Автоматизация дорожных машин

                                             Автоматизация дорожных машин     

Применение автоматизированных машин в строительстве не только облегчает труд машинистов, улучшает условия и культуру труда, обеспечивает безопасность работы, но и повышает качество строительных работ и производительность труда. Автоматизация представляет собой полное или частичное применение комплекса средств автоматики, телемеханики и вычислительной техники. Эти средства исключительно разнообразны. Сохраняют .также свою важную роль электропневматические и электрогидравлические устройства.

По своему назначению автоматизацию можно разделить на группы регулирования, управления, защиты и контроля. Для дорожных машин главным направлением является автоматизация управления рабочими органами, хотя в каждой системе применяются различные комбинации ее элементов.

В отрасли строительного и дорожного машиностроения разработан ряд агрегатированных комплектов аппаратуры (АКА), в которых системы регулирования и управления различными машинами и установками составляются из минимального набора, унифицированных приборов, что обеспечивает высокую серийность их производства и надежность в работе. К таким унифицированным системам относятся: «АКА-Дормаш» — для автоматизации саморегулирования рабочих органов и системами управления дорожно-строительными машинами; «АКА-Бетон» — для автоматизации взвешивания материалов и контроля за работой асфальто- и бетоносмесительных установок всех типов и назначений; «АКА-Кран» — для автоматизации контроля безопасности работы различных кранов и погрузчиков, а также осуществления их дистанционного и автоматического управления.

На рис. 1.30 показана структурная схема аппаратуры комплекта «АКА-Дормаш», обеспечивающая построение систем для частичной и комплексной автоматизации регулирования, управления и контроля рабочими органами различных машин при выполнении работ по заданным отметкам, уклону и направлению Движения. Как видно из схемы, объектами автоматизации являются: I — «Стабилослой» для различных укладочных машин; Н — «Профиль» для автогрейдеров и профилировщиков; III — «Автоплан» для бульдозеров; IV — «Стабилоплан» для скреперов,! канавокопателей, дреноукладчиков и др. Комплект аппаратуры позволяет применять автономные системы управления, у которых контроль положения рабочего органа осуществляется с помощью маятникового датчика, установленного па борту машины; копирные системы с контролем положения по внешнему копиру (проволоке, бордюру, колесу, лыже и др.); комбинированные системы, в которых для контроля углового положения служит автономный датчик, а для определения положения по высоте ; используется копир.

Рис. 1.30. Схема агрегатированкого комплекта аппаратуры (АКА) для автоматизации дорожно-строительных машин: 
I — «Стабилослой»; II — «Профиль»; III — «Автоплан»; IV — «Стабилоплан»; 1, V и маятниковые датчики; 2 — щуповой датчик; 8 — подъемное устройство; 4, 4 — электрозолотники; 5 — пульт дистанционного управления; 6, 6’ — вспомогательные блокиа 7 — согласующее устройство; 8 — лазерный излучатель; 9 — фотоэлектрический приемник

Все эти системы для машин разного назначения строятся на базе двух разновидностей маятникового (автономного) датчика / i и /’ (отличающихся один от другого типом установочного приспособления и разрешающей способностью преобразователя), щупового (копирного) датчика, подъемного устройства, двух t разновидностей электрогидрозолотников 4 и 4’ (причем золотник является составным элементом золотника), унифицированных пультов дистанционного управления 5 и вспомогательных блоков 6 и 6’,

Более сложные комплексные системы строятся путем добавления к простейшим комплектам аппаратуры дополнительных приборов или блоков. На рис. 1.30 для примера показано также перспективное унифицированное согласующее устройство к выпускаемым в настоящее время комплектам аппаратуры, в которых вместо щупового или маятникового датчика может быть подключен фотоэлектрический приемник для управления машинами по лучу лазерного излучателя.

Агрегатированные комплекты позволяют осуществлять развитие аппаратуры и систем автоматики с максимальной унифиrацией их элементов.

Автономный датчик контроля углового положения рабочего органа машины (ДУП) представляет собой маятник (с собственной частотой колебаний 1,4 Гц), заключенный в корпус и снабженный потенциометрическим преобразователем угловых перемещений в аналоговый электрический сигнал. Он имеет арретир, запирающий маятник, когда система автоматики не включена, и сигнальную лампу для облегчения установки в исходное положение. Выпускают его в трех модификациях. Базовая модификация датчика, используемая для автоматизации автогрейдеров с автономной системой управления «Профиль 1», бульдозеров и скреперов, имеет пределы измерений 1:5° (9%). Датчик размещают в монтажном устройстве, которое позволяет ступенчато изменять начальный угол установки в диапазоне 48° (84%). На автогрейдерах с комбинированной системой управления «Профиль 2», асфальтоукладчиках, бетоноукладчиках и других укладочных машинах используют вторую модификацию датчика с повышенной разрешающей способностью, равной 6 (0,18%). Для контроля положения отвала бульдозера в поперечной плоскости применяют третью модификацию с пределами измерений а=10° (18%) и разрешающей способностью 12’ (0,3%).

Щуповой датчик контроля положения рабочего органа машины (ДЩ) представляет собой щуповое устройство, рассчитанное на работу с копирной проволокой, бордюром, копир-колесом или лыжей. Его устанавливают на рабочем органе машины с помощью монтажного устройства. При изменении заданного положения рабочего органа относительно направляющей щуп датчика поворачивает ось, связанную с экраном. В зависимости от направления поворота экран взаимодействует с одним из двух бесконтактных концевых выключателей, замыкающих цепи управления. Датчики ДЩ имеют устройство для регулирования «мертвой» зоны и снабжены сигнальной лампой для облегчения установки в исходное положение. Эти датчики применяют также для автоматического вождения машины по курсу, при этом щуп датчика скользит по боковой стороне проволоки или бордюра.

Унифицированные блоки и пульты управления снабжены кнопками и ручками, обеспечивающими возможность быстрого перехода на ручное управление, а также задатчиками угла установки рабочего органа и преобразователями сигналов датчиков в управляющий сигнал. Для систем с разными видами управления их оборудуют также переключателем режимов работы. В качестве преобразователей использованы унифицированные электронные усилители с выходным током 3А (12 или 24 В), позволяющие регулировать задержку по времени в зависимости от динамических свойств машины.

В качестве исполнительного устройства систем автоматического управления используют гидропривод их рабочих органов.

Унифицированные реверсивные электрогидрозолотники ЗСУ применяют в агрегатированных комплектах аппаратуры для преобразования электрических управляющих сигналов в гидравлические. Все электрогидрозолотники этой серии — трехпо-зиционные четырехходовые. Их выпускают в различных модификациях: с линией управления и без нее, с закрытым нейтральным положением и со свободным сливом в этом положении. Рабочее давление у золотников ЗСУ-6 100 кгс/см2, а у золотников ЗСУ-8 100 и 160 кгс/см2.

В автономных системах управления датчик ДУП воспроизводит искусственную вертикаль, по отношению к которой автоматически сохраняется заданное угловое положение рабочего органа. Требуемый угол наклона (поперечного для автогрейдера и продольного для бульдозера) задают при первоначальной установке датчика в универсальном устройстве и в пределах ±5° (9%) регулируют при помощи задатчика, смонтированного на пульте и снабженного шкалой, указывающей уклон в процентах. Датчик устанавливают на контролируемом органе (тяговой раме автогрейдера, толкающем брусе бульдозера).

На машинах с автономной системой управления для стабилизации углового положения рабочего органа в поперечном направлении (автогрейдеры, укладчики покрытия) управление осуществляется одним из гидроцилиндров подъема-опускания рабочего °Ргана. В комбинированных системах к автономному управлению положением рабочего органа в поперечной плоскости добавляют аппаратуру, работающую по копирному устройству и обеспечивающую сохранение заданного положения рабочего органа по высоте.

Щуповой датчик ко-пирной системы реагирует на отклонения рабочего органа по отношению к уровню, заданному внешней направляющей. В зависимости от направления этого отклонения он включает один из смонтированных в нем бесконтактных концевых выключателей и соответствующий электромагнит электрогидро-золотника в линии управления гидроцилиндром. Это обеспечивает подъем или опускание конца рабочего органа до устранения возникшего отклонения от заданной высоты. Происходящее при этом изменение поперечного наклона рабочего органа воспринимается установленным на нем датчиком ДУП автономной системы стабилизации,которая обеспечивает неизменность углового положения рабочего органа с помощью гидроцилиндра на другом его конце.

При ширине захвата рабочего органа более 4 м используются копирные системы управления с двумя щуповыми датчиками, работающими по направляющим с обеих сторон машины.

В области совершенствования приборов автоматизации дорожных машин начали широко внедряться в производство бесконтактные электронные приборы, блоки и субблоки. В их число входят автономный датчик ДКБ для контроля углового положения рабочего органа автоматизированной машины относительно гравитационной вертикали, заменяющий датчик ДУП первого поколения; щуповой датчик ДЩБ (взамен датчика ДЩ), предназначенный для контроля положения рабочего органа или рамы машины по отношению к реперу (проволоке, бордюру и т. п.); бесконтактный высокочастотный аналоговый индуктивный преобразователь линейных и угловых перемещений в электрический сигнал (взамен потенциометров и бесконтактных дискретных датчиков, применяемых в аппаратуре первого поколения); электронный нуль-орган (взамен поляризованного реле); усилители (промежуточный и конечный) для систем трехпози-циоиного регулирования; электронный регулятор для систем управления с аналоговыми исполнительными механизмами; элек« тронный стабилизатор напряжения; электронное устройство защиты аппаратуры от короткого замыкания.

Для сравнения аппаратуры первого и второго поколений в табл. 1.11 приведены основные показатели автономных датчиков ДКБ и ДУП и щуповых датчиков ДЩБ и ДЩ. Как видно из таблицы, при одинаковых пределах измерений (±9% уклона) и диапазоне перестановки (±48°) датчики второго поколения обладают очевидными преимуществами в части метрологических показателей, габаритных размеров и металлоемкости. Высокие качества датчиков второго поколения позволили применять их не только при создании более совершенных систем автоматизации для автогрейдеров, бульдозеров, скреперов, различных укладчиков дорожно-строительиых материалов, но и успешно использовать при создании новой высокоточной системы «Профиломат» для автоматического управления комплектами машин ДС-110 для скоростного строительства магистральных автомобильных дорог.

В десятой пятилетке номенклатура автоматизированных дорожных и строительных машин расширяется. Все смесители асфальтобетона и цементобетона, включая и мобильные установки Для строительства рассредоточенных дорожных объектов, будут выпускаться автоматизированными. Для этой цели заводы освоили выпуск электронных пультов-станций управления СУАБ и комплектов автоматических порционных дозаторов В БД для бетоносмесителей на 250, 500 и 750 л. Дозаторы поставляются вместе со станциями управления; они позволяют автоматизировать инвентарные и мобильные установки для приготовления цементобетона и строительных растворов.