Способ контроля работы экскаватора-драглайна
1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАПНА, основанный на измерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении В каждом цикле экскавации начала заполнения ковша, длительности текущего цикла экскавации и ее расчетного значения и момента окончания заполнения ковша , измерения массы груженого ковша в процессе его транспортирования, определении фактической и возможной производительности и формировании управляющего сигнала на повторное хранение при значении фактической производительности ниже возможной, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности контроля путем определения динамики заполнения ковша; задают нормативное значение величины работы для привода тяги, необходимой для номинальной загрузки ковша, и число циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса, перед изменением массы груженного ковша в каждом текущем цикле экскавации измеряют момент на валу двигателя механизма тяги, .вычисляют затраченную приводом ТЯГ.И работу на загрузку ковша как произведение зна чения момента на валу двигателя механизма тяги на угол поворота вала двигателя механизма тяги, а момент окончания заполнения ковша определяют из соотношения (Л водом тяги на загрузку ковша; А. нормативное значение работы для привода тяги, g необходимой для загрузки ковша, Аф, фактическая работа, затраченная приводом тяги при загрузке ковша йа i-M цикле экскавации, D ;о :о предшествующем выполняемому
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 3151) F 02 F 3/48
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН))Й И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3650886/29-03 (22) 05.10.83 (46) 15,12.84. Вил. )) 46 (72) И.В.Богун, И.Г.Котлубовский, A.Ï.ÌàêñèMoâ, A.Ñ.Ïåðìèíîâ и A.È.Ôèлиппенко (71) Государственный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт.по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтомати зация" (53) 621.879.38 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
Р 343043, кл. Е 21 С 47/00, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 662820, кл. G 01 G 19/14, 1976.
3. Авторское свидетельство СССР
У 737575,кл. Е 02 Г 3/48,1976 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ PAHOTH
ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА, основанный на измерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении в каждом цикле экскавации начала заполнения ковша, длительности текущего цикла экскавации и ее расчетного зна" чения и момента окончания заполнения ковша, измерения массы груженого ковша в процессе его транспортирования, определении фактической и возможной производительности и формировании управляющего сигнала на повторное хранение при значении фактической производительности ниже возможной, отличающийся тем, что, с целью увели ения точности контроля путем определения динамики заполнения ковша, задают нормативное значение величины работы для привода тяги, необходимой для номинальной загрузки ковша, и число циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса, перед изменением массы груженного ковша в каждом текущем цикле экскавации измеряют момент на валу двигателя механизма тяги, .вычисляют за.траченную приводом тяги работу на загрузку ковша как произведение зна" чения момента на валу двигателя механизма тяги на угол поворота вала двигателя механизма тяги, а момент окончания заполнения ковша определяют из соотношения дней Ду
А .
Ф m+a В где 4,, +< - работа, затраченная приводом тяги на загрузку ковша; нормативное значение ра. боты для привода тяги, необходимой для загруз- Я ки ковша, 4, — фактическая работа, затраченная приводом тяги при загрузке ковша йа
i-м цикле экскавации, предшествующем выполняемому (j+1)-му циклу, ш - число циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что расчетную длительность текущего цикла экскавации определяют как среднее арифметическое длительностей предшествующих циклов экскавации.
1129398
Изобретение относится к измерению параметров работы, выполненной экскаватором-драглайном при ведении открытых горных работ.
Известны различные способы измерения основных параметров работы экскаваторов-драглайнов, в том числе и устройства их реализующие (1), (2) .
Однако указанные способы не обеспечивают в процессе экскавации формирование информации, использование 10 которой позволяет увеличить производительность экскаватора за счет реализации машинистом более эффективных приемов управления, Наиболее близким к изобретению является способ контроля работы экскаватора-драглайна, основанный на измерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении в каждом цикле экскавации начала запол-20 нения ковша, длительность текущего цикла экскавации и ее расчетного значения и момента окончания заполнения ковша, измерении массы груженого ковша в процессе его транспортирования, определении вактической и возможной производительности и формировании управляющего сигнала на повторное черпание при значении фактической производительности ниже возможной (3) .
Хотя указанный способ и позволяет формировать основные показатели работы экскаватора-драглайна, однако его использование не обеспечивает машиниста экскаватора информацией, объективно характеризующей ход процесса экскавации. Так, например, в процессе заполнения ковша при производстве вскрышных работ в скальных и полускальных забоях происходит 40 снижение производительности экскаватора из-эа отсутствия информации о динамике заполнения ковша, что снижает точность контроля.
В связи с этим имеют место потери производительности экскаватора и увеличение себестоимости единицы переработанной горной массы как за счет излишнего протягивания заполненного до установленного уровня
50 ковша по забою (дополнительный расход электроэнергии и увеличение длительности цикла экскавации), так и эа счет выполнения повторного черпания недостаточно заполненного ковша или отказа от повторного черпания.
Цель изобретения — повышение точности контроля путем определения динамики заполнения ковша.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основан- 60 ному на измерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении в каждом цикле экскавации начала заполнения ковша, длительности текущего цикла экскавации ее рас четного значения и момента вкончания заполнения ковша, измерении массы груженого ковша в процессе его транспортирования, определении фактической и возможной производительности и формировании управляющего сигнала на повторное черпание при значении фактической производительности ниже возможной, эадают нормативное значение величины работы для привода тяги, необходимой для номинальной загрузки ковша, и число циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса, перед измерени-. ем массы груженого ковша в каждом текущем цикле экскавации измеряют момент на валу двигателя механизма тяги, вычисляют затраченную приводом тяги работу на загрузку ковша как произведение значения момента на валу двигателя механизма тяги на угол поворота вала двигателя механизма тяги, а момент окончания заполнения ковша определяют из соотношения
Ам . А Р
А >
Ф + et2 где A, — работа, затраченная приводом тяги на загрузку ковша, нормативное значение работы для привода тяги, необходимой для загрузки ковша, фактическая работа, затраченная приводом тяги при загрузке ковша в -м цикле экскавации-, предшествующем выполняемому (+1)-му циклу, rn — число циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса.
При этом расчетную длительность текущего цикла экскавации определяют как среднее арифметическое длительностей предшествующих циклов экскавации..
Согласно предлагаемому способу, при заполнении ковша формируется информация о динамике его наполнения (затраченная работа приводом механизма тяги ковша при оговоренных ограничениях характеризует косвенно наполнение ковша) и при достижении номинального значения наполнения, определяемого путем сравнения фактической величины работы, затраченной приводом механизма тяги ковша, с ее нормативным значением, скорректированным по фактическим результатам, достигнутым в предшествующие циклы экскавации, . определяют момент окончания заполнения ковша. Машинист экска ватора по этому сигналу производит подъем ковша, при этом обеспечивает11293е<8 где ее.
<вп
t2
41 во t
< 2 0 где <вп 2 tl < е< 2 1 ее е а Пете Е 1 .< 2 е ! 2 C„In,, «,, < а,s< вп нвэ " " ее.в.в беббЪ = < ЗефееС= < (1) 40 1;- Ге*„,.- *„; (6) +(E 62;) .Ф м 24 (7) 45 где sip«b=< эе« с=< бn Т. Ф, е<, <.< ° и;,< Пвп60 о 65 ся определение ейакгической загрузки ковша ° Если загрузка ковша такова, что производительность экскаватора в данных условиях ниже возможной, то вырабатывается сигнал на повторное черпание. Поскольку заполнение ковша определяется в процессе черпания, то формирование сигнала повторного черпания — относительно редкое со,бытие, т.е. ковш в процессе экскаваi ,ции, как правило, заполняется не ниже установленного для данных условий номинала, что обуславливает повышение производительности экскаватора, поскольку длительность цикла экскавации сокращается за счет ликвидации протягивания заполненного ковша, либо выполнения повторного черпания при недостаточно заполненном ковше. При наличии технологических ограничений (недостаточная длина черпания на отдельнчх участках проейиля горной выработки) машинист экскаватора располагает объективной инфор.мацией для принятия решения о повторном черпании (по отсутстви«< сигнала окончания заполнения ковша), что также приводит к повышению производительности экскаватора. Предлагаемый способ включает следующие основные операции. Измерение угла поворота вала двигателя механизма тяги. Определение в текущем (< +1) -м цикле экскавации начала заполнения ковша при условии эе „4=< при наматывании тягового каната на барабан, при увеличении якорного тока двигателя привода механизма тяги сверх номинального значения, машинная постоянная двигателя механизма подъема ковша; средние значения тока цепи якоря и магнитного потока двигателя механизма подъема ковша, диаметр барабана лебедки механизма подъема ковша, вес порожнего ковша, магнитный поток насыщения двигателя механизма подъема; постоянная характеристики намагничивания двигателя механизма подъема, ток возбуждения двигателя механизма подъема, интервал интегрирования, число интервалов интегрирования, 20 rze I„; — ток цепи якоря двигателя механизма подъема, о в<,ее<нвв- углы начала и окончания сектора заполнения ковша, 25 фактический угол заполнения ковша, Определение в (»-е-1) -м цикле экскаваций начала отрыва груженого ковша от забоя при условии 6, „В=< 2С„1„;.е Р„;+< >2.6 Ро нвв ° е <З (5) 35 бе ее s i < — <0,6 а; n rpesigna =< — при сматывании тягово- . го каната с барабана, где п,, о2, — длины све<аивающихся частей подъемного и тягового канатов; *СС<е<Э вЂ” раССтОяНИЕ МЕЖДУ тОЧКами схода с направляющих Ф ШКИВОВ ТЯГОВОГО И подъемного канатов. Определение расчетной длительности текущего цикла экскавации по формуле где T>. — фактическая длительность Це предшествующих циклов экскавации, < m -=-2-1Q — число предшествующих циклов, учитываемых при определении предполагаемой длительности, 1129398 «м,.„=c„4 „,.„1,.„ r (10) к„„= — " (— "„ ) (17) где С rp к, << о Р . -P Ф Т <<<к < 1 ь<р„- к 0,;„-e, ) (1 4) (191 65 Измерение и запоминание фактической длительности, текущего цикла экскавации по формуле - < е<к <ц„, <„„(а.к;„- /,, к, (e) 5< ц Определение момента на валу двигателя механизма тяги- в процессе заполнения ковша t0 где С соиМ вЂ” машинная постоянная 15 двигателя механизма тяги ковша, 1,,Ф .„ — средние значения тока цепи якоря и магнитного потока двигателя ме- 2Q ханиэма тяги ковша, —,.„=;(— ") где < — магнитный поток насыщения поля двигателя механизма тяги, постоянная характеристики намагничивания двигателя механизма подъема, 12 <) sIi (12) K. вт„ «<(35 3 где <е, — ток возбуждения двигателя механизма тяги, интервал интегрирования, — число интервалов интегри- 4Q рования. Определение работы, затраченной на загрузку ковша 5. (13) 45 где M <. ". среднее значение момента т<+1 на.валу двигателя механизма тяги в процессе заполнения при повороте аа- 50 ла двигателя механизма тяги на угол ьщ., где K — коэФфициент пропорциональности, значения длины свешивающейся части тягового канала с направляющего шкива в 1 моменты времени, Б » число элементарных частей работы по заполнению ковша, Определение момента окончания заполнения ковша э< < р = 1- при выполнении соотношения А„+т А ; < -ккъ (1 5) фк« m=2-10 — -число предшествующих циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса. Измерение массы груженого ковша после отрыва его от забоя "< «е Ч <, n + С (16) и где Ч«„ — координатный коэФФициент, "„" r„-Ln< со5б tд; s« 1,0 при двигательном режиме работы двигателя,(С 1,2 при тормозном режиме), Г<. con5t- радиус вращения точки схода тягового каната с направляющего шкива относительно оси экскаватора, „ сопэ - радиус вращения точки схода подъемного каната с направляющих шкивов, относительно оси экскаватора, <= canst — угол наклона оси стрелы к горизонту. Определение Фактической производительности в цикле экскавации после отрыва груженого ковша от забоя Определение возможной.производительности при перечерпывании после отрыва груженого ковша от забоя (0,8 < o) PrI«<.< 1 гдето,„, - длительность повторного <<< 11 черпания/ 1129398 длительность операции возврата ковша в забой для повторного черпания. Установление целесообразности повторного черпания по выполнению соотношения определяют Б фр Г = 1 (21) QÄÄÄ 0bÄÄ Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает машиниста экскаватора информацией, характеризующей динамику процесса заполнения ковша, что позволяет машинисту более точно и эффективно осуществлять эту операцию (т.е. выдерживать требуемый коэффициент заполнения ковша и уменьшать длительность выполнения операции черпания, снижать энергозатраты при черпании, принимать обоснованное решение при необходимости повторного черпания) . Предоставляемые способом возможности обуславливают повышение производительности экскаватора за счет уменьшения длительности цикла экскавации как при однократном черпании, так и при необходимости проведения повторного черпания, Кроме того, сокращение длительности операции заполнения ковша обеспечивает снижение энергозатрат на выполнение единицы работы и приводит к сокращению износа ковша за счет ликвидации ненужной протяжки заполненного ковша в процессе черпания. На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ контроля работы экскаваторадраглайна. В состав комплекса технических средств входят датчики длины подъемного каната 1, длины тягового каната 2, угла поворота платформы 3 и вычислитель 4. В состав вычислителя 4 входят. следующие основные функциональные узлы, узел определения начала заполнения ковша 5, узел определения начала отрыва груженого, ковша от забоя 6, узел определения расчетной длительности текущего цикла экскавации 7, узел измерения фактической длительности текущего цикла экскавации 8, узел определения момента на валу двигателя механизма тяги 9, таймер 10, узел 11 определения работы, затраченной на загрузку ковша, узел 12 определения момента окончания заполнения ковша, узел измерения массы груженого ковша после отрыва его от забоя 13, узел определения фактической проиЗводительности в цикле экскавации 14, узел определения возможной производительности при перечерпывании 15, узел определения целесообразности повторного черпания 16 и узел инди40 которые поступают в вычислитель 4. Датчики 1 и 2 вырабатывают дискретные сигналы, пропорциональные приращениям длин сматываемых частей канатов с соответствующих барабанов 45 лебедок(й „;, ЬГ ;), котоРые формируются через равные отрезки времени at,то есть через эти отрезки времени барабаны поворачиваются на углы 6Ц;, которым пропорциональны 50 " hf „ Ha выходе датчика 3 Формируется сигнал,. пропорциональный углу поворота вала привода, механизма поворота платформы (сигнал, пропорциональный Ы<) . 5 35 кации 17. Выход узла 5 связан с входами узлов 8 и 9, выход узла 6 подключен к входу узла 13, выход узла 7 подключен к входам узлов 14 и 15, выход узла 8 подключен к входу узла 7, выход узла 9 связан с входом узла 11, выход которого подключен к входу узла 12, выход узла 13 подключен к входам узлов 14 и 15, а выход узла 15 связан с входом узла 16. Выходы узлов 12 и 16 подключены к входам узла индикации 17, Одни входы узла 6 подключены к выходам датчиков 1-3, к выходу таймера 10, другие входы по цепям 18, 20, ?2 подключены соответственно к якорным цепям двигателей механизмов подъема (I„;), к цепи возбуждения двигателя механизма подъема ковша(<Ьд, ) и к станции управления главными приводами экскаватора (eigи a) . Одни входы узла 5 по цепям 18, 20, 23, 24 одключены соответственно к якорной цепи двигателя механизма подъема (1„;), к цепи возбуждения двигателя подъема (i Ьп;) и к коммутирующим элементам станции управления главными приводами (sign Ь, sign с) другие входы подключены к выходу датчика 3 и к таймеру 10. Входы узла 13 подключены, кроме того, к выходам датчиков 1 и 2, к якорной цепи двигателя механизма подъема (1„;) — по цепи 18, к цепи возбуждения двигателя механизма подъема (Ъп ) — по цепи 20. Устройство работает следующим образом. В процессе экскавации на выходах датчиков 1-3 вырабатываются сигналы, По цепям 18-?4 в вычислитель 4 поступают сигналы от станции управления, характеризующие состояния главных приводов экскаваторов. В проце се экскавации в начале выполнения операции заполнения ковша на выходе узла 5 формируется sign A = 1, который формируется при выполнении условий (1) . Одновременно sion поступает на 8 и 9 узлы. В узле 8 обеспечивается измерение и запоминание. 1129398 10 длительности текущего цикла экскавации Т, ;, 9, и узлом 7 определяФт ется расчетная длительность текущего цикла экскавации Тg,„ (8). После поступления sign A = 1 в узел 9 на его выходе Формируется сигнал M»+« пропорциональный моменту на валу двигателя механизма .тяги в процессе запОлнения ковша 10 . Указанный сигнал Мт, „ поступает-на вход узла"11, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный количеству работы, затраченной на загрузку ков-. ша A<, „ (3) . Сигнал Я+,+q поступает на вход узла 12, в котором при соблюде нии условия (15) формируется sign Р 1, т.е. формируется инФормация, характеризующая момент окончания заполнения ковша. 5ign2 индицируется в узле 17. По этому сигналу машинист экскаватора производит отрыв ковша от забоя и приступает к выполнению подъемно-поворотной операции. В процессе перемещения ковша в узле 13 обеспечивается измерение массы груженного ковша, „, (16), и выходной сигнал поступает йа вход узлов 14 и 15. В узле 14 обеспечивается определение фактической производительности в данном цикле экскавации 4; (19), а в узле 15 — определение возможной производительности при выполнении повторного черпания Q ;+,(20) . Сиг,налы Q; и Qg;„ ëîñòóïàþò на входы узла 16. Если соблюдается соотношение (21) то на выходе узла 16 Формируется 5 gn F = 1, по которому, машинист экскаватора производит повторное черпание. sign F индицируется в узле 17. В результате повторного черпания обеспечивается больший козФфициент заполнения ковша и в данных условиях достигается большая производительность экскаватора. Увеличению произ1О водительности экскаватора способствует также формирование sign D = 1, по которому машинист оканчивает процедуру заполнения ковша (не допускает увеличения длительности операции 35 заполнения ковша; излишних затрат электроэнергии, излишнего износа ковша}, и тем самым способствует увеличению производительности экскаватора. 2О Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет маши нисту экскаватора более эффективно производить операцию заполнения ковша и принимать обоснованное, решение 75 при повторном черпании, которое обуславливается технологической необходимостью (например в случае формирования откоса предотвела, заданного профиля выработки и т.п.) . Использование способа прежде всего приводит к сокращению цйкла экскавации и к увеличению коэФФициента заполнения ковша, что в итоге обуславливает увеличение производи тельности драглайна. 1 129398 Составитель Р.Гладун Техред О.Ващишина КорректорС.Черни Редактор T Колб Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,.4 Заказ 9427/28 Тираж 643 Подписное ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ".(-35, Раушская наб., д. 4/5
