Способ управления разгрузкой ковша экскаватора-драглайна

 

Изобретение относится к области контроля и учета работы экскаваторадраглайна и управления им по измеренным параметрам. Изобретение позволяет увеличить производительность экскаватора за счет более точного формирования команды на разгрузку ковша в отвале и повьш1ения безопасности ведения работ. В процессе работы экскаватора измеряют токи якорньк цепей двигателей механизмов подъема и тяги, ток цепи возбуждения двигателя механизма подъема и длины тягового и подъемного канатов. Затем определяют состояние главных приво- ; дов экскаватора. Устанавливают углы наклона и окончания секторов заполнения и разгрузки ковша. По изМеренным параметрам определяют операции начала заполнения ковша, отрыва груженого ковша от забоя, начала разгрузки ковша и начала заполнения ковша в следующем цикле. При этом измеряют углы поворота платформы при заполнении ковша и при переносе груженого ковша и выбирают элементарный объем горной массы. Определяют необходимый угол переноса груженого ковша и определяют момент разгрузки ковша. Дополнительно измеряют угол наклона пово о ротной платформы н задают уровни го (Л ризонта стояния и подошвы отвала. По формулам определяют фактическую высоту подъема груженого ковша в процессе его перемещения. Затем определяют требуемую высоту подъема груженого ковша в каждой расчетной точке проtsD филя отвала при различных его фор05 мах и фактическую загрузку ковша горСО ной массой в каждом цикле экскаваvj ции. Момент разгрузки ковша определяа ют из условия равенства фактической и требуемой высот подъема груженого ковша и с учетом фактической загрузкк, ковша горной массой в каждом цикле экскавации. Изобретение дополнительное к авт.св. № 1199868, 2 з,п, ф-лы, 3 ил. N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И1 (gg 4 Е 02 F 3/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1199868 (2 1) 3900581/22-03 (22) 24 ° 05.85 (46) 15. 10. 86. Бюл. N 38 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности (72) Н.Б. Бирман, В.И. Енина, А.С. Перминов,, М.Н. Травкина . и А.И. Филиппенко (53) 621,879(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1199868, кл. Е 02 Г 3/48, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАЗГРУЗКОЙ

КОВША ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА (5.7) Изобретение относится к области контроля и учета работы экскаваторадраглайна и управления им по измеренным параметрам. Изобретение позволяет увеличить производительность экскаватора sa счет более точного формирования команды на разгрузку ковша в отвале и повышения безопасности ведения работ, В процессе работы экскаватора измеряют токи якорных цепей двигателей механизмов подъема и тяги, ток цепи возбуждения двигателя механизма подъема и длины тягового и подъемного канатов. Затем определяют состояние главных приводов экскаватора. Устанавливают углы наклона и окончания секторов заполнения и разгрузки ковша. По измеренным параметрам определяют операции начала заполнения ковша, отрыва груженого ковша от забоя, начала разгрузки ковша и начала заполнения ковша в следующем цикле. При этом измеряют углы поворота платформы при заполнении ковша и при переносе груженого ковша и выбирают элементарный объем горной массы. Определяют необходимый угол переноса груженого ковша и опре деляют момент разгрузки ковша. Дополнительно измеряют угол наклона повоЮ ротной платформы и задают уровни горизонта стояния и подошвы отвала. По формулам определяют фактическую высоту подъема груженого ковша в процессе его перемещения. Затем определяют требуемую высоту подъема груженого ковша в каждой расчетной точке профиля отвала при различных его формах и фактическую загрузку ковша гор" © ной массой в каждом цикле экскава- С ции. Момент разгрузки ковша определя- 3 ют из условия равенства фактической и требуемой высот подъема груженого ковша и с учетом фактической загрузки, ковша горной массой в каждом цикле экскавации. Изобретение дополнительное к авт.св. 9 1199868. 2 з.п. ф-лы, 3 ил °

1 12637

Изобретение относится к измерению параметров выполненной работы и управлению экскаватором-драглайном при .ведении открытых горных работ и HBJIHBTcH дополнительным к основному по авт.св. Н 1199868, Целью изобретения является увеличение эксплуатационной производительности экскаватора-драглайна за счет более точного формирования команды 10 на разгрузку ковша в отвале и повышение безопасности работ.

На фиг. 1 .показаны угловые параметры поворота платформы экскаватора при переносе груженого ковша; на 15 фиг. 2 схемы формирования отвалов, на фиг. 3 — структурная схема системы, реализующей способ контроля работы экскаватора-драглайна.

Предлагаемый способ включает сле- 20 дующие основные операции:

Измеряют ток якорной цепи двигателя механизма подъема п

Измеряют ток .якорной цепи двигателя механизма тяги 1,;. 25

Измеряют ток цепи возбуждения двигателя механизма подъема

Измеряют длины свешивающихся частей тягового т и подъемного „; канатов с направляющих шкивов. 30

Определяют состояние главных приводов экскаватора: вращение двигателя механизма тяги в направлении, обеспечивающем наматывание каната на барабан (Ъу < =1), увеличение якорного тока двигателя механизма тяги (%у < =1), вращение двигателя механизма тяги в направлении, обес-печивающем сматывание каната с барабана (з н а =1), уменьшение якорного 0 тока двигателя механизма тяги (Ъ Ь

* 1), устанавливают углы начала и окон.чания секторов заполнения ( ковша.

61

Я„о,6 Р.

S 11 d =-

Б;у,е -1 а . с<ф.

С1 gain - l g ma X 111 1 1 — усилие в подъемном канате;

g +/2

1 = —

- средний ток якорной цепи двигателя механизма подъема, .. — средний магнитный поток двигателя механизма подъема, т - средний ток воз" . i„., dt буждения двигателя механизма — подъема, н где - Ф„ - магнитный поток насыщения двигателя механизма подъема; — постоянная характеристики намагничивания двигателя механизма подъема, — ток возбуждения двигателя механизма подъема

Dg — диаметр барабана подъемной лебедки, - интервал интегрирования, Р— масса порол(него ковша, с ; - угол поворота платформы, операцию отрыва груженого ковша от забоя iq А=1 определяют как одновременное выполнение условий

Принимают за фактическое выполнение цикла экскавации 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% лс =1 определяют как одновре- менное выполнение условий

55 где Ы;

Sigh> я =1

S„. > 2,6Р, 50 . Д. — <06 Л1

- кратчайшее расстояние между центром тяжести движущего ковша и условной осью стре-. .лы экскаватора, 1263761 (33 5

d. — ) Об (" 1

h! (5) V .i V„;)1

Sigh

Sigh B =-О (13

ih(C, + Eh;) . (13) h> — проекция свисающей части подъемного каната на услов1 ную ось стрелы экскаватора, d,= f„. -(„

2 (. ++(с„., + е, — длины свешивающихся частей подъемного и тягового кана- 10

\ тов с направляющих шкивов, Ь вЂ” расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкиВОВ (услоВная ось f5 стрелы экскаватора), операцию начала разгрузки ковша 8; „

Р 1 определяют как одновременное выполнение условий а т

zде V = — ; У . = — " — скорости

Ti дф hi движения тягового и подъемного канатов.

Измеряют угол поворота платформы 30 при заполнении ковша

Ы =d °

Sigh C=1 (б) зу к=о

Измеряют фактический угол поворота платформы с груженым ковшом

Выбирают элементарный объем горной массы, соответствующий элементарной площади сечения отвала 8. =

=-К, (1 = COnй, где n>= 5-25 — принятое число циклов .экскавации, К коэффициент пропорциональности.

Измеряют угол наклона поворотной платформы в плоскости стрелы (E „„)

Определяют фактическую высоту

50 подъема груженого ковша в процессе его перемещения

3,, = Y„i +ьh, (s3 где 3„.,- ордйната движущегося ковша;55 h — разность уровней горизонта стояния экскаватора и подошвы отвала;

2 2 2

V 3 ((- >

Sin(g, Е„; }

2 2 2

/ L+(fh ;) 2 (1„ )с (Е Е) где Ь„- высота точки схода подъемного каната с направляющего шкива.

Определяют требуемую высоту подъема груженого ковша в каждой расчетной точке профиля отвала: при треугольной форме отвала

"т; = + (; ad.tg(, (1o) где = 1,5-3 м — величина переподъема ковша по условиям безопасности ведения работ;

М1- порядковый номер расчетной точки, ng=COASt - шаг приращения угла поворота платформы, — угол откоса отвала; при прямоугольной форме отвала

h, = Д + Д О tg f, = Cahot i, (11 ) при трапецеидальной форме отвала до момента достижения максимальной высоты отвала требуемую высоту подъема груженого ковша в каждой расчетной точке профиля отвала определяют так же, как и при треугольной форме сечения отвала, а для всех последующих расчетных точек профиля отвала требуемая высота подъема груженого ковша постоянна и определяется xaz npu прямоугольной форме сечения отвала.

Формируют сигнал достижения требуемой высоты подъема груженого ковша 5(ТВ=1 при Y „h, Определяют координатный коэффици1„, г — радиус вращения точки схот да тягового каната с направляющего шкива; абсцисса движущего ковша, Определяют усилие в подъемном канате

1263761 ? (.„1, Р

I I о ) 10

Q -; = — (2 + (й .(— 1) 1,5 1 ! (20) Б у,Т = 1 (21) Оо(,. =К,, до(., %, О ь т ! 1

Ь 6П.с "

1 (.(2 1 3

45

Определяют фактическую загрузку в каждом цикле экскавации

Qi=(S„, К.к С ) -(Ь„кк. С )i

Sign A-1 tSi)ng=l (1Ü) М где C — коэффициент пропорциональности, Подсчитывают число фактически выполненных циклов эксKë÷àöèè

Q,;

Q {16) где Q<, 3Q, — перемещенная горная масса нарастающим итогом в каждой точке разгрузки ковша в отвале

Q. — нормативное количество

1 горной массы, перемещаемой за цикл экскавации; — текущее число фактически выполненных циклов экскавации °

Определяют необходимый угол переноса груженого ковша по следующим формулам: н о ;1+ с ;, (17) где (. — угол начала сектора разгрузки ковша;

Ы вЂ” угол цоворота платформы при заполнении ковша, boL, — текущее значение приращения угла поворота платфОРМЬ1, 35 где K, = 1, если

К;= 2, если

К;= 3, если и так далее.

В зависимости от формы сечения отвала (фиг.2) текущее значение приращение угла поворота платформы с груженым ковшом определяется при треугольной форме отвала

Q (; = — 1. 2 + (М, — 1) 4 ), (191

1 где

5-25 — принятое число вормиY рованных циклов экскавации, к — коэффициент пропорциональности, 1(, — порядковый номер ра<.—

1 ч етн ой точки пр офьчл отвала для вьгчисления приращения угла ьd, число фактически выпол1 ненных циклон экскавации, . — требуемое к отсыпке чис1 ло никлон экскавации в N,-й расчетной точке профиля отвала; g-. ccnst — шаг приращения угла поворота платформы, при прямоугольной форме отвала

При трапецеидальной форме сечения отвала до момента достижения заданной высоты отвала требуемое 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 указаннбго .значения.

Определяют момент разгрузки ковша

Р= 1 при одновременном выполне— нии условий

Пример реализации способа показан на фиг. 3, где приведена структурная схема соответствующей системы.

В состав комплекса технических средств входят датчики угла наклона

1 поворотной платформы, угла поворота 2 платформы, длины 3 подъемного каната, длины 4 тягового каната, узел

5 сигнализации и вычислитель 6, Вычислитель 6 содержит узел 7 контроля выполнения операции отрыва груженого ковша от забоя, узел 8 контроля выполнения операции начала разгрузки ковша, узел 9 контроля выполнения операции начала заполнения ковша, узел 10 определения выполнения цикла экскавации, узел 11 контроля перемещения в отвал принятого элементарного объема горной массы, узел 12 определения приращения угла поворота платформы, узел 13 опреде-. ления необходимого угла переноса груженого ковша в данном цикле экскавации, узел 14 формирования сигнала

В процессе экскавации с вьмодов датчиков 1-4 поступают на вход вычислителя 6 сигналы, пропорциональные 1„., с ;, „., „. По цепям 22-28 от главных приводов экскаватора и системы управления приводами в вычислитель поступают сигналы 1,

1i > т ьд у Sign< q Stgw < у y S>gn Ь ° По цепям 29-37 в вычислитель вводятся н сигналы Q hd 4 g .,d. сК

1 ол г

55

7 1263 разгрузки ковша н отвале, узел 15 определения угла поворота платформы с груженым ковшом, узел 17 определения угла заполнения ковша, узел 17 определения требуемой высоты подъема груженого ковша в данном цикле экскавации, узел 18 определения значения координатного коэффициента, узел 19 определения загрузки ковша и суммирования перемещенной горной массы, узел 20 определения ординаты движуцегося ковша, узел 21 формирования сигнала достижения требуемой высоты подъема груженого ковша.

Датчики 1-4 и узел 5 связаны с вы- 15 числителем 6, который по цепям 22-28 подключен к якорным цепям двигателей ,механизмов подъема и тяги, к цепи возбуждения двигателя механизма подъема, к цепям системы управления двига- 20 телей механизмов подъема и тяги. По цепям 29-38 в вычислитель вводятся

1 параметры, характеризующие процесс экскавации.

В вычислителе 6 функциональные 25 узлы связаны между собой следующим образом: вьмод узла 7 подключен к входам узлов 10, 15, 16, 19; выход узла 8 — к входам узлов 10,15, 19; выход узла 9 — к входам узлов 10, 16 . 30

Выход узла 19 подключен к одному входу узла 10, выход которого подключен к входу узла 11. Вьмод узла

11 подключен к входу узла 12, выход которого подключен к входу узла 13, выход узла 13 подключен к входу узла !4, выход которого подключен к входу узла 5. Выход узла 16 подключен к другому входу узла 13. Выходы узлов 17 и 20 подключены к входам 40 узла 2 1, выход которого подключен к одному входу узла 5 и к второму входу узла 14. К третьему входу узла 14 подключен выход узла 15. Выход узла 18 подключен к соответствую- 45 щему входу узла 19.

Устройство работает следующим образом.

761 8 ,д., F После очередного заполнения ковша горной массой в начале отрыва его от забоя при соблюдении условий (9) узлом 7 вырабатывается сигнал Б л А=1, который поступа ет на входы узлов 10, 15, 19. В процессе перемещения груженого ковша на выходе узла 20 вырабатывается сигнал, пропорциональный фактической высоте подъема ковша,, в соответствии с формулой (8), а на выходе узла t7 формируется сигнал, пропорциональный требуемой высоте подъема ковша в расчетной точке профиля отвала Ь„согласно формулам (10) и (11) .

При выполнении условия Y, "„ на вьо.-оде узла 2 1 формируется сигнал °

Sign TB=l который отображается в узле 5 и характеризует достижение требуемой высоты подъема груженого ковша для данной точки профиля отвала. После переноса груженого ковша в зону отвала в момент начала разгрузки ковша при соблюдении условий (5) узлом 8 формируется сигнал

Sit1q В= 1, который поступает на входы узлов 10,15,19. В начале операции заполнения ковша узлом 9 при соблюдении условий .(1) формируется сигнал Б р = 1, который поступает на входы узлов 10, 16. В процессе перемещения ковша на выходе узла 18 формируется сигнал, пропорциональный

К„ согласно формуле (12), который поступает на вход узла !9. На вы ходе узла 19 формируется сигнал, пропорциональный суммарному количеству перемещенной горной массы Q

Ki по данной точке разгрузки ковша в отвале. Узлом fO контролируется при- нятая последовательность выполнения операций цикла экскавации (Sign =!, SignA =1, Sign5 =1, у с„=1) и определяется текущее число фактически выполненных циклов экскавации по формуле.(16). При достижении числа фактически выполненных циклов экскавации установленной величины н" на выходе узла 11 формируется сигнал

S;>nQ t, котоРый хаРактеРизУет пеРемещение в отвал необходимого количества горной массы для формирования профиля отвала заданной конфигураций в данной точке в соответствии с формулами (19) и (20) .

На выходе узла 12 формируется сигнал, характеризующий текущее значение приращения угла поворота плат" формы Ы;, т.е. узел 12 реализует

1263761

Ь . = a+N, aetq E, 25

9 зависимость (18) . Узел 16 формирует сигнал, пропорциональный углу заполнения ковшас, путем реализации . функции (6).

Узел 13, обрабатывая сигналы, поступающие с выходов блоков 12, 16, и с учетом величинd,„определяет необходимый угол переноса груженого ковша в данном цикле экскавации й„;, т.е, реализует зависимость (17). 1О

Узел 15 формирует сигнал, пропорциональный фактически выполненному углу поворота платформы с груженым ковшом d путем реализации функции (7) . 15

На выходе узла 14 формируется сигнал-команда на разгрузку ковша в отвале Sip P =1, если о,р, н и

Sigh Ò8 =1, С выхода узла 14 сигнал

S „Ð 1 поступает на вход узла сиг- 20 нализации 5. Руководствуясь этим сигналом, машинист экскаватора приступает к выполнению операции разгрузки ковша.

Формула изобр ет ения

1. Способ управления разгрузкой ковша экскаватора-драглайна по авт. 30 св. И 1199868, отличающийс я тем, что, с целью увеличения экспХуатационной производительности экскаватора-драглайна за счет более точного формирования команды на разгрузку ковша в отвале и повышения безопасности работ, измеряют угол наклона поворотной платформы в плоскости стрелы, задают уровни горизонта стояния и подошвы отвала, факти- 40 ческую высоту подъема М груженого ковша в процессе его перемещения определяют по формуле

Ч .=Y .- h, Рs К1

I где Ч„; — ордината движущегося ковша;45

nh — разность уровней горизонта стояния экскаватора-драглайна и подошвы отвала, определяют требуемую высоту подъема

h ; груженого ковша в каждой расчетной точке при треугольной форме профиля отвала по формуле где Ь= 1,5-3 м — величина переподъема ковша по условиям безопасности ведения работ;

1 ; — порядковый номер расчетной точки, ай = co st — шаг приращения угла поворота платформы

C; — расчетный угол образующей отвала; определяют фактическую загрузку Q; ковша в каждом цикле экскавации по формуле

q, =(s„, к„„с ) -(s„., к„с )

Б 1 sSllnne =1

SigaA =1 где S„; — усилие в подъемном канат е, К вЂ” координатный коэффицикк ент, 1 — коэффициент пропорциональности, $1 А = 1 — сигнал отрыва груженого ковша от забоя, Sip Ü = 1 — сигнал разгрузки ковша, а команду на разгрузку ковша формируют при условии равенства фактической и требуемой высот подъема груженого ковша и с учетом фактической загрузки ковша горной массой в каждом цикле экскавации.

2 ° CIIoco6 Ilo II ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что гребуемую высоту подъема hT; груженого ковша в каждой расчетной точке при прямоугольной форме профиля отвала определяют по формуле

h . =6+IIcI.ting =cooSt . т;

3. Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что требуемую высоту подъема 1 1, груженого ковша в каждой расчетной точке при трапецеидальной форме профиля отвала определяют до момента достижения максимальной высоты по формуле

1 т an t>g а для всех последующих расчетных точек h1 -« st. дсь Рраигсггия

12637б!

)263761

24

C(3Wlf рл 1 @ р

Cg g с рл ом

ФАР

Составитель И. Наэаркина

Техред Л.Сердюкова Корректор Г..Решетник

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 5501/28 Тирах 641 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, ектная 4