Способ контроля процесса заполнения ковша-экскаватора- драглайна

 

Изобретение относится к области автоматического измерения параметров работы экскаватора драглайна при выполнении вскрьшных бестранспортных работ. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет определения подготовленности горной массы к экскавации . В процессе экскавации измеряют углы поворота валов двигателей механизмов (М) подъема, тяги и поворота платформы, токи якорных цепей и цепей возбуждения этих двигателей. Определяют режим работы основных узлов и М экскаватора . Определяют начало заполнения ковша (К) и начало отрыва груженного К. Затем измеряют длительность t% операции заполнения К и определяют работу, затраченную на загрузку К. Определяют количество Р. перемещенной горной массы в каждом цикле экскавации(ЦЭ). Контролируют вьшолнение ЦЗ и подсчитьшают выполненное число п циклов. В плоскости стрелы измеряют угол наклона плоскости поворотной платформы к горизонту, измеряют приращение свисающей части подъемного каната при заполнении К, измеряют момент на валу двигателя М подъема в процессе заполнения К. Затраченную на загрузку К работу А,. определяют по суммарной работе приводов М тяги и подъема К. Затем определяют начало разгрузки К и работу, затраченную при-о водами М тяги, подъема и поворота платформы на транспортирование груженного К, его разгрузку, транспортирование порожнего К А. . После этого определяют длительность транспор- ,., тирования груженного К, операции его разгрузки и транспортирования порожнего К и виды черпания и основной работы . При этом контролируют выполнение ЦЭ как последовательное выполнение операций начала заполнения К, начала О отрыва груженного К, начала разгрузки К и начала заполнения К в последующем ЦЭ. Подготовленность горной массы к экскавации по К-му виду основной работы определяют по формуле: П К„/п.ГРгмГ где К„ - поправочный коэффициент. (Л учитывающийвид черпания. 4 ил., табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А( (19) (И) (51) 4 Е 02 F 3/48

KFMPie т

1 . о г () ) ),;)„ ае

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3956425/29-03 (22) 22.07.85 (46) 23.03.87. Бюл. Ф 11 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промьппленности (72) И.P. Бучин, В.П. Казбеков, И.П. Котлубовский, A.Ñ. Перминов и А.И. филиппенко (53) 621 .879(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 759670, кл. E 02 F 9/20, 1976.

Авторское свидетельство СССР

765469, кл. Е 02 F 9/20, 1974. Авторское свидетельство СССР

1(р 1129398, кл. Е 02 F 3/48, 1983. о (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЗАПОЛНЕНИЯ КОВША ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАИНА

{57) Изобретение относится к области автоматического измерения параметров работы экскаватора драглайна при выполнении вскрьппных бестранспортных работ. Цель изобретения — повышение точности контроля за счет определения подготовленности горной массы к экскавации. В процессе экскавации измеряют углы поворота валов двигателей механизмов (М) подъема, тяги и поворота платформы, токи якорных цепей и цепей возбуждения этих двигателей. Определяют режим работы основных узлов и М экскаватора. Определяют начало заполнения ковша (К) и начало отрыва груженного К. Затем измеряют длительность

tg> операции заполнения К и определяют работу, затраченную на загрузку К.

Определяют количество Р,„. перемещен( ной горной массы в каждом цикле экскавации(ЦЭ). Контролируют выполнение

ЦЭ и подсчитывают выполненное число и циклов. В плоскости стрелы измеряют угол наклона плоскости поворотной платформы к горизонту, измеряют приращение свисающей части подъемного каната при заполнении К, измеряют момент на валу двигателя М подъема в процессе заполнения К. Затраченную на загрузку К работу А определяют по суммарной работе приводов М тяги и подъема К. Затем определяют начало разгрузки К и работу, затраченную при-с ф .водами M тяги, подъема и поворота платформы на транепортнронанне гртнен- Щ ного К, его разгрузку, транспортирование порожнего К А .. После этого

1 определяют длительность г.. транспортирования груженного К, операции его разгрузки и транспортирования порожнего К и виды черпания и основной работы. При этом контролируют выполнение

ЦЭ как последовательное выполнение операций начала заполнения К, начала отрыва груженного К, начала разгрузки К и начала заполнения К в последующем ЦЭ. Подготовленность горной массы к экскавации по К-му виду основной работы определяют по формуле: и

П, = K„/и, Р,„.. e,./(А,+А,,) (с,., +Е„), где К„ — поправочный коэффициент, учитывающий.вид черпания. 4 ил., 1 табл.

1 12,9831

Изобретение относится к автоматическому измерению параметров работы экскаватора-драглайна при выполнении гскрьппных. бестранспортных работ.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности эа счет определения подготовленности горной массы к экскавации.

На фиг, 1 приведена блочная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2-4 — блочные схемы узлов вычислителя.

Способ включает следующие основные операции: измерение угла поворота валов двигателей механизмов подъема !!>„,, тяги цт,, поворота платформы (в !

5 измерение токов якорных цепей двигателей механизмов подъема I, тяги

I,, поворота платформы I „,; измерение

1 в1, ь токов цепей возбуждения двигателей механизмов подъема i, тяги i,,по- 0 ворота платформы i измерение в в11 ь плоскости стрелы угла наклона плоскости поворотнОй платформы к горизонту

E определение режима работы основПь 25 ных узлов и механизмов экскаватора:

Sign s = — np cMBTblBGHHH тягового каната с барабана лебедки; Sign b = .. при наматывании тягового каната на барабан лебедки; Sign с = — при увеличении якорного тока двигателя при30 вода механизма тяги, т.е. при bI /

/ht > О, Sign d = 1 — при уменьшении якорного тока двигателя привода мехаl rr4 низма тяги т.е. при †- — а 0 oïnåь 35 деление в i-м цикле экскавации начала заполнения ковша Sign А = 1 — при одновременном выполнении условий нзз ь кзз P„; = @„(i — е" ), (4) где Ф„- магнитный поток насьпцения двигателя механизма подъема;

i Ä вЂ” постоянная характеристики намагничивания двигателя механизма подъема; г

1 Ь., " — 2. (5) Р— масса порожнего ковша, определение в i-м цикле экскавации начала отрыва груженного ковша от за боя Sign В = 1 — при одновременном выполнении условий

2 C„I„. P„

Оа, нзз ь 2 к Зз (6) Sign а = (0,6

n„„ где d, L + (Zll. — Х„. ) (8) L

rl1

2 С„ I„. Р„, 40 п; Кг<- л + gll + 0» 2 l „! (9) т = K q „+ цт + 0,493,ьт ь (1О) Оь5 Р

Вп о нзз - о кзз

К, К вЂ” передаточные числа редукторов механизмов подъема и тяги;

У вЂ” длины подъемных и тяговых цепей;

L = const — расстояние между точками схода с направляющих шкивов тягового и подъемного канатов, измерение длительности операции заполнения ковша

Sign Ь = 1

Б1яп Ь = 1

1г

IÄ, dt

Е:

1

ll! Ч (2) 5 5 твк тек

s ign В = 1 s ign А = 1 где t.,e — текущее время; где С„ — машинная постоянная двигателя механизма подъема .ковша; ц — число интервалов интегрирования;

t --t — интервал интегрирования; — фактический угол заполнения ковша:

+sp Кь ) (3) передаточное число редуктора механизма поворота платформы; углы начала и окончания сектора заполнения ковша;

An, А„ м,,ак где Й тт

1 (! 9) (20) тп; с в (21) твр;

"" tA„ (22) В=1

3 12983 измерение расстояния перемещения ков ша при его заполнении !

3 1т

Sign В = 1 Sign А = 1, 5 (12) определение момента на валу двигателя механизма тяги в процессе заполнения ковша

11т; = Ст-кт; т; (13) где С вЂ” машинная постоянная двигатет ля механизма тяги ковша;

I У . — определяются по формулам т,к T, аналогичным (2,), (4) 15 измерение приращения свисающей части подъемного каната при заполнении ковша пъ i 2 п, . 2 4, 20

Sign В = 1 Sign А = 1, 4„ м,а т

А+, в Ф при Sign А, = 1 при Sign В = I

11вр; Свр вр; твр;

Ч т вр; 9 вр, - у

Sign А 1 Sign (14) d; — ъ 0 6

1 и; т

1 — > 1 п

Signd =1 (17) определение работы в i-м цикле экскавации, затраченной на транспортирование груженного ковша, от начала отрыва его от забоя на выполнение опера 50 ции разгрузки ковша и на транспортирование порожнего ковша до начала операции заполнения ковша в последующем цикле экскавации

55 (18) K КвМтвр; твр, измерение момента на валу двигателя механизма подъема в процессе за полне- 25 ния ковша

= Сп п <Р, (15) определение работы, затраченной на загрузку ковша, 30

Где, 5

К К вЂ” коэффициенты пропорциональности; ределение в - м UHKne sKcKs + + 35 начала разгрузки ковша Sign С = 1 при одновременном выполнении условия

Sign A 1 " Sign В=1; тв КгЧ4 . — К ц. I Sign А =1 2 " Sign В=1

» по формуле

2 — — I

Р = К С 9I С, тр, р кк n n, n, Бп (28) (29) где K„ к, r„ п сов (е 6 )

+ d, sin(E c +E .,), (30) °

r = const — радиус вращения точи ки схода подъемного каната с направляющих шкивов;

r- = const — радиус вращения точт ки схода тягового каната с направляющих шкивов;

С вЂ” машинная постоянная двигателя вр механизма поворота платформы;

?вр,, Рв — определяется по формулам, аналогичным (2), (4);

К вЂ” коэффициент пропорциональнос6 ти; определение длительности операций транспортировки груженного ковша от момента отрыва его от забоя, включая длительность операций разгрузки ковша и транспортировки порожнего до начала операции его заполнения в последующем цикле экскаваЦии т; тек -Стек

Sign А, =1 Sign B=I (26) определение массы груженного ковша на интервале

T f (i тек тек

Sign С = 1 Sign В = 1 (27) 1298311

С = 2 arctg

1 (34) + I„У,, (39) сигнал нижнего черпания (глубокого)

Sign НЧГ = 1 при одновременном выполнении условий на интервале

h 25 + Lsin (Ес +Си)

Х (1,0-:1,5) Хтном

I„; «(O, I 0,3) I„„„ .квр, <(Oк ° 0>3) вр,ом

45 где L — расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкивов;

,Е„ - углы наклона стрелы и повиротнои платформы в плоскости 50 стрелы к горизонту;

h; — расстояние по вертикали между точкой схода подъемного каната с головного шкива и. центром тяжести ковша;

1 .,I„,I . — средние значения токов якорных цепей двигателей механизмов тяги, подъема, поворота платформы; (37) I) С вЂ” режимный коэффициент (С

1,0 — при двигательном режиме работы; С = 1,2 - при (тормозном режиме);

f,F„; — углы наклона стрелы и пово- 5 ротной платформы к горизонту; определение массы порожнего ковша Р„ вор, на интервале

t -t г пор; гек тек 1О

Sign А, =1 Sign С=l (31) определение вида черпания с формированием сигнала верхнего черпания 20

Sign ВЧ = 1 при одновременном выполнении условий на интервале

h; L sin(f + „,)

I,. (!O!5) I, Т вЂ” к к

I„ с (0,1-.0,3)Х„ (35)

1 i (0,1-.0,3)т сигнал нижнего черпания (нормального)

Sign НЧН = при одновременном выполнении условий на интервале 30

+ Lsin(fо+f„. ) 1 Lsin® +5 )

П1 —. 1 "1 т (1,0-, 1,5) Хтном

i„; (O,1-:O,3)I.„„

Iep, c (O,1-0,3) вр„,„ по формулам, аналогичным (28) — (30); определение количества перемещенной горной массы в i -м цикле экскавации

P .=Р,-р гм; гр; вор; т (Ъ2) определение расстояния по вертикали между точкой схода подъемного каната с головного шкива и центром тяжести ковша

h, = Х„, cos(90 -1=,о -Я „ - С;);(33) I„ „, I„, Т, — номинальные значения нок "но вг но> токов якорньгх цепей двигателей механизмов тяги, подъема, поворота платформы; определение вида основной работы: первый вид работы Sign OP = 1, если выполняются условия

Sign OP = 1

Sign 0 = I (38)

Sign Ч< = 1

К-й вид работы Sign OP„ = 1, если выполняются условия

Sign OP = 1 )!

Sign Ок = 1

Sign Чн = 1 J где Sign OP = 1 — если обеспечивается последовательное выполнение операций начала заполнения ковша и отрыва груженного ковша от забоя;

Sign 0,=1...,Sign 0„=1 — условия нахождения ковша при разгрузке в зонах, характеризующих I-й,...,К-й виды работы;

Sign Ч1- 1, ° ° °, Sign Ч к — — 1 Усло вия нахождения ковша при его заполне нии в зонах, характеризующих I-й,..., К-й виды работы; контролирование выполнения цикла экскавации, как последовательное выполнение операции цикла экскавации: (Sign A=l3 jSign B=l) )Sign С =13 (81ап A + 13 (40) и подсчет числа выполненных циклов экскавации п, определение подготовленности горной массы к экскавации по К-тому виду основной работы и Р в гм, в, п (А + Aç,,,)(tт + tз,!, где n — число выполненных циклов экскавации;

Емкость

ign ВЧ=1 Sign НЧН=1 Sign

НЧГ=1

1,0

0,9

7 129831 1 8

К„- поправочный коэффициент,учи- датчик 4 угла поворота вала двигатетывающий вид черпания, опре- ля механизма поворота платформы, выделяется значением Sign ВЧ, ходной блок 5, вычислитель 6, содерSign НЧН, Sign НЧГ (см. таб- жащий связанные между собой узлы 7-9. лицу); Датчики 1-4 и выходной блок 5 подклюр„, — количество перемещенной гор- чены к вычислителю 6, к другим входам

1 ной массы в i-м цикле экска- которого (по цепи А) подключены якорвации; ные цепи и цепи возбуждения двигателей

A„.,A — затраченная работа на загруз- главных приводов (I„.,I,,I, ку ковша и транспортирование 10 i .) и цепи станции управления главгруженного ковша, его разгруз- ными приводами Sign à, Sign Ь, Sign с, Ky H Tl1 H n0l1TH11o13 HHe nnpo1K- Sign d. К другим входам вычислителя 6 него ковша в i-м цикле экска- (по цепи В) вводятся нормативно-справации; вочные данные, характеризующие данный

t . t, — длительность операции запол- 15 экскаватор и условия его работы (К

3i ! к к п нения ковша и длительность 0 э зо э ° ° и НЗО э 1 кзо э с з L э I.hH0M > IBPK0<> транспортирования груженного rn, С, С„, D „, К, -К, С,, С,, g„„, .! ковша, операции его разгрузки Хит,Фн33, K33t гт нз3 sñ K,3,..., Тт

K K Мтранспортирования порожнего К„ 3 ф„33, х „, „, isa 11 1,, 9, ° ковша в 1-м цикле экскавации. 20 По ц".пям С, 0 узлы 7-9 связаны между собой, а по цепи Е связаны между соКоэффициент К бой узлы 8-9. ковша Узел 7 вычислителя 6 содержит функэкска- S циональные блоки 10-21, которые свяватора, 25 заны между собой и по цепям А, В, С, м D с функциональными блоками узлов 8

Э

0,95 и 9. Узел 8 вычислителя 6 содержит функциональные блоки 22-33, которые связаны между собой и по цепям А, В, 15 1,0 0,95

С, D с функциональными блоками узлов 7 и 9, а по цепи Š— с функциональными блоками узла 9. Узел 9 вы25 0,9 1,0 0,95

Таким образом, использование пред- числителя 6 содержит функциональные лагаемого способа в процессе экскава- блоки 34-44, которые соединены между ции позволяет формировать для маши- 35ico6DA и функциональными блоками узниста экскаватора информацию, харак- лов 7 и 8. теризующую подготовленность горной

Устройство работает следующим обмассы к экскавации. При этом формируемый показатель не зависит от вида )3 пр це

40, процессе экскавации в вычисличерпания, вида выполняемой работы и тель 6 иг. от датчиков 1 в по профессиональных навыков машиниста цепям А, В поступают сигналы, харакэкскаватора, т.е. его квалификаци . и теризующие состояние экскаватора и

Это обуславливает большую точность его отдельных механизмов. начале формирования информации, что необхо-.

45 î><å>< овша при выполнении услодимо ДлЯ объективного планиРованиЯ вии (1) н в о на выходе блока фиг. объемов Работ, оценки качества бУРо- фор иру .ся 8 g ормируется "1дп =, который постувзРывных Работ и длЯ осУществления пает на вход блока 13 и и по цепи свяобъективного контроля фактически вы- в узлы " иг. и фиг. полненной машинистом экскаватоРа Ра- После заполнения ковша в н ч е отрыва от за оя при соблюдении услокачественной сторон. вий (6) на выходе блока 11 формируетУстройство, реализующее способ ся Sign В = l который поступает на (фиг. 1), содержит датчик 1 угла на- вход блока 14 и по цепи связи D — в клона плоскости поворотной платформы 5 узлы 8 и 9. На выходе блока 13 формик горизонту s плоскости стрелы, дат- руется сигнал t ., пропорциональный чик 2 угла поворота вала двигателя длительности операции заполнения ковмеханизма подъема, датчик 3 угла по- ша — формула (11). Одновременно в проворота вала двигателя механизма тяги. цессе заполнения ковша на выходах блоков 15-17 вырабатываются сигналы

12983

М., М„, Na ., пропорциональные сред.ним значениям моментов на валах двигателей механизмов тяги, подъема, поворота платформы в процессе заполнения ковша — формулы (13), (15) и (22).

На выходах блоков 14 и 21 формируются сигналы, пропорциональные приращениям свисающих частей тягового (I ) и подъемного (I„, ) канатов при заполнении ковша — формулы (12) и (14).

Указанные сигналы поступают в узел 8 на блок 22, на выходе которого формируется сигнал А,, характеризующий работу, затраченную на загрузку ковша — формула (16). В процессе черпания блоки 39 и 40 узла 9 определяют вид черпания; верхнее черпание—

81ЯП ВЧ = 1 нижнее черпание (нормаль 20 ное) — SignHIlH = 1 нижнее черпание (глубокое) — Sign НЧГ = 1, которые определяются соответствующими условиями (35), (36) и (37). При транспортировке груженного ковша на выходе блока 20 вырабатывается сигнал t формула (26), характеризующий длительность его транспортировки. В начале разгрузки ковша при соблюдении условий (17) на выходе блока 12 формируется Sign С = 1. Длительность транспортировки груженного С„ и порожнего <»о>» ковша определяется блоками 23 и 19 — формулы (27) и (31), источником сигналов времени при опре35 делении t3 9 tarp, у tlnpp,ý tT, слуит блок 18 времени. В процессе перемещения ковша на выходе блока 26 формируется сигнал, пропорциональный его абсциссе U„ — Формула (30), который поступает в блок 25. На выходе блока 25 формируется сигнал, характеризующий величину координатного коэффициента К „ — формула (29), который поступает на вход блока 24 и на его 45 выходе вырабатывается сигнал, пропорциональный массе груженого ковша Р„- ., формула (28). В период транспортировки груженного ковша, его разгрузки и транспортировки порожнего ковша на выходах блоков 27, 30 и 33 формируются сигналы, пропорциональные переме-. щениям ковша относительно каждого привода 2.„°, Х д,,, р, — Формулы (24), (25) и (23). В этот же период блоками 28, 3! и 29 формируются сигналы, пропорциональные средним моментам на вдлах приводов механизмов тяги (М, ), подъема (М „ ° ) и .поворота

11 !0 платформы (М,.ц ), т.е. реализуются формулы (19), (20) и (21). Указанные сигналы с выходов блоков 27-31 и 33 поступают на входы блока 32, на вы-. ходе которого формируется сигнал, пропорциональный затраченной работе на транспортировку ковша А — формул, ла ()8). После разгрузки ковша в отвале блок 34 обеспечивает взвешивание порожнего ковша — формулы (28) — (30) в результате чего на выходе блока 35 формируется сигнал, пропорциональный количеству перемещенной горной массы в i — м цикле экскавации Р,, — формула (32). В процессе перемещения ковша в пространстве на выходе блока 37 формируется сигнал, пропорциональный вертикальному .расстоянию между точкой схода подъемного каната с головного шкива и центром тяжести ковша (h;) формулы (33) и (34). В процессе экскавации на выходах блоков 41,...,42 формируются сигналы, характеризующие вид работы Sign ОР, = 1,...,Sign ОР„ =

1, при этом используется выходной сигнал блока 36 Sign OP = 1, который формируется при выполнении операций цикла экскавации в последовательности

I Sign А = 1) jSign В = 1) . После окончания каждого цикла экскавации на выходе блока 43 формируется Sign g=l если обеспечивается выполнение операций в следующей последовательности

I Sign А=11 (Sign В=1) )Sign С=1))Sign А,=13. Блок 44 в процессе. экскавации за и циклов обеспечивает определение подготовленности горной массы к экскавации — формула (4!), выходной сигнал с блока 44 по цепи Г поступает на выходной блок 5 для визуального считывания и, при необходимости, фиксируется на каком-либо носителе информации.

Следует заметить, что в качестве вычислителя может быть использована микроЭВМ или контроллер с соответствующими программными обеспечениями, реализующие указанные вычислительные процедуры и их последовательность.

Формула изобретения

Способ контроля процесса заполнения ковша экскаватора-драглайна, основанный на измерении в процессе экскавации углов поворота валов двигателей механизмов подъема, тяги и поворота платформы, токов якорных цепей и цепей возбуждения указанных двига!

2 при этом контролируют выполнение цикла экскавации как последовательное выполнение операции начала заполнения ковша, начала отрыва груженного ковша, начала разгрузки и начала заполнения ковша в последующем цикле экскавации, а подготовленность горной массы к экскавации по К-му виду основной работы определяют по форму50 ле !

P„„ . е п„ (А . + А ° )(с ° + t;°, ) К и,t„. — длительяость операции заполнения ковша и длительность транспортирования груженного ковша, операции его разгрузки и транспортирования порожнего . ковша в -м цикле экскавации.

11 129831! телей, определении режима работы основных узлов и механизмов экскаватора, определении начала заполнения ковша и начала отрыва груженного ковша, измерении длительности операции заполнения ковша, определении работы, затраченной на загрузку ковша, определении количества перемещенной горной массы в каждом цикле экскавации, контроле выполнения цикла экскавации и подсчете выполненного числа циклов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет, определения подготовленности горной массы к экскавации, измеряют в плос- 55 где ив кости стрелы угол наклона плоскости поворотной платформы к горизонту, измеряют приращение свисающей части подъемного каната при заполнении ковша, измеряют момент на валу двигате- 20 ля механизма подъема в процессе заполнения ковша, а затраченную на загрузку ковша работу определяют по суммар- 6> .А,,— ной работе приводов механизмов тяги и подъема ковша, определяют начало разгрузки ковша, определяют работу, затраченную приводами механизмов тяги, подъема и поворота платформы на транспортирование груженного ковша, его разгрузку, транспортирование по- З0 рожнего ковша, определяют длительность транспортирования груженного ковша, операции его разгрузки и транспортирования порожнего ковша, определяют вид черпания и вид основной работы, 35

1 о число выполненных циклов экскавации; поправочный коэффициент, учитывающий вид черпания; количество перемещенной горной массы в i-м цикле экскавации; затраченная работа на загрузку ковша и транспортирование груженного ковша, его разгрузку и транспортирование порожнего ковша в i-м цикле экскавации;

1298311

12983) 1

ВСА

Составитель И. Назаркина

Редактор E. Папп Техред Н.Глущенко Корректор М. Пожо

Заказ 867/29 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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