Автоматизация процесса копания грунта бульдозером

• Автор: Асмолов, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор и анализ разработок и исследований по автоматизации процесса копания грунта дорожностроительными машинами

1.1. Особенности работы бульдозера и недостатки ручного управления.

1.2. Обзор и анализ разработок и исследований по автоматизации процесса копания грунта дорожностроительными машинами.

1.3. Цели и задачи исследований

Выводы по главе

Глава 2. Математическая модель процесса копания грунта бульдозером.

2.1. Разработка математической модели процесса копания грунта

бульдозером.

2.2. Разработка алгоритма управления процессом копания фунта

бульдозером.
2.3. Разработка структурной схемы системы автоматического
управления процессом копания фунта бульдозером
2.4. Расчет теоретической эпюры выемки фунта при копании
бульдозером.
Выводы по главе
Глава 3. Математическая модель автоматического управляющего устройства и рабочего органа бульдозера
3.1. Разработка математической модели автоматического
управляющего устройства.
3.2. Разработка математической модели рабочего органа
бульдозера
3.3. Автоматическое управляющее устройство с ПИзаконом
управления
Выводы по главе
Глава 4. Теоретические исследования замкнутой системы автоматического
управления процессом копания грунта бульдозером.
4.1. Разработка 8модели системы автоматического управления
процессом копания грунта бульдозером.
4.2. Разработка подмодели автоматического управляющего устройства и исполнительного органа.
4.3. Анализ результатов теоретических исследований замкнутой
системы автоматического управления процессом копания
грунта.
Выводы по главе.
Глава 5. Разработка автоматического управляющего устройства.
5.1. Разработка структурной схемы алгоритма функционирования
автоматического управляющего устройства
5.2. Разработка функциональной схемы алгоритма автоматического
управляющего устройства
5.3. Разработка машинноориентированной схемы алгоритма
автоматического управляющего устройства
5.4. Автоматическое управляющее устройство на однокристальном
микроконтроллере.
Выводы по главе.
Глава 6. Экспериментальные исследования системы автоматического управления процессом копания грунта бульдозером.
6.1. Объект, методика и план проведения эксперимента
6.2. Методика измерения величин и оценка погрешностей при
эксперименте.
6.3. Анализ результатов экспериментальных исследований и их
сопоставление с результатами теоретических исследований
Выводы по главе.
Итоговые выводы и результаты работы.
Литература


Для эффективной работы оператора необходимо определенный объем поступающей информации о ходе и параметрах процесса копания, который можно определить на основании ряда фундаментальных исследований этого процесса, выполненных отечественными учеными [4,7,8,,,]. В [8] рекомендуется с целью снижения энергоемкости процесса наполнения отвала, разрабатывать грунт стружкой возможно большей толщины. Удельное сопротивление копанию [8] уменьшается с увеличением глубины резания по гиперболической кривой. Однако с увеличением глубины резания растут силы сопротивления, которые в процессе копания должны уравновешиваться силой тяги. В конструкциях современных бульдозеров, как правило, закладывается силовая установка и трансмиссия, обладающие мощностью, способной обеспечивать значительные перегрузки. Поэтому сила тяги машины ограничивается сцепными свойствами движителей. Движители бульдозера достигают максимальной производительности при реализации максимально допустимой силы тяги. У гусеничных машин коэффициент буксования, при котором развивается максимально допустимая устойчивая сила тяги, ориентировочно равен 6 = % []. В этом случае, с одной стороны, достигается высокая сила тяги, а с другой - тяговая мощность достигает своего максимального значения. Таким образом, наивыгоднейший режим копания грунта получается при использовании максимально возможной по сцеплению движителей с грунтом силы тяги. Для. В зависимости от соотношения данных параметров оператор должен воздействовать на следующие органы управления: привод подъема и опускания отвала; механизмы для поворота; педаль управления мощности дизеля. Однако, оператор не успевает эффективно реагировать на все изменения параметров поступающей информации. Так, при быстро возрастающих нагрузках буксование движителей в граничном режиме развивается настолько интенсивно, что практически не представляется возможным уловить момент начала полного буксования []. Обычно оператор узнает о срыве движителей в буксование по уменьшению поступательной скорости движения бульдозера. В то же самое время необходимо следить за набором грунта и реагировать на быстроменяющиеся условия окружающей среды. Желание обеспечить максимальную производительность вынуждает оператора в зависимости от поступающей информации осуществлять частые воздействия на органы управления. Общее число переключений механизма управления, например, при работе бульдозера ДЗ- на тракторе Т- порядка в 1 час; скрепера ДЗ-ЗО достигает 0-0 в 1 час []. Количество включений привода управления рабочим органом, которые осуществляются независимо от переключения передач, порядка 0-0 в 1час. Такой напряженный режим работы вызывает быструю утомляемость оператора и снижение производительности. В силу этих причин производительность бульдозера при ручном управлении рабочим органом ниже потенциальной. Имеется существенный резерв повышения производительности бульдозера путем применения системы автоматического управления процессом копания фунта. Обзор и анализ разработок и исследований по автоматизации процесса копания грунта дорожно-строительными машинами. Автоматизацией процесса копания в нашей стране и за рубежом занимаются многие организации. Для автоматизации процесса копания используются полноприводные и неполноприводные дорожно-строительные машины с механической, гидромеханической с прозрачным и непрозрачным гидродинамическим трансформатором и электрической трансмиссией. Показателями процесса при автоматизации процесса копания дорожно-строительными машинами могут быть выбраны (рис 1. Эти показатели процесса копания характеризуются информационными параметрами, которые в [,] предлагаются для бульдозеров с гусеничными движителями с механической и гидромеханической трансмиссией, расположить в следующей последовательности: тяговое усилие Рт, действительная скорость движения бульдозера од, коэффициент буксования движителей 5 и угловая скорость вращения вала двигателя сое. Однако [2], несовершенство датчиков тягового усилия не позволяет определить тяговую мощность с достаточной точностью, что ограничивает непосредственное использование этого параметра. В зависимости от способа управления один или два информационных параметра, которые являются управляемыми величинами, подаются на вход управляющего устройства.