Способ контроля расхода рабочей жидкости в гидроприводах горных машин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматическому управлению горными машинами. Цельповышение точности контроля за счет компенсации влияния изменения т-ры рабочей жидкости на чувствительный элемент (ЧЭ). Для этого задают две фиксированные величины деформации упругого ЧЭ и воздействуют на ЧЭ внешним моментом (ВМ). При достижении ЧЭ деформации первой ранее заданной фиксированной величины (ФВ) {W начинают линейно уменьшать ВД . А омент времени начала уменьшения деформации ЧЭ ниже ранее заданной первой ФВ фиксируют. Измеряют и заполняют величину ВМ, действующего на ЧЭ в данный момент. Затем изменяют направление В.М на противоположное и контролируют достижен1 е деформации ЧЭ второй ранее заданной ФВ. Линейно уменьшают ВМ и фиксируют момент времени начала уменьшения деформации ЧЭ ниже второй ранее заданной ФВ. В этот момент времени измеряют и запоминают величину ВМ, действующего на ЧЭ. По абсолютному значению разности величин заполненных ВМ судят о величине расхода рабочей жидкости. Устр-во для реализации способа содержит соосно расположенные электромагниты 3, 4, оси сердечников которых перпендикулярны широким граням ферромагнитного ЧЭ 1. Катушки электромагнитов 3, 4 соединены через измерительные резисторы 5, 6 с выходами ключей 7 и 8. Резисторы 5, 6 и катушки электромагнитов 3, 4 подключены через последовательно соединенные блоки 9, 10 выделения переменной составляющей напряжения, пороговые блоки 11, 12, счетчики 13, 14 и блоки 17, 18 выборки-хранения к входам блока 20 вычитания. 2 с.п.ф-лы, 5 ил. (О (Л О5 О5 со f Ш-J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 Е2 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 4129284/22-03 (22) 02.10.86 (46) 15.08.88. Бюл. ¹ 30 (71) Научно-производственное. объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин «Автоматгормаш» (72) Д. И. Евстафьев, А. И. Котлярский, 3. М. Литовский, A. М. Райхман, 1О. А. Турицын и Д. И. Фрегер (53) 622.232.72 (088.8) (56) Агейкин Д. И. и др. Датчики контроля и регулирования. Справочные материалы. М.: Машиностроение, 1965.

Авторское свидетельство СССР № 1219803, кл. Е 21 С 35/24, G 01 F 3/08. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСХОДА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В ГИДРОПРИВОДАХ ГОРНЫХ МАШИН И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению горными машинами. Цель— повышение точности контроля за счет компенсации влияния изменения т-ры рабочей жидкости на чувствительный элемент (ЧЭ).

Для этого задают две фиксированные величины деформации упругого ЧЭ и воздействуют на ЧЭ внешним моментом (ВМ). При достижении ЧЭ деформации первой ранее заданной фиксированной величины (ФВ) „,Я0„„1416690 А 1 начинают линейно уменьшать ВМ. Момент времени начала уменьшения деформации ЧЭ ниже ранее заданной первой ФВ фиксируют.

Измеряют и заполняют величину ВМ, действующего на ЧЭ в данный момент. 3атем изменяют направление ВМ на противоположное и контролируют достижение деформации ЧЭ второй ранее заданной ФВ. Линейно уменьшают ВМ и фиксируют момент времени начала уменьшения деформации ЧЭ ниже второй ранее заданной ФВ. В этот момент времени измеряют и запоминают величину ВМ, действующего на ЧЭ. (lo абсолютному значению разности вели пш заполненных ВМ судят о величине расхода рабочей жидкости. Устр-во для реализации способа содержит соосно расположенные электромагниты 3, 4, оси сердечников которых перпендикулярны широким граням ферромагнитного ЧЭ 1. Катушки электромагнитов 3, 4 соединены через измерительные резисторы 5, 6 с выходами ключей 7 и 8.

Резисторы 5, 6 и катушки электромагнитов 3, 4 подключены через последовательно соединенные блоки 9, 10 выделения переменной составляющей напряжения, пороговые блоки 11, 12, счетчики 13, 14 и блоки 17, 18 выборки-хранения к входам блока 20 вычитания. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

1416690

Изобретение относится к автоматическому управлению горными машинами и может быть использовано для автоматизации управления их гидроприводами.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности контроля за счет компенсации влияния изменения температуры рабочей жидкости на чувствительный элемент.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства контроля расхода рабочей жидкости в гидроприводах горных машин; на фиг. 2 — функциональная схема функционального генератора; на фиг. 3 — функциональная схема блока выборки-хранения; на фиг. 4 — силы, действующие на чувствительный элемент в двух крайних положениях; на фиг. 5 — диаграмма работы устройства.

Устройство контроля расхода рабочей жидкости в гидроприводах горных машин состоит из следующих функциональных элементов и блоков (фиг. 1).

Чувствительный элемент 1 выполнен в виде консольно закрепленной упругой балки из ферромагнитного материала, на конце которой расположено рабочее тело крыловидной формы 2. Два соосно расположенных электромагнита 3 и 4 установлены таким образом, что ось, проходящая через их сердечники, перпендикулярна широкой грани чувствительного элемента 1. Катушки электромагнитов 3 и 4 соединены через измерительные резисторы 5 и 6 с выходами ключей 7 и 8. Измерительные резисторы 5 и 6 соединены соответственно с входами блоков 9 и 10 выделения переменной составляющей напряжения. Выходы блоков 9 и 10 соединены с входами соответствующих пороговых блоков 1 и 12, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков 13 и 14, а также с управляющими входами функциональных генераторов

15 и 16. Выходы счетчиков 13 и 14 соединены соответственно с управляющими входами блоков 17 и 18 выборки-хранения, а также с входами триггера 19. Выходы блоков 17 и 18 соединены с соответствующими входами блока 20 вычитания, а выходы триггера 19 соединены соответственно с управляющими входами блоков 15 и 16, а также с управляющими входами ключей 7 и 8.

Выходы блоков 15 и 16 соединены с информационными входами ключей 7 и 8, а также с информационными входами блоков

17 и 18.

Функциональный генератор может быть устроен следующим образом (фиг. 2) .

Источник 21 эталонного напряжения соединен своим выходом с входом интегратора 22, выход которого соединен с информационным входом ключа 23, выход которого соединен с одним из входов блока суммирования. Второй вход блока 24 сумми5 !

О

30 рования соединен с выходом источника 21 эталонного напряжения.

Ключ 25 связан информационным входом и выходом соответственно с входом и выходом интегратора 22. Счетчик 26 связан выходом с входом одновибратора 27 и управляющим входом ключа 23. Одновибратор 27 связан выходом с управляющим входом ключа 25. При этом первый вход счетчика информационный и является первым входом функционального генератора, а второй вход счетчика — обнуляющий и является вторым входом функционального генератора.

Блок выборки-хранения (фиг. 3) содержит аналого-цифровой преобразователь 28, вход которого является входом блока выборки-хранения, связан своим выходом с информационным входом регистра 29. Управляющий вход регистра 29 является управляющим входом блока выборки-хранения, а выход — выходом последнего.

Блок выделения переменной составляющей напряжения может представлять собой, например, в простейшем варианте дифференцирующую RC-цепочку.

Устройство работает следующим образом.

Пусть триггер 19 (фиг. 1) находится в начальный момент времени в произвольном состоянии. Например, на первом выходе «1», а на втором «О». В этом случае на управляющий вход ключа 7 (фиг. 1) приходит «1» и ключ замыкается. На второй вход блока 15 также поступает «1». Вторым входом блока 15 служит второй вход счетчика 26 (фиг. 2). Этот вход счетчика является обнуляющим. На выходе счетчика 26 по-прежнему

«О». Поэтому ключ 23 разомкнут. На вход

З5 блока 24 суммирования приходит постоянный сигнал с источника 21 эталонного напряжения. Выход блока 24 суммирования является выходом функционального генератора. Поэтому на информационный вход ключа 7 приходит постоянный сигнал, который проходит через измерительный резистор 5 и попадает на обмотку электромагнита 3. Электромагнит создает магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через чувствительный элемент 1, 4«который притягивается к сердечнику электромагнита 3. В этот момент происходит бросок напряжения на измерительном резисторе 5. Этот бросок выделяется блоком 9 выделения переменной составляющей напряжения. В результате на выходе блока 11 появляется импульс. Этот импульс игнорируется. В момент, когда чувствительный элемент ударится о сердечник электромагнита и прилипнет к нему, на измерительном резисторе 5 опять произойдет всплеск напряжения и поэтому блок 11 выдает второй импульс. Счетчик 26 (фиг. 2) осуществляет деление на 2. Поэтому второй импульс на блоке 11 вызовет изменение состояния выхода счетчика 26 (на нем появится

14

«1»). От этого сигнала сработает одновибратор 27, который на короткое время замкнет ключ 25 и обнулит интегратор 22, а также замкнется ключ 23. После этого на выходе интегратора 22 сигнал станет линейно уменьшаться в отрицательную область.

На выходе блока 24 суммирования напряжение будет линейно уменьшаться, начиная со значения выходной величины источника 21 (фиг. 5) . В момент, когда электромагнитная сила, действующая на чувствительный элемент 1, сравняется с силой, действующей в противоположном направлении, произойдет «отпускание» чувствительного элемента от торца сердечника электромагнита. В этот момент произойдет еще один бросок напряжения на измерительном резисторе 5. Поэтому на выходе блока 11 появится егце один импульс. Счетчик 13 осуществляет деление на 3. При приходе на вход счетчика 13 третьего импульса, на его выходе появится «1», которая переключит триггер 19 и попадет на управляющий вход блока 17. В блоке 17 непрерывно происходит преобразование величины напряжения, поступающего с выхода блока 15 в код. Однако выход АЦП 28 переписывается в регистр 29 лишь при разрешении на выходе блока 13. Таким образом, в момент «отпускания» величина сигнала на выходе блока 15 запишется в блоке 17 выборки-хранения. Триггер 19, переключившись, вернет блок 15 в исходное состояние и разомкнет ключ 7. Поэтому на обмотке электромагнита напряжение будет отсутствовать.

На втором выходе триггера 19 появилась «1», которая замкнет ключ 8. На обмотке электромагнита 4 появится напряжение. Аналогичным образом произойдет притягивание чувствительного элемента 1 к сердечнику электромагнита 4. В блоках 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 18 произойдут аналогичные описанным процессы. В блоке 18 выборкихранения запишется значение напряжения, при котором произошло «отпускание» чувствительного элемента 1 от сердечника электромагнита 4.

На вход блока 20 вычитания придут сигналы с блоков выборки-хранения, которые были на обмотках электромагнитов в моменты «отлипания» от них чувствительного элемента. На фиг. 4 показаны силы, действующие на чувствительный элемент в момент «отлипания» от сердечника электромагнита. Сумма сил в этот момент должна быть равна нулю. Уравнения второго закона Ньютона для обоих случаев имеют вид

F331+F„— Е =0;

Fy F»+ Fn=0, где F.l,и F» — силы, действующие на чувствительный элемент со стороны электромагнитов 3 и 4;

16690

F„подъемная сила, действующая на чувствительный элемент со стороны потока рабочей жидкости и пропорциональная его скорости;

F, сила упругости, возникающая в чувствительном элементе при его притяжении к сердечнику электромагнита.

Так как сердечники электромагнитов 3

1О и 4 находятся на одинаковом расстоянии от чувствительного элемента, силы упругости, возникающие в чувствительном элементе, будут равны по модулю и противоположны по направлению.

Сложив два уравнения системы (I) получим следующее уравнение:

F; . ;,=2F,, (2) Форму,га изобретения

1. Способ контроля расхода рабочей жидкости в гидроприводах горных машин, заключающийся в преобразовании скорости движения жидкости в изгибающий момент, создаваемый íа упругом чувствительном элементе, и измерении этого момента. отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет компенсации влияния изменения температуры рабочей жид55 кости на чувствительный элемент, задают две фиксированные величины деформации упругого чувствительного элемента, воздействуют на чувствительный элемент внешним моменHo3ToM) Ясно, что IIQIBB oIILHLI,Ihl c вьl20 ходов блоков 17 и 18 (фиг. 1) на входы блока вычитания, на выходе получим сигнал, пропорциональный подъемной силе,; ействуюгцей на рабочее тело, а значит llo величине этого сигнала можно судить о величине расхода рабочей жидкости.

Далее весь цикл измерений повторяется.

Изменяя постоянную времени интегратора 22 (фиг. 2), можно регулировать частоту повторения измерений, Из уравнения (2) видно, что измеряемая величина не за30 висит от величины силы упругости, действуюшей на чувствительный элемент. Таким образом, изменение свойств чувствительного элемента из-за нагрева рабочей жидкости или вследствие других причин, не внесет погрешности в измерения. Ясно также. что напряжение источника 21 (фиг. 2) можНо устанавливать любым в пределах. дoTIóñтимых характеристиками элементов, на которых собрано устройство. Значит выходное напряжение можно получить достаточно большим, чтобы отказаться от усилительного

4О тракта, что также является болыпим преимуществом устройства в условиях работы ll3 горной машине.

Устройство может быть реализовано на микросхемах 140, 561, 176 серий.

5

14 том, контролируют достижение деформацией чувствительного элемента первой ранее заданной фиксированной величины, после чего начинают линейно уменьшать внешний момент, фиксируют момент времени начала уменьшения деформации чувствительного элемента ниже ранее заданной первой фиксированной величины, измеряют и запоминают величину внешнего момента, действующего на чувствительный элемент в данный момент времени, после чего изменяют направление внешнего момента на противоположное, контролируют достижение деформацией чувствительного элемента второй ранее заданной фиксированной величины, линейно уменьшают внешний момент, фиксируют момент времени начала уменьшения деформации чувствительного элемента ниже второй ранее заданной фиксированной величины, в этот момент времени измеряют и запоминают величину внешнего момента, действующего на чувствительный элемент, и по абсолютному значению разности величин запомненных внешних моментов судят о величине расхода рабочей жидкости.

2. Устройство контроля расхода рабочей жидкости в гидроприводах горных машин, содержащее корпус с закрепленным в нем чувствительным элементом в виде упругой пластины, ориентированной широкими гранями параллельно направлению потока рабочей жидкости, на другом конце которого закреплено цилиндрическое рабочее тело, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет

6 компенсации влияния изменения температуры рабочей жидкости на чувствительный элемент, оно снабжено двумя соосно расположенными электромагнитами, двумя измерительными резисторами, двумя ключами, дву5 мя блоками выделения переменной составляющей напряжения, двумя функциональными генераторами, двумя пороговыми блоками, двумя счетчиками, двумя блоками выборки-хранения, триггером, блоком вычи10 тания, при этом выходы ключей непосредственно соединены с первыми входами блоков выделения переменной составляющей напряжения, а через измерительные резисторы — с обмотками электромагнитов и вторыми входами блоков выделения переменной составляющей напряжения, выходы которых соединены с входами- пороговых блоков, выходы которых соединены с информационными входами счетчиков и с первыми входами функциональных генераторов, выходы счетчиков соединены с входами триггера и с информационными входами блоков выборки-хранения, выходы которых соединены с входами блока вычитания, выходы триггера соединены с управляющими входами соответствующих ключей и с вторыми входами функциональных генераторов, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих ключей и с управляющими входами соответствующих блоков выборки-хранения, а оси сердечников электромагнитов перпендикулярны широким граням чувствительного элемента, выполненного из ферромагнитного материала.

1416690

Е/з Бласко 15ГФ) 1416б90

Составитель А. Лукашанец

Редактор 1О. Середа Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 4046!32 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Иосква, Ж- — 35, Раушская наб., д. 4/5

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