Повышение производительности автогрейдера, выполняющего планировочные работы, совершенствование системы управления (стр. 9 из 11)

Рис. 4.22. Блок-схема алгоритма анализа влияния скорости w на К_g.

Графики зависимости К_g от w для различных значений запаздывания и ширины зоны нечувствительности приведены на рис. 4.23–4.25. Анализ графиков показал, что между исследуемыми параметрами ССО существует взаимозависимость. При выполнении неравенства

наблюдается возрастание значений коэффициента передачи К_g,характеризующее неустойчивый режим работы ССО. В этом случае наблюдается, так называемое, «перерегулирование» системы. Анализ графиков на рис. 4.23–4.25 показывает, что минимальные значения коэффициента передачи К_g получается на границе ширины зоны нечувствительности для малых значений t_гид, то есть, при и смещаются к равенству для больших величин запаздывания t_гид, то есть, стремятся к середине ширины зоны нечувствительности.

Рис. 4.23. Зависимость К_g от w при t _гид = 0,1 сек: 1 – при А₂ = 0,007 рад; 2 – при А₂ = 0,003 рад; 3 – при А₂ = 0,0005 рад.

Рис. 4.24. Зависимость К_g от w при t _гид = 0,2 сек: 1 – при А₂ = 0,007 рад; 2 – при А₂ = 0,003 рад; 3 – при А₂ = 0,0005 рад.

Рис. 4.25. Зависимость К_g от w при t _гид = 0,3 сек: 1 – при А₂ = 0,007 рад; 2 – при А₂ = 0,003 рад; 3 – при А₂ = 0,0005 рад.

Таким образом,

,

где k₁» 2 при t _гид = 0,1 сек; k₁ » 1 при t _гид³ 0,2 сек.

Величина запаздывания t_гид обусловлена характеристиками гидропривода и поэтому является определяющей величиной для выбора остальных параметров ССО и гидропривода. Ширина зоны нечувствительности А₂ накладывает ограничения на рабочие скорости изменения угла перекоса отвала.

Повышение скорости изменения угла перекоса отвала ведет к улучшению планировочных характеристик, однако увеличение А₂ уменьшает точность обработанного грунта. Поэтому нахождение рациональной величины ширины зоны нечувствительности А₂, связанной с максимальной скоростью изменения угла перекоса отвала, представляет практический интерес.

Был проведен машинный эксперимент для нахождения минимальных значений коэффициента передачи К_gпри варьировании скорости изменения угла перекоса отвала и ширины зоны нечувствительности. В качестве примера на рис. 4.27–4.29 представлены графические зависимости для варьируемых параметров, численные значения которых приведены в табл. 4.4. Блок-схема алгоритма анализа влияния ширины зоны нечувствительности А₂на коэффициент K_g и w представлена на рис. 4.26.

Таблица 4.4. Значения варьируемых параметров

Варьируемые параметры
А2, рад	DА2, рад	w, сек-1	t гид, сек
Значения параметров	0…0,01	0,0001	0…0,1	0,1; 0,2; 0,3

Для каждого значения ширины зоны нечувствительности А₂ при различном времени запаздывания t _гид находилось минимальное значение коэффициента передачи К_gmin и определялось рациональное значение скорости изменения угла перекоса отвала w. Анализ графиков на рис. 4.27–4.29 показывает, что для ширины зоны нечувствительности имеет место определенное максимальное значение , выше которого применение системы автоматического управления нецелесообразно.

Рис. 4.26. Блок-схема алгоритма анализа влияния ширины зоны нечувствительности А₂на коэффициент K_g и w

Рис. 4.27. Зависимости коэффициента К_gmin и скорости изменения угла перекоса отвала w от ширины зоны нечувствительности А₂ при запаздывании гидропривода t_гид = 0,1 сек: 1 – скорость w; 2 – коэффициент К_gmin

Анализ рис. 4.27–4.29 показал, что существуют интервалы рациональных значений скорости изменения угла перекоса отвала w. Этот анализ подтверждает выражение.

Для определения при различных значениях среднеквадратичного отклонения вертикальных координат исходного микрорельефа был проведен машинный эксперимент. В качестве примера на рис. 4. 31,4.32 представлены графические зависимости для варьируемых параметров, численные значения которых представлены в табл. 4.5.

Блок-схема алгоритма анализа зависимости коэффициента K_gи ширины зоны нечувствительности А₂ отs_исх представлена на рис. 4.30.

Таблица 4.5. Значения варьируемых параметров

Варьируемые параметры
sисх, м	А2 рад	DА2 рад	w, сек-1	tгид, сек
Значения параметров	0,0324;0,0463;0,0602	0…0,013	0,0001	0…0,1	0,1

Для каждого значения s_исх и А₂ было проварьировано значениеw и определены минимальные значения К_g.

Результаты эксперимента представлены на рис. 4. 31,4.32. Анализ графиков подтверждает правомерность выражения.

Рис. 4.30. Блок-схема алгоритма анализа зависимости коэффициента K_gи ширины зоны нечувствительности А₂ отs_исх

Анализ графиков позволил сделать вывод, что рациональное значение ширины зоны нечувствительности зависит от s_исх. Эта зависимость имеет линейный характер и может быть представлена в виде:

,

где k₂ – коэффициент, зависящий от геометрических размеров автогрейдера.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1. Для ССО в поперечной плоскости зона устойчивой работы определяется выражением , где k₁ = – коэффициент, зависящий от t_гид.

2. Для ССО в поперечной плоскости для получения наименьшего значения коэффициента передачи в поперечной плоскости К_g выявлены зависимости между запаздыванием в гидросистеме t_гид, шириной зоны нечувствительности системы А₂, скоростью изменения угла перекоса отвала w и величиной среднеквадратичного отклонения исходного профиля s_исх.

Рис. 4.31. Зависимости коэффициента К_g от ширины зоны нечувствительности А₂: 1 – при s_исх1 = 0,0324 м; 2 – при s_исх2 = 0,0463 м; 3 – при s_исх3 = 0,0602 м.

Рис. 4.32. Зависимость ширины зоны нечувствительности А₂ от s_исх.

4.5 Обоснование структуры и алгоритмов функционирования перспективной ССО

Полную информацию о положении РО в пространстве можно получить, зная шесть параметров:

x – координату точки РО по оси OX;

y – координату точки РО по оси OY;

z – координату точки РО по оси OZ;

j – угол захвата РО;

g– угол поперечного наклона РО;

a_p - угол резания.

Проанализировав процесс работы автогрейдера для ССО, можно выделить группу параметров, в наибольшей степени влияющих на точность формируемой поверхности грунта.

При формировании земляного полотна точность стабилизации РО является, по сути дела, точностью геометрических параметров формируемого земляного полотна. Учитывая СНиП, становится ясно, что важнейшими параметрами, определяющими точность земляного полотна, являются вертикальная координата y и поперечный уклон g, однако, возможно контролировать точность также по вертикальным координатам двух точек РО. ССО необходимо контролировать или вертикальную координату какой либо точки РО и поперечный уклон РО или вертикальные координаты двух точек РО.

Учитывая, что ССО в основном используются при планировочных и профилировочных работах, когда силы резания грунта не оказывают существенного влияния на точность обработки, углом резания можно в данном случае пренебречь.

В зависимости от угла выноса тяговой рамы b₁ и угла перелома основной рамы a₁ , меняется координата РО по оси ОZ, а также угол захвата РО j. Если не предстоит использование ССО при формировании и обработки откосов, значения a₁ и b₁ можно принять фиксированными, а изменение угла захвата РО j и координаты РО по оси OZ от этих углов не учитывать.

Для определения места на обрабатываемом участке, на котором произошло отклонение положения РО от заданного значения, необходимо также располагать координатой какой-либо точки отвала на плоскости, то есть координатой z и х. При формировании земляного полотна дороги, когда не ставится задача обеспечения ведения машины по заданному курсу и автогрейдер двигается по сформированному земляному полотну, достаточно располагать координатой по оси ОХ, или, иными словами, определять пройденный путь.

Учитывая выводы, сделанные в п. 4.3, для эффективной работы ССО необходимо знание угла захвата РО j.

Исходя из вышесказанного, можно выделить следующую группу параметров, характеризующих положение РО для ССО:

y – вертикальная координата центра режущей кромки РО;

g– поперечный угол наклона режущей кромки РО;

x – координата по оси ОХ от точки отсчета до центра режущей кромки РО;