устройство для контроля и управления параметрами рабочего режима строительно-дорожных машин с гидросистемой

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ РАБОЧЕГО РЕЖИМА СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН С ГИДРОСИСТЕМОЙ, преимущественно асфальтоукладчика, содержащее информационно-управляющую панель, узел ручного управления, датчики рабочих параметров машины и узел воспроизведения звукового сигнала, отличающееся тем, что оно снабжено электронным программно-вычислительным блоком, блоком выбора режимов работы, блоком выработки рабочих программ, параметрическим запоминающим блоком и блоком преобразователей входных сигналов, а информационно-управляющая панель включает в себя цифровой и световые индикаторы и блок управления клавиатурой, причем один из входов гидросистемы связан механически с узлом ручного управления, другой вход которой соединен с одним из выходов программно-вычислительного блока, другой выход которого соединен с одним из входов блока преобразователей входных сигналов, остальные входы которого соединены соответственно с датчиками рабочих параметров машины, выход блока преобразователей входных сигналов соединен с одним из входов программно-вычислительного блока, один из входов параметрического блока, вход блока выбора режима работы, вход блока выработки рабочих программ и один из входов программно-вычислительного блока соединены соответственно с соответствующими выходами блока управления клавиатурой, один из выходов блока выработки рабочих программ подключен к другому входу параметрического блока, другой выход блока выработки рабочих программ, выход блока выработки режима работы и выход параметрического блока соединены соответственно с остальными входами программно-вычислительного блока, выходы которого соответственно соединены с входами узла воспроизведения звукового сигнала, цифровым индикатором, световыми индикаторами и входами блока управления клавиатурой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожно-строительному машиностроению, а именно к дорожно-строительным машинам с устройствами укладки и уплотнения грунтов, бетонных и асфальтобетонных покрытий, преимущественно асфальтоукладчикам.

Широко известны контрольно-диагностические устройства мобильных строительных и дорожных машин, например, стрелочные приборы: указатели температуры и давления, тахометры, спидометры и т.п. [1] Их основным недостатком является отсутствие автоматического контроля и сигнализации предельных состояний рабочих параметров, низкая точность показаний.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является электронное устройство отображения информации У4250.01 (УОИ-1), осуществляющее автономную светозвуковую сигнализацию о предельных отклонениях от нормы контролируемых параметров двигателя, электро- и гидрооборудования, трансмиссии и других узлов и агрегатов [2] Устройство отображения информации позволяет контролировать десять параметров по сигналам аналоговых и контактных датчиков. При отклонении параметров от заданной контрольной величины УОИ-1 сигнализирует об этом оператору зажиганием на информационно-управляющей панели лампочки с нанесенным на светофильтр соответствующим символом и включением на 8-10 секунд привлекающего звукового сигнала. Устройство УОИ-1 состоит из блока сигнализации и блока плат, связанных между собой жгутом. Блок сигнализации размещается в пульте контроля кабины машины и находится в поле зрения машиниста-оператора. Блок плат размещается в любом месте кабины. Функционально изделие У4250.01 обеспечивает самоконтроль исправности основных элементов, сигнальных ламп и звукового сигнала в момент подачи напряжения питания на устройство; подачу кратковременного звукового и постоянного светового сигналов, максимальный уровень звучания сигнализатора при возникновении на табло аварийного значения параметра. В настоящее время устройство отображения информации устанавливается на экскаваторах пятой и третьей типоразмерных групп. Так, например, на экскаваторе ЭО-5123, выпускаемом Воронежским ПО "Тяжэкс", УОИ-1 осуществляет контроль: максимальных температур рабочей жидкости, масла в двигателе, давления масла в системе смазки двигателя по сигналам резистивных датчиков автомобильного типа ТМ100, ММ355, минимальных уровней масла в гидросистеме и топлива, давления масла в гидросистеме управления по сигналам контактных датчиков, а также контроль максимального и минимального напряжения бортовой сети.

Недостатками унифицированных электронных устройств отображения информации УЧ250.01 являются отсутствие автоматического выбора и установления рациональных или оптимальных параметров режимов работы, а также управления рабочими процессами машины и агрегатов, ограниченные возможности контроля и отображения параметров рабочего режима (так как на большинстве строительно-дорожных машин, например асфальтоукладчиках, виброкатках, ремиксерах, необходимо контролировать до 20-25 параметров с визуализацией показаний на цифровых индикаторах).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей контроля и отображения параметров рабочего режима, обеспечение автоматического выбора и установления рациональных режимов работы, а также управления рабочими процессами машины и агрегатов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля и управления параметрами рабочего режима строительно-дорожных машин с гидросистемой, преимущественно асфальтоукладчика, содержащее информационно-управляющую панель, узел ручного управления, датчики рабочих параметров машины и узел воспроизведения звуковых сигналов, снабжено электронным программно-вычислительным блоком, блоком выбора режимов работы, блоком выработки рабочих программ, параметрическим запоминающим блоком и блоком преобразователей входных сигналов, а информационно-управляющая панель включает цифровой и световой индикаторы и блок управления клавиатурой, причем один из входов гидросистемы связан механически с узлом ручного управления, другой вход которой соединен с одним из выходов программно-вычислительного блока, другой выход которого соединен с одним из входов блока преобразователей входных сигналов, остальные входы которого соединены соответственно с датчиками рабочих параметров машины, выход блока преобразователей входных сигналов соединен с одним из входов программно-вычислительного блока, один из входов параметрического блока, вход блока выбора режима работы, вход блока выработки рабочих программ и один из входов программно-вычислительного блока соединены соответственно с соответствующими выходами блока управления клавиатурой, один из выходов блока выработки рабочих программ подключен к другому входу параметрического блока, другой выход блока выработки рабочих программ, выход блока выработки режима работы и выход параметрического блока соединены соответственно с остальными входами программно-вычислительного блока, выходы которого соответственно соединены с входами узла воспроизведения звукового сигнала, цифровым индикатором, световыми индикаторами и входами блока управления клавиатурой.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства с гидросистемой, преимущественно асфальтоукладчика; на фиг.2 и 3 показаны зависимости коэффициента уплотнения асфальтобетонных смесей от режимов работы уплотняющих органов при различных скоростях движения асфальтоукладчика (по оси ординат отложены значения коэффициентов уплотнения, по оси абсцисс частота колебаний уплотнителей; в числителе частота колебаний виброплиты, а в знаменателе трамбующего бруса.

Для примера графические зависимости приведены для двух характерных асфальтовых смесей.

Система включает информационно-управляющую панель 1, электронный программно-вычислительный блок 2, например, выполненный с использованием микро-ЭВМ КР1816ВЕ35 аналогично известному устройству обработки информации и формирования команд управления, блок 3 выработки рабочих программ (например, микросхема ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации типа КС573РФ2), блок 4 выбора режима работы (например, в виде тумблеров или кнопок, связанных через демультиплексор дискретных каналов, выполненный на микросхеме К561КП2, с входами микро-ЭВМ КР1816ВЕ35), параметрический запоминающий блок 5 (например, микросхема КС573РФ2), блок 6 преобразователей (блок аналого-цифровых преобразователей, например, в виде микросхемы КР1108ПП1А) входных сигналов, поступающих с датчиков 7, в состав которых входят, например, датчики частоты валов уплотняющей плиты и бруса, уровня рабочей жидкости и топлива, температуры рабочей жидкости, давления и т.д. размещаемых на борту машины 8, гидрооборудование машины 9 (гидронасос, масляный бак, дроссели, распределители, электрогидрораспределители типа У4690.4171А, автоматически управляющие гидроцилиндрами рабочего органа машины, и др.) и узел 10 ручного управления строительно-дорожной машиной.

На информационно-управляющей панели 1 смонтированы узел воспроизведения 11 звукового сигнала, цифровой индикатор 12, например, типа ИЖЦ18-4/7, блок управления клавиатурой 13 с символами контролируемых параметров и световыми индикаторами, два световых шкальных индикатора 14, 15 (в виде линейки светоизлучающих диодов) управления. Выходы информационно-управляющей панели 1 электрически связаны: через клавишу "0" с входом программно-вычислительного блока 2, через клавишу "1" с входом блока 3 выработки рабочих программ, через клавишу "2" с блоком 4 выбора режима работы, через клавишу "3" с первым входом параметрического запоминающего блока 5. Первый выход блока выработки рабочих программ 3, выходы блока 4 выбора режимов работы и параметрического блока 5 подсоединены к входам программно-вычислительного блока 2, второй выход блока выработки рабочих программ 3 подключен к второму входу параметрического блока 5, выходы бортовых датчиков 7 подключены к входам блока преобразователей 6 входных сигналов, а его выход электрически связан с входом программно-вычислительного блока 2, выходы которого связаны с гидрооборудованием машины 9 и подсоединены к входам узла воспроизведения звукового сигнала 11, цифрового 12 и световых 14, 15 индикаторов информационно-управляющей панели, а также световых индикаторов ее клавиатуры 13. Узел 10 ручного управления механически связан с гидрооборудованием 9 машины. Программно-вычислительный блок 2 и блок преобразователей входных сигналов 6 имеют прямую и обратную электрическую связь.

Устройство контроля и управления включает контрольный режим, при котором осуществляется поочередной вывод показаний датчиков на цифровой индикатор в виде значений соответствующего контролируемого параметра;

диагностический режим, при котором осуществляется автоматический опрос датчиков и автоматически, при достижении критических значений параметров, информирование оператора включением световой и звуковой сигнализации на информационно-управляющей панели;

рабочий режим, при котором осуществляется слежение за параметрами рабочего процесса, например, скоростью перемещения, давлением уплотняющих агрегатов и т.д.

режим ввода параметров, характеризующих применяемые при покрытии асфальтовые смеси, при этом происходит выбор рациональных значений параметров рабочего процесса.

Система работает следующим образом. Через клавишу "2" оператор выбирает нужный режим работы устройства. Вид режима выдает блок 4, в котором заключен алгоритм его определения.

В случае режима "диагностика" оператор через клавишу "0" производит автоматический опрос датчиков 7 и наблюдает за их показаниями в виде световых отображений на блоке управления клавиатурой 13. Информация с датчиков 7 через блок 6 преобразователей поступает в программно-вычислительный блок 2, где обрабатывается и выдается на информационно-управляющую панель 1. Если показания датчиков 7 выходят за пределы критических значений контролируемых параметров, оператор извещается звуковой и световой сигнализацией информационно-управляющей панели 1 (звуковой через узел воспроизведения звукового сигнала [динамик] 11, световой с управляющей клавиатуры 13).

В контрольном режиме программно-вычислительный блок 2 осуществляет преобразование приходящей через блок 6 преобразователей с датчиков 7 информации и поочередно выдает значения параметров на цифровой индикатор 12.

В режиме ввода информации оператор через клавишу "3" обращается в параметрический блок 5, в памяти которого хранятся параметры рациональных режимов работы строительно-дорожной машины или ее агрегатов в зависимости от вида асфальтобетонной смеси. Данные из параметрического блока 6 поступают в программно-вычислительный блок 2, математически в нем обрабатываются, и далее направляются на информационно-управляющую панель 1, где выдаются для оператора на цифровой 12 и световой шкальный 14 индикатор в виде требуемых параметров рабочего режима строительно-дорожной машины и ее агрегатов, например скорости перемещения машины, числа оборотов вала трамбующего бруса и виброплиты.

В процессе работы (клавиша "1") строительно-дорожной машины с датчиков 7 через блок 6 преобразователей в программно-вычислительный блок 2 поступает информация о реальных параметрах рабочего режима машины. В блоке 2 информация обрабатывается и выводится на информационно-управляющую панель 1, на цифровой 12 и шкальный световой 15 индикатор. Если имеется разница в показаниях заданных и реальных величинах параметров рабочего режима машины или ее агрегатов, оператор через устройство 10 ручного управления воздействует на соответствующие агрегаты строительно-дорожной машины (двигатель, трансмиссия, распределители гидросистемы и др.) и изменяет режим работы так, чтобы значения параметров совпадали.

В отличие от прототипа микропроцессорная система позволяет за счет цифровой обработки информации принимать сигналы от 20-32 датчиков информации без существенного увеличения массо-габаритных размеров комплекта аппаратуры.

Устройство контроля и управления может быть реализовано с использованием известного способа управления укладкой асфальтобетонного покрытия при применении дополнительного контура нагружения на выглаживающую плиту, оснащенную вибратором и вибробрусом [3] На асфальтоукладчике, например типа СД-404 Вышневолоцкого опытно-экспериментального завода, необходимо контролировать основные параметры согласно таблице 1. Для этих целей на машине устанавливается 21 датчик первичной информации различных типов, представленных в табл.2. Псевдосенсорная управляющая клавиатура с нанесенными на ней стандартными символами контролируемых параметров позволяет вызывать для количественной оценки нужный параметр на цифровой индикатор.

Программно-вычислительный блок по заданному алгоритму осуществляет автоматический контроль эксплуатационных параметров машины, формирует команды на включение световой и звуковой сигнализации при достижении этими параметрами заданных пороговых значений. На световой шкальный индикатор 15 при этом выводятся текущие значения скорости движения асфальтоукладчика, частоты вращения валов трамбующего бруса и виброплиты. В памяти параметрического блока 5 хранятся полученные экспериментально [4] оптимальные зависимости коэффициента уплотнения асфальтобетонных смесей от режимов работы уплотняющих органов при различных скоростях движения асфальтоукладчика (по оси ординат отложены значения коэффициента уплотнения, по оси абсцисс частота колебаний уплотнителей; в числителе частота колебаний виброплиты, а в знаменателе трамбующего бруса). Для примера графические зависимости приведены для двух характерных асфальтовых смесей песчаных и щебенистых (фиг.2, 3). Оптимальные параметры рабочего режима выводятся на другой световой шкальный индикатор в режиме ввода информации 14. Оператор изменяет режимы работы асфальтоукладчика таким образом, чтобы показания световых шкальных индикаторов совпадали.

Устройство позволяет также при помощи электрогидрозолотников гидрооборудования машины автоматически управлять пространственным положением выглаживающей плиты для достижения режима ее оптимального нагружения, т.е. регулировать равномерный угол атаки плиты в зависимости от неровности основания. В этом случае обеспечивается такое изменение деформации смеси выглаживающей плитой, при котором деформация покрытия дорожным катком (идущим следом за асфальтоукладчиком) сохраняется постоянной независимо от неровностей этого основания. Необходимый закон управления хранится в памяти параметрического блока 5. Программно-вычислительный блок формирует управляющие сигналы на электрогидрозолотники тяговых узлов рабочего органа.

Устройство может быть установлено на различных строительно-дорожных машинах. При этом изменяются датчиковая аппаратура и программное обеспечение системы. При использовании датчиков с гостированным выходным сигналом предлагаемое устройство не требует перенастройки для конкретной машины, необходимо лишь установить в параметрический блок и в блок выработки рабочих программ микросхемы памяти с соответствующим конкретной машине программным обеспечением.

Изобретение позволяет повысить качество и производительность при проведении асфальтобетонных работ, а также автоматизировать управление процессом работ строительно-дорожных машин и ее агрегатов.