Устройство для гашения колебаний металлоконструкций машин для открытых горных работ

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ МАШИН ДЛЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНБ1Х РАБОТ , содержащее датчик колебаний, подключенный через формирователь управляющего воздействия к системе управления гидроцилиндром , отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности гашения главных форм колебаний без увеличения массы и габаритов металлоконструкций, оно снабжено механическим фильтром, выполненным в виде упруговязкого узла с инерционным элементом, установленным на металлоконструкции , причем коэффициент жесткости упруговязкого узла выбран из условия равенства частоты колебаний инерционного элемента и одной из собственных частот колебаний металлоконструкции, а коэффициент вязкого сопротивления - из условия обеспечения величины логарифмического декремента колебаний инерционного элемента в пределах 0,65-0,8, причем дат (Л чик колебаний установлен на инерционном элементе, а гидроцилиндр - в подвеске роторной стрелы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1065551 А

s(51) Е 02 F 326,1

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ,,„

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3440351/22-03 (22) 14. 05.82 (46) 07.01.84. Бюл. № 1 (72) Д. К. Гришин (71) Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (53) 621.879.48 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 672403, кл. F 16 F 15/03, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 899762, кл. E 02 F 3/26, 1980 (прототип).

3. Гришин Д. К. и Морин В. А. Формирование управляющего воздействия при активном демпфировании колебаний металлоконструкций отвалообразователей.

Сб. «Шахтный и карьерный транспорт».

Вып. 6, М., «Недра», 1980, с. 285. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ

КОЛЕБАНИЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

МАШИН ДЛЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ, содержащее датчик колебаний, подключенный через формирователь управляющего воздействия к системе управления гидроцилиндром, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности гашения главных форм колебаний без увеличения массы и габаритов металлоконструкций, оно снабжено механическим фильтром, выполненным в виде упруговязкого узла с инерционным элементом, установленным на металлоконструкции, причем коэффициент жесткости упруговязкого узла выбран из условия равенства частоты колебаний инерционного элемента и одной из собственных частот колебаний металлоконструкции, а коэффициент вязкого сопротивления — из условия обеспечения величины логарифмического декремента колебаний инерционного элемента в пределах 0,65 — 0,8, причем датчик колебаний установлен на инерционном элементе, а гидроцилиндр — в подвеске роторной стрелы.

1065551

Изобретение относится к горному машиностроению и может быть использовано в роторных экскаваторах и отвалообразователях.

Известно устройство, содержащее дополнительную массу, связанную с металлоконструкцией посредством гидроцилиндра, а также установленный на металлоконструкции датчик колебаний, подключенный к системе управления гидроцилиндром (1).

В устройстве гашение колебаний осуществляется управляемым силовым воздействием на металлоконструкцию, пропорциональный величине дополнительной (реактивной) массы и амплитуде ее перемещения.

Однако эффективность гашения колебаний недостаточна из-за ограничений, накладываемых на величину дополнительной массы и амплитуду ее перемещения исходя из конструктивных и экономических соображений (увеличения металлоемкости, габаритов, стоимости конструкции). 20

Наиболее близким к изобретению является устройство для гашения колебаний металлоконструкций машин для открытых горных работ, содержащее датчик колебаний, подключенный через формирователь управляющего воздеиствия к системе управления

25 гидроцилиндром (2)Д).

Однако эффективность гашения колебаний с помощью известного устройства недостаточна из-за ограничений, накладываемых на величину коэффициента усиления электрического сигнала, поступаю>цего от датчика колебаний на вход системы управления гидроцилиндром, поскольку при большом усилении, необходимом для эффективного гашения колебаний, наряду с полезным сигналом, пропорциональным амплитуде главных форм колебаний металлоконструкций, возрастает уровень помех, к которым в роторных экскаваторах относятся, например, высокочастотные колебания от воздействия транспортера, высшие формы колебаний металлоконструкций и т.д. Высокий уровень 40 помех на входе системы управления гидроцилиндром приводит к потере устойчивости устройства и снижению эффективности гашения главных форм колебаний металлоконструкций.

Ислью изобретения является повышение эффективности гашения главных форм колебаний без увеличения массы и габаритов м(тс>лл око н ст1> > KHH Й.

Указанная цель достигается тем, что уст50 ройсти> для гашения колебаний металлоконструкций машин для открытых горных раб>от. содержагцее датчик колебаний, поди,—.ю ишцый через формирователь управляюц>сп> и>здсйствия к системе управления гидроц»лицдром, снабжено механическим фильтром, выполненным в виде упруговязкого узла с инерционным элементом, установленным ца мсталлокоцструкции, причем коэффициент жесткости упруговязкого узла выбран из условия равенства частоты колебаний инерционного элемента и одной из собственных частот колебаний металлоконструкции, а коэффициент вязкого сопротивления — из условия обеспечения величины логарифмического декремента колебаний инерционного элемента в пределах 0,65 — 0,8 причем датчик колебаний установлен на инерционном элементе, а гидроцилиндр — в подвеске роторной стрелы.

На фиг. 1 представлена схема устройства для гашения колебаний металлоконструкций машин для открытых горных работ; на фиг. 2 — амплитудно-частотные характеристики, иллюстрирующие эффективность применения предлагаемого устройства.

Устройство включает гидроцилиндр 1, встроенный в подвеску 2 роторной стрелы 3. Инерционный элемент 4, имеющий массу 1 — 2 кг, присоединен к металлоконструкции роторной стрелы 3 посредством упруговязкого узла 5, коэффициент жесткости с которого выбран из условия равенства частоты колебаний инерционного элемента одной из собственных частот колебаний металлоконструкций, а коэффициент низкого сопротивления К вЂ” из условия обеспечения величины логарифмического декремента колебаний инерционного элемента в пределах 0,65 — 0,8.

Датчик 6 колебаний установлен на инерционном элементе 4 и через усилитель 7 и формирователь 8 управляющего воздействия подключен к системе 9 управления гидроцилиндром 1.

При работе экскаватора под действием переменных нагрузок, приложенных к рабочему органу, возникают колебания металлоконструкции и в том числе вертикальные колебания роторной стрелы 3 за счет деформации подвески 2. Под влиянием кинематического возмущения со стороны роторной стрелы происходят резонансные колебания инерционного элемента 4, фиксируемые датчиком 6 колебаний. Электрический сигнал от датчика 6 после усиления в усилителе 7 поступает на формирователь 8 управляющего воздействия, вырабатывающий управляющее воздействие для системы 9 управления гидро цил и ндро м 1.

При движении штока гидроцилиндра 1 в подвеске 2 возникают переменные усилия, препятствующие колебаниям роторной стрелы, что приводит к гашению главных форм колебаний металлоконструкций экскаватора.

В качестве датчика колебаний используется, например, аксолерометр. Алгоритм работы формирователя управляющего воздействия определяется на основе методики (3) из условия обеспечения заданной степени гашения главных форм колебаний металлоконструкций.

Установка датчика колебаний на инерционном элементе, частота колебаний кото1065551

g7uz 2

ВНИИПИ Заказ!0638/34 Тираж 64о Подписное

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рого равна одной из собственных частот металлоконструкций, позволяет, с одной стороны, выделить и усилить главные формы колебаний, а с другой — подавить высокочастотные помехи, так как динамическая система инерционный элемент — упруговязкий узел является для них заградительным фильтром. При оптимальном значении логарифмического декремента колебаний инерционного элемента равном 0,65 — 0,8 амплитуда его колебаний в 4 — 5 раз больше амплитуды колебаний роторной стрелы, что позволяет в такой же степени повысить эффективность гашения главных форм колебаний металлоконструкций по сравнению с известным устройством при одинаковом коэффициенте усиления электрического сигнала, поступающего от датчика колебаний на вход системы управления гидроцилиндром, определяемого условиями устойчивости. При значении 0,8 эффективность гашения колебаний снижается из-за уменьшения амплитуды колебаний инерционного элемента, а при значении 0,65 — снижается из-за слабого затухания предшествующих колебаний в случае изменения фазы возмущения на рабочем органе роторного экскаватора.

Поскольку в предложенном устройстве гашение колебаний производится с помощью гидроцилиндра, встроенного в металлоконструкцию, а не воздействием со стороны дополнительной (реактивной) массы, величину инерционного элемента из практических соображений целесообразно принять равной

1 — 2 кг, что не вызывает увеличения общей массы и габаритов металлоконструкций при одновременном существенном повышении эффективности гашения колебаний.

Амплитудно-частотные характеристики (фиг. 2) подтвеождают преимущества предложенного устройства по сравнению с известным.

На фиг. 2 введены следующие обозп,".кния: P — собственная частота колебаний металлоконструкций (роторной стрелы) экскаватора; ы — частота изменения возмущающей силы, приложенной к рабочему органу;

К вЂ” коэффициент динамичности, равный отношению амплитуды динамического перемещения элемента к его статическому смещению.

Сравнение кри вых (на фиг. 2) показы вает, что в наиболее неблагоприятном резонансном режиме колебания роторной стрелы при использовании предложенного устройства (кривая II) в 10 раз меньше ее колебаний при использовании известного устройства (кривая 1). Поскольку колебания инерционного элемента (кривая III) превышают колебания роторной стрелы (кривая II), установка датчика колебаний на инерционном элементе возволяет выделить и усилить

20 главные формы колебаний металлоконструкций, а также подавить высокочастотные помехи, отрицательно влияющие на устойчивость динамической системы. В результате обеспечивается возможность увеличения коэффициента усиления электрического сигнала, поступающего от датчика 6 колебаний на вход системы управления гидроцилиндром, без снижения устойчивости системы, что является резервом для дополнительного повышения эффективности гашения колебаний при использовании предложенного устройства.

Использование предложенного устройства обеспечивает повышение эксплуатационной производительности роторного экскаватора в результате снижения уровня динамических нагрузок и соответствующего повышения надежности металлоконструкций, а также улучшение условий труда за счет снижения вибраций на рабочих местах.