10.4. Автоматизация работы строительных

МАШИН

10.4.1. Общее состояние автоматизации

Постоянно растущее увеличение объемов строительных работ и ужесточающие требования по значительному улучшению их качест­ва требуют ускоренного и широкого внедрения автоматизации в строительных машинах и технологических процессах. Для этого в НИИСтройдормаше разработан набор унифицированных приборов регулирования и управления различными машинами, входящих в ряд агрегатированных комплексов автоматической аппаратуры (АКА). Однако выпуск автоматизированной продукции по строи­тельным и дорожным машинам и оборудованию очень неоднороден по номенклатуре, стоимости и объему производства. Значительную часть объема выпуска (53%) составляют автоматизированные мо­бильные строительные и дорожные машины. К ним относят само­ходные стреловые краны, гидравлические экскаваторы, землерой- но-транспортные и дорожные машины.

Практически одинаковый объем выпуска составляет продукция на базе автоматизированных тракторов и для промышленности строительных материалов. И всего по 4 % приходится на долю ме­лиоративных, торфяных и лесозаготовительных машин, строитель­но-отделочных машин и электроинструмента и другой продукции. Объем выпуска специализированных средств автоматизации для до­рожно-строительных машин также неоднороден и в большинстве своем предназначен для защиты строительных кранов от перегрузки и для систем контроля, диагностики и управления. Рассмотрим ос­новные разработки, внедренные в строительные и дорожные маши­ны и оборудование.

Автоматическое управление перемещением, взвешиванием, пере­мешиванием, контролем за работой и порционной выдачей мате­риалов в асфальтосмесительных и цементосмесительных установках всех типов и назначений осуществляется системой «АКА-Бетон».

Автоматизация контроля безопасности работы различных кра­нов и погрузчиков, ограничения их грузоподъемности, применения дистанционного и автоматического управления осуществляется сис­темой «АКА-Кран».

Автоматизация саморегулирования рабочих органов, элементов управления и контроля аэродромных, мелиоративных и дорож­но-строительных машин при возведении земляного полотна и уст­ройстве дорожных покрытий в части обеспечения ровности взлет­ной полосы, траншеи, дороги и покрытий, требуемых поперечного и продольного уклонов, толщины и плотности укладываемого мате­риала осуществляется системой «АКА-Дормащ».

В комплект аппаратуры «АКА-Дормаш» входят следующие уст­ройства (рис. 10.26): /— «Стабилоплан» для скреперов, канавокопа­телей, дреноукладчиков и др.; II — «Автоплан» для бульдозеров; III — «Профиль» для автогрейдеров и профилировщиков; IV — «Стабилослой» для различных укладочных машин.

В комплекте аппаратуры используют следующие автономные системы управления:

• маятниковые датчики, установленные на борту машины, для контроля положения рабочего органа;

• копирные системы, обеспечивающие контроль положения по внешнему копиру — проволоке (тросу), бордюру, колесу, лыже, по­верхности готового покрытия, радио- и световому лучу и т. п.;

• комбинированные системы, в которых контроль углового по­ложения осуществляется автономными датчиками, а определение положения по высоте — копиром.

Все системы, используемые в машинах различного назначения (рис. 10.26), комплектуют в основном из двух разновидностей авто­номных маятниковых датчиков 1 (отличающихся между собой ти­пом установочного приспособления и разрешающей способностью преобразователя), щуповым (копирным) датчиком 2, подъемным устройством 3, двумя разновидностями электрогидрозолотников 4 (при этом один вид золотника является составным элементом друго­го), унифицированным пультом дистанционного управления 5 и вспомогательным блоком 6. Вместо щупового или маятникового датчика может использоваться следящая система управления с дис­кретным регулированием. В этом случае дополнительно применяет­ся унифицированное согласующее устройство 7, лазерный из­лучатель (световой луч вместо копира) 8 и фотоэлектрический приемник 9.

В датчиках углового положения (ДУП) первого поколения ис­пользуется преобразователь контактного типа. В последующих кон­струкциях применяется датчик углового положения (ДКБ), в кото­ром преобразование изменения угла отклонения в электрический сигнал осуществляется унифицированным бесконтактным преобра­зователем. Маятниковый датчик ДКБ (рис. 10.27, а) состоит из за­крепленного на валу тонкостенного цилиндра со смещенным, отно­сительно оси вращения, центром тяжести.

Экран, связанный с чувствительным элементом, при повороте корпуса датчика (изменении угла наклона рамы машин) изменяет

свое положение относительно катушек, закрепленных на корпусе, и изменяет выходной сигнал преобразующего блока.

При работе машины с внешним копирным устройством приме­няют датчики типа ДЩ (рис. 10.27, б), состоящие из бесконтактного датчика 2 и экрана 1, соединенного с щупом 3. Поворот щупа отно­сительно тросика и соответственно экрана на угол, превышающий допустимое значение, вызывает подачу датчиком дискретного сиг­нала, осуществляющего управление рабочим органом. В датчике второго поколения ДЩБ используют унифицированный преобразо­ватель аналогового типа с выходным сигналом, пропорциональным угловому перемещению щупа и необходимым для индикации откло­нения и в качестве управляющего сигнала. При этом преобразова­тель перемещения в электрический сигнал является унифицирован­ным и применяется в обоих типах датчиков последнего поколения.

Системы автоматического управления по положению рабочего органа машин разделяют на одно-, двух- и трехканальные. При од- ноканальных системах управления рабочий орган машины удержи­вается в заданном положении в одной плоскости: продольной у скреперов и бульдозеров, поперечной — у авто грейдеров. К таким системам относятся «Стабилоплан-1» и заменяющие их системы по­следующих поколений, «Стабилоплан-10» и «Копир-Стабилоплан» для скреперов, «Автоплан-1» и «Копир-Автоплан-10» — для бульдо­зеров, «Профиль-1» и «Профиль-10» — для легких и средних авто­грейдеров. При двухканальных системах управления стабилизация положения рабочего органа обеспечивается одновременно в про­дольной и поперечной плоскостях. К этим системам относятся «Комбиплан» для бульдозеров, «Профиль-2» и «Профиль-20» — для средних и тяжелых авто грейдеров, «Стабилослой-1» и «Стабилос- лой-10» — для укладчиков покрытий. Унифицированный ряд сис­тем автоматического управления типа «Профиль», предназначен­ных для управления положением рабочих органов, представлен в табл. 10.2. При трехканальных системах управления, помимо фикса­ции положения рабочего органа в двух ортогональных вертикаль­ных плоскостях, имеется еще и управление движением машины в плане («по курсу»). Эти системы управления «Профиломат-1», «Профиломат-2, 5, 6 и 7» устанавливаются на профилировщиках ос­нований и укладчиках покрытий, входящих в комплект машин типа ДС-110 для скоростного строительства автомобильных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов.

Таблица 10.2 Унифицированный ряд систем типа «Профиль» Наименование системы	Вид системы	Применение системы
Копир-Автоплан-10	Одноканальная (автономная, копир- ная по жестким направляющим)	Бульдозеры
Копир-Стабило- план-10	Одноканальная (автономная, копир- ная по жестким направляющим, ко- пирная по лазерным направляющим)	Скреперы
Стабилослой-10	Двухканальная комбинированная (автономная, копирная по жестким направляющим)	Асфальтоук­ладчики
Комбиплан-10	Двухканальная комбинированная (автономная, копирная по лазерным направляющим)	Бульдозеры
Профиль-30 (включая Профиль-10 и Профиль-20)	Двухканальная комбинированная (автономная, копирная по жестким направляющим, копирная по лазер­ным направляющим)	Автогрейдеры, ас­фальтоукладчики, дреноукладчики, торфяные профи­лировщики

Копирные системы автоматики, использующие внешний ко­пир-проволоку (тросик), имеют ряд недостатков. К ним следует от­нести повышенную трудоемкость очень точных работ подстановке тросика, появление погрешностей в работе копирно-щуповой систе­мы в связи с провисанием тросика, колебания шупа, ошибок при ус­тановке тросика и постоянным работам по его поддержанию в за­данном положении.

При использовании в качестве жесткой опорной базы уже гото­вых дорожного основания, дорожного покрытия, бордюрного кам­ня или дорожной разметки воздействие на датчик может переда­ваться через промежуточный механизм, перемещающийся по указанным поверхностям. В качестве такого механизма-щупа ис­пользуются колесо, лыжа с выравнивающими шарнирными или рычажными устройствами. Так, на машинах, осуществляющих хо­лодное фрезерование дорожных покрытий (ремонтные работы по снятию верхнего изношенного слоя покрытия), для выдерживания продольного уклона глубину фрезерования на правой и левой сто­ронах рабочего органа (фрезы) устанавливают отдельно в зависимо­сти от базовой плоскости, (рис. 10.28, а). Заданный уклон относи­тельно базовой плоскости 1, на которую опирается шуп — лыжа 2, устанавливают с регистрацией на шкалах рукоятками 4. Подъем и опускание фрезы 8 производят двумя гидроцилиндрами 6, управляе­мыми через золотники 5 от датчиков с блоками сравнения 3 дейст­вительной и заданной величины.

В случае отсутствия на одной стороне рабочего органа базовой плоскости или необходимости выдерживания задаваемого попе­речного профиля поверхности дорожного покрытия используют ре­гулятор поперечного уклона 7 (рис. 10.28, б). Он представляет собой цифровой задатчик уклона и автоматически сохраняет заданный по­перечный уклон независимо от установленной глубины фрезерова­ния. Этот регулятор может устанавливаться как на одной, так и на другой стороне рабочего органа машины.

Рис. 10.28. Схема автоматического выдерживания продольного (я) и поперечного (б) уклонов рабочим органом машины для фрезерования дорожных покрытий

В настоящее время наиболее прогрессивными и используемыми в качестве копиров являются лазерные системы управления. В них широко применены элементы микроэлектроники, интегральные схе­мы, микропроцессоры, логические запоминающие и вычислитель­ные устройства. Такие системы используются как для управления одной строительной или дорожной машиной, так и группой машин на значительных площадях и расстояниях (до 1500 м) при доста­точно высоких скоростях движения. Применение этих систем обес­печивает как раздельное, так и одновременное управление курсом машины и толщиной укладываемого слоя материала (бетон, ас­фальт) укладочными машинами, а также автоматическую ориента­цию рабочих органов в пространстве. Опорной базой в этой системе служит секторная в горизонтальной плоскости или крестообразная форма излучения, образованная пересечением двух секторов.

автокоординатора (о)

Для управления рабочими органами строительных и дорожных машин широко используют лазерные координаторы различных кон­струкций и назначения. К достоинствам сканирующих координато­ров (рис. 10.29, а) следует отнести возможность при одном излучате­ле быть двухкоординатными, а также простота их изготовления и эксплуатации. Они состоят из лазерного излучателя 1 с формирова­телем оптического луча 2, воздействующего на фотоприемник 4, ус­тановленный на рабочем органе 9 (отвал землеройно-транспортной машины). Полученный фотоприемником сигнал проходит через блок его усиления 5, электронный ключ 6, цифровое измерительное устройство 7 и подается на датчик положения рабочего органа 3, связанного с блоком рассогласования фотоприемника 8. Растровые авто координаторы (рис 10.29, б) используют для программного управления рабочими органами строительных и дорожных машин. От сканирующих излучателей они отличаются наличием растрового излучателя, фильтрами частот f\(ll) и fi(12), детекторами 13 и 14 и усилительно-множительным устройством 15. К перспективному, оборудованию для применения на строительных и дорожных маши­нах следует отнести и радиоанализаторные координаторы.

В настоящее время осуществляется серийное производство со­временных отечественных электронных устройств отображения информации для экскаваторов и погрузчиков, ограничителей на­грузки кранов типа ОНК для самоходных гидравлических кранов и унифицированный ряд систем «Профиль-30» для автогрейдеров, скреперов, бульдозеров и асфальтоукладчиков, включающий в се­бя и заменяющий все ранее разработанные системы для этих ма­шин.

Наряду с НИИСтройдормашем большие работы по разработке и внедрению в строительных машинах различных систем регулиро­вания, управления и контроля ведутся в различных учебных и научных институтах, проектных организациях и промышленных предприятиях.

10.4.2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМИ ПРОЦЕССАМИ МАШИН

Автоматизация строительных и дорожных машин ведется в ос­новном по трем направлениям, обеспечивающим управление про­странственным положением рабочих органов машин, оптимизацию наиболее энергоемких режимов работы машин и создание на основе лазерной техники комплексной автоматизированной системы управления технологическими процессами в строительстве.

Первое направление автоматизации содержит вопросы повышения планирующих свойств машин для получения заданных профиля и уклона поверхности, так как эти виды работ требуют значительных затрат времени и трудоемкости, а невыполнение тре­бований существенно снижает качество работ, вызывает перерасход материалов и т. п. Это направление обеспечивается унифицирован­ным рядом систем автоматики типа «Профиль» с микроэлектронны­ми блоками управления, которые делятся на автономные, копирные и комбинированные.

Автономные системы обеспечивают контроль положения ра­бочих органов относительно вертикали с помощью рассмотренных выше бортовых датчиков, обычно маятникового типа. В копирных системах датчик, установленный на одной стороне машины, по хо­ду контролирует положение рабочего органа в соответствии с за­данным профилем — по натянутому тросу, лучу лазера, точно по­строенной полосе дороги или бордюра. В комбинированных системах, к которым относится и «Профиль-30», требуемый уклон рабочего органа в поперечной плоскости обеспечивается автоном­ным датчиком, а его высотное положение — по копирному устрой­ству. Рассмотрим принцип действия этой системы в общем случае (рис. 10.30).

Обычно рабочий орган землеройной, профилировочной или укладочной машины при их движении по неровной поверхности перемещается по высоте относительно заданного положения Н_ъад. В этом случае щуповой датчик ДЩВ или фотоприемное устройст­во ФПУ лазерного излучения определяют отклонение одной из кромок рабочего органа относительно копирной поверхности. При этом выходной сигнал h поступает в первый микроэлектрон­ный блок управления БУ1 и сравнивается с сигналом ц задатчика толщины срезаемой стружки ЗД_Т. Разность сигналов (Л/1-2 = м - h) проходит через первый усилитель мощности УМ1 и поступает на электромагниты ЭМ1 и ЭМ2 первого электрогидравлического рас­пределителя ЭГР1, который направляет требуемый поток рабочей жидкости в одну из полостей гидроцилиндра ГЦ1. Перемещение поршня со штоком изменяет высоту Я_и управляемой кромки ра­бочего органа до совпадения ее с требуемым положением Я_зад.

При осуществленном изменении высоты первой кромки ра­бочего органа или наклоне машины в процессе ее движения по не-

Рис. 10.30. Функциональная схема системы «Профиль-30»

ровностям рабочим органом совершаются угловые перемещения в поперечной плоскости относительно вертикали. В этом случае в ра­боту включается второй автономный канал управления системы. Автономным маятниковым датчиком ДКБ измеряется величина уг­ла поперечного наклона рабочего органа, которая преобразуется в электросигнал h и подается в блок управления БУ2. Здесь h сравни­вается с сигналом U задатчика ЗД_У угла наклона, управляемого ма­шинистом-оператором. При возникшем рассогласовании разность этих сигналов подается в усилитель мощности УМ2, а из него на электромагниты ЭМЗ и ЭМ4 электрогидрораспределителя ЭГР2, направляющего поток рабочей жидкости в требуемую полость гид­роцилиндра ГЦ2. Перемещение штока гидроцилиндра поднимает или опускает вторую кромку рабочего органа до углового положе­ния у, равного заданному углу у_зад.

Второе направление автоматизации машин обеспечива­ет автоматизацию наиболее энергоемких технологических процес­сов, позволяющих максимально использовать тяговые возможности машин, снизить расход топлива, износ ходовой части, облегчить труд машиниста и т. п. Для оптимизации силового контура и регу­лирования рабочих процессов разработаны унифицированные системы типа «Режим». При этом изменение тягово-скоростных ха­рактеристик машин позволяет управлять нагрузкой при автома­тическом заглублении и выглублении рабочего органа. Управляю­щим параметром может быть скорость машины, обороты двигателя или гидротрансформатора, угловое положение тяговой рамы или толкающего бруса, а также их сочетание в случае, например, буксо­вания движителей. Стабилизация каждого из этих параметров осу­ществляется при заданных ограничениях на другие. В строительных машинах эта система может использоваться как автономно, так и совместно с системами типа «Профиль».

Принцип работы такой системы представлен на рис. 10.31. Для предотвращения остановки двигателя при перегрузке в процессе ко­пания аппаратура обеспечивает стабилизацию частоты вращения вала двигателя п_дв на заданном уровне п₃. При этом сигнал датчика частоты вращения ДЧВ сравнивается с заданным значением часто­ты л₃, после чего вырабатывается сигнал на подъем или опускание рабочего органа. Одновременно с этим измеряются и сравниваются со своими граничными значениями такие параметры, как угловое положение, скорость и буксование. При достижении граничных значений управление отключается и вырабатывается команда на выглубление рабочего органа.

В процессе транспортирования грунта обеспечивается поддержа­ние действительной скорости машины на заданном уровне.

При планировочных работах система «Режим» работает совме­стно с системой «Профиль». В этом случае разность частот враще­ния вала (Лдв - Из) .усиливается по мощности и подается на блок управления «Профиль» вместе с выходным сигналом задатчика тол­щины срезаемой стружки. Это обеспечивает непрерывную регули­ровку толщины стружки и нагрузки, действующей на отвал, а также и частоты вращения вала двигателя.

Рис. 10.31. Функциональная схема аппаратуры «Режим»

Третье направление автоматизации машин является наиболее прогрессивным и нацелено на совершенствование техно­логии и организации строительных работ путем создания на базе лазерной и микропроцессорной техники комплексной системы дис­танционного программного или автоматического управления ма­шинами, а также приборов оперативного контроля качества укла­дываемых дорожно-строительных материалов. Эти системы управ­ления предназначены в основном для машин, занятых на строитель­стве дорог, мелиоративных и других сооружений. Системы управле­ния с помощью лазерной техники обеспечивают и контролируют требуемые высотные отметки, продольный и поперечный профиль разрабатываемых и укладываемых дорожно-строительных материа­лов для каждой машины, работающей в любой точке строительной площадки. Рассмотрим работу такой системы на примере комплек­та аппаратуры «Дорога» (рис. 10.32).

Система управления состоит из задающей /, контрольно-следя­щей II и программно-управляющей III частей. Задающая часть с по­мощью лазерного излучателя устанавливает параллельно проектной поверхности дороги световую опорную плоскость. При этом оп­тический пучок в приборе подается на пентопризму, которая разво-

Р и с. 10.32. Функциональная схема аппаратуры «Дорога»

рачивает излучение на 90° и осуществляет его вращение вокруг вер­тикальной оси излучателя.

Контрольно-следящая часть включает в себя фотоприемное уст­ройство (ФПУ), установленное на штанге механизма перемещения (МП), которая закреплена на рабочем органе машины, в данном случае на отвале. ФПУ служит для преобразования лазерного сиг­нала в электрический, поступающий в блок выработки команд управления (БВК), где формируются управляющие сигналы для ис­полнительных механизмов с одновременным отображением на ин­формационном табло-индикаторе положения режущей кромки от­вала относительно проектной поверхности.

Программно-управляющая часть состоит из измерителя переме­щения машины, микропроцессорного вычислительного блока выра­ботки команд управления высотным положением ФПУ, механизма перемещения ФПУ и устройства для магнитной записи данных. При работе в ручном режиме оператор по показаниям индикатора сам устанавливает требуемое положение рабочего органа. В автома­тическом режиме управляющие сигналы с БВК подаются на испол­нительный механизм, т. е. на систему типа «Профиль». ФПУ авто­матически удерживается в плоскости лазерного излучения, а величина его перемещения несет информацию о неровностях возво­димой дороги. Необходимый уклон возводимой поверхности на по­стоянных продольных участках поверхности может задаваться от­клонением оси излучателя от вертикали.

При работе на переходных вертикальных кривых требуется бо­лее сложное управление машиной, которое обеспечивается про­граммным устройством. В этом случае микропроцессор рассчитыва­ет необходимое высотное положение рабочего органа и формирует сигнал для механизма перемещения. При изменении положения ФПУ во высоте в БВК вырабатывается сигнал управления, по кото­рому рабочий орган поднимается или опускается на высоту переме­щения ФПУ. Такая система обладает большими возможностями, т. к. световая опорная поверхность позволяет не только управлять работой машины или комплекта машин, но и осуществлять посто­янный геодезический контроль высотных отметок в любой точке и на любом этапе строительства дороги. Рассмотрим используемые системы автоматического управления рабочими органами для раз­личных строительных и дорожных машин и оборудования.

10.4.3. АВТОМАТИЗАЦИЯ БУЛЬДОЗЕРОВ

Возросшие требования к качеству планировочных работ, осо­бенно при сооружении земляного полотна дороги, вызвали ускорен­ную автоматизацию скреперов, бульдозеров и автогрейдеров, вы­полняющих эти работы. При этом основными направлениями автоматизации явились стабилизация требуемого углового положе­ния рамы и ножа в поперечной и продольной плоскостях, управле­ние подъемом отвала при перегрузке двигателя, управление скоро­стью для реализации имеющейся мощности и управление группой машин по направляющему лучу лазера. Наибольшее распростране­ние среди землеройной техники имеют бульдозеры.

Автономная система автоматического управление рабочим ор­ганом бульдозера типа «Автоплан-10» (рис. 10.33) состоит в общем случае из блоков управления 5 и перегрузки 4, пульта управления 3, маятникового датчика углового положения отвала 2, датчика числа оборотов двигателя (тахогенератора) 1, реверсивных гидроэлектро- золотников 7, аккумуляторных батарей 6, обратного клапана с дросселем 11, агрегатов и приборов гидросистемы, а также трубо­проводов (дренажного 8, слива рабочей жидкости в бак 9, подвода 10 и подачи 12 рабочей жидкости под давлением).

Рис. 10.33. Электрогидравлическая схема системы «Автоплан-10» на бульдозере

Пульт, блоки управления и перегрузки, а также аккумуляторные батареи установлены в кабине машиниста. С помощью блока управ­ления отвалу бульдозера задается требуемый угол продольного на­клона, а сигнал датчика преобразуется в команду, подаваемую на электромагниты реверсивного гидрозолотника. Пульт управления служит для обеспечения кнопочного дистанционного управления подъемом и опусканием отвала бульдозера. Реверсивный гидрозо­лотник осуществляет управление гидроприводом перемещения от­вала в соответствии с командами блока управления и расположен позади корпуса бортовых фрикционов трактора. Маятниковый датчик углового положения установлен на одном из толкающих брусьев универсальной рамы бульдозера рядом с шарнирным соеди­нением толкающей рамы. Он предназначен для подачи электричес­кого сигнала в блок управления и представляет собой маятник, со­единенный с подвижным контактом потенциометра.

Работа бульдозера с автоматическим управлением осуществля­ется следующим образом. В зависимости от уклона поверхности строящейся дороги или площадки на пульте управления задается необходимый угол наклона толкающего бруса, который соответст­вует положению режущей кромки ножа отвала относительно опор­ной поверхности гусениц. В процессе работы бульдозера гусеницы встречаются с неровностями площадки, а угол наклона толкающих брусьев при этом изменяется в обе стороны от горизонтали и верти­кали. В этом случае маятниковый датчик посылает в блок управле­ния электрические сигналы — импульсы тока об изменении угла наклона толкающего бруса рамы. В свою очередь импульсы, преоб­разованные в электрический ток, направляют его в электрозолот­ник, соленоид которого обеспечивает подачу рабочей жидкости гидросистемы в соответствующую полость рабочего гидроцилинд­ра. При этом шток гидроцилиндра перемещается, устанавливая от­вал бульдозера в заданное для работы положение.

Указанная система стабилизации положения отвала обеспечива­ет надежность работы только при практически постоянной частоте вращения вала двигателя. При снижении частоты вращения вала двигателя, возникающим с увеличением усилий на отвале, механизм контроля системы отключает автомат стабилизации, подавая сиг­нал на выглубление отвала. После восстановления частоты враще­ния вала двигателя трактора до нормальной, контролируемой датчиком числа оборотов двигателя (тахогенератором, приводи­мым от работомера), вновь включается автомат стабилизации поло­жения отвала, который принимает прежнее заданное положение. Скорость опускания отвала для заглубления регулируется обратным клапаном с дросселем, который служит и ограничителем. Предохра­нительный клапан рассчитан на давление 10 МПа и защищает систе­му от перегрузки. Работа гидропривода автоматической системы осуществляется от шестеренного насоса, установленного на трак­торе.

Система «Копир-Автоплан», используемая в работе бульдозе­ров, позволяет контролировать положение рабочего органа по внешним жестким направляющим (трос, бордюр и т. п.). В настоя­щее время наиболее совершенной системой автоматического управ­ления бульдозеров является система «Комбиплан-ЮЛП» с лазерны­ми приборами (рис. 10.34). Эта система позволяет изменять и стабилизировать угловое положение отвала в продольной и попе­речной плоскостях с помощью датчиков, установленных на отвале и раме машины, а также защищать двигатель от перегрузок. При этом

Рис. 10.34. Система лазерного контроля планирования поверхности земли

бульдозером:

1 — лазерный нивелир; 2 — приемник; 3 — лазерная плоскость

для соблюдения машиной заданного направления движения и ре­гулирования положения рабочего органа по высоте используют лазерные устройства. Они включают в себя лазерный нивелир (из­лучатель), устанавливаемый на площадке, и фотоприемное устрой­ство ФПУ, контролирующее положение отвала относительно луча лазера, установленное на отвале бульдозера. Глубина резания в про­дольной плоскости задается из кабины путем установки ФПУ на требуемую высоту Н. Отклонение положения ФПУ от заданного при проходе машины по неровностям вызывает появление сигнала АН, воздействующего на механизм перемещения ФПУ, который восстанавливает требуемое положение рабочего органа на эту ве­личину.

К достоинствам этих систем следует отнести возможность осу­ществлять управление не только одной машиной, но и группой ма­шин на значительных линейных расстояниях и площадях при опти­мальных рабочих скоростях. При этом точность планировки грунта по продольному профилю с системой автоматического автономного управления положением отвала составляет ±50 мм, а по лучу лазе­ра — ±30 мм.

При работе землеройно-транспортных машин цикличного дей­ствия машинисту приходится производить многократные включения и выключения привода рабочего органа. В среднем за смену он более 1000 раз изменяет положение отвала бульдозера. Это не позволяет осуществлять рациональную загрузку двигателя. По­этому стабилизация нагрузки двигателя путем изменения толщины

Рис. 10.35. Блок-схема системы стабилизации загрузки двигателя

срезаемой стружки грунта по мере его набора рабочим органом бульдозера или скрепера возможна только при автоматизации ука­занного процесса.

Автоматическое регулирование работы двигателя включает в се­бя две параллельные и в то же время зависимые системы, представ­ленные в виде упрощенной блок-схемы на рис. 10.35:

1. регулирование частоты вращения вала двигателя с помощью центробежного регулятора, увеличивающего подачу топлива при изменении этой частоты;

2. регулирование частоты вращения вала двигателя в функции изменения нагрузки.

В первой системе цепь регулирования частоты вращения вала двигателя состоит из центробежного регулятора оборотов ЦР и то­пливного насоса ТН, которые регулируют подачу топлива в цилин­дры двигателя. Вторая система регулирования включает в себя сле­дующие основные элементы и принципы их действия:

• датчик (тахогенератор) Д, сигнал которого м пропорционален частоте вращения двигателя;

• задающий элемент 3, подающий постоянный электрический сигнал г'г, пропорциональный заданным номинальным частотам вращения вала двигателя;

• сравнивающее устройство С, в котором производится алгеб­раическое сложение сигналов от датчика и задающего элемента и полученная разность представляет собой управляющий сигнал Лг;

• усилитель У, усиливающий управляющий сигнал до величины /, способный управлять механизмом подъема-опускания рабочего органа;

• исполнительный механизм И, преобразующий управляющее воздействие в механическое перемещение рабочего органа h и пред­ставляющий собой два гидроцилиндра двустороннего действия с электрогидравлическим золотниковым устройством.

Автоматически перемещая рабочий орган машины по вертика­ли, исполнительный механизм тем самым регулирует толщину стружки грунта, которая определяет нагрузку на двигатель.

В связи с тем, что требования к нагрузке двигателя во время ра­боты остаются постоянными, рассмотренная система автоматичес­кого регулирования является стабилизирующей.

Благодаря автоматизированной системе управления производи­тельность бульдозеров увеличивается в среднем на 15 %.