Современные системы автоматизации землеройных машин реферат

Обновлено: 05.07.2024

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки.

Файлы: 1 файл

бульдозеры.docx

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.

1. История создания

Под влиянием этих событий, в наше время сформировались конструктивные решения вида составных частей и систем бульдозеров.

Силовые установки, которые используются на бульдозерах, – это дизели на быстром ходу, оснащенные водяным охлаждением и турбонаддувом. Некоторые мировые фирмы применяют в оборудовании бульдозеров дополнительную электронную систему с контролируемым впрыском топлива, наличием насос-форсунок и гидропривода. Это значительно повышает топливную экономичность, а токсичность выхлопа наоборот снижается, также уменьшается уровень шума от двигателя и становится намного проще и легче его запуск в морозное время года.

На современных бульдозерах начато применение двигателей, с наличием электронной системы управления впрыска топлива, это привело к идеальной совместимости основных характеристик двигателя и больших рабочих нагрузок, которые создаются при высокой топливной экономичности.

2. Обзор и анализ существующих конструкций бульдозеров

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающий отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Современные бульдозеры являются конструктивно подобные машины, базовые трактора и навесное оборудование которые широко унифицированы. Главный параметр бульдозеров – тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяют для послойной разработки и перемещения грунтов 1…4 категории, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев, строительного мусора и т.п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокой производительностью, мобильностью и универсальностью.

- по назначению – общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т.д.);

- в зависимости от тягового класса (номинальному тяговому усилию) базовых машин малогабаритные (класс до 0,9), легкие (класс 1,4…4), средние (класс 6…15), тяжелые (классов 25…35) и сверхтяжелые (класс свыше 35);

- по типу ходовому устройства – гусеничные и пневмоколесные;

- по конструкции рабочего органа – с неповоротным отвалом (постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины), с поворотным отвалом (который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 55 градусов в обе стороны к продольной оси машины. Поворотный отвал устанавливают только на гусеничных тракторах, так как колесные тягачи плохо воспринимают боковые нагрузки;

- по типу системы управления отвалом – с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением. По канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато – фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание – под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем и опускания отвала осуществляется принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Отвалы бульдозера представляют собой жесткую сварочную металлическую конструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Поворотный отвал длиннее неповоротного, так как в неповоротном положении он должен перекрывать ширину базовой машины. Применяют поворотный отвал для планировочных работ с перемещением грунта в сторону (грунт при этом сходит с отстающим концом отвала в виде бокового валика), для засыпки траншеи, разравнивания валов и других работ при непрерывном движении машины вдоль фронта работ.

Сферические отвалы, состоящие из трех или пяти секций, которые установлены под углом 10…15 градусов одна к другой, набирают грунта на 15…20 процентов больше, чем прямые отвалы. Сферические отвалы применяются для работ с кусковыми и сыпучими материалами при мощности базовых машин более 130 кВт. Совковый отвал имеет увеличенные боковые щитки и применяются при перемещении сыпучих и слабопрочных материалов на большие расстояния (до 150 м). Отвал рыхлящими боковыми зубьями применяются в крепких каменистых и мерзлых грунтах на гусеничных бульдозерах мощностью не менее 50 кВт и на колесных бульдозерах мощностью не менее 220 кВт. Короткий прямой отвал снабжен амортизатором и предназначен для установки на толкачах, помогающих загружать скреперы.

Рис. 1. − Основные типы бульдозерных отвалов:

1 – прямой поворотный; 2 – прямой неповоротный;

3 – полусферический; 4 – сферический; 5 – сферический для сыпучих

материалов; 6 – с толкающей плитой

Для расширения области применения бульдозеров отвала оборудуют специальными приспособлениями – окрылками, уширителями, выступающими средними ножами, грузовыми вилами, траверсами, подъемными крюками и др.

3. Организация и технология производства работ

Бульдозеры применяют для строительства земляного полотна автомобильных и железных дорог, сооружения плотин и дамб, рытья каналов и котлованов, засыпки траншей и ям, планировки строительных площадок, территорий и орошаемых полей, очистки дорог и аэродромов, подготовки трасс, валки деревьев, корчевке пней, срезке и уборке кустарников и мелколесья, уборке валунов и других работ.

Бульдозеры-рыхлители используют на этих же работах, но для рыхления промерзших грунтов и при разработке прочных и скальных грунтов.

Рабочий цикл бульдозера включает следующие операции: опускание отвала в требуемое положение, резание и набор грунта, перемещение грунта, укладка грунта, передвижение бульдозера в исходное положение.

Основной операцией цикла является резание и набор грунта. Ее осуществляют при прямолинейном движении бульдозера на первой передаче при угле резания 55-60° – на легких грунтах и планировочных работах и 45-55° – на плотных грунтах, применяя наиболее целесообразные способы срезания стружки в зависимости от категории грунтов и видов работ. Так, на планировочных работах при наборе грунта под уклон применяют способ постоянной толщины стружки (прямоугольный). На глинистых грунтах стружку срезают переменной толщины клиновым или гребенчатым способом. Последний способ срезания стружки применяют и при разработке супесчаных грунтов.

Для облегчения разработки плотных и мерзлых грунтов их рыхлят бульдозерами-рыхлителями. Рабочий их цикл состоит из следующих операций: опускание зубьев и их заглубление в грунт, рыхление грунта, выглубление зубьев рыхлителя и возвращение рыхлителя в исходное положение (холостой ход). Если при рыхлении и перемещении грунта используют бульдозеры-рыхлители, то сначала они разрыхляют грунт на определенном участке и работают по циклу рыхлителя, а затем перемещают его отвалом бульдозера.

Набор грунта ускоряется при движении бульдозера под уклон и при работе с острыми ножами. Наиболее целесообразный уклон 10-15°. Ножи следует переставлять или затачивать (если они уже переставлялись) через 400–600 ч работы на песчаных и через 1000-1200 ч – на глинистых грунтах.

Перемещение грунта к месту его укладки осуществляют на первой передаче бульдозера. На уклонах его скорость может быть повышена. При этом увеличивается и производительность бульдозеров. Так, при уклоне 10° производительность возрастает более чем на 30% по сравнению с производительностью бульдозера, перемещаемого грунт при нулевом уклоне.

Для уменьшения потерь грунта при его перемещении бульдозер рекомендуется снабжать уширителем, удлинителем, а также применять траншейный способ перемещения грунта, спаренную работу бульдозеров и другие способы.

Укладка грунта осуществляется послойной отсыпкой, местной отсыпкой без разравнивания и местной отсыпкой с разравниванием. Послойная отсыпка применяется при возведении насыпей, дамб. Грунт при этом разравнивают при приподнятом отвале бульдозера. Толщина слоя отсыпки 20-25 см. Местную отсыпку без разравнивания используют при засыпке рвов, котлованов, устройстве оградительных валов, а с разравниванием – при подсыпке грунта к искусственным сооружениям, засыпке траншей и других работах.

Передвижение бульдозеров в исходное положение должно осуществляться на максимально возможной скорости. При дальности передвижения до 70 м бульдозер целесообразно возвращать в забой задним ходом, а при большем расстоянии – передним ходом.

Существенное влияние на результаты работы бульдозеров оказывает схема их движения в рабочем цикле. Наиболее распространенной является челночная схема, при которой перемещение грунта производится при движении бульдозера передним ходом, при заднем ходе бульдозер совершает холостой ход.

Применительно к видам земляных сооружений и условиям их строительства используют различные способы их возведения. Так, при разработке выемки, когда излишки грунта необходимо укладывать в кавальеры, применяют поперечный способ разработки. Бульдозер при этом перемещается в поперечном направлении относительно выемки по челночной схеме, сдвигая грунт в кавальеры в одну или обе стороны выемки. В том случае, если длина выемки небольшая и разработанный грунт необходимо укладывать в прилегающую насыпь, применяют продольный способ разработки.

Возведение насыпей также осуществляют двумя способами: поперечным и продольным. При первом способе грунт в насыпь перемещают из одностороннего или двустороннего резерва. В первом случае укладку грунта в насыпь начинают с противоположного ее края, а во втором – с центра. Применение бульдозеров на возведении насыпей эффективно при подъеме ее откосов до 0,3.

Разработку косогоров при пологих склонах целесообразно вести поперечными проходами бульдозера, перемещая грунт вдоль склона в полунасыпь. При больших углах их наклона используют продольный способ разработки с применением бульдозеров с поворотным отвалом. В этом случае первые проходы совершают вдали от края косогора; при последующих проходах грунт сдвигают в полунасыпь, при этом соблюдают особую осторожность во избежание сползания и опрокидывания бульдозера по склону.

Засыпку траншей бульдозерами с неповоротным отвалом осуществляют прямыми проходами в поперечном направлении относительно оси траншеи. Часть грунта из насыпи захватывается краем отвала и перемещается в траншею. При заднем ходе бульдозер смещается в сторону насыпи, и операция повторяется. При глубине траншеи 1,5 м и более грунт перемещают в нее не при каждом проходе, а через один – два, чтобы не допустить обвала стенок траншеи и сползания бульдозера.

При засыпке траншей бульдозерами с поворотным отвалом их отвал устанавливают под углом к продольной оси машины и с поворотом в правую сторону. Бульдозер, совершающий проходы под углом 30-40° к оси траншеи, сдвигает грунт. При перемещении небольшого вала грунта применяют продольный способ движения бульдозера с поворотным отвалом вдоль траншеи, установив его отвал под углом к продольной оси машины.

Автоматизация управления землеройно-транспортными машинами. Рассмотрение в статье системы автоматического управления рабочим органом автогрейдера в процессе копания грунта, использующая в качестве информационных параметров объем грунта перед отвалом.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Предмет Информационные системы и технологии
Вид статья
Язык русский
Прислал(а) Кононов А.А.
Дата добавления 25.08.2020
Размер файла 557,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Классификация информации по разным признакам. Этапы развития информационных систем. Информационные технологии и системы управления. Уровни процесса управления. Методы структурного проектирования. Методология функционального моделирования IDEF0.

курсовая работа [5,2 M], добавлен 20.04.2011

Сущность и содержание системы управления, основные принципы формирования ее информационной модели. Определение роли и значения информации в процессе управления. Принципы и инструменты автоматического управления. Главные задачи теории управления.

реферат [43,4 K], добавлен 10.02.2011

Роль структуры управления в информационной системе. Примеры информационных систем. Структура и классификация информационных систем. Информационные технологии. Этапы развития информационных технологий. Виды информационных технологий.

курсовая работа [578,4 K], добавлен 17.06.2003

Информационные системы: основные понятия и определения. Объекты автоматизации в системе организации. Методологические основы применения метода имитационного моделирования. Основы теории искусственного интеллекта. Имитационные модели предприятий.

контрольная работа [24,8 K], добавлен 07.03.2009

Схемотехнический синтез системы автоматического управления. Анализ заданной системы автоматического управления, оценка ее эффективности и функциональности, описание устройства и работы каждого элемента. Расчет характеристик системы путем моделирования.


Автоматизация рабочих процессов землеройных машин

Автоматизация управления рабочими процессами землеройных машин производится в целях наиболее полного использования мощности двигателя, повышения качества работ и облегчения труда обслуживающего персонала.

Нагрузка на рабочие органы землеройно-транспортных машин, а следовательно, и необходимая мощность меняются в зависимости от толщины срезаемого слоя грунта, и поэтому даже при однородных грунтах нагрузка является переменной. При работе таких машин как скреперы и бульдозеры нагрузка изменяется в процессе копания еще и потому, что возникают дополнительные сопротивления, связанные с наполнением ковшей или с ростом призмы волочения.

При снижении нагрузки ниже той величины, которая соответствует номинальной мощности привода, возникают неиспользуемые резервы мощности. Наоборот, в моменты времени, когда нагрузка превышает номинальное значение, имеет место перегрузка двигателя. Для использования конструктивных возможностей машины всегда выгодно работать на режиме, близком к полному использованию мощности двигателя. Поэтому необходимо менять режим работы машины. Такая перемена режима может происходить за счет изменения как толщины срезаемой стружки грунта, так и скорости резания. У землеройно-транспортных машин изменение скорости резания возможно только путем изменения скорости движения всей машины.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:

Изменение толщины срезаемой стружки, или, что тоже, регулирование заглубления ножа или отвала машины в грунт может быть осуществлено установкой автоматического регулятора давления. Чувствительным элементом последнего является золотник (рис. 74). Положение золотника изменяется в зависимости от давления в цилиндре динамометра, установленного в узле крепления отвала и гидравлического цилиндра исполнительного органа, который изменяет положение отвала. Для того чтобы переходный процесс от одного режима к другому носил плановый характер, гидроцилиндр (сервомотор) имеет обратную связь с золотником, которая осуществляется через специальный механизм —изодром. Последний состоит из заполненного маслом цилиндра, который соединен со штоком гидроцилиндра. В цилиндре может перемещаться поршень, имеющий калиброванное отверстие (жиклер). Поршень связан с рычагом обратной связи, а последний — с втулкой золотников.

При изменении внешнего воздействия на отвал происходит отклонение золотника 3 от нейтрального положения, вследствие чего поршень гидроцилиндра начинает перемещаться.

Рис. 74. Гидравлический усилитель с изодромом:
1 — золотниковый распределитель; 2 — гильза; 3 — золотник; 4 — окно; 5 — гидроцилиндр (сервомотор); 6 — корпус изодрома; 7 — поршень изодрома; 8 — калиброванное отверстие (жиклер); 9 — рычаг обратной связи

Рис. 75. Схема устройства для автоматического регулирования угла наклона отвала:
1 — рама автогрейдера; 2 — гидроцилиндр. регулируемый вручную; 3 — гидроцилиндр, регулируемый автоматически; 4 — устройство маятникового типа; 5 — сельсин маятника; 6 — отвал; 7 — клапаны, регулируемые вручную; 8 и 12 — электрические сервоклапаны; .9 — сельсин селектора узла; 10 —сельсин маятника; 11 — усилитель

Вместе с ним смещается цилиндр изр-дромного устройства. Если эти смещения происходят медленно, то масло успевает перетекать через калиброванное отверстие 8 из одной полости корпуса изодрома 6 в другую полость, и тогда поршень не смещается. При быстром движении происходит смещение поршня. При этом, ввиду обратной связи, гильза золотника смещается так, что происходит закрытие окон. По мере такого закрытия скорость поршня гидроцилиндра снижается. В конце процесса под действием пружины поршень изодрома_ устанавливается в нейтральное положение. В такое же положение устанавливается и гильза золотника.

Изменение скорости резания может производиться автоматическим регулятором, который поддерживает постоянную мощность привода путем изменения передаточного числа ходового механизма.

Для планирования и разравнивания дорожных оснований необходимо угол наклона автогрейдера поддерживать постоянным. В противном случае не может быть достигнуто нужное качество работ. Для этой цели разработан автоматический механизм, принципиальная схема которого изображена на рис. 75.

В этом механизме один из цилиндров подвески отвала регулируется вручную, а второй цилиндр — автоматически. На отвале укреплен чувствительный элемент маятникового типа. Ротор сельсина соединен с шарниром маятника, а статор прикреплен к кожуху маятника, который установлен на отвале автогрейдера. При изменении положения ножа статор перемещается с кожухом, а маятник и ротор остаются неподвижными, поэтому выходной сигнал сельсина пропорционален наклону ножа.

Требуемый угол наклона задается оператором и автоматически поддерживается механизмом. Угол устанавливается управляемым вручную гидроцилиндром. Такой же угол устанавливается и на селекторе, который расположен в кабине оператора. Вырабатываемый в этом устройстве электрический сигнал сравнивается с сигналом, полученным от чувствительного элемента маятникового типа. Разница в импульсах между этими двумя сигналами обеспечивает получение сигнала ошибки, который усиливается и затем подается на электрогидравлический сервоклапан. Последний воздействует на гидроцилиндр, который и перемещает нож в требуемое положение. Такое перемещение происходит до того момента, когда сигнал ошибки становится равным нулю.

Величина выходного сигнала сельсина селектора зависит от угла поворота его ротора, который, в свою очередь, определяется требуемым углом.

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.

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

Читайте также: