Устройство для управления процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫБОРА ЗАЗОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ В ДВУХДВИГАТЕЛЬНОМ ЭЛЕСТРОПРИВОДЕ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора трка, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, вькоды которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности работы, оно снабжено датчиком напряжения управляемого преобразователя, датчиком напряжения одного из двигателей, компаратором, нелинейным -элементом с зоной нечувствительности и двумя ограничителями тока, выходы датчика напряжения управляемого преобразователя и датчика напряжения одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора , выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемен (Л та, выход датчика тока подключен к входу звена ограничения, выход которого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности , выход которого подключен к входу ключевого элемента непосредственно и черезодин ограничитель .тока к второму входу интегрального регулятора тока, выход ключевого элемента подключен через другой ограничитель тока к третьему входу интегральнг)го регулятора тока.

И 1...BU„„}12ЛЦ}Ы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 1} F. 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-» асам

1 (21) 3615476/29-03 (22) 04.07.83 (46) 15.12.84. Бюл. Р 46 (72) В.И.Ключев, В.Н.Остриров, А.А.Давченков, 10.Т.Калашников, M.M.Êîøåâoé и В.И.Пузанов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт и Производственное объединение "Ново-Краматорский .маши- ностроительный завод" (53) 622.022.74(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11} 412358, кл. E 02 Г 9/20.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 1015053, кл. Е 02 F 9/20, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ВЬБОРА ЗАЗОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ В ДВУХДВИГАТЕЛЬНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора трка, выход которого соединен с входом управляем*го преобразователя, выходы которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено датчиком напряжения управляемого преобразователя, датчиком напряжения одного из двигателей, компаратором, нелинейным, элементом с зоной нечувствительности и двумя ограничителями тока, выходы датчика напряжения управляемого преобразователя и датчика напряжения одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, выход которого подключен к Pg управляющему входу ключевого элемента, выход датчика тока подключен к входу звена ограничения, выход которого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувстви- Я тельности, выход которого подключен к входу ключевого элемента непосредстьенно и через. один ограничитель

„тока к второму входу интегрального регулятора тока, выход ключевого элемента подключен через другой ограничитель тока к третьему входу интегрального регулятора тока.

3 11293

Изобретение относится к автомати- зированному управлению многодвига,тельными электроприводами механизмов поворота одноковшовых и роторных экскаваторов, отвалообразователей и кранов, имеющих относительно большие значения приведенных к валу двигателя зазоров механических передач и момента инерции механизма (в десять и более раз превышающего суммарный момент инерции двигателей), оборудованных электроприводами постоянного тока по системе УП-Д со структурой подчиненного регулирования координат.

При переходных процессах в ука- 15 занных электроприводах неизбежны моменты, когда двигатели не имеют механической связи с маховой массой поворотной платформы, т.е. в зубчатых передачах есть зазор. При этом 20 двигатель может разгоняться до значительных скоростей, накапливать больную кинетическую энергию. В момент зацепления передач .практически вся накопленная кинетическая энергия 25 затрачивается на деформацию зубьев и валов, вызывает существенные динамические нагрузки, что в конечном счете приводит к преждевременному выходу из строя механизмов, снижает щ производительность машин.

Известно устройство для управления электроприводами механизмов экскаватора, которое содержит последовательно включенные управляемый 35 преобразователь и двигатели постоянного тока в силовой части электропривода. В системе управления имеются последовательно включенные между собой звено ограничения и интеграль40 ный регулятор тока, выход которого подключен к входу управляемого преобразователя. Для ограничения динамических нагрузок при выборе зазоров в устройстве используется цепь регу45 лирования уровня отсечки звена ограничения, подключенная через пороговый элемент к датчику тока якоря электродвигателей 1 ).Однако данное устроиство не учи50 тывает равномерность окончания выбора зазоров двигателями в многодвигательном приводе. В результате после окончания выбора зазоров в передачах первого двигателя этот двига- 55 тель останавливается, а к второму двигателю, в передачах которого зазоры еще открыты, прикладывается

0l 2 все напряжение преобразователя и ускорение этого двигателя увеличивается в два раза. Существенно возрастают и динамические нагрузки : в момент окончания выбора зазоров в передачах второго двигателя.

Известно устройство для управления процессом выбора зазоров меха, нических передач в двухдвигательном": электроприводе поворота экскаватора, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора тока, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, выходы которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям (2.J..

Недостатком этого устройства является то, что применение датчиков ускорения двигателей требует наличия на валу каждого двигателя техогенератора или применения устройств вычисления ЭДС двигателей, которая при постоянстве потока дает информацию о скорости. Тахогенератор не нашел применения в серийных экскаваторных электроприводах ввиду его недостаточной надежности в специфических тяжелых условиях эксплуатации экскаваторов. Однако при любом типе датчика скорости введение датчиков ускорений, которые призваны дифЬеренциравать медленно меняющиеся сигналы, имеющие частоту в десятые доли герца и высокочастотные помехи, существенно снижает помехозащищенность и, следовательно, надежность привода в целом. Этот недостаток особенно

I важен для систем электропривода

ТП-Д.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора тока, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, выходы которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям, снабЗона нечувствительности характеристики вход-выход нелинейного элемента 11 устанавливается примерно равной сигналу динамической ошибки при максимальном рабочем ускорении механизма. Сигнал динамической ошибки с выхода звена 1 ограничения поступает по основной цепи управления на инвертирующий вход, а также через нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности по двум вспомогательным цепям управления через ключ 10 с последовательно включенным ограничителем тока и через ограничитель 12 тока на второй и третий входы интегрального регулятора 2 тока.

Любое управляющее воздействие со стороны приводит к такому изменению

3 11?930 жено датчиком напряжения управляемого преобразователя, датчиком напряжения одного из двигателей, компаратором, нелинейным элементом с зоной нечувствительности и двумя ограничи5 телями тока, выходы датчика напряжения управляемого преобразователя и датчика напряжения одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента, выход датчика тока подключен к входу звена ограничения, выход которого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу ключевого элемента непосредственно и через один ограничитель тока к второму входу интегрального регулятора тока, выход ключевого элемента подключен через другой ограничитель тока к третьему входу интегрального регулятора тока.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора содержит последовательно включенные звено 1

30 ограничения и интегральный. регулятор

2 тока, подключенный своим выходом к входу управляемого преобразователя 3. Двигатели 4 и 5 включены последовательно и подключены к выходу 35 управляемого преобразователя 3, к которому подключен также датчик 6 напряжений управляемого преобразователя. Датчик 7 нйприжения двигателя подключен к якорным зажимам двигателя 5. В силовой цепи двигателей включен шунт, к которому подключен датчик 8 тока якоря электродвигателей, выход которого подключен к второму входу звена 1 ограничения. Ком- 45 паратор 9 первым входом подключен к датчику 6 напряжения управляемого преобразователя, вторым входом — к датчику 7 напряжения двигателя, а выходом — к управляющему входу ключево- 5О го элемента 10, коммутирующая цепь которого связывает выход нелинейного элемента 11 с зоной нечувствительности, второй и третий входы интегрального регулятора 2 тока через 55 ограничитель 12 и 13 тока.

Вход нелинейного элемента 11 подключен к выходу звена 1 ограничения.

1 4

Устройство работает следующим образом.

Элементы 1, 2, 3, 4, 5 и 8 представляют собой типовую схему управления экскаваторным электроприводом — астатический подчиненный контур регулирования тока якоря электродвигателей.

Звено 1 ограничения осуществляет алгебраическое суммирование сигнала задания на ток и сигнала обратной связи по току, поступающей с датчика 8 тока якоря двигателей. На выходе звена 1 ограничения в пределах линейной части его характеристики вход-выход выделяется сигнал, пропорциональный величине динамичес кой ошибки регулирования тока якоря электродвигателей °

Статическая механическая характеристика электропривода имеет экскаваторный вид и, следовательно, практически в течение всего переходного процесса сигнал задания на входе звена 1 ограничения остается неизменным, соответствующим току стопорения. Устройство будет работать наилучшим образом, если ускорение двигателей поддерживается в процессе выбора зазоров постоянным, независимо от порядка окончания выбора зазоров двигателями, и не превышающим рабочего ускорения механизма °

В этом случае в момент окончания выбора зазоров последним во времени двигателем динамическии момент, развиваемый двигателями увеличится минимум в 10 раз и динамическая ошибка уменьшится также, как минимум, в 10 раз.

5 1129301 6

ЗО

Окончание процесса выбора зазоров в передачах любого из двигателей вызывает торможение этого двигателя

35 до скорости вращения платформы, разность сигналов на входе компаратора

9 становится отличной от нуля, компаратор 9 переключается — на выходе его появляется отрицательный потен40 циал. Коммутирующая цепь ключевого элемента 10 замыкается. В результате на неинвертирующий вход регулятора

2 тока поступает сигнал rio двум паР аллельным цепям — через ограничи45 тель тока 13 и через ключевой элемент 10 и ограничитель 12. Коэффициент передачи по. этому входу возрастает настолько, что обеспечивается вдвое меньший суммарный сигнал

S0 на входе регулятора 2 тока и, следовательно, вдвое меньший темп изменения напряжения на выходе управляемого преобразователя 3, сохраняя тем самым ускорение двигателя, в переда55 чах которого зазор еще не выбран, на прежнем уровне °

Окончание процесса выбора зазоров в передачах второго двигателя также сигнала на входе контура тока, которое выводит звено 1 ограничения в насыщение. Сигнал динамической ошибки при этом в несколько раз превышает ширину зоны нечувствительности 5 нелинейного элемента 11. На вход регулятора 2 тока поступают сигналы по инвертирующему и неинвертирующему входам, разность их обеспечивает постоянный минимальный темп разгона двух двигателей, одновременно имеющих разомкнутые зазоры в механических передачах.

Двигатели 4 и 5 вращаются при этом с одинаковыми скоростями. Ввиду того, что коэффициент передачи датчика 6 напряжения преобразователя устанавливается в два раза меньше коэффициента передачи датчика 7 напряжения двигателя, разность сигналов датчиков 6 и 7 напряжений, выделяемая на входе компаратора 9, близка к нулю. На выходе компаратора под действием напряжения смещения имеется положительный потенциал, ко- 25 торый попадает на управляющий вход ключевого элемента и поддерживает его коммутирующую цепь в разомкнутом состоянии. На неинвертирующий вход сигнал поступает в этом режиме только через ограйичитель 13 тока.

1 приводит к торможению этого двигателя,цо скорости вращения платформы.

Двигатели начинают вращаться с приблизительно одинаковыми скоростями и напряжения на двигателях выравниваются.,Коммутирующая цепь управляемого ключевого элемента 10 размыкается. Задание, поступающее на регулятор 2 тока, возрастает вдвое, увеличивается вдвое темп изменения напряжения преобразователя, а ускорение двигателей в начальный момент останется минимальным, необходимым для мягкого выбора зазоров. Однако это будет длиться доли секунды, так как момент инерции вращающихся частей механизма, связанных с валом двигателей, увеличился минимум в

10 раз, следовательно, в 10 раз уменьшится динамическая ошибка. Сигнал на выходе звена 1 ограничения станет мал-меньше эоны нечувствительности нелинейного элемента 11.

Сигнал по вспомогательной цепи управления перестанет проходить на неинвертируюций вход регулятора 2 тока. Задание на входе регулятора тока увеличится до рабочего и ускорение дви-, гателейгакже возрастет до рабочего.

При следующем изменении сигнала управления и открытии зазоров в зубчатых передачах процесс повторяется.

Эффективность изобретения заклю- . чается в повышении производительности. машины. Так, применяемые устройства управления процессом выбора зазоров для обеспечения допустимых динамических нагрузок при любых начальных условиях процесса настраиваются на наихудший вариант начального расположения зубьев шестерен, когда один зазор полностью закрыт, а другой— полностью открыт. Темп изменения напряжения преобразователя при выборе зазоров всегда поддерживается минимальным и не регулируется. В то же время, если оба зазора открыты полностью при тех же динамических нагрузках, темп изменения напряжения преобразователя можно было бы увеличить вдвое и сократить длительность процесса в 2 раза. Предлагаемое устройство обеспечивает регулирование темпа изменения напряжения преобразователя и способно обеспечить сокращение длительности процесса в

3 сРеднем в — раз, 1 2

1129301

Составитель Н.Назаркина

Редактор И. Ковач Техред М. Надь Корректор О. Билак .

Заказ 9413/23 Тираж 643 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

Для мощных экскаваторов-драглайнов длительность процесса выбора зазоров доходит до 57. длительности цикла экскавации.

Таким образом, в случае, если .длительность поворотных движений экскаватора превышает длительность подъема ковша на выгрузку и опускание в забой (низкий отвал, угол поворота платформы больше 120 ), сок43 ращение длительности поворота в —

12 раз обеспечивает увеличение производительности экскаватора на 17..

Учитывая возможные отклонения от указанных условий, применение предлагаемого устройства обеспечивает увеличение производительности экскаватора на 0,57..