Способ управления разгрузкой ковша экскаватора-драглайна

 

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАЗГРУЗКОЙ КОВША ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА, включающий определение цикла экскава1щи , определение операций начала заполнения и отрыва груженого ковша от забоя с учетом измеренных токов якорной цепи двигателей механизмов подъема и тяги, тока цепи возбуждения механизма подъема, угла поворота платформы при заполнении ковша, длин свешивающихся частей тягового и подъемного канатов, состояния главных приводов экскаватора и с учетом углов начала и окончания сектора заполнения ковша, и подсчет числа выполненных циклов экскавации, отличающийся тем, что, с целью увеличения эксплуатационной производительности экскаватора за счет формирования команды на разгрузку ковша в отвале, задают углы начала и окончания сектора разгрузки ковша и элементарньй объем горной массы, соответствующий элементарной площади сечения отвала, принимают цикл экскавации как последовательное вьтолнение операций начала заполнения ковша, отрыва груженого ковша от забоя,начала разгрузки и начала заполнения ковша в последующем цикле экскавации, измеряют фактический угол поворота платформы с груженым ковшом, определяют необходимый угол переноса груженого ковша, а команду на разгрузку ковша формируют в момент равенства фактического угла поворота платформы экскаватора с груженым ковшом и необходимого угла переноса груженого ковша. с 2.Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что необходимый (Л угол переноса груженого ковша рассчитывают по формуле . t.. .гр ,е oi ми н угол начала сектора разгрузки ковша; сС ; - угол заполнения ковша; i ос J - текущее значение прира ;о щения угла поворота 00 платформы. 0д 3.Способ по п.2, отличающийся тем, что текущее значение сх приращения угла поворота платформы определяют по формуле Ло(.о{, ., где 1, если О п п 2, если Пд п- «:.П К. 3, если п 2 п;, п и так далее, при треугольной форме сечения отвала п. |i.)4 при прямоугольной форме сечения от . вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (193 (113 (513Д E 02 F 3/48 (21) 3743396/22-03 (22) 21. 05. 84 (46) 23. 1 2. 85. Бюл. У 47 (71) Государственный проектноконструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации. угольной промышленности (72) О.И. Беспалова, С.В. Ворончихин, И.Г. Котлубовский, А.С. Перминов и А.И. Филиппенко (53) 621.879.38 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 343043, кл. E 21 С 47 /00, 1.967.

Авторское свидетельство СССР

М- 1129398, кл. E 02 F 3/48, 1983.

-(54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАЗГРУЗКОЙ КОВША ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА, включающий определение цикла экскавации, определение операций начала заполнения и отрыва груженого ковша от забоя с учетом измеренных токов якорной цепи двигателей механизмов подъема и тяги, тока цепи возбуждения механизма подъема, угла поворота платформы при заполнении ковша, длин свешивающихся частей тягового и подъемного канатов, состояния главных приводов экскаватора и с учетом углов начала и окончания сектора заполнения ковша, и подсчет числа выполненных циклов экскавации, отличающийся тем, что, с целью увеличения эксплуатационной производительности экскаватора за счет формирования команды на разгрузку ковша в отвале, задают углы начала и окончания сектора разгрузки ковша и элементарный объем горной массы, соответствующий элементарной площади сечения отвала, принимают цикл экскавации как последовательное выполнение операций начала заполнения ковша, отрыва груженого ковша от забоя,начала разгрузки и начала заполнения ковша в последующем цикле экскавации, измеряют фактический угол поворота платформы с груженым ковшом, определяют необходимый угол переноса груженого ковша, а команду на разгрузку ковша формируют в момент равенства фактического угла поворота платформы экскаватора с груженым ковшом и необходимого угла переноса груженого ковша.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что необходимый угол переноса груженого ковша a, рассчитывают по формуле

М = (теин 1 н; где К д„„- угол начала сектора

3 разгрузки ковша; ((.; — угол заполнения ковша;

6К„ — текущее значение приращения угла поворота платформы.

3. Способ по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что текущее значение приращения угла поворота платформы определяют по формуле

М

К <+ r

1 где К*, = 1, если 0 6 n„ c n<

К = 2 если n cп сп

Э 1

К"„= 3, если nä «сп„ п и так далее, при треугольной форме сечения отвала

n = †" Е2+(М;†- 1)4)

1 К, при прямоугольной форме сечения от,вала

11998б8

> 06

Ф

n„ т; l n;

Sign Ъ

O MNH (041

1 где

Ь

A) Sign Ъ=1 и* - - (2+(N <-!) l,51

К У при трапецеидальной форме сечения отвала до момента достижения заданной высоты отвала количество ковшей отсылаемой горной масси в каждой расчетной точке профиля отвала определяют так же, как и для треyãoëüHoé формы сечения отвала, а далее, эта величина постоянна и равна половине указанного значения, где Q K n =const †. принятый элемен< ( тарный объем горной массы, соответствующий элементарной площади сечения отвала

n = 5-25 — принятое число циклов экскавации, соответствующее элементарному объему горной массы О.;

К вЂ” коэффициент про1 порциональности, N — порядковый номер

1 расчетной точки профиля отвала для вычисления угла Ь ю(;, и — число выполненными

4 циклов экскавации, и — число циклов

1 экскавации в

Ф

Изобретение относится к контролю параметров выполненной работы и управления экскаватором-драглайном при ведении открытых горных работ.

Цель изобретения — увеличение эксплуатационной производительности экскаватора за счет формирования команды на разгрузку ковша в отвале.

На фиг.1 показаны угловые парамет ры поворота платформы экскаватора при переносе груженого ковша; на фиг.2 — схемы формирования отвалов; на фиг.З вЂ” структурная схема системы, реализующей способ управления

N -й расчетной точке профиля от вала, hK =const — шаг приращения угла поворота платформы.

4. Способ по п.1 о т л и ч а юшийся тем, что, операцию начала разгрузки ковша определяют как одновременное выполнение усло-. вий о макс р кратчайшее расстоние между центром тяжести движущегося ковша и условной осью стрелы экскаватора; проекция свисающей части подъемного каната на условную ось стрелы экскаватора; скорости движения тягового и подъемного канатов;

I при уменьшении якорного тока двигателя механизма тяги; угол окончания сектора разгрузки ковша.

2 загрузкой ковша экскаватора-драг лайна.

Предлагаемый способ включает следующие основные операции: измеряют

5 ток якорной цепи двигателя механизма подъема I„;, измеряют ток якорной цепи двигателя механизма тяги I, 1 измеряют ток цепи возбуждения двигателя механизма подъема in,, измеряют длины свешивающихся частей тягового 0 . и подъемного В„ ка1

1 натов с направляющих шкивов; определяют состояние главных приводов экскаватора: вращение двигателя ме-.

1199868

d,-)å„*.- „ . (1) 25 (3) (4) 35

40 подъема; ханизма тяги в направлении, обеспечивающем наматывание каната на барабан (Sign d=i); увеличение якорного тока двигателя механизма тяги (Sign e =1); вращение двигателя механизма тяги в направлении, обеспечивающем сматывание каната с барабана (Sign d=1); уменьшение якорного тока двигателя механизма тяги (Sign b=1); устанавливают углы начала и окончания секторов заполнениЯ (I> ми>, >»I.мс,>,с)и РазгРУзки (О мцм >с макс1 ковша, принимаю." цикл экскавации, как последовательное выполнение начала операции заполнения ковша, отрыва груженого ковша от забоя, начала разгрузки ковша в текущем цикле экскавации и начала операции заполнения ковша в последующем цикле экскавации, при этом операцию начала заполнения ковша

Sign С =1 определяют, как одновременное выполнение условий:

S6.1; с 0>5 Po.

Sign d=1

Sign. е=1

>> >> с1 м>1„ >> с ма> с " >

С т., 11 ., и 2 2 подъемном канате; г ! 1„.а1 — средний

» ток якорной цепи двигателя механизма подъема;

»>; %

Н >n1 — СрЕдНИй МаГФ, = Р 1- е

1 нитный поток двигателя механизма 1 2

Р,> — масса порожнего ковша;

Sign d=1 — при условии вращения двигателя механизма тяги в направлении, обеспечивающем наматывание

I каната на барабан;

Sign е 1 — при увеличении якорного тока двигателя механизма тяги; .с мин > с мак углы начала и окончания сектора заполнения ковша.

1р Операцию отрыва груженого ковша от забоя Яьдп А=1 определяют, как одновременное выполнение условий

Sign а =1

П = 0 (2) — с 0,6

Ln„ >" М»» 1 МС>КС где Sign а=1 — при условии вращения двигателя механизма

20 тяги в направлении, обеспечивающем сматывание каната с барабана

, +(е „,- е,, n1 21, ) — длины свешивающихся частей подъемного и тягового канатов с направляющих шкивов;

L — расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с направляю-. щих шкивов (условная ось среды экскаватора).

Операцию начала разгрузки ковша Sign Ь=1 определяют как одновре- . менное выполнение условий:

1 г n 1 (1 — средний

Ф, - 11

3 ток возбуждения двигателя механиз- . ма подъема; ф — магнитный поток насыщения

I> двигателя механизма подъема

i* — постоянная характеристики и намагничивания двигателя механизма подъема; ток возбуждения двигателя механизма подъема;

t2 -t< — интервал интегрирОвания; — число интервалов интегрирования;

45 (5) Чт, Ч»;

Sign b=1

И 0(О а ц> у,с

»п» где d — кратчайшее расстояние меж1 ду центром тяжести движущегося ковша и условной осью стрелы экскаватора;

Ln - проекция свисающей части

55 подъемного каната на условную ось стрелы экскаватора;

Ь4; Ü n,.

V . .= — Ч =- — ско>гс. " А 1

ГДЕ М МИ)1

О(; () ()(9 где К„ = 1, если О

К; =2, если п

К„ = 3, если и,. и так далее.

При треугольной вала с и*

П) с П)

«6 и °

« n;

« nÄ форме сечения оти* = и- - (2+(Б,-!}4)

К„ (8) 4

3 11 рости движения тягового и подъемного канатов;

Sign Ь1 - при уменьшении якор, ного тока двигателя механизма тяги, ()(,мк(,,otмакс углы начала чания сектора разгрузки ковша.

Измеряют угол поворота платформы при заполнении ковша (ю(; ); измеряют фактический угол поворота плат формы с груженым ковшом (к, .) выбирают элементарный объем горной

% массы, соответствующий элементарной площади сечения отвала (= К и const

1 i 3 Р где n = 5-25 — принятое число циклов экскавации, К вЂ” коэффициент пропорI циональности, подсчитывают фактически выполненное число циклов экскавации (n ), определяют.необходимый угол переноса груженного ковша по формулам (6)(9):

Ъ( ()(Н, 1 МИм 11 1 (6) угол начала сектора разгрузки ковша угол заполнения ковша; текущее значение приращения угла поворота платформы

\ ь";=к; аале (7) при прямоугольной форме сечения отвала и* = — (2+(N, 1) 1,57 (9)

9 при трапецеидальной форме сечения отвала до момента достижения заданной высоты отвала количество ковшей отсыпаемой горной массы в каждой расчетной точке профиля отвала определяют так же, как и для треугольной формы сечения отвала, а далее эта величина постоянна и равна половине указанного значения, где Q, = К, n> const — принятый элементарный объем горной массы, 99868 б соответствующий элементарной площади сечения отвала;

n = 5-25 — принятое число цик(1 лов экскавации, соответствующее ,элементарному объему горной массы Q;

К; — коэффициент пропорциональности

N„ — порядковый номер расчетной

10 точки профиля отвала для вычисления приращения угла 6,М;; и, — число выполненных„ циклов экскавации; а()(, const — шаг приращения

15 угла поворота платформы, n+ — требуемое к отсьшке число циклов экскавации в И; -й расчетной точке профиля отвала.

Действительно; при формировании

20 отвала необходимый угол поворота платформы с груженым ковшом в

i-м цикле экскавации определяется выражением ((Ъиг.1): ()(„и ()(,м,щ-о(. Ь а очевидно з

3 т.е. в любом случае обеспечивается

30, определение точки начала образующей отвала, из чего следует справедливость формулы (6).

В зависимости от конфигурации сечения отвала (фиг.2) текущее значение приращения угла поворота платформы с груженым ковшом определяется по формуле (7), при этом для треугольной формы сечения отвала (фиг ° 2а):

40 ии = и - (2+(N -1) 4)

К1

1 поскольку при Q; = К, n> = const и при Я; =- Я,, где S — элементарная площадь сечения отвала в точке N =1, т.е. при угле b,()(.1 необходимо отсыпать 2Q; горной массы, чтобы образовался отвал треугольной формы с площадью сечения 2S1 (фигура asB(); в точке М; = 2, т.е. при угле 4 << для образования отвала треугольной формы с площадью сечения 8 S„ необходимо отсыпать

6 Q, что составит в сечении фигуру Bco B аналогичные рассуждения применимы и для всех последующих точек вплоть до вершины отвала.

Очевидно, если расстояние Е между

7 11 гребнями отвала треугольной формы меньше длины основания, то происходит подзасыпка предыдущим гребнем последующего гребня отвала.

В этом случае в формулу (8) в сооФветствующей расчетной точке вводится дополнительный отрицательный член: например, в (N-2)-й точке величина коррекции равна — 2; поскольку предыдущим гребнем образована подзасыпка величиной 2$ ш2Я

» . .Ф в (N-1)-й точке величина коррекции равна - 6, поскольку величина подзасыпки равна 6$; = 60, в N-й точке коррекции равна — 10, так как имеет место 10$.; = 10Я ., т.е. коррекЧ ция в каждой точке определяется соответствующей частью сечения площади подзасыпки (фигура KNL фиг.2а): для прямоугольной формы отвала (фиг.2б) очевидно следующее: в точке 1 Ь Ы; = K*Ag К = 1, если

Осп, с «Зф

К J> в точке 2 К* = 2, если 2n "n.с (- — . + ) =35 n

К » в точке 3 К* = 3 если 3 5 n n c

6 5n„ и так далее, т.е. имеет место формула (9), если при этом необходима послойная укладка горной массь1 с различными физико-механическими свойствами,то зависимость 9используется соответсвующеечисло раз.

Для трапецеидальной формы отвала (фиг.2в) очевидно следующее: n, рассчитывается до N-й точки по формуле (8), далее до М-й точки и; принимается равным половине величины, вычисленной по формуле (8).

Если же имеет место подзасыпка предыдущим гребнем отвала последующего гребня, то вычисленное значение и корректируют по аналогии

1 с ранее рассмотренным случаем подзасыпки отвала с треугольной формой сечения. Следовательно, в процессе экскавации в каждом цикле производится проверка соответствия фактически выполненного угла поворота платформы с груженым ковшом ыф не- обходимому углу переноса груженого ковша для данных условий экскавацинян при этом в каждом цикле

» экскавации и = var и зависит от

7 угла заполнения ковша м . и текуще1 го значения приращения угла поворота платформы b. a; .

99868 8

l0

Определяют момент разгрузки ковша Sign P =1» если

, >g . (10)

Пример реализации способа показан на фиг.3.

В состав комплекса технических средств входят датчики угла поворота платформы 1, длины подъемного каната 2, длины тягового каната 3, узел сигнализации 4 и вычислитель 5.

Вычислитель 5 содержит узел 6 контроля выполнения операции отрыва груженого ковша от забоя, узел

7 контроля выполнения операции начала разгрузки ковша, узел 8 контроля выполнения операции начала заполнения ковша, узел 9 определения выполнения цикла экскавации, узел 10 контроля перемещения в отвал принятого элементарного объема горной массы, узел 11 определения приращения угла поворота платформы, узел 12 определения необходимого угла переноса груженого ковша в данном цикле экскавации, узел 13 формирования сигнала разгрузки ковша в отвале, узел 14 определения угла поворота платформы с груженым ковшом, узел 15 определения угла заполнения ковша.

Датчики 1-3 и узел 4 связаны с вычислителем 5, который по цепям

16-22 подключен к якорным цепям двигателей механизмов подъема и тяги, к цепи возбуждения двигателя механизма подъема, к цепям системы управления двигателями механизмов подъема и тяги. По цепям 23-27 в вычислитель вводятся параметры, характеризующие процесс экскавации.

В вычислителе 5 функциональные узлы связаны между собой следующим образом. Выходы узлов 6 и 7 подключены к входам узлов 9 и t4» выход узла 8 подключен к входам узлов

9 и 15, выход узла 9 через узел

10 подключен к соответствующему входу узла 11, выход которого подключен к одному входу узла 12, другой вход узла 12 связан с выхоцом узла 15. Выход узла 12 подключен к одному входу узла 13, другой вход которого подключен к выходу узла 14.

Устройство работает следующим образом.

В процессе экскавации с выходов датчиков 1-3 поступают на вход вы9 11 числителя 5 сигналы, пропорциональ- ные К;, 6q;, 4;, По цепям 16-22 от главных приводов экскаватора и системы управления приводами в

Ф вычислитель поступают сигналы: Х„., 1

I1., Sign d, Sign е, Sign а, Sign Ь, i„. По цепям 23-27 в вычислитель вводятся сигналы:g„„„,1 „щ„

g.. После очередного заФ

eHq 1 МЕКК, полнения ковша горной. массой в начале отрыва его от забоя при соблюдении условий (2) узлом 6 вырабатывается Sign А = 1, который поступает на входы узлов 9 и 14. После переноса груженого ковша в зону отвала в момент начала разгрузки ковша при соблюдении условий (5) узлом 7 формируется Sign В = 1, который поступает на входы узлов 9 и 14. После разгрузки ковша и возврата порожнего ковша в зону забоя в начале операции заполнения ковша при соблюдении условий (1) формируется Sign 1. = 1, который поступает на входы узлов 9 и 15.

Узлом 9 анализируется последовательность поступления входных сигналов и если она соответствует последовательности Sign С = 1, Sign А = 1, Sign В = 1, Sign С < =1, то формируется сигнал выполнения цикла экскавации Sign U = 1, который поступает на узел 10, В последнем при достижении числа циклов экскавации установленной величины п формируется сигнал Sign Q = 1, который характеризует перемещение в отвал принятого элементарного объема горной массы Я,,, соответствующего элементарной площади сечения отвала S„, т.е. узел 10 реа" лизует функцию Sign Q = 1, если

= K,n . На выходе узла 11 фор1 (3 мируется сигнал, характеризующий

99868

l0

- текущее значение приращения угла поворота платформы ho(;,т.е. узел

11 реализует зависимостям (7)-(9).

Узел 12, обрабатывая входные сиг5 налы: поступающий с выхода узла

11, поступающий с, выхода узла 15 и задаваемый в соответствии с паспортом экскавации К „„„ определяет необходимый угол переноса груженого ковша в данном цикле экскавации т.е. реализует зависимость

1 (6). Узел 14 формирует сигнал, пропорциональный фактически выполненному углу поворота платформы с груженым ковшом и ° путем реализации т у функции

571 1 Sign А=1

Sign B=0

Узел 15 формирует сигнал, пропорциональный углу заполнения ковша

М, путем реализации функции з

Sign С = 1

Sign А = 1

На выходе узла 13 формируется сигнал на разгрузку ковша в отвале .

Sign P = 1,если Мр; > Мн, .

С выхода узла 13 Sign Р = 1 поступает на вход узла 4 сигнали30 зации.

Руководствуясь этим сигналом, машинист экскаватора приступает к выполнению операции разгрузки ковша, при этом обеспечивается формироваЗ5 ние отвала заданной конфигурации.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет машинисту экскаватора точно и без излишнего напряжения сооружать от40 вап заданной конфигурации, что обуславливает сокращение длительности цикла экскавации и в итоге приводит к увеличению эксплуатационной производительности экскаватора.

1199868

„ 1199868 (x о иОк HUH ЫМ КС Q

Заказ 7835/33

Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель И. Назаркина

Редактор P. Цицика Техред М,Пароцай Корректор С. Шекмар