Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА В ПРОСТРАНСТВЕ, основанный на измерении угла наклона вертикальной плоскости поворотной платформы экскаватора в направлении оси выработки и вычислении координат очередной точки стояния экскаватора , отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности определения координат экскаватора, располагают вертикальную плоскость стрелы экскаватора вдоль оси выработки, а груженый ковш - в зоне очередной точки стояния , измеряют токи в якорных цепях двигателей механизмов тяги ковша, подъема ковша и поворота платформы, длины свешивающихся частей тягового и подъемного канатов, вычисляют фактические значения координат v и Uj,- ковша в плоскости стрелы по формулам V2 (р1 „2 rV Т. (с--е„,| Л .(iMik I V 2L S( при одновременном вьтолнении условий .ном -. .0,7Э (Л п п. ном . о,и с пов пов.ном г .TU i e,..0,7U ; , по вычисленным значениям сооружают очередную точку стояния, перемещают в нее экскаватор, располагают 00 груженый ковш в прежней точке стоясд ния и фактическое значение t и а и ; очередной точки стояния вычисляют по формулам . ; uf и -и tu 1 1 с -к ,Гпвысота и радиус вращения точки схода подъемного каната с направляющих шкивов ;1 L, - расстояние между точками схода тягового и подъемно го канатов с направляющих

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NatW

РЕСПУБЛИК

5 А ои SUa1) 3159 Е 02 F 3 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР Г

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

os (E,ñ -E„131

1.+Й .-К соз(+ Я .) +

U .=r

ki n

in(f +Е„.) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3616362/29-03 (22) 19.05.83 (46) 30.10.84. Бюл. 11- 40 (72) О.И.Беспалова, А.С.Нерминов, С.В.Ворончихин и А.И.Филиппенко (71) Государственный проектно-кон.Структорский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности (53) 621.879.38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 336400, кл. Е 02 F 3/26, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 937622, кл. Е 02 F 3/48, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 800294, кл. Е 02 F 3/48, 1979 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА В ПРОСТРАНСТВЕ, основанный на измерении угла наклона вертикальной плоскости поворотной платформы экскаватора в направлении оси выработки и вычислении координат очередной точки стояния экскаватора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности определения координат экскаватора, располагают вертикальную плоскость стрелы экскаватора вдоль осн выработки, а груженый ковш — в зоне очередной точки стояния, измеряют токи в якорных цепях двигателей механизмов тяги ковша, подъема ковша и поворота платформы, длины свешивающихся частей тягового и подъемного канатов, вычисляют фактические значения координат к; и

U> ковша в плоскости стрелы по формулам при одновременном выполнении условий

Т тном

3 ) 073 и. ном ,3 4О,13 пов noe. ном

В „; 0,1 1

Ю ; 4 0,7L, у <+ юо

1 по вычисленным значениям сооружают очередную точку стояния, перемещают в нее экскаватор, располагают груженый ковш в прежней точке стояния и фактическое значение Ф и

i+1

U очередной точки стояния вычисляют по формулам

К1

u. =u,-О +и .

Ф

1+1 1 С ° Ki где h

1 — расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с направляющих

ll21356 ч, uñc с ср ср р т а апов, В

Т.КОМ ИНОМ

BOB ° ÍÎÌ

3 ; горизонталью. где Ьр— шкивов (условная ось стре- лы);

6п.,К - длины свешивающихся частей пi т1 подъемного и тягового канатов .!

Ес — угол наклона условной оси стрелы к горизонту;

Ея — угол наклона поворотной платформы к горизонту в плоскости стрелы;

,0;- координаты i-й точки стояния, Изобретение относится к измерению технологических параметров проведения вскрышных бестранспортных работ с использованием экскаваторовдраглайнов.

Известны способы, реализуемые устройством 11 для определения положения карьерного экскаватора в пространстве и устройством (23 для определения положения экскавациоиной машины в пространстве.

Известные способы не позволяют оперативно и без значительных затрат времени на выполнение дополнительных операций, а также с достаточной точностью определять положение экскаватора в трехмерном прост-, ранстве.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ,)3) определения положения экскаватора-драглайна в пространстве, основанный на измерении угла накло"на вертикальной плоскости поворотной платформы экскаватора в направлении оси выработки и вычислении координат очередной точки стояния экскаватора по формуле

К

%q=bq++X.9 еР Е„. начальное значение аппликаты . перемещение экскаватора; угол наклона плоскости плат формы в точке стояния после завершения i-го шага, отмеренный от горизонтальной ли нии против часовой стрелки; порядковый номер точки стоянчя; координаты начала системы координат в плоскости стрелы; средние и номинальные токи якорных цепей приводов тяги и подъема ковша, ново" рота платформы; угол между свешивающейся частью тягового каната и

При этом измеряют также перемещение экскаватора вдоль выработки.

Измерение угла наклона плоскости платформы производят при поднятых

5 опорах, а измерение перемещения экскаватора — прн включенном приводе механизма шагания.

Известный способ позволяет опре делять координату вдоль осн выработки и аппликату, при этом определение укаэанных координат осуществляется в процессе перемещения экскаватора. Таким образом, известный способ требует значительного времени для проведения вспомогательных работ, связанных с определением координат точки стояния, поскольку измерение их значений производится только после установки экскаватора в точку стояния. При расхождении фактических и заданных значений координат необходимо вновь переместить экскаватор с точки стояния и произвести соответствующие горные рабо— ты. Следовательно,в этом случае име.ют место непроизводительные (вспомогательные) работы, которые существенно влияют на эксплуатационную производительность экскаватора. Кро;ЗО ме того, при использовании способа возможна значительная погрешность измерения координат из-за накопления ошибки в процессе измерения, особенно при корректировке коорди35 нат очередной точки стояния с производством соответствующих горных работ..Цель изобретения — упрощение и по вышение точности определения координат экскаватора.

I! 21356 2+ 2 т оз(+ п ) соз (Е + Я . ) +

О .=г н и

2L (с+ сп,) при одновременном выполнении условий

3 Ъ0,73

Э Ъ013 и пном ср п в flos.но

Ю„; 4 O,TL;

Ю 407e; у, <+10, по вычисленным значениям сооружают очередную точку стояния, перемещают в нее экскаватор, располагают груженый ковш в прежней точке стояния и фактическое значение У, и О.

Ф

1+1 т+1 очередной точки стояния вычисляют .по формулам (Ч ф

1+1 S С Ki

=Ll.-U +О ., (5)

1м i с н1 гдеЪ„,г„- высота и радиус вращения точки схода подъемного каПоставленная цепь достигается тем, что согласно способу определе- ния положения экскаватора-драглай-. на в пространстве, основанному на измерении угла наклона вертикальной плоскости поворотной платформы экскаватора в направлении осн выработки и вычислении координат очередной точки стояния экскаватора, располагают вертикальную плоскость стрелы экскаватора вдоль осн выработки, а груженый ковш — в зоне очередной точки стояния, измеряют токи в якорных цепях двигателей механизмов тяги ковша, подъема ковша и поворота платформы, длины свешивающихся частей тягового и подъемного канатов, вычисляют фактические значения кодрдинатф„; и 0„; ковша в плоскости стрелы по формулам

15 ната с направляющих шкйнов; расстояние между точками схода тягового и подъемно5 ro канатов с направляющих шкивов (условная ось стрелы ;

Юп,,Р; — длины свешивающихся частей подъемного и тягового ка1О натов;

Ес — угол наклона условной оси стрелы к горнэонту;

Eä, — угол наклона поворотной платформы к горизонту в плоскости стрелы; у,0 — координаты i-й точки стояния; 3c,U< — координаты начала системы координат в плоскости

20 стрелы;

3r Эп, Д средние и номинальные

cp cp cp

1 токи якорных цепей при- . » п.»м, водов тяги и подъема ковЭпое ном @ra поворота платформы; угол между свешивающейся частью тягового каната и горизонталью.

Используя предлагаемый способ, ма. шинист экскаватора, располагая груженый ковш в зоне очередной точки стояния, определяет ее фактические координаты. В случае отличия координат предполагаемой точки стояния от заданных машинист экскаватора производит соответствующие горные ра35 боты подсыпает горную массу или пе Ремещает излишнюю в отвал), не затрачивая времени на перемещение экскаватора в очередную точку стояния с целью определения ее фактических

40 . координат. Более того, после перемещения экскаватора в очередную точку стояния машинист определяет фактическое положение экскаватора, располагая ковш в прежней точке стояния, что позволяет повысить точность определения координат вследствие учета неизбежных отклонений в координатах очередной точки стояния при последующих передвижках экскаватора без затрат времени на не- . производительную работу экскаваторапо сооружению точки стояния с минимальными отклонениями координат . от заданных значений.

На фиг.1 показано взаимное расположение стрелы, ковша и канатов драглайна; на фиг.2 — диаграмма загруз" ки двигателей приводов подъема и тя"

1121356

Таблица I

Х,:„,„(,-В,), lOOX

IoP!

A(dt с) А В С

D А А В С 0 т 810 780 775

785 !090 0,75 2,65

765 !090 2,85 1,55

37 980

2,75 0,85

1,45 2,3

I „. 770 785 790 ср

° Ь 21

МЭ (S?-a ) —.— IOOZ

1 ною «CI

II А(dt 5 с) D

А

775 790 775 770 1090 073 235 245 065

785 805 765 775 1090 2,55 1,45 1,25 2,15

СР

Фф

СР ма

13 - 980

° I ° ги ковша; на фиг.3 — структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг.4 - кон" фигурация зоны возможных измерений.

Способ осуществляется следующим образом.

Располагают вертикальную плоскость стрелы экскаватора вдоль оси выработки, т.е. поворачивают платформу так, что ей О, где Ы - угол между вертикальной плоскостью стрелы экскаватора и осью выработки.

Измеряют токи в якорных цепях двигателей механизмов тяги 3;; и подъема 3>, ковша, поворота 3„. . платиеф. 1 формы, а также длины свешивающихся частей тягового Ст; и подъемного Рп1 канатов.

Вычисляют-фактические значения координат ковша в плоскости стрелы по формулам (1) и 2 при одновременном выполнении условий (3).

Условия

IIn„4097 L

Е„ 0,71., (1

1 <+10 определяют зону возможных измерений координат «овша, а следовательно, и координат точки пространства, находящейся в этой зоне. На фиг.4 показано расположение зоны ABCD в плоскости стрелы.

Условия

3r Ф 0,73,;нем

5 Vñ» 0,73 и пнем определяют допустимые провисания тягового и подъемного канатов в зоне ABCD под действием собственного

10 веса.

Условие определяет практическое нахождение свисающих частей тягового и подъеи15 ного канатов в вертикальной плоскос-. ти стрелы, при котором угол между вертикальной плоскостью и плоскостью, в которой расположены свисающие части тягового и подъемного канатов, .не превышает 3 .

В табл.1 и 2 приведены экспериментальные данные, характеризующие погрешность измерения длин свисающих частей тягового и подъемного канат5 тов при нахождении ковша в зоне

ABCD и усреднении измеряемых токов якорных цепей двигателей подъема (3„P), тяги (эт ) ° поворота ппатфорж (®)на интервалах dt 1 с н

Зб kt 5 с.

1 12 135Ь

Таблица 2 ср

A(gt =1 с) D

А

А

I 1420 1380 )4)0 1370 . 1950 1,10 2,80

I„ 1390 1375 1390 )385 1950 2,90 1,65 !

7 ср

23 1030 нов

2,85 1,0

l,75 2,5

A (Д15 с!

В

2,75 1,05

1,55 2,35

I - 1 370

1380 1410 1390 )950 0,95 2,65

1390 1380 1370 )950 2,75 ),5

Р 13б0 ср

noS

18 1030

50 где Lq e„, проекция свешивающейся части подъемного каната на условную ось стрелы; длина перпендикуляра, о пущенного из точки К пересечения свешивающихся частей тягового 1) ;и подъемного

3 се ягсзь г

М т1

В табл, 1 приведены данные для экскаватора типа ЗШ-10/70 А, а в табл.2 — для ЭШ-15/90.

Иэ приведенных данных следует, что в зоне ABCD при условиях (а 1, средних токах Зт, Э д, Э„са,отвечающих ср ср се условиям (б ), и нахождении свисающих частей тягового и подъемного канатов в вертикальной плоскости стрелы — условие (в1- погрешность измерения длин тяговых канатов на границах области в точках А, В, С и D не превышает 37. Следует при этом отметить, что при увеличении периода усреднения и увеличения значений 3,Э„ погрешность измерения длин ср ср канатов, а следовательно, и координат точки стояния уменьшается.

Угол между свешивающейся частью тягового каната и горизонтального определяется косвенно по формуле

1 т.е. определяется косвенным образом через значениями„1,8т;,которые используются в способе и по другому назначению — формулы (1 ) и (2!.

Далее сооружают очередную точку стояния по ее заданным координатам

:очередной точки стояния и фактическим координатам ковша, перемещают экскаватор в очередную .точку стояФ ния и определяют ее фактические коорg5 динаты по формулам (4! и (5!.

Действительно, иэ фиг.! следует, что

6 и, канатов на условную ось стрелы.

Из (6) следует, что

1121356 с) = р2,-(„2,, (е) а из (6) и (71

) 2+р2 р2

1 1 ° (9)

А1 2I» i0

Из фиг.l видно, что

Ук) п ni <

tS или можно записать ,=Ь„-l.„, sinf -d,ñîsЕ; (12) Ок,-rn).аи,.cosf +8

Учитывая, что Е=Е + E.ä„;,,,где Е„;— угол наклона поворотной платформы к горизонту в плоскости стрелы, и выражения (7) и (8 ), получаем для и u„; выражения (1) и (2)..

Определение координат у„,()„ полок1 к жения ковша производят при минималь..ных провисаниях тягового и подъемного канатов и нахождении свисающих частей тягового и подъемного кана30 тов в вертикальной плоскости стрелы, что обеспечивается одновременным выполнением условий (3 l.

На фиг.2 приведены кривые измене35 ния токов приводов подъема Зи, тяги

Эт, поворотаЭиов во времени. Кривые имеют нестационарный характер и зависят от многих факторов, Однако средние величины загрузки Приводов на определенном интервале t

2 позволяют контролировать провисание канатов. Установлено, что.в реальных условиях провисанием канатов можно пренебречь при нахождении ковша от блоков наводки на рас45 стоянии не более чем 0,71„, где l„расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкивов., при этом отклонение струны тягового каната от горизонтальной плоскости не должно превышать. i!0, тяговые и подъемные као наты должны иметь достаточное натя= жение, а двигатель механизма поворота практически не нагружен.

Средние значения токов в этом случае могут быть определены по формуле с„

31 " (1+), 2 где 1 якоРный ток соответствующего привода; 1 в период интегрирования, который принимается в пределах

1-5 с и обеспечивает достаточное затухание колебателЬных процессов в системе ковш-канаты-стрела-привод.

Устройство для осуществления предлагаемого способа (фиг.3) содержит датчик 1 наклона поворотной платформы, датчик 2 направления оси выработки, датчики 3-5 токов двигателей механизмов тяги, подъема. ковша и поворота поворотной платформы экскаватора и датчика 6 и 7 длин тягового и подъемного канатов. Датчики 1-7 подключены к соответствующим входам

1 вычислителя 8, к выходу которого подключено видеоконтрольное устройство 10.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости определения координат очередной точки стояния машинист экскаватора, руководствуясь показаниями датчика 2, разворачивает поворотную платформу так, что вертикальная плоскость стрелы совпадает с продольной осью выработки, а затем располагает груженый ковш в непосредственной близости от очередной точки стояния . На выходах датчиков 1-7 вырабатываются соответствующие сигналы, которые поступают на вычислитель 8. По команде машиниста экскаватора, поступающей по цепи 9, вычислитель определяет координаты

Ок; ковша по формулам (1) и (2) и соблюдении условий (3). Значения у„1,0„;индицируются на видеоконтрольном устройстве 10. Машинист экскава= тора, сопоставляя координаты положения ковша с заданными-координатами очередной точки стояния, производит соответствующие горные работы по сооружению .указанной точки стояния,. При необходимости машинист повторяет процедуру определения коор-! динаты ковша. После сооружения очередной точки стояния и перемещения в нее экскаватора машинист произвоll2t356

12 дит замер фактических координат оче- редной точки стояния — формулы (4 ) и (51, для чего располагает груженый ковш в прежней точке стояния и повторяет укаэанную выше процедуру определения координат ковша. Фактические координаты (i+1}-й точки стояния могут отличаться от заданных координат, которыми руководствовался машинист при ее сооружении, поскольку могут быть проседания горной массы. Разница между фактически-. ми и заданными координатами может быть учтена при сооружении последующей точки стояния путем введения соответствующих корректив в заданные значения координат.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет машинисту оперативно определять координатй сооружаемой очередной точки сто:яния экскаватора и после.перемещения в нее экскаватора определять его фактические координаты. При этом обеспечиваются минимальные затраты времени на выполнение комплекса операций, обеспечивающих реализацию . способа.

5 Использование способа обусловливает сокращение трудоемкости процесса проведения вскрышных бестранспортных работ (сокращает объем маркшейдерских замеров ), обеспечи1О вает проведение горных работ в соответствии с расчетными параметрами (что, в свою очередь, ликвидирует дополнительные объемы по переэкскавации, связанные с нарушением пас15 порта экскавации ), увеличивает эксплуатационную производительность драглайна путем снижения длительности выполнения вспомогательных работ и точности реализации параметров

26 паспорта экскавации и позволяет практически внедрить высокоэффективные технологические схемы, требующие оперативного измерения основных параметров.

1121356

ii2i3S6

Составитель P.Ãëàäóí

Техред М.Надь

Корректор А. Зимокосов

Редактор Ю.Ковач

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

Заказ 7899/22 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве Способ определения положения экскаватора-драглайна в пространстве 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к одноковшовым экскаваторам-драглайнам

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для управления рабочим оборудованием экскаватора-драглайна

Изобретение относится к устройствам для копания грунта

Изобретение относится к экскаваторам - драглайнам, а более конкретно к способам разгрузки ковша драглайна и к его рабочему оборудованию для осуществления этого способа

Изобретение относится к землеройным машинам

Изобретение относится к системе для подвешивания и управления ковшом драглайна

Изобретение относится к драглайнам и электрическим одноковшовым экскаваторам, применяемым при разработке месторождений открытым способом, а более конкретно к способу и устройству для мониторинга режимов нагрузки их стрел

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления рабочим оборудованием экскаватора-драглайна в процессе копания

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к ковшам экскаваторов-драглайнов
Наверх