Ю. Б. Тихонов системы автоматики дорожных и строительных машин учебнометодическое пособие
 Скачать 1.44 Mb.
|
|
Лабораторная работа № 1 ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ «ПРОФИЛЬ-30» Цели работы: изучение принципа работы системы, снятие характеристик при различных управляющих и возмущающих воздействиях на систему. 1. Назначение системы «Профиль-30» Система «Профиль-30» является системой автоматического регулирования. Система позволяет автоматически стабилизировать положение рабочего органа (РО) по высотным отметкам, задаваемым направляющими (шнуром; обработанной полосой; опорной плоскостью, образованной лучом лазера) и по углу установки РО в поперечной плоскости. Система «Профиль-30» предназначена для автоматизации автогрейдеров и других строительных дорожных машин (СДМ). Система может устанавливаться на дреноукладчики, планировщики, асфальтоукладчики и другие дорожные и мелиоративные машины. Система «Профиль-30» позволяет обеспечивать высокое качество работ при планировке хлопковых полей и рисовых чеков, нарезании кюветов с заданными продольными уклонами, планировке верха дорожного полотна и слоев дорожной одежды, оснований взлетно-посадочных полос, точном разравнивании верха и балластных слоев железнодорожного полотна. Использование систем «Профиль-30» сокращает время на производство работ, экономит топливо, снижает психофизиологические нагрузки на оператора. 2. Состав системы «Профиль-30» В состав системы в зависимости от модификации входят: -пульт управления; -датчик угла для контроля углового положения РО относительно гравитационной вертикали; -датчик высоты щуповой для контроля высотного положения РО по отношению к реперу (шнуру, проволоке, бордюру и т.п.); -устройство перемещения фотоприемного устройства (ФПУ), предназначенное для подъема и опускания фотоприемника лазерной системы; 13 -щуп для передачи информации от репера к чувствительному элементу датчика высоты; -два гидрораспределителя с электроуправлением (электрогидро-распределителя ЭГР). Общая электрическая схема системы «Профиль-30» с датчиком угла и датчиком высоты приведена на рис. 1. 12 (24) В + > Х2 Х5 Х6 Х7 А1 1 1 А4 Г Рис. 1. Схема электрическая общая системы «Профиль-30»: А1 - пульт управления; А2, A3 - электрогидрораспределители; А4 - датчик угла маятниковый; А5 - датчик высоты щуповой Пульт управления предназначен для формирования команд управления исполнительными механизмами гидропривода системы и содержит два канала управления. На лицевой панели пульта (рис. 2) расположены: - тумблеры включения питания каналов стабилизации высотного 8 и углового 14 положения РО; - задатчики высотного 1 и углового 6 положения РО; - кнопки 2 и 5 ручного управления ЭГР; - кнопки 7 подъема и опускания устройства перемещения ФПУ; - регуляторы чувствительности каналов стабилизации высотного 9 и углового 13 положения РО; - тумблеры «Настройка-Работа» каналов стабилизации высотного 10 и углового 12 положения РО; - переключатель 11 режимов работы системы; - предохранители (на рис. 2 не показаны); - индикаторы 3 и 4 включения ЭГР. 14 Устройство перемещения ФПУ предназначено для подъема и опускания фотоприемника лазерной системы. Пульт устанавливается на кронштейне около рабочего места оператора. «Профиль-30» позволяет работать с лазерной системой. Все элементы системы «Про-филь-30» и лазерной системы соединяются между собой посредством кабелей. Датчик высоты щуповой (рис. 3) является прибором, преобразующим высотное положение корпуса 1 относительно жёсткой направляющей, являющейся репером (троса, опорной поверхности), в электрический сигнал. В качестве чувствительного элемента используется специальный съемный щуп 2, укреплённый на валу с опорой на двух шарикоподшипниках. На другом конце вала укреплён экран, взаимодействующий с катушками индуктивности трансформаторного преобразователя. В результате взаимодействия на выходе преобразователя появляется сигнал, пропорциональный углу поворота вала датчика. 1 2 3 4 5 6 Рис. 2. Лицевая панель пульта управления 15 Рис. 3. Датчик высоты щуповой: 1- корпус датчика; 2 - щуп Датчик угла маятниковый (рис. 4) является прибором, преобразующим угловые положения корпуса 1 относительно гравитационной вертикали в электрический сигнал. Чувствительным элементом датчика является коромысло 2, подвешенное на валу на шарикоподшипниках. На валу коромысла укреплён экран, взаимодействующий с ка- тушками преобразователя. При повороте корпуса датчика относительно коромысла изменяется взаимное положение экрана и катушек, что приводит к пропорциональному изменению выходного сигнала преобразовательного блока. 2 16 U s с 3. Режимы работы системы «Профиль-30» Переключателем на лицевой панели пульта управления системой обеспечивается 4 режима автоматического управления РО: 1) с двумя датчиками высоты по двум жестким направляющим, расположенным по обе стороны машины; 2) с датчиком угла и датчиком высоты по жесткой направляющей, расположенной с правой стороны машины; 3) с датчиком угла и датчиком высоты по жесткой направляющей, расположенной с левой стороны машины; 4) с датчиком угла и лазерной системой. 4. Принцип работы системы «Профиль-30» Принцип работы каналов высотной и угловой стабилизации положения РО одинаков и наглядно иллюстрируется упрощенной функциональной схемой на рис. 5. У ли' ь ЭГР ь ГЦ W W Д а т ч и Рис. 4. Датчик угла маятниковый: 1 - корпус датчика; 2 - коромысло л и 17 к h (у) h (у) Рис. 5. Функциональная схема канала высотной (угловой) стабилизации положения РО На схеме обозначено: с - сумматор; У - усилитель; ЭГР - электрогидрораспределитель; ГЦ - гидроцилиндр; h - высотное положение РО; у - угловое положение РО; U 3 - напряжение задатчика, пропорциональное заданной высоте или углу наклона РО; ид - напряжение датчика, пропорциональное фактической высоте или углу наклона РО в поперечной плоскости. Для формирования регулирующего воздействия сравниваются заданное высотное (угловое) положение РО с фактическим высотным (угловым) положением, т.е. сравниваются напряжения на выходе за-датчика и датчика. Для сравнения напряжений U 3 и ид сумматором пульта управления определяется их разность: Ли= U3-U M . (1) Напряжение Ли может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от соотношения между U 3 и и д . Далее это напряжение усиливается усилителем У и поступает на ЭГР, имеющий золотник с тремя фиксированными положениями, две обмотки и два диода. Электрическая схема ЭГР представлена на рис. 6. 18 Зона нечувствительности h Рис. 7. Возникновение колебаний при ми- нимальной ширине зоны нечувствительности: h 0 - фактическая высота РО; h 3 - заданная высота РО При A U=0 золотник находится в нейтральном положении, ЭГР закрыт. В этом случае фактическое положение РО соответствует заданному, поэтому регулирующее воздействие не формируется. При AUi=0 учитывается полярность этого напряжения. В зависимости от полярности AU' ток протекает по одной из обмоток ЭГР (см. рис. 6), при этом золотник в ЭГР занимает такое рабочее положение, при котором гидроцилиндры перемещают РО в направлении уменьшения рассогласования A U. Работа каналов угловой и высотной стабилизации РО отличается тем, что при стабилизации высотного положения работают два ЭГР, управляя обоими гидроцилиндрами, а при стабилизации углового положения работает только один ЭГР, управляющий одним гидроцилиндром. Каждый канал содержит регулятор чувствительности (см. рис. 2). Чувствительность канала будет максимальной, если регулятор повернут против часовой стрелки до упора. При такой чувствительности ширина зоны нечувствительности минимальна, что обеспечивает наи- большую точность. Однако вследствие значительной массы отвал и рама, с помощью которой он крепится к машине, обладают инерционными свойствами, что при определенных свойствах грунта может привести к возникновению колебаний (рис. 7). Чтобы избавиться от колебаний, чувствительность следует уменьшить. Но при этом увеличится ширина зоны нечувстви- тельности и уменьшится точность. 5. Описание лабораторного стенда Общий вид лабораторного стенда представлен на рис. 8. AU' Рис. 6. Электрическая схема электрогидрораспределителя 10 19 Рис. 8. Лабораторный стенд В состав стенда входят: -два имитатора электрогидрораспределителей (двигатели постоянного тока) 8 и 9; -два имитатора гидроцилиндров 1 и 2; -отвал 5; -датчик угла маятниковый 3; -датчик высоты щуповой 4; -щуп 6; -рейка 7, имитирующая репер; -пульт управления 11; -блок питания 12; -блок установки расхода и задержки 10. Щуп служит для передачи информации от репера к чувствительному элементу датчика высоты. Блок установки расхода и задержки содержит переключатели-имитаторы: -«РАСХОД ЖИДКОСТИ», позволяющий изменять скорость расхода гидравлической жидкости; -«ЗАДЕРЖКА ВКЛЮЧЕНИЯ», позволяющий изменять задержку включения ЭГР; -«ЗАДЕРЖКА ВЫКЛЮЧЕНИЯ», позволяющий изменять задержку выключения ЭГР. 6. Порядок выполнения работы Выполнение лабораторной работы следует проводить в приведенной ниже последовательности: 6.1. Установить ручки регулировки чувствительности в среднее положение. 6.2. Переключатель расхода жидкости установить в положение «50», переключатель режимов работы - в крайнее правое положение, тумблеры «Настройка- Работа» обоих каналов - в положение «Работа» (нижнее положение), тумблеры включения питания обоих каналов - во включенное положение (верхнее положение). 6.3. Включить тумблер питания на блоке питания (поз. 12 на рис. 8). 6.4. Убедиться, что индикаторные лампы каналов управления погашены. 6.5. Установить высоту положения щупа датчика высоты на нулевую отметку. Подождать, пока система отработает это воздействие. 6.6. Изменяя высоту h положения щупа датчика высотного положения рабочего органа (РО) в соответствии с табл. 1, после завершения переходного процесса определить и занести в таблицу значения высоты левой hjj и правой h n стороны РО. 6.7. Установить h=10 см, задатчик высоты h 3 - в положение «-9%». Подождать, пока система отработает это воздействие. 6.8. Изменяя сигнал задатчика высотного положения РО в соответствии с табл. 2, после завершения переходного процесса определять и заносить в таблицу значения высоты левой h j и правой h n стороны РО. h, см h ji, см h n , см 0 4 8 12 16 20 Таблица 1 20 Таблица 2 h 3 , % hj, см h n , см -9 -6 -3 0 3 6 9 6.9. Установить задатчик высоты h 3 в положение «0», задатчик угла у 3 - в положение «-9%» и подождать, пока система отработает это воздействие. 6.10. Изменяя сигнал задатчика углового положения РО в соот- ветствии с табл. 3, после завершения переходного процесса опреде- лять и заносить в таблицу значения высоты левой h j и правой h n сто- роны РО. Таблица 3 73, % hj, см hn, см -9 -6 -3 0 3 6 9 6.11. Установить задатчик высоты у 3 в положение «0» и подождать, пока система отработает это воздействие. 6.12. Установить чувствительность по каналу высотного положе- ния РО в максимальное положение и обратить внимание при этом на характер переходного процесса. Должны наблюдаться автоколебания РО. 6.13. Установить регулятор чувствительности по каналу высотно- го положения РО в среднее положение. 6.14. Выключить тумблер питания на блоке питания стенда. 6.15. По данным каждой из табл. 1, 2 и 3 построить в одной координатной системе по два графика. 6.16. Сделать выводы об изменении положения РО при различных внешних воздействиях. Содержание отчета: 1) название работы; 2) цель работы; 3) схема электрическая общая системы «Профиль-30» (см. рис. 1); 4) табл. 1, 2, 3; 5) графики hi, h n =/1(h); hi, h n =f2(h3); hi, hn=f3(Y3) в соответствии с табл. 1, 2, 3; 6) выводы. Контрольные вопросы 1. Каково назначение системы «Профиль-30»? 21 2. Что входит в состав системы «Профиль-30»? 3. Каково назначение щупа, входящего в состав системы? 4. Что служит репером для системы? 5. Какие режимы работы обеспечивает система «Профиль-30»? 6. Объясните принцип работы системы «Профиль-30». 7. Сколько фиксированных положений имеет золотник электро- гидрораспределителя? 8. Объясните электрическую схему электрогидрораспределителя. 9. В чем отличие в работе каналов высотной и угловой стабили- зации? 10. Как влияет чувствительность на точность работы системы? 11. Объясните причину возникновения колебаний РО. 12. Объясните назначение регуляторов чувствительности. Лабораторная работа № 2 ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНЕМОМЕТРА АСЦ-3 Цели работы: изучение состава, принципа работы анемометра АСЦ-3, экспериментальное определение его основных параметров с использованием стенда контроля и наладки анемометров сигнальных СКН-АС2. 1. Назначение анемометра АСЦ-3 Анемометр АСЦ-3 применяется как система автоматического контроля. Анемометр цифровой сигнальный предназначен для измерения мгновенной скорости воздушного потока (ветра) в промышленных условиях, выделения опасных ветровых порывов и включения при этом сигнальных устройств. На основании выдаваемой информации оператор должен предпринять необходимые меры для предотвращения опасной ситуации. Анемометр устанавливается на существующие типы башенных, портальных, козловых кранов и другие объекты, требующие оборудования устройствами аварийной ветровой защиты. 2. Состав и принцип работы анемометра АСЦ-3 В состав анемометра входят (рис. 9): -датчик скорости ветра (ДСВ); -блок контроля (БК); - соединительные кабели. 220В 50 Гц сь- БК ДСВ К кнопке включения сигнального устройства Рис. 9. Общая электрическая схема анемометра Датчик скорости ветра состоит из заключенного в кожух оп-тронного преобразователя, в нижней части которого находится разъем для подключения соединительного кабеля. На ось преобразователя устанавливается трехлопастная вертушка, которая фиксируется гайкой через уплотнительную шайбу. Вертушка датчика имеет три лопасти, выполненные из пластмассы и имеющие чашечную форму. 22 Конструкцией датчика предусмотрено специальное лабиринтное уплотнение, препятствующее проникновению пыли и влаги внутрь датчика. Собранные таким образом детали датчика помещаются в специальную трубу, закрепленную на кране, и зажимаются винтами. Для крепления датчика в трубе используется специальный стопорный винт. Преобразователь содержит заслонку, установленную на оси совместно с вертушкой, воспринимающей давление ветра. При вращении оси заслонка пересекает луч оптронного преобразователя, создавая импульсы, частота которых пропорциональна скорости вращения вертушки ДСВ. ДСВ устанавливается на открытом месте грузоподъемного крана таким образом, чтобы обслуживаемый объект не создавал для датчика ветровой «тени». Блок контроля устанавливается в кабине крановщика. На передней панели БК расположены: -трехразрядное цифровое табло; -световой индикатор «ВНИМАНИЕ»; -световой индикатор «ПРЕДЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ»; -световой индикатор «ОПАСНО»; -световой индикатор «СИГНАЛ»; -кнопка «КОНТРОЛЬ»; -источник звукового сигнала. БК позволяет производить установку предельного значения: • скорости ветра от 10 до 32 м/с с шагом 0,1 м/с; • длительности порывов ветра от 0 до 10 с. БК позволяет измерять скорость ветра от 1,8 до 32 м/с. В нижней части БК имеются два разъема. К одному разъему подключается кабель от датчика, к другому - кабель для подключения к источнику напряжения 220 В 50 Гц и для включения внешнего звукового сигнала контактами исполнительного реле БК при загорании индикатора «ОПАСНО». БК обеспечивает: 1) встроенный самоконтроль БК нажатием кнопки «Контроль»; 2) индикацию поступления сигнала от датчика скорости ветра светодиодом «СИГНАЛ», частота мигания которого пропорциональна скорости вращения вертушки датчика; 3) отображение на трехразрядном цифровом индикаторе значения скорости ветра; 4) включение светового индикатора «ВНИМАНИЕ», сопровождающееся прерывистым звуковым сигналом БК при достижении скоростью ветра значения, равного 90% от предельного; 5) включение светового индикатора «ПРЕДЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ», сопровождающееся непрерывным звуковым сигналом БК при достижении скоростью ветра предельного значения; 6) включение светового индикатора «ОПАСНО», сопровож- дающееся непрерывным звуковым сигналом БК Включение ин- дикатора «ОПАСНО» происходит, если скорость ветра достигла предельного значения и не становится меньше этого значения в течение времени, равного или больше заданной длительности по- рывов ветра (т.е. анемометр не реагирует на кратковременные порывы ветра). |