Способ управления движением ковша драглайна и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления движением ковша драглайна, включающий измерение усилий в подъемных и тяговых канатах и изменение скорости приводов подъемной и тяговой тебедок, о т.личайщийся тем, что, с целью повьшения надежности и долговечности рабочего оборудования и механизмов драглайна за счет ограничения динамических нагрузок путем автоматической коррекции действий машиниста, дополнительно задают управляющие воздействия по скорости приводов подъемной и тяговой лебедок, распознают вы -----1; / полняемую операцию рабочего цикли, згщают предельно допустимые макси мальные или минимальные усилия в . подъемных и тяговых канатах в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла, по величине рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными значениями формируют управляющие воздействия , которые сравнивают с заданными управляющими воздействиями по скорости приводов подъемной и тяговой лебедок, в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла выделяют из сравниваемых максимальные или минимальные управляющие воздействия , которые подают на входы приводов подъемной и тяговой лебедок. (Л 2. Устройство для управления движением ковша драглайна, содержащее блоки регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок, датчик и задатчик натяжения подъемных канатов, подключенные к входам регулятора натяжения подъемных канатов, 00 4 СО СО и задатчик натяжения тяговых канатов, подключенные к входам регулятора натяжения тяговых канатов, о т л и чающееся тем, что оно снабжено задатчиками скорости приводов подъемной и тяговой лебедок, блоком регулирования скорости привода поворота , блоком вьщеления сигнала управления приводом подъемной лебедки, блоком выделения сигнала управления приводом тяговой лебедки, блоком изменения алгоритма выделения сигнала, блоком изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов и блоком распознавания операций рабочего цикла драглайна, выходы которого соединены

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.А (19) (11)i

3(Ю Е 02 Г 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO PERM ИЗОБРЕТЕКИЙ V 0ТН ЦТИЙ ф м., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ..., К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С" (21) 3530212/29-03 (22) 04. 11. 82 (46) 07. 04. 84. Бюл. а 13, (72) M.Ñ. Ломакин, А.М; Ромашенков, Ю.Я.Вуль, Ю.В.Симонов1 Б.В.Ольховиков, А.Б.Розенцвайг и С.Д.Левинтов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт и. Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизацня (53) 622.022.741(088.8) (56) 1. Вуль Ю.Я.,Коючев В.И., Седаков Л.В. Наладка электроприводов экскаваторов. M. "Недра", 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

 540014, кл. Е 02 F 9/20, 1976 (прототип).

3. Ломакин M.Ñ. Автоматическое управление технологическими процессами карьеров. М., "Недра", 1978. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

КОВША ДРАГДАЙНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления движением ковша драглайна, включающий измерение усилий в подъемных и тяговых канатах и изменение скорости приводов подъемной и тяговой лебедок, о т.— л и ч а Й шийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности рабочего оборудования и механизмов драглайна эа счет ограничения динамических нагрузок путем автоматической коррекции действий машиниста, дополнительно задают управляющие воздействия по скорости приводов подъемной и тяговой лебедок, распознают выполняемую операцию рабочего цикла, задают предельно допустимые макси(мальные или минимальные усилия в подъемных и тяговых канатах в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла, по величине рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными значениями формируют управляющие воздействия, которые сравнивают с заданными управляющими воздействиями по скорости приводов подъемной и тяго- вой лебедок, в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла выделяют из сравниваемых максимальные или минимальные управляющие воздействия, которые подают на входы приводов подъемной и тяговой лебедок.

2. Устройство для управления движением ковша драглайна, содержащее блоки регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок, датчик и задатчик натяжения подъемных канатов, подключенные к входам регулятора натяжения подъемных канатов, датчик и задатчик натяжения тяговых канатов, подключенные к входам регулятора натяжения тяговых канатов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено задатчиками скорости приводов подъемной и тяговой лебедок, блоком регулирования скорости привода поворота, блоком выделения сигнала управления приводом подъемной лебедки, блоком выделения сигнала управления приводом тяговой лебедки, блоком изменения алгоритма выделения сигнала, блоком изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов и блоком распознавания операций рабочего цикла драглайна, выходы которого соединены,1084390 с выходами блоков регулирования скорости приводов механизма поворота подъемной и тяговой лебедок, а выход подключен к входам блока изменения алгоритма выделения сигнала и блока изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом задатчика натяжения подъемных канатов и входом задатчика натяжения тяговых канатов, а первый и второй выходы блока изменения алгоритма выделения сигнала подключены соответственно к первому входу блока выделения сигнала управления приводом подъемной лебедки и первому

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления рабочим оборудованием экскаваторов-драглайнов.

Известен способ управления движением ковша драглайна, заключающийся в управлении приводами подъемной и тяговой лебедок по величине рассогласования между скоростью лебедок и их эаданнымн значениями. Устройство, 1б реализующее способ, содержит подъемную и тяговую лебедки с двигателями, соединенными с блоками регулирования скорости двигателей, а также ковш с подъемными и тяговой канатами (11. 1$

Однако данные способ и устройство не обеспечивают ограничения предельно допустимых минимальных и максимальных значений усилий в подъемных и тяговых. канатах при выполнении всех операций рабочего цикла драглайна, так как между скоростью канатов и их натяжением нет однозначной зависимости. Нри недостаточно квалифицированных действиях машиниста усилия в подъемных и тяговых канатах могут значительно отличаться от их предельно допустимых максимальных и минимальных значений, что приводит к увеличению динамических нагрузок рабочего оборудования и механизмов подъема и тяги драглайна, снижению их надежности и долговечности. входу блока выделения сигнала упри= ления приводом тяговой лебедки, вторые входы которых соединены соответственно с выходом задатчика скорости привода подъемной лебедки и выходом задатчика скорости привода тяговой лебедки, а третьи входы блоков выделения сигналов управления соединены соответственно с выходом регулятора натяжения подъемных канатов и выходом регулятора натяжения тяговых канатов, причем выходы блоков выделения сигналов управления приводов подъем. ной и тяговой лебедок подключены к соответствующим входам. блоков регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок.

Наиболее бливким к предлагаемому является способ управления движением ковша драглайна, заключающийся в том, чта измеряют усилия в подъемных и тяговых канатах и изменяют скорость приводов подъемной и тяговой лебедок.

Устройство для осуществления способа содержит блоки регулирования скорос ти подъемной и тяговой лебедок, регулятор, датчик и задатчик натяжения

/ подъемных канатов, регулятор, датчик и эадатчик натяжения тяговых канатов 52).

Однако известные способ и устройство не обеспечивают ограничения максимальных и минимальных усилий в подьемных и тяговых канатах при всех операциях рабочего цикла драглайна.

Это связана с тем, что .изменение скорости подъемной и тяговой лебедок осуществляется по рассогласованию . между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными значениями, которые устанавливаются машинистом драглайна вручную. При этом в результате не всегда квалифицированных действий машиниста усилия в подъемных и тяговых канатах не ограничиваются предельно допустимыми максимальными и минимальными значениями при выполнении всех операций рабочего цикла, что способствует возникновению значительных динамических нагру10843

Устройство содержит ковш 1 с подьемными 2 и тяговыми 3 канатами, блок 4 регулирования скорости привода поворота, подъемную 5 и тяговую 6 лебедки с двигателями 7 и 8 приводов подъема и тяги, подключенных к блокам 9 и 10 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. Блоки 9 и 10, и блок 4 соединены с входами блока 11 распознавания операций рабо- . чего цикла драглайна, который может быть выполнен в виде устройства измеряющего и сравнивающего величины

1 напряжений и токов якорных цепей приводов подъема, тяги и поворота, так как каждая из этих операций характеризуется определенными величинами напряжений и токов указанных приводов ГЗ ). Выход блока 11 подключен к входу блока 12 изменения алгоритма выделения сигнала, представляющего собой релейнцй блок, в котором в saвисимости от сигнала с блока 11 срабатывает определенная группа реле,,и к входу блока 13 изменения задания натяжения подъемных и.тяговых канатов, выполненного в виде источника опорного напряжения, величина которого изменяется в зависимости от сигнала с блока 11, первый выход которого соеди,3 зок в рабочем оборудовании и механизммах подъема и тяги драглайна.

Цель изобретения — повышение надежности и долговечности рабочего оборудования и механизмов драглайна за счет ограничения динамических нагрузок путем автоматической коррекции действий машиниста.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления дви- 10 жением ковша драглайна, дополнитель но задают управляющие воздействия по скорости. приводов подъемной и тяговой лебедок, распознают выполняемую; операцию рабочего цикла, задают пре- 15 дельно допустимые максимальные илн минимальные усилия в подъемных и тяговых канатах в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла, по величине рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными предельными значениями формируют .управляющие воздействия, которые сравнивают с заданными управляющими воздействиями по скорости 25 приводов подъемной и тяговой лебедок, в зависимости от выполняемой операции рабочего. цикла выделяют иэ сравниваемых максимальные или минимальные управляющие воздействия, которые подают на входы приводов подъемной и тяговой лебедок.

Указанная цель достигается также тем, что устройство для осуществления способа снабжено задатчнками скорос- 35 ти приводов подъемной и тяговой лебедок, блоком регулирования скорости привода поворота, блоком выделения сигнала управления приводом подъемной лебедки, блоком выделения сигнала уп- 40 равления приводом тяговой лебедки, е блоком изменения алгоритма выделения с сигнала, блоком изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов и блоком распознавания операций 45 рабочего цикла драглайна, входы ко;торого соединены с выходами блоков регулирования скорости приводов механизма поворота, подъемной и тяговой лебедок, а выход подключен к входак 50 блока изменения алгоритма выделення сигнала и блока изменения задания . натяжения подъемных и тяговых кана-:. тов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом 55 задатчика натяжения подъемных канатов и входом задатчика натяжения тяговых канатов, а первый и второй вы90 4 ходы блока изменения алгоритма выделения сигнала подключены соответственно к первому входу блока выделения сигнала управления приводом подьемной лебедки и первому входу блока выделения сигнала управления приводом тяговой лебедки, вторые входы которых соединены соответственно с выходами задатчика скорости привода подъемной лебедки и выходом зацатчика скорости привода тяговой лебедки, а третьи входы блоков выделения сигналов управления соединены соответст- . венно с выходом регулятора натяжения подъемных канатов и. выходом регулятора натяжения тяговых канатов, причем выходы блоков выделения сигналов управления приводов подъемной и тяговой лебедок подключены к соответствующим входам блоков регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - .графическое изображение области допустимых предельных значений усилий натяжения подъемных и тяговых канатов драглайна при выполнении операций рабочего цикла.

1084390

40

Таким образом, если машинист при копании задает управляющее воздейст45 вне по скорости подъемной лебедки меньше, чем то, которое необходимо для ограничения (поддержания) минимального натяжения подъемных канатов, то на вход привода подъемной лебедки

50 подают управляющее воздействие, соответствующее минимальному усилию в подъемных канатах, под действием которого скорость подъемной лебедки изменяется и усилие в подъемных канатах ограничивается предельно допусти55 мой минимальной величиной. Если машинист при копании задает управляющее воздействие по скорости тяговой лебедки больше необходимого для огранен с входом задатчика 14 натяжения подъемных канатов, а второй — с входом задатчика 15 натяжения тяговых канатов. Выходы задатчиков 14 и 15 и датчиков 16 и 1? натяжения подъем- 5 ных и тяговых канатов подключены к соответствующим входам регуляторов 18 и 19 натяжения подъемных и тяговых кацатов, выходы которых и выходы задатчиков 20 и 21 скорости подъемной и тяговой лебедок подключены к соответствующим третьим и вторым входам блоков 22 и 23 выделения сигналов управления приводов поцъемных и тяговых лебедок, выполненных в виде диод- 15 ных схем (с опорным напряжением) выделения наибольшего или наименьшего сигнала, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходом блока 12, при переключе- 20 нии контактов которого изменяется алгоритм выделения наибольшего или наименьшего сигнала в блоках 22 и 23, выходы которых подключены к соответствующим входам блоков 9 и 10 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок.

Способ управления движением ковma драглайна осуществляют следующим образом. 30

Для каждой операции рабочего цикла драглайна с целью снижения динамических нагрузок его рабочего оборудования и механизмов обеспечиваются следующие условия ограничения усилий натяжения подъемных S и и тяговых Sт канатов .

Копание 8п 8п mi n ST т ва х

Подъем ковша Sq(Sn max т. т п àõ

Разгрузка ковша

Т in

Опускание ковша

Для обеспечения движения ковша драглайна машинист задает управляющие воздействия по скорости приводов подъемной и тяговой лебедок.

При движении ковша изменяют усилия в подъемных и тяговых канатах и ,распознают; выполняемую операцию рабочего цикла, в зависимости от которой автоматически задают максимальные или минимальные усилия в подъемных и тяговых канатах. По величине рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их предельными заданными значениями формируют управляющие воздействия ,для приводов подъема и тяги, которые

I сравнивают с заданными управляющими воздействиями по скорости приводов подъема и тяги. В зависимости от выполняемой операции рабочего цикла выделяют из сравниваемых управляющих воздействий максимальные или минимальные, которые соответственно подают на входы приводов подъемной или тяговой лебедок, для изменения их скорости.

При этом усилия в подъемных и тяговых канатах ограничены предельно допустимыми максимальными или минимальными значениями. Например, распознав операцию (копание), для обеспечения ограничения минимального натяжения подъемных канатов (S ) Я„ . )

g min и максимального натяжения тяговых канатов (S (S „) автоматически задат вах ют минимальное усилие в подъемных канатах и максимальное в тяговых.

Измеряют усилия в подъемных и тяговых канатах и формируют управляющие воздействия для приводов подъемной и тяговой лебедок, соответствующие минимальному усилию в подъемных канатах и максимальному в тяговых. Полученные управляющие воздействия сравнивают соответственно с заданными машинистом управляющими воздействиями по скорости привода подъемной и тяговой лебедок. Для привода подъемной лебедки из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наибольшее и подают на его вход, а для привода тяговой лебедки из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наименьшее и подают на вход этого привода.

84390

7 1.0 ничения максимального усилия тяговых канатов, то на вход привода тяговой лебедки подают управляющее воздействие, соответствующее максимальному, усилию в тяговых канатах. Если усилие в подъемных канатах больше минимального значения, а в тяговых канатах меньше максимального, то управление скоростью подъемных и тяговых лебедок осуществляется согласно заданным машинистом управляющим воздействиям.

При прдъеме ковша автоматически задают максимальные усилия в подъемных и тяговых канатах и из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наименьшее. При разгрузке ковша задают максимальное усилие в подъемных канатах и минимальное в тяговых и из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наименьшее для привода-подьемной лебедки и наибольшее для привода тяговой лебедки. При опускании ковша задают минимальное усилие в подъемных и тяговых канатах и из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наибольшее.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

При управлении движением ковша машинист задает скорость подъемной и тяговой лебедок с помощью командоаппарата 20 задания скорости подъема и командоаппарата 21 задания скорости тяги, сигнал от которых соответственно через блоки 22 и 23 выделения сигналов управления поступает на входы блоков 9 и 10 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. По величине сигналов тока и напряжения силовой цепи приводов поворота, подъема и тяги, поступающих с блоков 4, 9 и 10 регулирования скорости привода поворота подъемной и тяговой лебедок, блоком 11 осуществляется распознавание выполняемой операции рабочего цикла. Выходной сигнал блока 11, соответствующий выполняемой операции рабочего цикла, поступает на входы блока 12 изменения алгоритма выделения управляюще го сигнала и блока 13 изменения задания натяжения подъемных и тяговых . канатов. На основании сигналов, поступающих с блока 11 распознавания выполняемой операции рабочего цикла,. блок 13 изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов подает на входы задатчиков 14 и 15 натяжения подъемных и тяговых канатов сигналы, соответствующие предельно- допустимым значениям натяжения подъемных и тяговых канатов. При копании блок 13 подает на вход задатчика 14 сигнал, соответствующий минимально допустимому усилию в подъемных канатах, а на вход задатчика 15 — сигнал, соответствующий максимально допустимому усилию в тяговых канатах. При подъеме ковша блок 13 подает на входы задатчиков 14 и 15 сигналы, соответствующие максимально допустимым усилиям в подъемных и тяговых канатах. При разгрузке ковша блок 13 подает на вход задатчика 14 сигнал, соответствующий максимально допустимому значению усилия в подъемных канатах, а на вход задатчика 15. — сигнал, соответствующий минимально допустимому усилию в тяговых канатах.

При опускании ковша блок 13 подает на вход задатчиков 14 и 15 сигналы, соответствующие минимально допустимым усилиям в подъемных и тяговых канатах. Сигналы с выходов задатчиков 14 и 15 натяжения подъемных и тяговых канатов, соответствующие предельно допустимым минимальным или максимальным для каждой операции рабочего цикла, поступают на входы соответственно регулятора 14 натяжения

35 подъемных канатов и регулятора 15 натяжения тяговых канатов, где сравниваются с сигналами датчиков 16 и 17 натяжения подъемных и тяговых канатов. В результате на выходах регуля торов 18 и 19 натяжения подъемных и- тяговых канатов формируются управляющие воздействия по величине рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными

45 предельно допустимыми для каждого цикла значениями. Сформированные регуляторами 18 и 19 натяжения подъемных и тяговых канатов управляющие воздействия поступают на третьи вхо50 ды соответственно блоков 22 и 23 выделения сигналов управления приводов подъема и тяги, где сравниваются с выходными сигналами задатчиков 20 и 21 скорости подъемной и тяговой лебедок, которые поступают на вторые входы блоков 22 и 23 выделения сигналов управления.

Для приводов подъемной и тяговой лебедок выделение блоками 22 и 23

390 10 для каждой операции рабочего цикла . предельно допустимыми максимальными или минимальными значениями, так как при попадании ковша на границу области допустимых усилий в подъемных и тяговых канатах (в результате недостаточно квалифицированных действий машиниста или вследствие влияния на его работу плохих погодных и сложных горно-геологических условий) блоки 22 и 23 автоматически отключают от входов блоков 9 и 10 регулирования .скорости подъемной и тяговой лебедок сигналы с выходов задатчи° ков 20 и 21 скорости лебедок и подключают вместо них сигналы с выходов регуляторов 18 и 19 натяжения подъемных и тяговых канатов, под действием которых обеспечивается стабилизация предельно допустимых усилий в подьемных и тяговых канатах для каждой операции рабочего цикла.

Устройство для управления движением ковша драглайна может быть реализовано на элементах унифицированной блочной системы регуляторов на интегральных микросхемах. В качестве задатчиков скорости приводов подъемной и тяговой лебедок могут быть использованы сельсинные командоаппараты, применяемые на драглайне.

Таким образом, предлагаемый способ управления движением ковша драглайна и устройство для его осуществления позволяют ограничивать предельно допустимые максимальные. или минимальные усилия в подъемных и тяговых канатах путем автоматической коррекции действий машиниста.при управлении движением ковша драглайна.

Применение предлагаемого способа и устройства управления позволяет снизить динамические нагрузки на рабочее оборудование и механизмы драг-: .1 лайна„ увеличить его надежность и с долговечность, а также облегчить управление экскаватором.

9 . 1084 наибольшего или наименьшего управляющего воздействия осуществляется в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла. Для этого на пер вые (управляющие) входы блоков 22 и 23 выделения сигналов управления подаются сигналы с выходов блока 12 изменения алгоритма выделения сигнала. Выходной сигнал блока 12, соединенйого с блоком 11 распознавания 1п выполняемой операции рабочего цикла, соответствует требуемому алгоритму выделения сигналов для блоков 22 и 23. При копании на основании сигна-: лов, поступающих с выхода блока 11, для привода подъемной лебедки блоками 22 обеспечивается выделение наибольшего из сравниваемых сигналов управления (с выходов задатчика 20 и регулятора 18), а для привода тя- 2О говой лебедки блоком 23 обеспечивается выделение наименьшего из сравниваемых сигналов управления (с выходов задатчика 21 и регулятора 19).

При подъеме ковша блоки 22 н 23 выде- 25 .ления сигнала управления обеспечи вают выделение из сравниваемых управ ляющих воздействий наименьшего, как для привода подъемной, так и для привода тяговой лебедок. При разгрузке ковша обеспечивается выделение наименьшего управляющего воздействия для привода подъемной лебедки и наи- большего управляющего воздействия для привода тяговой лебедки. При опускании ковша обеспечивается Вцде"

35 ление наибольшего управляющего воз" действия как для привода подъемной, так и для привода тяговой лебедок.

Выделенные блоками 22 и 23 сигналы управления подаются соответственно на входы блоков 9 и 10 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. При этом скорости подъемной и тяговой лебедок изменяются таким образом, чтобы усилия в подъемных и тяговых канатах ограничивались

1084390 щюю,1

ВНИИПК Заказ 1.943/24 Тираж 644 Подписное

Филиал ППП "Петеит", г.Ужгород, ул.Проектная, 4