Устройство контроля положения исполнительного органа горной машины в профиле пласта

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГА;НА ГОРНОЙ МАШИНЫ В ПРОФИЛЕ ПЛАСТА, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно сЬединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель , фильтр резонансной частоты и блок: усреднения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено фазоинвертором, последовательно соединенными фильтром, интегратором, сумматором и последовательно соединенными узкополосным фильтром, усилителем-ограничителем и частотным дискриминатором , причем вход, фильтра соединен с выходом усилителя; вход узкополосного фильтра соединен с выходом вибропреобразователя , выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом сумматора, твход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднения, а выход - с входом нормализатора и третьим входом сумматора , выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора соединен с другим входом усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) Е 2! С 3524

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Kr Q

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3481616/22-03 (22) 17.05.82 (46) 30.10.83. Бюл. № 40 (72) 3. А. Черняк, Г. M. Нунупаров, Л. К. Лукашанец, В. Г. Гришин, А. M. Анохин и В. Ф: Стародубцев (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А. А. Скочинского и Ордена Ленина институт проблем управления (53) 622.232.?2 (088.8)

-(56) 1. Шахтная автоматика. Сборник. M., «Недра», 1975, с. 252.

2. Патент США № 4143552, кл. б 01 N 2900, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ГОРНОЙ MAIIIHHbl В ПРОФИЛЕ

ПЛАСТА, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно сЪединенBU 10512 8 А яые вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок. усреднения, отличающееся тем, что, с це- лью повышения точности контроля, оно снабжено фазоинвертором, последователь.l но соединенными фильтром, интегратором, сумматором и последовательно соединенными узкополосным . фильтром, усилите.лем-ограничителем и частотным дискриминатором, причем вход фильтра соединен с выходом усилителя; вход узкополосного фильтра соединен с выходом вибропреобразователя, выход частотного дискриминатора соединен с вторым .входом сумматора, вход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднения, а выход — с входом нормализатора и третьим входом сумматора, выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора сое: динен с другим входом усилителя.

105!268

Изобре1енис относится к автоматизации горных машин, и более конкретно к авто матическому вождению добывающих машин по гицсометрни угольного пласта.

Известно устройство контроля положения режущего органа комбайна, содержа. щее электрогпдравлический датчик парада-уголь типа «Рубин» (1).

Однако устройство ненадежно в работе из-за расположения чувствительного элемента в зоне разрушения массива и труд5

10 ности съема информации со шнеков комбайна.

Известно устройство контроля положения исполнительного органа гарной машины, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно соединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок усреднения (2) . бочего органа, что приводит к уменьшению сттносительной величины полезного сигнала.

И, наконец, использование резонансной частоты в качестве сигнальной не позволяет применять ее для формирования опорного (нормализующего) сигнала, хотя имен-. но для этой цели она является самой подходящей как наиболее стабильная и малоподверженная действию случайных шумов.

Это заставляет нормировать полезный сигнал при изменении общей мощности вибраций по неконтролируемым причинам путем введения автоматической регулировки

50 усиления (АРУ), которая в данном случае . является малоэффективной, так как необходимая постоянная времени АРУ и скорость изменения полезного сигнала в значительной степени перекрываются, что при. водит к дополнительным потерям доли по.

Известное устройство обладает рядом недостатков. Так, для оценки момента перехода границы уголь-порода используется зависимость формы и амплитуды огибающей спектральной компоненты вибраций, лежащей в области собственной частоты рабочего органа, от изменения механических свойств среды при переходе границы уголь-порода. В этом устройстве для оценки момента перехода режущим органом границы уголь-порода используется зависимость формы и амплитуды огибающей спектральной компоненты вибраций,, совпадающей с резонансной частотой рабочего органа, от изменения механических свойств среды при переходе границы уголь-порода.

Однако, как показывает опыт, использование лишь одной указанной компоненты не обеспечивает необходимой точности контроля границы перехода, так как в этом случае малый сигнал, несущий полезную ин- формацию, накладывается на сигнал большой амплитуды собственного резонанса ра- 40 лезпого сигнала, а в конечном счете к ма. лой точиости контроля границы уголь-порода.

Кель изобретс ния — повышение точносб ти контроля положения рабочего органа ком* байна в профиле пласта.

Указанная цель достигается тем, что устройство контроля положения исполнительного органа горной машины в профиле пласта, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно соединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок усреднения, снабжено фаэоинвертором, последовательно соединенными фильтром, интегратором, сумматором и последовательно сое. диненными узкополосным фильтром, усилителем-ограничителем и частотным дискриминатором, причем вход фильтра соединен с выходом усилителя, вход узкополосного фильтра соединен с выходом вибропреобразователя, выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом сумматора, вход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднения, а выход — с входом нормализатара и третьим входом сумматора, выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора соединен с другим входом усилителя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вибропреобразователь 1, выход которого соединен с первым входом усилителя 2 и входом узкополосного фильтра 3. Выход усилителя 2 соединен с входом фильтра 4 резонансной частоты и входом фильтра 5, а второй вход усилителя 2 соединен с выходом нормалиэатора 6.

Выход фильтра 4 резонансной частоты соединен с входом блока 7 усреднения, выход которого соединен с входом фазоинвертора 8, а выход фазоинвертора соединен с первым входом сумматора 9 и sxoдом нормализатора 6. Выход фильтра 5 соединен с входом интегратора 10, выход которого соединен с вторым входом сумматора 9, который своим выходом подсоединен к входу логического блока 11. Выход узкополосного фильтра 3 соединен с вЪодом усилителя-ограничителя 12, подсоединенного своим вйходом к входу частотного дискриминатора 13, выход которого подсоединен и третьему входу сумматора 9.

Устройство работает следующим абра зом..

Усиленный усилителем 2 сигнал, снимаемый с вибропреобразоватеяя (акселеметра) I, фильтруется фильтрами 4 и 5. ильтр 4 вырезает из всего спектра сигнадй зкую полосу и окресности предварительно определенной резонансной част<пы рабочего органа. Из нее блок 7 усреднения

1051268 оставнтель Р. Гладун

Редактор А. Власенко Техред И. Верее Корректор О. Тнгор

Заказ 8632/35 Тяраж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113036, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/Б

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 и фазовый инвсртор формируют опорный сигнал отрицательной полярности, используемый для нормировки вибросигнала. Нормировка осуществляется в двух блоках: с помощью норм ализатора 6 регулируется коэффициент усиления усилителя 2, причем постоянная времени управляющего сигнала в данном случае. в отличие от прототипа, может быть выбрана достаточно большой с тем, чтобы не подавить полезный сигнал, и в сумматоре 9, где происходит вычитание 0 опорного сигнала из сигналов, формируемых интегратором 10 и частотным дискриминатором 13.

Детальные исследования спектральной структуры вибраций позволяют выделить 15 ряд компонент, несущих информацию о переходе режущим органом границы породауголь, как в амплитудных изменениях сигнала, так и в фазовых. Причем фазовая информация оказывается значительно бо20 лее устоичивои по отношению к шуму как ударного . (разового), так и регулярного характера.

Использование в устройстве. фазовой информации позволяет повысить точность контроля границы уголь-порода и значительно 25 увеличить помехозащищенность устройства в условиях различных шахт и комбайнов.

С целью повышения надежности работы в устройстве применен принцип дополнительности. При малых внешних шумах и стабильном отношении упругих свойств Зч угольного пласта н породы основная инфор мация о границе формируется цепочкой, составленной из фильтра 5 и интегратора 10. При этом для формирования выходного сигнала в блоке 11 используется главным образом амплитудная составляющая вибрации: При появлении шума система нормировки подавляет прохождение сигнала по цепи 2, 5 и 10. При этом основной информационный вклад в формирование выходного сигнала осуществляется цепочкой, составленной из блоков 3, 12 и 13, в которой используется фазовая составляющая полезной информации. Таким образом достигается устойчивая работа устройства в различных условиях выемки угля.

Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на вход логического блока 11, где в зависимости от выбранной системы индикации формируется необходимое напряжение в аналоговом или дискретном виде.

В простейшем случае момент перехода границы уголь-порода фиксируется переключением двух лампочек различного. цвета, например: уголь — горит зеленая лам. па, порода — красная. При необходимос ти автоматического управления положением режущего органа выходной сигнал в аналоговой или дискретной форме передается на управляющее устройство сервопривода.

Преимущество предлагаемого устройства перед базовым состоит в том, что оно предназначено для использования на .узкозахватных комбайнах с диаметром шнеков меньше 900 мм, и позволяет осуществлять контроль положения с высокой точностью.