Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Одним из основных направлений развития колесных землеройно-транспорткых машин ( ЗТМ ) является создание машин повышенной единичной мощности и производительности. Во многих случаях колесный движитель ЗТМ при ручном управлении работает в режиме, который характеризуется большими величинами коэффициента буксования и низкими значениями тягового коэффициента полезного действия, что не обеспечивает максимум производительности ЗТМ. Увеличение- эксплуатационной производительности при одновременном снижении удельного расхода топлива может быть достигнуто за счет оптимального выбора значений параметров технологического процесса с помощью устройств автоматического' управления, при этом - снижаются психофизические нагрузки на оператора ЗТМ. Вопросы автоматизации ЗТМ нашли достаточно широкое отражение в отечественной и зарубежной литературе, однако сложность выбора информационных параметров из-за отсутствия обоснованного преимущества какого-либо косвенного параметра над другими, а также ограниченность средств измерения затрудняют создание промышленко выпускаемого устройства управления рабочим органом в процессе разработки грунта. Известные системы автоматического управления- рабочим органом являются, в основном, опытными образцами и не поддерживают производительность ЗТМ на максимальном уровне.
Исследования выполнены согласно межвузовской научно-технической программы "Архитектура 'и строительство".
Целью работы является исследование возможностей повышения производительности ЗТМ за счет вывода технологического процесса на оптимальный режим работы машины с максимальным использованием средств, выпускаемых промыт-
_ 4 -
ленностью.
Объект исследования. В работе исследуется автогрейдер с колеснри формулой 1x2x3 с точки .зрения повышения эффективности процесса копания грунта основным отвалом .за счет автоматического управления рабочим органом.
Научная новизна. Разработана и исследована пространственная математическая модель замкнутой динами-' ческой системы "автогрейдер — устройство управления рабочим органом" в процессе копания грунта, что позволило обосновать возможность создания современных, более эффективных устройств управления рабочим органом, основанных на оценке набора, грунта. Предложен высокочастотный способ автоматического бесконтактного измерения объема грунта перед рабочим органом ЗТМ, проведены теоретические исследования возможностей создания датчика объема грунта. Разработан метод автоматического управления процессом копания грунта, базирующийся на поиске экстремума производительности ЗТМ.
Практическая ценность работы заключается в определении параметров работы динамической системы "автогрейдер — устройство управления рабочим органом", разработке и создании двух вариантов радиоволнового высокочастотного датчика объема грунта перед рабочим органом ЗТМ, проведении их испытаний. Создано новое программное обеспечение для выпускаемой промышленностью системы автоматического управления рабочими органами "Разрез-МП", позволяющее совмещать работу регулятора по максимуму производительности со стабилизацией угла наклона отвала к горизонтали в поперечной плоскости. Разработана и испытана система автоматического управления процессом копания грунта автогрей-
дером, применение которой увеличило его техническую производительность на 14 % и снизило удельный расход топлива на 5 %. Экономический эффект от автоматизации процесса копания грунта для автогрейдера ДЗ-199 составил 9918 деноминированных рублей в год на одну машину.
Реализация работы. Разработанная ,система автоматического управления рабочим органом ЗТМ внедрена АО "Автояср" путем применения при опытных испытаниях автогрейдера, ДЗ-199.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ВГАСА 1995 — 1998 гг.; конференции, посвященной итогам работы межвузовской научно-технической программы "Архитектура и строительство" за 1993 — 1997 гг., Санкт Петербург, 1997 г.; всероссийской научно-технической конференции "Радио "и волоконно-оптическая связь, локация и навигация", Воронеж, 1997 г.; VII международной научно-технической конференции "Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий", Череповец, 1937 г.; международной научно-техничесгсой конференції!! "Интерстроймех", Воронеж, 1998 г.;" заседании кафедры строительных и дорожных машин Воронежской государственной архитектурно-строительной академии, 1998 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 печатных работах. Получено два патента РФ на изобретения.
Структура к объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 1U7 наименований и 9 приложений.
Диссертация содержит 125 страниц машинописного текста,' б
иллюстраций и 6 таблиц. <
На защиту выносится: Пространственная математическая модель автогрейдера с колесной формулой 1x2x3 при копании и 'перемещении грунта в нормальны;-; рабочих условиях и режимах; результаты теоретических исследований работы замкнутой динамической системы "автогрейдер — устройство управления рабочим органом" с различными регуляторами; высокочастотный радиоволновыи способ измерения объема грунта перед рабочим органом ЗТМ; алгоритм автоматического управления рабочим органом ЗТМ по величине текущей производительности, основанный на оценке набора грунта рабочим органом и действительной скорости движения машины; результаты экспериментальных исследований работы автогрейдера ДЗ-199 при копании грунта основным отвалом в ручном и автоматическом режимах управления.
