

Так, в системе автоматического управления отвала бульдозера «Комбиплан-ЮЛ» подсистемы продольной и поперечной стабилизации рабочего органа работают в автономном режиме, на который система автоматического управления переключается с пульта управления. При работе же в копирном режиме лазерный луч, исходящий из излучателя, питаемого от аккумуляторной батареи и установленного на треноге на расстоянии 5...500 м, воспринимается фотоприемным устройством на штанге, закрепленной на отвале бульдозера. При смещении отвала по высоте, а вместе с ним и фотоприемного устройства на электромагниты гидрораспределителей подается соответствующая команда, и гидроцилиндры перемещают отвал до восстановления заданного уровня. На базе одного лазерного излучателя могут работать несколько бульдозеров (до 10), оборудованных системой «Комбиплан-ЮЛ».

Так же работает система автоматического управления ковша скрепера «Копир-стабилоплан-10», состоящая из описанной выше системы «Стабилоплан-10» и копирного устройства.

Для управления отвалом автогрейдера применяют система автоматического управления «Профиль-1» и «Профиль-2» и заменяющие их системы второго поколения «Профиль-10» и «Профиль-20». Система автоматического управления «Профиль-1» и «Профиль-10» стабилизируют поперечные уклоны отвала, а система автоматического управления «Профиль-2» и «Профиль-20», кроме того — его продольные уклоны. При работе автогрейдера в автоматическом режиме с использованием системы автоматического управления «Профиль-Ю» выходной сигнал датчика, соответствующий поперечному положению отвала, сравнивается в полупроводниковом сравнивающем устройстве блока управления с сигналом задатчика. При рассогласовании сигналов, превышающем зону нечувствительности системы, усилитель включает золотник, который соединяет напорную и сливную магистрали гидросистемы с соответствующими полостями управляемого гидроцилиндра.

Система автоматического управления «Профиль-20» включает в себя два канала управления — стабилизации углового положения отвала в поперечном направлении и его высотного положения относительно копира. Датчик поперечной стабилизации устанавливают на поперечной балке тяговой рамы, а щуповый датчик — на одном конце отвала. Сигнал датчика при отклонении отвала от заданного уровня по высоте преобразуется в команду управления аналогично описанному выше.

В последнее время некоторые модели автогрейдеров оборудуют системами автоматического управления «Профиль-30», включающей в себя подсистему «Профиль-20», дополнительно оборудованную подсистемой стабилизации заданного курса движения автогрейдера путем воздействия на рулевое колесо.

В рассматриваемые системы автоматического управления включены также подсистемы, обеспечивающие защиту двигателя от перегрузки за счет снижения частоты вращения коленчатого вала. Для этого служит блок, который в указанном режиме работы двигателя экскаватора подает электрический сигнал на заглубление ковша, снижая тем самым его нагрузку.