Устройство для управления роторным экскаватором при планировке рабочей площадки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ а СКАВАТОРОМ . ПРИ ПЛАНИРОВКЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ , включающее привод подъема роторной стрелы, датчик высоты подъема ротора , выходной сумматор, первый блок коррекции полоитания ротора по отклонению углов наклона экскаваторе в продольм ном н попере шом направлении, содерж щий датчики и аадатчикн продольного и поперечного угла наклона экскаватора, подключенные соответственно к н второму сумматорам, синусно-крсинуоный датчик у-ла поворота роторной стрв« лы и вычислительный блок, входы которого подключены к выходам сумматоров и к синусно-консинусному датчику угла поворота роторной стрелы, второй блок /.; коррекции положения ротора по высоте смещения центра поворота роторной стрелы, содержащий последовательно со единенные датчик ско{эости перемещений экскаватора, множительный блок и интег ратор , выходы блоков коррекции и цатчиI ка высоты подъема ротора подсоединень; через выходной сумматор к приводу по ; дъема роторной стрелы, отличаю - щ е е с я тем, что,с целью повышения точности управления, блок коррекции положения ротора по вьюоте смещения центра поворота роторной стрелы сна& жен задатчиками величин рассто5ший по горизонтали от оси вращения поворотной ; платформы до переднего и заднего кра .QB ходовой части экскаватора в продольiHOM направлении, задатчиками величин I расстояний по горизонтали от оси враще- |ния поворотной платформы по левого и {правого краев ходовой части экскаватора в поперечном направлении, двумя нуль (Л органами, двумя релейными элементами и вторым и третьим множительными блоками, причем вход первого нуль-органа подключен к выходу первого сумматора : первого блока коррекции и к первому входу второго множительного блока, а э {ВЫХОД первого нуль-органа подключен к I входу первого репейного элемента, через гвыходные ксжтакты которого зацатчики ; величин расстояний по горизонтали от .оси вращения поворотной платформы до U1 i переднег о и заднего краев ходовой чао ти экскаватора в продольном направлении подсоединены к второму входу второго множительного блока, вход второго нулЕ органа подключен к выходу второго сум . матора первого блока коррекции и к ne(v вому входу третьего множительного блока , а выход второго нуль-органа подкл1о чен к входу второго релейного элемента, через выходные контакты которого подсоединены эадатчики величин расстояний по горизонтали от оси вращения поворотной платформы до левого и правого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК : ур Е 02 F 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!":.;,," и,, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

1 а, (2 1 ) 3365 449/29-03, ратор, выходы блоков коррвхции и датчи (22) 17.12.81,, ка высоты подъема . ротора подсоепинень (46) 07.09.83. Бюл. № 33 - "!через выходной сумматор к приводу по (72) M. Б. Берэнбойм и Ю. E. Городвц» дъема роторной стрелы, о т л и ч а ю кий .,щ е е с я тем, что,с целью повышения (71) Гссупарстввнный научно-исслецож, .точности управления, блок коррекции тельский, проектно-конструкторский и . положения ротора по высоте смещения проектный институт угольной промышлен - - центра поворота роторной стрелы снаб ности "УкрНИИпроект" .." жен задатчиками величин расстояний по (53) 621,879.34(088.8), горизонтали от оси вращения поворотной (56) l. Ахутин Г. К. и gp, Автоматизация1.", :, платформы до перепнего и запнего кра технологических процессов на карьерах.,. - .ев ходовой части экскаватора в прополь

М., "Недра", 1977, с. 120-126. --::,ном направлении, зацатчиками величин

2. Авторское свипетельство СССР .:,:: расстояний по горизонтали от оси враще № 371309, кл. Е 02 F 3/26, 1973. ния поворотной платформы до левого и

3. Патент ЧССР № 141048, ...:. правого краев ходовой части экскаватора кл. g 06 Q 3/02, опублик. 1971 --., . в поперечном направлении, двумя нуль- . ,(прототип). органами, двумя репейными элементами

"(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВ .;: и вторым и третьим множительнымй бло

ЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ ..: ками, причем вход первого нуль-органа

ПРИ ПЛАНИРОВКЕ РАБОЧЕЙ ПЛОША- ": подключен х выходу первого сумматора

ДКИ,включающее привоп подъема ротор .:. . первого блока Коррекции и к первому ной стрелы, датчик высоты подъема ро- ..: — входу второго множительного блока, а тора, выхопной сумматор, первый блок:: ; .выход первого нульоргаиа поцключвн к коррекции положения ротора по отклоне%. -.;:: вхоцу первого релейного элемента, через нию углов наклона. экскаватора в продолж", выхопные контакты которого зацатчики ном и поперечном направлении, cogeptca",-, величин расстояний по горизонтали от щий Патчики и захватчики продольного и - |.оси вращения поворотной платформы до поперечного угла наклона экскаватора, -.,, переднего и зацнего краев хоповой чао поцключенные соответственно х первому :, . ти экскаватора в пропольном направлении и второму сумматорам, синусно-косинус . подсоединены к второму входу второго ный датчик у:-ла поворота роторной стрв;:- множительного блока, вхоц второго йули лы и вычислительный блок, вхопы кото - .:. органа подключен к выхоцу второго сумрого попключены к выхопам сумматоров;.,;,-матора первого блока коррекции и к пери K синусно-хоисинусному датчику угла,- ::.: -вому входу третьего множительного блоповорота роторной стрелы, второй блок,-. -:- ха, а выход второго нуль-органа подклю коррекции положения ротора по высоте -.. - чен к входу второго релейного элемента, смещения центра поворота роторюй,:; через выхоцныв контакты которого поцстрелы, содержащий послеповательно со, соединены запатчики величин paccmsединвнные датчик скорости перемещения . - ний по горизонтали от оси вращения по экскаватора, множительный блок и интвг воротной платформы до левого и правого г

10400с 1 краев ходовой части экскаватора в попе- рого и третьего множительных блоречном направлении к второму axogy ков подсоединены к выходному сум- третьего множительного блока,выхоцы вто матору.

Изобретение относится к автомати тс к автоматиза» Недостатками данного типа устройства ции произвоцственных процессов на от являются ограниченность применения; не крытых горных разработках, в строитель всегда возможно установить световой ге стве и может найти применение на вскрыщ- . нератор за роторным экскавато м, так ных и цобычных роторных экскаваторах с 5 доступ светового потока к фотон иемно с рело на гусеничном ходу., му устройству, устанавливаемому на эк приемно

Известно устройство для управления скаваторе, перекрывается слецуюшим роторным экскаватором, включающее при- за экскаватором вс ром вспомогательным обору» вод подъема роторной ст лы цатчик р ре,д дованием, например. кабелеперецвижчиком высоты поцъема ротора, блок сравнения 10 обслуживание светового генератора требуЛИ 1.ИКаПИИ ОоСЛУжИВаЮЩЕГО заданной и цействительной высот подъема ет высокой квалифик бс ротора, блок коррекции положения рото персонала; для работы светового гене ра по отклонению углов наклона экска- тора требуется вспомогательное оборуцо ватора, содержащий датчики продольного вание бл ок питания, кабель, защита от и поперечного углов наклона экскаватора, 15 цожця, снега и т.п. устро ство, входы кото роторным экскаватором, при планировке рого поцключены к выхоцам цатчиков: рабочей ра оче площадки; включающее привод процольного и поперечного углов наклона . подъема роторной ст лы ат экскавато и гла п ра и угла поворота роторной 20 подъема ротора, выхоцной сумматор, .стрелы, причем выхоцы с блока коррек . первый блок к лок коррекции положения ротора ции и цатчика высоты поцъема ротора по отклонению углов наклона. экскаватора подсоединены че з б а п иво по рез лок сравнения к содержащий датчики продольно о ау въвмв рогорнок огрвлм (11 . рвчвного углов наклона вкоквввгорв, аол

В связи с ТеМ что сТ и т у ро с во 110 . ключенные соответственно к первом

25 своей структуре не имеет блока коррек- и второму сумматорам, синусно-косинус ции ротора по высоте смещении экска- ный цатчик угла поворота роторной стре ватора, оно имеет ограниченные возмож- лы и вычислительный блок, вхоцы кото ности и позволяет плани вать о ро площадки го поцключены к выходам сумматоров и горизонтальные в поперечном направлении 30 к синусно-к синусно-косинусному цатчику угла по и повторяющие профиль т и р роф той площадки, по ворота роторной стрелы, второй блок которой перемещается экскаватор в процес» коррекции положения ротора по по высоте р в продольном направлении. перемещения центра поворота роторной

Известно устройство цля управления стрелы, содержащей последовательно со» роторным экскаватором, включающее З5 единенные датч щ скорости перемещения привод подъема то ой ст роторно стрелы, блок экскаватора, множительный блок и инте измерения, выходной сумматор и блок ратор, выходы блоков коррекции и даъ коррекции положения ротора по вйсоте чика высоты подъема ротора поцсоедине смещения экскаватора, соцержащий по- ны через выходной сумматор к привоцу . --следовательно соединенные световой ге- > 40 подъема роторной стрелы f3) . нератор, фотоприемное устройство, уси- Однако точность управления при пла» литель светового сигнала, серводвигатель нировке площадки с заданными параметра и преобразователь, причем выхоцы с бло, . ми в известном уст;зой тве, стве недостаточна, ков измерения и коррекции ротора по вслецствие того, что и и оп, что при определении высоте смещения экскаватора подсоецине45: зацанной величин r личины высоты подъема росмешения по вертикали ны через выхоцной сумматор к привоцу тора величина смещения подъема роторной стрелы (2) . центра поворота стрелы с релы при отклонении

051

3 1040 фактических процольного и поперечногв углов наклона экскаватора от запаннйх: определяется с6 значительной погрешностью.

Ilem» изобретения - повышение точио сти управления, 5

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве цля управления ратнер»:. ным экскаватором при планировке рабо: .чей площацки, включающем привод по- цъема роторной стрелы, цатчик высоты,;

I0 подъема. ротора, выходной сумматор, первый блок коррекции положения роторе. по отклонению углов наклона экскавато ра в продольном и поперечном направ лении, соцержащий датчики и запатчики процольного и поперечного углов пекло на экскаватора, подключенные соотве л. отвеяно к первому и второму суммато " рам, синусно-косинусный датчик угла йо sopoTG роторной стрелы и вычислитель ный блок, входы которого поцключены к выходам сумматоров и к синусно-ко синусному датчику угла поворота ротор ной стрелы, второй блок коррекции папо жения ротора по высоте смешения ценФ ра поворота роторной стрелы, соцержа» щей после цова тельно соединенные цатчик скорости перемещения экскаватора,, мно».. жительный блок и интегратор, выхоцы блоков коррекции и датчика высоты по пъема ротора поцсоецинены через вы» .:; хоцной сумматор к приводу подъема роторной стрелы, блок коррекции положе .ния ротора по высоте смешения центра ; поворота роторной стрелы дополнительно : 35 снабжен зацатчиками величин расстояний по горизонтали от оси вращения пово ротной платформы цо перецнего и зацие, го краев хоцовой части экскаватора в цроцольном направлении, зацатчиками 40 величин расстояний по горизонтали от . оси вращения поворотной платформй по левого и правого краев ходовой части экскаватора в поперечном направлении, двумя нуль-органами, двумя релейными;: :45 элементами и вторым и третьим множи» тельными блоками, причем вход первого нульоргана подключен к выхоцу первого сумматора первого блока коррекции и к, первому входу второго множительного: : 50 блока, . а выход первого нуль-органа-i1ciii»: . ключен к входу первого релейного эле",. мента, через выкоцные контакты которр"" го зацатчики величин расстояний по го- . ризонтали от оси вращения поворотной""",". 55 платформы цо переднего и зацнего кребв ходовой части экскаватора в продольном нацпавлении подсоединены к второму вхоау второго множительного блока, а

:вход второго куль-органа поцключен к.. выходу второго сумматора первого блока коррекции и к первому входу третьего множительного блока, а выход второго нуль органа попключен к вхоцу второго релейного элемента, через выхопные кон» такты которого поцсоецинены зацатчики величин расстояний по горизонтали от оси вращения поворотной платформы по левого и правого краев ходовой части экскаватора в поперечном направлении ко второму входу третьего множительно ж блока, а выхопы второго и третьего множительных блоков поцсоецинены к выхопному сумматору.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство включает первый блок 1 коррекции положения ротора по отклонению углов наклона экскаватора, соцерка ший зацатчик 2 и цатчик 3 пропольного угла наклона экскаватора, запатчик 4 и датчик 5 поперечного угла наклона экскаватора; синуснокосинусный цатчик 6 угла поворота роторной стрелы, первый и второй сумматоры 7 и 8, вычислительный блок 9, второй блок 10 коррекции поло жения ротора по высоте смешения точки закреплении роторной стрелы, соцержа .шей датчик 11 скорости перемещения экскаватора, запатчики 12 и 13 величия расстояний по горизонтали от оси враше» ния поворотной платформы цо переднего: и заднего края хоцовой части экскавато ра в продольном направлении, зацатчики 14 и 15 величин расстояний по горизонта ли от оси вращения поворотной платфор мы по левого и правого края ходовой части в поперечном направлении, мно» жительные блоки 16 - 18, нуль юрга ны 19 и 20, интегратор 21, релейные элементы 22 и 23, с выхоцными контммтами 24 и 25, выходной сумматор 26, привод 27 подъема, цатчик 28 высоты подъема ротора.

Основная задача устройства управления приводом подъема роторной стрелы при работе экскаватора такова, чтобы спланировать пцощацку с зацанными процольньп4 и поперечным углами с учетом фактического положении экскаватора в прост»раис тве.

Устройство решает эту задачу с боль» шой точностью, так как устройство цополнительяо учитывает величину смещения геометрического центре машины по вы соте вследствие отклонения фактических

061, б

Перец началом планировки рабочей wo щадки машинист экскаватора с помощью зацатчиков 2 и 4 зацает требуемые углы наклона площадки в продольном и поперечном направлениях, Когда углы наклона подошвы забоя в процольном и поперечном направлениях движения машины равны эацанным и от сутствует смешение центра поворота роторной стрелы относительно исходной точки, то выходной сигнал при этом равен нулю. При передвижении экскаватора ось поворота роторной стрелы получит какое-то отклонение от зацанных углов, а также линейное смешение относительно исходной точки пространства.

Сигнал h h, поступавший с выхода

» вычислительнсп о блока 9, формируется слецуюшим образом. На вхоцы вычисли тельного устройства поступают сигналы с выходов сумматора 7 и 8. Эти сигна лы пропорциональны разностям заданных и фактических углов в продольном)> «Ц», и в поперечном (8 - 6 (, направлениях.

Кроме того, на входы вычислительного устройства 9 поступают сигналы с выхоца синусно-косинусного датчика угла яоворо« та роторной стрелы 0», Вычислительный блок 9, например электромеханический, перемножает и суммирует сигналы в со ответствии с формулой (3), при этом величина p - масштабный коэффициент, пропорциональный радиусу резания и постоянный цля данного типа экскавато ров.

Таким образом, с блока 1 коррекции по отклонению углов в выходной контакт

24 поступит сигнал, пропорциональный величине опрецеляемой выражением (3).

Оцновременно в блоке 10 сигнал, пропорциональный, разности эацанного и фактического углов продольного наклона, с сумматора 7 блока 1 поступает на множительные блоки 16, 17 и нульорган 19. В множительном блоке 16 этот сигнал перемножается с сигналом, пропорциональным скорости перемещения экскаватора VI»qp . Сигнал с выхода множительного блока 16 пропорционален составляющей скорости перемещения, пер пенцикулярной к зацанной плоскости., Этот сигнал поступает в интегратор 21, гце интегрируется. На выходе интеграторе 21 формируется сигнал, пропор»циональный величине смещения reoMe T рического центра экскаватора по высоте от зацанной плоскости при перемещении экскаватора,,Д g (выражение (4)j.

Нуль-орган 19> в зависимости от по

5 10 40 процольного gq, и поперечного 6 р, . углов наклона площадки от зацан3 з

Величина смешения геометрического центра машины вследствие отклонения 5 фактического продольного угла наклона площадки от заданного учитывается

> »» сигналом Ь,п<, а величина смещения вследствие отклонения фактического поперечного угла наклона площадки от заданного 10 и учитывается сигналом hll .

2 » З 1 » >:, (1), ah„"» к, g„-ö„,, гце К - постоянный коэффициент, про IS порциональный расстоянию от оси вращения поворотной плат» формы цо края ходовой части экскаватора, в процольном на» правлении, s сторону которого 20 наклонен экскаватор;

К постоянный коэффициент, пропор циональный расстоянию от оси вращения поворотной платформы цо края хоцовой части экскава 25 тора в поперечном направлении, в сторону которого наклонен экскаватор.

При этом привоц подъема перемещает роторную стрелу на высоту д П, измеряе-,30

/ мую датчиком высоты подъема и равную, ь)> =p((g -я co a (e e+) 5incp)",,(3}.

> =3(»з-»q) "пер d< ц)(3> гце Q - угол поворота роторной стрелы;

Ф

)3 радиус резания; /це, - скорость перемещения экскава.1 тора; 40 время перемещения.

При вывоце привеценных формул было, принято во внимание, что на практике заданные и фактические значения процоль ного и поперечного углов наклона (, f 6,6 ) не превышают 5, поэтому

45 тангенсы и синусы этих углов с цопустимой погрешностью приняты равными этим углем.

Взл»»чины Д», 6) > Ь И2 > д "3 пают в выходной сумматор 26, гце алгеб

50 раически складываются с сигналом, поступающим с выхода цатчика 28 высоты подъема, Перемещение рот(цжбй стрелы по вертикали привоцом 27 цроцолжается, цо тех пор, пока сигнал на выхоце сум;

55 матора 26 не станет равным нулю.

Работает устройство с>»едующим обра зом.

1040 лярности сигнала, пропорционального разности заданного и фактического углов продольного наклона включает или BbIKlflo» чает репейный элемент 22, через контак ты которого подсоединяется соответствующий задатчик 12 или 13 к второму входу множительного блока 17, на выходе . которого формируется электрический сиг»нал, пропорциональный произведению па стоянной величины k, и разности за- - 30 данного и фактических углов продольного наклона - Ц, Этот сигнал определяет величину коррекции высотного положения рабочего органа от смещения геометрического центра экскаватора в продольном- f5 направлении а h (выражение (1)).

1 Алгоритм работы третьей цепи коррек ции аналогичен второй. На выходе множительного блока 18 формируется электрический сигнал, пропорциональный произведению постоянной величины h2, и разности заданного и фактического попе речного наклона 9>-8@ . Этот сигнал

05 1. 8 определяет величину коррекции высотного положения рабочего органа от смещения геометрического центра экскаватора по высоте при неправильной установке экскаватора в поперечном направлении,Ьп (выражение (1).

Сигналы с блоков коррекции и с дат» чика высоты подъема ротора суммируются в выходном сумматоре 26 (выражение (2)), на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный результирую»щей высотной коррекции, который поступает в привод 27 подъема роторной стре» лы и его реализация будет сопровождаться (согласно знаку и величине) компен-, сацией ошибки отклонения ротора относительно формируемой рабочей площадки.

Использование предлагаемого устройства позволяет планировать рабочую пло.шадку с параметрами, отличающимися от параметров той площадки, на которой находится экскаватор.

П11ИИПИ Заказ 6837/ЗО Тираж 673 Подписное

Ф«л«ал ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4