Глава 3. Системы управления строительных машин

3.1. Классификация, устройство и принципы работы систем управления

Управление машиной заключается в контроле за фактическим состоянием объекта управления (двигателя, рабочего оборудования или органа, тормозов, ходовых устройств), формировании управляющий воздействий и в их реализации.

Системы управления классифицируют:

По назначению: управление тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа и движителями.

По способу передачи энергии: механические (рычажные), электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные.

По степени автоматизации: неавтоматизированные, полуавтоматизированные и автоматические.

Неавтоматизированные системы иначе называют эрготическими. В них всем процессом работы машины управляет машинист. Система управления строительными машинами состоит из: пульта управления с приборами на нем; рукоятей; педалей; кнопок; системы передач в виде рычагов, тяг, золотников, трубопроводов; дополнительных устройств для контроля двигателя, механизмов привода, рабочего оборудования. Эрготические системы управления делятся на системы прямого действия и с элементами автоматики.

В простейших рычажно-механических системах управления машинист управляет муфтами, тормозами, положением колес с помощью рук и ног.

О сновные показатели качества работы системы управления: усилия, ход рычагов и педалей управления, усилия на исполнительном органе, скорость движения рабочего звена исполнительного органа, число и продолжительность включений в час (КВ и ПВ), быстрота срабатывания, коэффициент полезного действия (КПД).

П

Рис 3.1. Рычажно-механическая система управления ходовыми колесами мобильной машины

ростейшая эрготическая система управления прямого действия приведена на рис. 3.1. При повороте рулевого колеса 1 приводимый червяком 2 зубчатый сектор 3 с рычагом 5, поворачиваясь относительно шарнира 4, через тяги 6 и поворотные цапфы 7 поворачивает колеса 8. Эта схема надежна, но требует дополнительной энергии, машинист быстро адаптируется к процессу управления, но используется только в легких машинах.

В рычажно-гидравлической системе управления усилие от ноги на педаль управления 7 через гидравлический цилиндр 5 по трубопроводу 4 передается в рабочий цилиндр 3, поршень которого через рычаг 9 воздействует на сбегающий конец тормозной ленты 1. Пружины 2 и 8 служат для возврата системы в исходное положение после снятия ноги с педали управления (рис. 3.2). Утечки рабочей жидкости пополняются из бачка 6.

К

Рис.3.2 Рычажно-гидравлическая система управления

недостаткам гидравлических систем управления относят быстрое нарастание давлений рабочей жидкости (0,2 с) в исполнительных органах и, как следствие, - резкое их включение и возникновение существенных динамических нагрузок в элементах конструкции. Этот недостаток легко устраняется в пневматических системах управления, широко применяемых в строительных машинах.

В пневматических системах управления компрессор 2 приводится в движение от двигателя 1 (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Пневматическая система управления

Воздух компрессором всасывается через воздухозаборник 4 и фильтр 3 и через влагомаслоотделитель 6 нагнетается в аккумулирующую емкость-ресивер 7. При включении пневматических золотников 8 и 8' воздух поступает в пневмокамеру муфты или тормоза 9 или в пневмоцилиндр 14. В пневмокамерах тормозов в отличие от цилиндров функцию поршня выполняет резиновая диафрагма 12, соединенная со штоком 10 и удерживаемая в нормальном положении пружиной 11. Быстрому возвращению диафрагмы пневмокамеры и штока в исходное положение при выключении кроме пружины способствует клапан быстрого оттормаживания 13, выбрасывающий воздух в непосредственной близости от диафрагмы. Предохранительный клапан 5 в системе настраивается на давление, превышающее номинальное на 5-7 %. К недостаткам системы пневматического управления относятся: необходимость тщательной очистки воздуха от механических примесей, масла и влаги; несвоевременное удаление конденсата из системы может приводить к ее замерзанию в холодное время.

В системах автоматизированного управления рабочими органами, а также при рулевом управлении пневмоколесных машин применяются следящие системы гидропривода. Следящей называют такую гидравлическую систему, которая имеет обратную связь и в которой происходит усиление мощности.

Н

Рис.3.4. Схема рулевого управления следящего действия

а рис 3.4 представлена схема рулевого управления следящего действия. Принцип действия этой системы состоит в следующем. При повороте рулевого колеса 3, например, вправо, поршень гидроцилиндра рулевой колонки 4 перемещается влево, навинчиваясь по нарезке вала руля. При этом он вытесняет часть жидкости из левой полости в сервоцилиндр 7. Под действием давления жидкости поршень сервоцилиндра переместится влево и сдвинет следящий золотник 8 из нейтрального положения II в положение III. При этом жидкость от насоса 2 поступит к двойному управляемому обратному клапану 9, откроет его и переместит поршень рабочего цилиндра 10. Из полости рабочего цилиндра 12 жидкость через клапан 9 и золотник 8 поступит в сливную линию. При этом будет осуществлен поворот колес машины на определенный угол.

При остановке золотника поршень будет перемещать траверсу 11, а последняя через жесткую обратную связь-корпус следящего золотника влево до восстановления положения II. При этом подача жидкости к цилиндру 10 и, следовательно, поворот колес прекратятся. Для дальнейшего поворота колес или восстановления первоначального положения колес рулевое колесо управления поворачивается в соответствующую сторону на определенный угол. Таким образом, поворот колес осуществляется по методу слежения за поворотом рулевого колеса. Пружинный аккумулятор 13 с зарядными клапанами 14 и обратными клапанами 5 и 6 служит для пополнения системы управления маслом в случае его утечки через уплотнения, клапаны 15 и 16 - для регулирования системы.

Применение гидравлической и пневматической систем дает возможность дистанционного управления и автоматизации работы машины с использованием электроники и микропроцессорной техники. Наиболее целесообразны комбинации различных систем управления-электрогидравлических и электропневматических.