Полный текст статьи
Печать

Аннотация. В статье рассматривается функционирование системы «Профиль» для автогрейдера тяжелого класса. Предложен и обоснован с помощью математических моделей вариант модернизации маятникового датчика с преобразователем.
Ключевые слова: автогрейдер, система «Профиль», маятниковый датчик углового положения, маятниковый преобразователь

Как известно, автогрейдеры используются для профилирования полотна дороги путем последовательных проходов по планируемой поверхности.

Наибольшее распространение получили автогрейдеры тяжелого класса, они могут выполнять большой объём работ и работать в тяжелых условиях. Именно поэтому для проведения нашего исследования мы выбрали автогрейдер ДЗ-98А – тяжелого класса [1].

Система «Профиль» устанавливается на автогрейдере для автоматической стабилизации положения отвала.

Необходимость использования автоматических систем вызвана тем, что производственные процессы, выполняемые машиной, сложны, а требования, предъявляемые к качеству земляных работ достаточно высоки.

При ручном управлении оператор должен одновременно учитывать ряд быстросменяющихся факторов, при этом оценивая их глазомером и ориентировочно. Поэтому режимы работы, выбираемые оператором далеки от оптимальных, а качество работ зачастую не соответствует техническим условиям.

Поэтому в целях улучшения качества обработки полотна дороги автогрейдеры оборудуют системой «Профиль».

Мы исследовали систему «Профиль» и выяснили, что с точки зрения желаемого качества регулирования и быстродействия к системе «Профиль» можно выдвинуть следующие требования:

1 первичный преобразователь датчика угла наклона рабочего органа должен быть идеальным пропорциональным звеном;

2 регулирующий орган (гидроцилиндр подъёма/опускания отвала) должен быть идеальным интегрирующим звеном.

При этом сигнал Uдейств мгновенно без запаздываний и искажений повторяет изменения регулируемой величины (угла наклона полотна дороги).

 1

 Рисунок 1 – Система «Профиль»

Мы сделали вывод, что достигнуть этого можно двумя способами:

1 уменьшив инерционность датчика угла наклона рабочего органа (маятникового первичного преобразователя);
2 уменьшив погрешность приближения реального закона регулирования к идеальному трехпозиционному закону регулирования.

Одним из основных элементов системы «Профиль» является маятниковый датчик углового положения [2]. Датчик углового положения, укрепленный на раме автогрейдера, измеряет имеющийся поперечный наклон отвала – «истинный уклон». «Истинный уклон» и «задание» сравниваются в пульте управления. Если разница между сравниваемыми углами (сигналами) превышает заданное значение, в пульте управления формируется корректирующий командосигнал. Он поступает на гидроусилитель. В соответствии  этим сигналом корректируется поперечный уклон отвала автогрейдера. 

2

 Рисунок 2 – Маятниковый датчик углового положения отвала автогрейдера

Из всех возможных источников помех в работе системы существенным является воздействие со стороны рамы автогрейдера при его движении на маятниковый датчик угла наклона ножа автогрейдера. К ним относятся горизонтальные и вертикальные смещения. В нашем проекте мы рассмотрим горизонтальные воздействия.

К ним относятся достаточно резкие смещения передней части строительно-дорожной машины в плоскости Y-X по координате Y или под углом  к ней, а также возникающие воздействия на датчик при повороте машины.

Такие воздействия, могущие приводить к  ложным срабатываниям САР, естественно имеют разнообразную форму. Для анализа помехоустойчивости можно выбрать два вида типовых воздействий, принятых в автоматике.

Это единичное ступенчатое воздействия (1) t, достаточно близкое по виду к резкому смещению l (рисунок 1) и линейно-возрастающее воздействие типа аt – близкое к воздействию от операции поворота машины.

С учетом сказанного структурная схема имеет вид: 3
Рисунок 3 – Структурная схема системы «Профиль» 

Проведем исследование звена 6 (маятникового датчика) и выясним как влияет помеха на выходной сигнал датчика и реакцию САР.

4

Если бы первичный маятниковый преобразователь был бы идеальным, то его математическая модель имела бы вид:

5                                              

6

Выводы

Модернизация системы маятникового датчика заключается в новом конструктивном решении – помещении датчика в дополнительный корпус,  задемпфированный жидкостью, т.е. закреплением подвески датчика не «жестко» на раме как принято исполнять, а на пружинной подвеске в дополнительном корпусе, заполненном демпфирующей жидкостью. Этот положительный эффект достигнут без увеличения постоянной Т1, что положительно для увеличения быстродействия САР. Это позволит улучшить качество регулирования процесса, увеличить быстродействие системы, значительно уменьшиться зона нечувствительности, что приведет к улучшению качества работ и повышению производительности более чем в два раза.

Ссылки на источники:
1. Автогрейдер ДЗ-31-1 (Д-557-1) и его модификации. Техническое описание и инструкция по эксплуатации//Орловский завод дорожных машин. – М.: Орловское производственное объединение «Дормашина», 197. – 190с.
2. Мельников А. А. Теория автоматического управления техническими объектами автомобилей и тракторов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 280 с.

Goncharova Anastasia Vyacheslavovna
senior teacher of All-technical Disciplines chair ВИСТех (branch) of VOLGGASU. Volga
Nazarenko Vyacheslav Alekseevich
professor of All-technical Disciplines chair, the deputy director on study ВИСТех (branch) of VOLGGASU. Volga
Modernization of the pendular sensor
Аbstract:  In article functioning of Profile system for the grader of a heavy class is considered. The option of modernization of the pendular sensor with the converter is offered and reasonable by means of mathematical models.
Keywords: grader, Profile system, pendular sensor of angular situation, pendular converter