CC BY
367
УДК 621.87
АЛГОРИТМ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ГОРИЗОНТИРОВАНИЯ ОПОРНОЙ ПЛАТФОРМЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
В.С. Щербаков, М.С. Корытов, М.Г. Григорьев
В статье описывается алгоритм работы системы автоматического горизонтирования опорной платформы строительных машин с выносными гидравлическими опорами. Проводится анализ условий, которые необходимо соблюдать при горизонтировании платформы, указываются недостатки существующих систем горизонтирования
Ключевые слова: платформа, горизонтирование, система, алгоритм, автоматизация
Существующие системы горизонтирования опорных платформ строительных машин позволяют посредством гидрозолотников вручную управлять выдвижением гидравлических опор в соответствии с показаниями креномера. Недостатками данных систем являются: невозможность автоматически производить выравнивание в горизонтальной плоскости опорной платформы и значительное время, затрачиваемое на приведение машины в рабочее положение. Оператор не имеет возможности вручную управлять сразу тремя или четырьмя опорами, он вынужден устранять крен сначала в продольном направлении относительно опорного контура платформы, а затем в поперечном направлении. При этом возможны: неравномерное нагружение опор, а также возникновение ситуации выдвижения штоков на максимальную длину либо касания колесами машины опорной поверхности [1, 2, 3].
При вывешивании платформы строительной машины на выносных гидравлических опорах, необходимо обеспечить выполнение следующих условий:
1) отрыв всех ходовых элементов (пневмоколес) опорной платформы от грунта (рис. 1);
2) горизонтирование платформы (обеспечение нулевых углов наклона осей платформы ах, ау относительно горизонтальной плоскости);
3) предотвращение отрыва выносных опор от грунта (обеспечение определенной минимальной нагруженности каждой опоры по силе нормальной реакции со стороны грунта на шток гидроцилиндра) [4, 5].
Кроме того, для повышения управляемости углами наклона платформы, предлагается добавить четвертое, дополнительное условие:
4) непрерывное автоматическое поддержание платформы в заданном интервале высот, за счет этого достигается предотвращение ситуации выдвижения штоков на максимальную длину, а также касания колесами машины
Щербаков Виталий Сергеевич - СибАДИ, д-р техн. наук, профессор, тел. (3812) 65-04-55
Корытов Михаил Сергеевич - СибАДИ, канд. техн. наук, доцент, тел. (3812) 65-03-18
Григорьев Максим Геннадьевич - СибАДИ, аспирант, тел. (3812) 65-04-55
опорной поверхности, повышается запас управляемости углами наклона платформы. Реализация алгоритма при помощи бортовой системы автоматического управления строительной машины на базе промышленного микроконтроллера позволяет выполнять полностью в автоматическом режиме вывешивание платформы на выносных, выдвижных или откидных гидравлических опорах, ее горизонтирование, поддержание на заданной высоте в горизонтальном положении во время работы машины. При этом предотвращаются ситуации отрыва опор от грунта, выдвижения штоков гидроцилиндров опор на максимальную длину, а также касания колесами машины опорной поверхности. Это повышает запас управляемости углами наклона платформы.
Алгоритм относится к области строительства, и предназначен для использования в устройствах горизонтирования опорных платформ грузоподъемных, сваезавинчивающих, буровых и других машин с выносными, выдвижными или откидными гидравлическими опорами.
Предлагаемый алгоритм может использоваться только для горизонтирования платформ с гидравлическими опорами в виде гидроцилиндров, при количестве опор, равном четырем.
Функциональная схема реализующего алгоритм устройства с логическими элементами (рис. 2) имеет в качестве входов первичные информационные параметры, измеряемые с помощью датчиков: /ь /2, 13, 14 - длины гидравлических опор (гидроцилиндров) от нижней поверхности подпятника гидроцилиндра до плоскости опорной платформы; ах, ау
- углы наклона опорной платформы относительно горизонтальной плоскости, измеренные в двух диагональных вертикальных плоскостях платформы;
Рп1, Рш1, Рп2, Рш2, Рп3, Рш3, Рп4, Рш4 - давления в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров опор 1-4 соответственно (рис. 2).
Кроме того в алгоритме используются следующие константы: Бп, 8ш - площади поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра каждой опоры соответственно; Ла - предельная погрешность измерения углов наклона платформы; ЛЯ - предельная погрешность косвенного измерения силы реакции на любой из опор; ЯтЫ - минимальное предельное значение силы реакции на любой из опор (порядка 10 % от расчетной доли силы веса платформы, при-
ходящейся на один гидроцилиндр); Л1 - предельная погрешность измерения длин опор; 1тП конт - минимальная длина отдельной гидравлической опоры, при которой обеспечивается условие отрыва пнев-
матических ходовых элементов машины от грунта; 1тсх констр - максимальная длина отдельной гидравлической опоры, при которой шток выдвинут на максимально допустимую конструкцией гидроци-
Рис. 1. Опорная платформа строительной машины
Рис. 2. Функциональная схема реализующего алгоритм устройства
линдра длину; 1тт_пргд - минимальная предельно допустимая длина отдельной опоры в рабочем режиме машины; 1тахпред - ма^^^ЙЙМЪн&Кпредельно допустимая длина отдельнвйропйрМОШрйбочем режиме машины (рис. 3). параметры
Внутренними переменными параметрами алгоритма являются: Яь Я2, Я3, Я4 - силы реакций на
и “ I
опорах 1, 2, 3, 4 соответственно; 1тах_\234 - максимальная из 4-х длин гидроцилиндров в текущий мо, „,ци-
конст
мент; 1тщ_\2и - минимальная из 4-х длин гидшци
лждров°в текущема#0^ т
Выходные переменные функциональной схемы с логическими элементами: хь х3, х5, х7 принимают значение «1», что соответствует выдвижению штока
пт \т=л^Щ\ Ыъ4]) 1пт ]23А^пт
и
гидроцилиндра опоры 1, 2, 3, 4 соответственно, значение «0» соответствует отсутствию выдвижения; х2, х4, х6, х8 принимают значение «1», что соответствует втягиванию штока гидроцилиндра опоры 1, 2,
3, 4 соответственно, значение «0» соответствует отсутствию втягивания; х9 принимает значение «1», что соответствует сигналу аварийной остановки и значение «0», соответствующее нормальной работе системы.
-тт конт
тах_констр
тах_пред
тіп_пред
Рис. 3. Линейные постоянные длин гидравлических опор, используемые в алгоритме
На рис. 4 приведена схема алгоритма системы автоматического горизонтирования платформы. Алгоритм однотактный, без необходимости хранения данных предыдущих тактов в памяти, работает следующим образом. На основе текущих значений первичных информационных параметров рассчитываются силы нормальных реакций на опорах Яь Я2, Я3, Я4, определяются максимальные и минимальные
длИНЫ Ітах_1234 и 1тіт_1234*
Я1, Я2, Я3, Я4 рассчитываются, исходя из поршневых и штоковых площадей Эп, Эш гидроцилиндров и давлений в поршневых и штоковых полостях:
Я1 Рп1 Эп Рш1 (Эп Эш);
Я2 рп2 Эп рш2 (Эп Эш); (1)
Я3 рп3 Эп рш3 (Эп Эш);
Я4 рп4 Эп рш4 (Эп Эш)-
1тах_1234 и Ітт_1234 определяются на основе текущих значений І1 121314:
Ітах_1234 тах([І1 І2 І3 І4]); (2)
Ітт_1234
=тіт([І1 І2 Із /4]). (3)
Затем полученные по (1) - (3) значения параметров сравниваются с константами, получаются промежуточные логические переменные со значениями 0 и 1, которые обрабатываются при помощи блоков логических операций. В результате получаются выходные переменные х1. х9, которые также принимают значения 0 и 1.
Блоки логических операций соединены таким образом, чтобы предотвратить возможность одновременного выдвижения и втягивания любой из опор (перекрестные связи), то есть выходные переменные х1 и х2, х3 и х4, х5 и х6, х7 и х8 соответственно не могут одновременно принимать значение, равное «1».
Главным отличительным признаком алгоритма является то, что измерительные оси датчиков наклона расположены перпендикулярно диагональным вертикальным плоскостям платформы. Этим обеспечивается независимое одновременное горизонти-рование платформы в двух ее диагональных плоскостях, причем возможно горизонтирование одновременным выдвижением одной диагональной опоры и втягиванием другой, что ускоряет процесс.
Ґ* Начало ^
, I
/ Э» Эш, Ятт, Аа, ЛЯ,
/АІ, ^т^онт? ^тах^онстр-. ^тт^ред’ Ітах_пред
/ І1’ І2 І3’ І4 Ох а» / рпЬ рш1 рп2 рш2 рп3’ рш3’ рп4’ рш4
[=
Задание
постоянных
параметров
Измерение текущих значений первичныых информационным параметров
Определение текущих значений сил нормальные реакций Яъ Я2’ Я3, Я4 на опорах
Л
Определение Ітах_1234
I
Определение Ітт_1234
Рис. 4. Схема алгоритма устройства управления
X1=0 X1=1 X2=0 X2 = 1 X3=0 X3=1
і t T і V
X4=0 X4=1 X5 = 0 X5 = 1 X6=0 X6=1
1 T T \f V t ..
v—1 л
Формирование сигналов
X1 X2 X3 X4 X5, X6 X7 X8
на исполнительное устройство
Рис. 4. Схема алгоритма устройства управления (продолжение)
Алгоритм достаточно прост для реализации и в то же время выполняет все поставленные задачи. Он сохраняет работоспособность в том числе и /при различных значениях скоростей движения щуоков гидроцилиндров выносных опор строительной машины,
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
ALGORITHM OF WORK OF SYSTEM OF AUTOMATIC ALIGNMENT OF SUPPORT TH OF THE PLATFORM
OF THE BUILDING CAR IN THE HORIZONTAL PLANE
что может иметь место в реальных условиях эксплуатации.
Литература
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов и кранов-манипуляторов: ПБ 10382-00 и ПБ 10-257-98. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. - 335 с.
2. Котельников В.С. Комментарий к правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10-382-00) / В.С. Котельников, Н.А. Шишков. -М.: МЦФЭР, 2007. - 720 с.
3. Правила техники безопасности при эксплуатации
стреловых самоходных кранов: ВСН 274-88. - М.: Строй-Инфо, 2007. - 22 с. V V А
4. Ра^ев А.В., Корелин В.ф., Жаворонков А.В. Строительные машины: Справочник: В1 2 т. Т.1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог / Под общ. ред. Э.Н. Кузина. - М.: Машиностроение, 1991. - 496 с.
5. Пат. 2342310 Российская Федерация, МПК В 66 С 5/00, В 66 С 23/78. Устройство автоматического выравнивания опорной платформы / Великанов А.В., Иванищев П.И., Танчук П.В., Нилов В.А.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище. - N 2007115362/11; заявл. 23.04.07; опубл. 27.12.08, Бюл. N 36.
- 5 с.
V V А V А А
А—IV—1 А А —, V V
V.S. Shcerbakov, M.S. Korytov, M.G. Grigoriev
In article the algorithm of work of system automatic horizontal a basic platform for building cars with portable hydraulic support is described. ThVanalysis of conditions which iscarried out it\is necessary with-bljudat at horizontalizing platforms and lacks of\sxrating\&ystems\horizontal are specified\ —1 V V
Key words: a platform, horizontal, system, algorithm, automation
