Способ оперативного измерения производительности экскаватора-драглайна

 

СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭКСКАВАТОРАДРАГЛАЙНА , основанньй на измерении длин тягового и подъемного канатов, токов яко.рных цепей двигателей механизмов подъема и тяги ковша, поворота платформы, определении массы движущегося ковша по величине якорного тока двигателя механизма подъе- „ ма с учетом длин тягового и подъемного канатов, режима работы двигателя и уровня динамической составляющей тока якорной цепи, определении массы нетто перемещаемой в каждом цикле экскавации, определении момента времени окончания процесса заполнения ковша, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности за счет учета влияния параметров паспорта зкскавации и категории экскавируемости горной массы, определяют момент времени начала разгрузки ковша при выполнении условий .. , ЗТСР;, ПСР ДВН«« где 1-1, , сигнал включения двигателя механизма тяги ковща в режим сматывания каната с барабана; номинальный и средтно/Л тер ний токи якорной цепи двигателя механизма тяги ковша; пном Пср номинальный и средний токи якорной цепи двигателя механизма подъема ковша; измеряют величину угла поворота платформы от момента начала подъема груженого ковша до момента начала его (Л разгрузки, при этом определяют вертикальную проекцию траектории движения груженого ковша, измеряют длительность цикла экскавации и определяют производительность в каждом цикле экскавации по формуле Q - -hi-Vi f/1JK C to,; 00 PHI - масса нетто, перемещен4;; где ная в цикле экскавации из 00 забоя в отвал; ;о со ti, величина вертикальной проекции траектории перемещения груженого ковша и коэффициент , зависящий от этой величины; ,V,Cf- угол поворота платформы экскаватора при перемещении груженого ковша и коэффициент , зависящей от этой величины; Л - коэффициент, зависящий от категории экскавируемости горной массы;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1)„„

- А

3(59 E 02 F 3 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц масса "нетто", перемещенная в цикле экскавации из забоя в отвал; величина вертикальной проекции траектории перемещения груженого ковша и коэффициент, зависящий от этой величины; угол поворота платформы экскаватора при перемещении груженого ковша и коэффициент, зависящий от этой величины; коэффициент, зависящий от категории экскавпруемости горной массы; где Рн1

111, К1—,М1,С1ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРКТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3536863/29-03 (22) 11.01.83 .(46) 07.04. 84. Бюл. В 13 (72) Н.Б. Бирман, В.П.Казбеков, Г.Я.Корсунский, А.С.Перминов и А.И.Филиппенко (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследователь. ский институт по автоматизации угольной промьппленности (53) 622.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 343043, кл. Е 21 С.47/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3459352/03, кл. Е 02 F 13/26, 1982 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО H3NEPEНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭКСКАВАТОРАДРАГЛАИНА, основанный на измерении длин тягового и подъемного канатов, токов якорных цепей двигателей меха" низмов подъема и тяги ковша, поворота платформы, определении массы движущегося ковша по величине якорного тока двигателя механизма подъема с учетом длин тягового и подъемного канатов, режима работы двигателя и уровня динамической составляющей тока якорной цепи, определении массы "нетто" перемещаемой в каждом цикле экскавации, определении момента времени окончания процесса заполнения ковша, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности эа счет учета влияния параметров паспорта экскавации и категории экскавируемости горной массы, определяют момент времени начала разгруз- ки ковша при выполнении условий т ср „-4 О, 7т нем >.81фп Лт-1, З„„ФО,8Д „ где 51 11 I-1, - сигнал включения двигателя механизма тяги ковша в режим сматывания каната с барабана; тном тср номинальный и сред ний токи якорной цепи двигателя меха. низма тяги ковша; р мапср — номинальный и срединам пср ний токи якорной цепи двигателя механизма подъема ковша; измеряют величину угла поворота платформы от момента начала подъема груженого ковша до момента начала его разгрузки, при этом определяют вертикальную проекцию траектории движения груженого ковша, измеряют длительность цикла экскавации и определяют производительность в каждом цик ле экскавации по формуле

1084393 ч 1 — длительность цикла экскавации; (; — коэффициент перевода массы, выраженной в тоннах, в м массы в целике; ,а производительность экскаватора за ф циклов экскавации определяют по формуле:

Наиболее близким по сущности и назначению к предлагаемому является способ измерения количества выполненной работы P2 ), включающий сле5 дующие основные операции: измерение длин свешивающихся частей подъемного Р, . и тягового

П1 канатов; формирование информации о массе Р; движущегося ковша по величине якорного тока двигателя механизма подъема с учетом положения ковша в пространстве, режима работы двигателя и уровня динамической составляющей

15 тока якорной цепи, являющейся следствием возмущающих воздействий выходных сигналов командоаппарата управления двигателя механизма подъема

25 н(1 -k ) где А. — угол между струной тягового

1 каната 8 и прямой Р, прос веденной через точки схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкивов

30 . — угол между струной подъемного 40 каната 0„ и прямой 3, проведенной через точки схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкивов

Т е+е„,-. „..(Э) Изобретение относится к измерению параметров работы, выполненной драг лайном при ведении открытых горных работ, и предназначено для оперативной оценки производительности экскаватора-драглайна по перемещению горной массы из забоя в отвал с учетом . основных параметров паспорта экскавации и категории экскавируемости горной массы.

Известны различные способы измерения основных параметров работы драглайнов, в том числе способы измерения количества перемещенной горной массы в процессе экскавации, характеризующие производительность экскаватора P1(.

Однако указанные способы не позволяют оперативно оценить производительность драглайна с учетом фактических значений параметров паспорта экскавации и категории экскавируемости горной массы, которые существенно влияют на производительность драглайна. Эти обстоятельства в значительной степени обуславливают трудности внедрения высокоэффективных схем экскавации с оптимальными параметрами паспорта экскавации, что в итоге снижает технико-экономическую эффективность вскрышных бестранспортных работ.

% р

Н1 12 f (q-g.) i 1 ui

IConst- острый угол наклона прямой проведенной через точки схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкигоризонтальной плоскости;

1„, — начало и окончание интервала интегрирования (принимается в пределах 0,1-1,0 с);

1l — число интервалов интегриро.- lp вания; к — коэффициент пропорциональ. ности между током якорной цепи двигателя механизма подъема ковша и массой ковша, зависящий.от параметров двигателя и режима его работы °

Определение P. производится при движении груженого Р„ ; и порожнего Р ковша при условии:

Я+1

1084393 сИ - т

% +1 Ю асср Ч

% е

Ю+1 п1 поьср с (8l

20 — формирование сигнала начала подъема груженого ковша путем проверки выполнения условий пср г(1 0 1« )3тном

Э "сР С(0«1 — О«3) п HOIST

" Э„„„<(О, 1 — О, 3) З„",", .„,„

«о«(2aL -С. -A,1

3 .

lli (9) <и

: н)ср

«сe (4.}

%+1 Ф

r4e3T ром 3nном tlob ком ные токи якорных цепей тягового, подьемного и поворотного двигателей; — измерение проекции свешивающейся части подъемного каната(„; на вертикальную плоскость h; = 0д,соз (90- о -CC; ) . (10) — формирование сигнала верхнего черпания при одновременном выполнении условий {9) и при

Ь;4 8Жпо — формирование сигнала нижнего черпания при одновременном выполнении, .45 условий (9) и при

Ъ ° 7 qSih d

Я

Хотя рассмотренный способ и обеспечивает оценку выполненной работы с учетом вида заполнения ковша (верхнее или нижнее черпание), однако он не позволяет оперативно оценить производительность экскаватора в процессе экскавации с учетом параметров паспорта экскавации (глубины черпания, угла поворота платформы, высоты разгрузки ковша и т.д.), категории экскавируемости горной мас1сы, т.е. невозможно объективно оце t

m m« " е атер где 8 - допустимая величина изменения 10,. на интервале

,„+„-Фщ« которая принимается в пределах (0,05-0,2)3п,. — определение количества горной массы, перемещенной из забоя

s отвал в цикле экскавации: (массы нетто): нз РГР1 РиОр i () — измерение среднего тока якор" ной цепи двигателя механизма тяги при заполнении ковша

Зт где qgщ+, -Ф ) Т вЂ” принятое время интегрирования; и, - число интервалов " интегрирования; — измерение среднего тока якорной цеди двигателя механиз. ма подъема ковша при его заполнении. — измерение среднего тока якорной цепи двигателя механизма поворота платформы при заполнении ковша

Ря1 yi ю

5 10843

:нить производительность экскаватора при изменяющихся параметрах паспорта экскавации и сделать правильный выбор варианта отработки забоя.

Цель изобретения - увеличение точности за счет учета влияния параметров паспорта экскавации и категории экскавируемости горной массы.

Доставленная цель достигается тем, что согласно способу, основан- 10 ному иа измерении длин тягового.и, подъемного канатов, токов якорных цепей двигателей механизмов подъема и тяги ковша, поворота-платформы, определении массы движущегося ковша 15 по величине якорного тока двигателя механизма подъема с учетом длин тягового и подъемного канатов режима работы двигателя и уровня динамической составляющей тока якорной цепи, 20 определении массы "нетто".перемещаемой в каждом цикле экскавации, определении момента времени окончания процесса заполнения ковша, определяют момент времени начала разгрузки ковma при выполнении условий тер Oэ,73 óäì

> Ф" т=1 рср > О 8>п нов где Sign 3 «1 — сигнал включения дви- З0

Т. гателя механизма тяги ковша в режим сматывания каната с барабана; т м атер номинальный и среДннй35 токи якорной цепи двигателя механизма тяги ковша; номинальный и средний токи якорной цепи 40 двигателя механизма подъема ковша; измеряют величину угла поворота плат. формы от начала подъема груженого ковша до начала его разгрузки, при 45 этом определяют вертикальную проекцию траектории движения груженого ковша, измеряют длительность цикла экскавации и определяют производительность в .каждом цикле экскавации 50 по формуле,. 1-31)K, C„ te где Рн - масса "нетто", перемещенная в цикле экскавации из забоя. в отвал;

93 6 Ъ, 5.,К, — величина вертикальной проекции траектории перемеще- ния груженого ковша и коэф фициент, зависящий от этой величины:

9.,С вЂ” угол поворота платформы экскаватора при перемещении груженого ковша и коэффициент, зависящий от этой величины; коэффициент> зависящий оТ. категории экскавируемости горной массы;

1 ; — длительность цикла экскавации;

Š— коэффициент перевода масО сы, выраженной в тоннах, в м> массы в целике; и определяют производительность экскаватора эа с, циклов экскавации по формуле

% .

g1Q н1 (,. (1-я„) К„.с, t„;

Действительно, нронзводительность экскаватора зависит от ряда факторов и определяется фактически выполненной работой.в единицу времени,.

Основными компонентами выполненной работы являются величина вертикальI ной проекции траектории движения груженого ковша при -перемещении горной массы из забоя в отвал (,3, ). н угол поворота платформы с груженым ковшом (). Экспериментально установлены зависимости между значениями ;, М; и производительностью экскаватора при прочих равных условиях. Очевидно, эти зависимости могут быть учтены соответствующими коэффициентами К;., С; при определении текущего значения производительности экскаватора. Кроме того, производ ительность экскаватора зависит от категории экскавируемости горной массы, влиянщей на длительность операции заполнения ковша и, как следствие, иа длительность цикла экскавации. Поскольку к с зависит от ве t Фличин Ъ„, ;, то появляется необходимость измерения последних и соответствующего выбора значения к;, с;.

Для удобства использования формируемого йоказателя применен коэффициент, обеспечивающий перевод массы

93. 8 ч щих воздействий выходных сигналов командоаппарата управления двигателя .механизма подъема и определение массы ."нетто" Р„», перемещенной иэ забоя в отвал (формулы 1-5); измерение средних токов якорных цепей двигателей механизмов подъема и тяги ковша и поворота платформы в процессе заполнения ковша и определение момента начала подъема груженого ковша (формылы 6-9); определение момента начала раз-. сгрузки ковша по соотношению:

З„р 0,7 З,„, S,Ве 3 1 (11) 0,8 З„ где sigh3 =01 — сигнал включения дви. гателя механизма тяги ковша в режим сма. тывания каната с барабана;

Эт Hoì>31cр номинальный " среди"" токи якорной цепи двигателя механизма тяги ковша;

Зл номсалср- номнналь и и средний токи якорной цепи двигателя механизма подъема ковша; — измерение угла Ч поворота платформы от начала подъема груженого ковша до начала его разгрузки; — определение вертикальной проекции траектории движения груженого ковша Ь» (формула 10); — определение производительности в каждом цикле экскавации по формуле (12):

Р„,-1; У,. (,.(л,ск,c, „.

Ф

45 где Рсс4 — масса "нетто", перемещен,с ная в цикле экскавации иэ забоя в отвал; Ь К; - величина вертикальной проекции траектории перемещения груженого ковша и соответствующий коэффициент, . зависящий от величины h (см. табл. 1);

:: Э» вЂ,коэффициент, зависящий от категории экскавируемости горной массы (см.табл.2)., С» - угол поворота платфор=" мы экскаватора при пе- . ремещении груженого ков

7 10843 перемещенного груза в м3. Измерение длительности цикла экскавации, осуществляется от момента окончания процесса заполнения ковша в очередном цикле экскавации до момента . 5 окончания заполнения ковша .в после, дующеи цикле экскавации, что обеспечивает многократное использование . отдельных процедур способа (в частности с этого момента ооуществляется отсчет высоты перемещения горной массы), что также обеспечивает достижение поставленной цели: выполненная работа по перемещению горной маса определяется после заполнения ковша, т.е. в этом случае обеспечивается достоверность измерения таких параметров работы как h 4 .

»

При определении производительности за g циклов экскавации в соответствии с физическим смыслом необходимо определять средние значения septaкальной проекции траектории переме% щеНия горной массы — 1 . и угла

С поворота платформы с груженым ковшом 1 у.

% 1.

Такни образом, способ обеспечивает объективное определение произво" дительности экскаватора при переменных параметрах экскавации и при чис- ле. циклов экскавации q 7jf.

На фиг. 1 показана схема перемещения горной массы экскаваторои из забоя в отвал; на фнг. 2 - структуР" . ная схема устройства, реализующего способ оперативного измерения производительности экскаватора-драглайна.

40 .

Предлагаемый способ включает следующие. основные операции: . измерение длин свешивающихся частей подъемного fz,. и тягового g

Ф мы 006 1 определение массы движущегосяковша Р; по величине якорного тока двигателя механизма подъема с учетом положения ковша в пространстве, режи. ма работы двигателя и уровня динамической составляющей тока якорей цепи, являющейся следствием возиущаю -.

1084393

20

55 ша и соответствующий коэффициент, зависяшей от величины 1 ; (при 1 ;<135©С=1,0; при

9р135 С,- =0,9-0,93) — длительность цикла экскавации, определяемая, например, как длительность от момента начала подъема груженого ковша в текущем -цикле экскавации до момента начала подъема груже. ного ковша в последующем цикле экскавации; — коэффициент перевода массы, выраженной в тон нах, в м массы в целике; — определение производительности экскаватора за g циклов экскавации по формуле:

Следовательно, в каждом цикле и за, циклов экскавации формируется показатель, который характеризует производительность экскаватора, с учетом установленных нормативов фактических параметров паспорта экскавации и категории экскавируемости горной массы.

Действительно, производительность экскаватора максимальная при глубине черпания * =(0) †(-25) м и при прочих равных параметрах (уровень расположения плоскости поворотной платформы принимается за нулевую точ. ку, отсчета, вверх по вертикальной оси откладываются положительные значения Ь;, фиг. 1), а при глубине черпания %;(-25 м и при верхнем черпании (3;) О) производительность уменьшается, поскольку требуется большее время для выполнения операций цикла экскавации. Аналогичная зависимость имеет место и при углах поворота платформы с груженым ковшом (при 4 4 135 производительность выше, чем прй Ч „>135 ) и, кроме того, производительность определяется кате" горией экскавируемости и другими факторами. Определение начала и окончания траектории перемещения груженого

I ковша в трехмерной системе координат очевидно, позволяет объективно оценить работу по экскавации горной массы, а при измерении времени перемещения горной массы по траектории и выполнения вспомогательных операций цикла, — позволяет определить производительность экскаватора.

Таким образом, формируемый показатель Hg является вектором, который позволяет при переменных параметрах .процесса экскавации количественно определить производительность экскава15,тора и тем самым на любом временном интервале объективно оценить объем выполненной работы. Это обстоятель. ство способствует внедрению высоко эффективных схем экскавации, т.е. позволяет практически осуществлять оптимизацию параметров паспорта экскавации и повышать технический уровень эксплуатации технологического оборудования. Кроме того, в этом случае у машиниста экскаватора появляется возможность оперативно оценивать эффективность управления экскаватором и совершенствовать отдельные операции управления.

Пример реализации предлагаемого способа с применением технических средств показан на фиг. 2. Комплекс содержит: датчики длины тягового каната 1, длины подъемного каната 2, угла поворота платформы 3, тока якорной цепи двигателя механизма тяги ковша 4, тока якорной цепи двигателя механизма подъема ковша 5, тока якорной цепи двигателя механизма поворота платформы 6, вычислитель. 7, выходное устройство 8. Датчики 1-3 механически связаны с соответствующими валами редукторов тяговой 9 и подъемной 10 лебедок и механизма 11 поворота платформы. Датчики 4-6 подключены соответственно к якорным цепям двигателей 12 механизмов тяги, подъема 13, поворота 14. Выходы датчиков 1-б подключены к соответствующим входам вычислителя 7, выход которого связан с выходным устройством 8..

Устройство работает следующим . образом.

При заполнении ковша горной массой в забое датчики 1 и 2 формируют сигналы, характеризующие длины свисающих частей тягового т и подъемного В„ канатов. На вЫХоде датчи108

0,9 1,0 0,95

0,9 1,0.. 0,95

0,9

1,0 0,95

Та блиц а2

Значения коэффициента 3 ° при h (-25м

1 1

Емкость ковша экскаватора, мЬ Категория экскавируемости

»»»

»V

15

0 ка 3 формируется сигнал, характеризующий угол поворота платформы У; . На выходах датчиков 4-6 формируются сигналы, характеризующие загрузку якорных цепей двигателей механизмов. тяги l подъема п ковша и поворота платформы 3»» . Выходные сигналы дат. чиков 1-6 поступают в вычислитель 7, в котором вычисляются сред- ние значения токов якорных цепей двигателей механизмов тяги ковша 3 (формула 6), подъема ковша » „ (формула 7), поворота платформы l> + (формула 8), проверяется выполнение условий (9) и формируется сигнал начала подъема груженого ковша, при этом вычислитель начинает отсчет длительности цикла экскавации, который заканчивается в момент начала подъема груженого ковша в последующем цикле экскавации (генератор времени предусмотрен в вычислителе).

В процессе перемещения груженого ков ша в отвал вычислитель 7 определяет массу ковша P ° (формулы 1-3) при выполнении условия (4). При возврате порожнего ковша в забой аналогичным образом определяется масса порожнего ковша и определяется масса

"нетто" Р,, перемещенная в цикле экскавации (формула 5).

В процессе перемещения груженого ковша непрерывно определяется значение вертикальной проекции траектории

4393 12 его движения h„, при этом производят»ся операции сравнения ее значений с границами зон, характеризующимися определенной производительностью (табл. 1). Одновременно измеряется угол поворота платформы и производится операция сравнения его фактической величины с границей зоны, характеризующей изменение производитель10 ности. Следовательно, при известных категориях экскавируемости (коэффициент 3;, табл. 2) и коэффициенте „ перехода от горной массы, выраженной в тоннах, в м целика в каж" .

15 дом цикле экскавации формируется векторный показатель, характеризующий производительность экскаватора с учетом высоты (глубины) черпания, величины угла поворота платформы с гру20 женым ковшом и категории экскавируемости.

При формировании информации за »1. циклов экскавации вычисляются средние значения h; и 4 „ и показатель производительности определяется по формуле (13), что физически характеризует координаты центра тяжести условного объема горной массы, перемещенного из забоя в отвал;

30 Повышение технического уровня эксплуатации экскаваторов-драглайнов за счет вышеперечисленных факторов позволяет увеличить производительность драглайнов минимум на 3-5Х.

Т а б л и ц а 1

0,137 0,329 0,463

0,136 0,318 0,454

0,118 0,312 0,441

1Î84393

Фиг. 1 р.,г

Составитель И.Назаркина

Редактор П.Макаревич Техред Т.Фанта Корректор А.Зимокосов

Заказ 1943/24 Тираж б44 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4