Способ управления разгрузкой ковша экскаватора-драглайна

 

Изобретение относится к измерению параметров выполненной работы и управления драглайном при ведении открытых горных работ. Цель изобретения - повышение точности управления за счет определения зоны разгрузки ковша. Для этого измеряют координаты положения ковша по длинам подъемного и тягового канатов, а также поворота платформы. Определяют начало операций черпания, подъема и разгрузки по отношению токов подъема и тяги, требуемую высоту подъема груженного ковша в каждой расчетной точке профиля отвала. Дополнительно измеряют угол поворота блока наводки тягового каната. Формируют команду на разгрузку ковша при выполнении условия равенства фактический и требуемой высоты подъема груженого ковша и равенства фактического и расчетного углов перемещения груженого ковша. Угол перемещения груженого ковша определяют с учетом угла поворота блока наводки тягового каната. Требуемую высоту подъема груженого ковша определяют с учетом высоты переподъема ковша по условию его разгрузки. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

23 А1 (19) (И) (51)4 Е 02 F 3/48 с," („ Ц . "„6И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4300014/29-03 (22) 24.08.87 (46) 23.08.89. Бюл. и 31 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промьшшенности "Гипроуглеавтоматизация" (72) С.В.Ворончихин, В.Ф.Кузнецов, А.С.Перминов, А.И.Филипенко и В.Г.Шевченко (53) 621.876(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1199868, кл. E 02 F 3/48, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Н 1263761, кл. E 02 F 3/48, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАЗГРУЗКОЙ

КОВША ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА (57) Изобретение относится к измерению параметров выполненной работы и управления драглайном при ведении открытых горных работ. Цель изобретения — повышение точности управлеИзобретение относится к контролю параметров выполненной работы и управления экскаватором-драглайном при ведении открытых горных работ.

Цель изобретения — повышение точности управления разгрузкой ковша путем определения эоны разгрузки ковша при одновременном его упрощении.

На фиг, 1 приведена схема формирования отвала план и разрезы А-А, Б-Б и В-В; на фиг. 2 — схема взаимосвязи параметров экскаватора и отва2 ния за счет определения зоны разгрузки ковша. Для этого измеряют координаты положения ковша по длинам подъем1 ного и тягового канатов, а также поворота платформы. Определяют начало операций черпания, подъема и разгрузки по отношению токов подъема и тяги, требуемую высоту подъема груженого ковша в каждой расчетной точке профиля отвала. Дополнительно измеряют угол поворота блока наводки тягового каната. Формируют команду на разгрузку ковша при выполнении условия равенства фактический и требуемой высоты подъема груженого ковша и равенства фактического и рассчетного углов перемещения груженого ковша.

Угол перемещения груженого ковша определяют с учетом угла поворота блока наводки тягового каната. Требуемую высоту подъема груженого ковша определяют с учетом высоты переподъема ковша по условию его разгрузки.

7 ил. ла; на фиг. 3 — расчетная схема вычисления угла поворота платформы с груженым ковшом; на фиг. 4 — расчетная схема вычисления высоты подъема . ковша в точке разгрузки; на фиг. 5— структурная схема системы, реализующей способ управления разгрузкой ковша экскаватора-драглайна; на фиг.

6 и 7 — структурная схема вычислителя системы.

В процессе экскавации измеряют токи якорных цепей двигателей механизмов тяги Iz, и подъема I« ковша, 1,О, Ir;

2р5 — — — ) 1 0 °

In

1т (2) 15

Ь, — и осью стрелы; к

+ 1 Tâ 1н

) 2,5

Iò> (13) (3) (14) (15) 25

35 (16) 1.т3 sin(f, + f *) signA=1 или

sign B = 1

40 где 11т 1ц, (!7) где 1цт, от емкости и конст55

3 150272 длины сматываемых частей тягового

1кт1 и подъемного 1„„, канатов, определяют начало операции черпания:

sign С 1, если в течение Т

5 где Т 1,5-2,0 с, Определяют начало операции подъема груженого ковша sign А, если в течение Т

Определяют начало операции разгрузки ковша sign В I, если в течение Т

Измеряют угол поворота платформа 1, угол поворота блока наводки тягового каната сС къ и угол поворота платформы с груженым ковшом.

Чптс = 1, — Ч (4)

Ч = ф,)ъхьп А = (5) Р,. =Ф!нхкп в - 1 <ь) 30 где ф,, — углы заполнения и

° 3 разгрузки ковша.

Определяют длины свешивающихся частей тягового и подъемного канатов:

lri 1 кт;, + 1 ц,т. 1 т (7)

1тю 1кн 1 п длины тяговой и подъемной цепей упряжи ковша; коэффициенты удлинения тяговой и подъемной цепей (зависят рукции ковша и его положения в пространстве), экспериментально установлены пределы изменения

Кни Кт:

Kí1 . =1015 (9) н 181Кп В =. 1

KT . = 0,5+0,8 (10) (sign В = 1

Измеряют угол наклона плоскости поворотной платформы экскаватора „„, 3 4 определяют координаты кромки зубьев ковша в качающейся плоскости, включающей ось стрелы, тяговые и подъемные канаты при перемещении ковша в зоне отвала

U, = L @osÅ + dsin 6 — гать

1 к L ° sinK d cos E. — Ьь,т (12) где Ьт, — проекция свешивающейся части тягового каната на ось стрелы; кратчайшее расстояние между центром тяжести ковша где L — длина стрелы; — сс + и где Яс — угол наклона оси стрелы к горизонту;

r+ h z — горизонтальная и вертикальная составляющие расстояния от кромки зубьев до центра тяжести ковша;

1 тьсов(fî + э *) sign А = или

sign В = 1

= arcing (†- — 1,5) (18) Ф I n, 1т расстояние между кромкой зубьев и центром тяжести ковша; угол наклона линии от кромки зубьев до центра тяжести ковша к днищу ковша (конструктивная постоянная); угол наклона днища ковша к горизонту.

Определяют поправку на угол поворота платформы с груженым ковшом, учитывающую колебание ковша в плос5 1502723 6 кости, перпендикулярной плоскости ветствующий элементарной площади стрелы: сечения отвала,- arcsin sin („. 1т

Ф,1 (25) (); = К и„ (191

Определяют угол перемещения груженого ковша и к = gtlr; если

1si и (sign

„ „ (з1@п sign (20) + Д"

ПВП

ОЛ

ЛВП Pnra. = фиг,, если (21) ОЛ=1(ПВП = 1) и . = K -" 2 + (N -1)4, (2В) — 2 + (N — 1) 1 5 (29)

К бк

1 (22) (23) к + 1 Т

+ гт где Т гт — ордината и абсцисса точки схода тягового каната с направляющего шкива в системе координат XO*Y.

\ если sign С = 1

sign>A = 1

В (24), signgB = 1

sign

Подсчитывают число выполняемых циклов экскавации и„ ; задают элементарный объем горной массы Я, соотsign ОП = 1 или

sign

ЛВП = 1 где sign ОП = 1 (sign ОЛ = 1) — сигнал отклонения ковша от вертикальной плоскости стрелы вправо (влево) при вращении платформы с груженым ковшом вправо, т.е. при sign ПВП = 1 (влево, т.е. при sign

ЛВП = 1).

Определяют координаты кромки зубьев ковша в системе координат XO*Y:

Определяют выполнение цикла экскавации как реализацию последовательности операции начала черпания в текущем цикле экскавации (sign

С 1), начала подъема груженого ковша (sign А = 1), начала разгрузки ковша (sign В = 1) и начала черпания в последуницем цикле экскава(sign С1.„= 1), sign Ц = 1, где ʄ— коэффициент пропорциональности;

n = 5-25 — принятое число циклов экскавации.

Задают углы начала 4,1 н и окончания ф „„ сектора разгрузки ковша, определяют необходимый угол переноса груженого ковша

= Фнчч- + Фс (26)

15 где а 4- текущее значение приращения угла поворота платформы

Аф = К;, йф (27)

2О где К1 = 1, если О и, (и„*;

К, = 2, еслиn»,g n, (п "

K; = 3, если п g n, (n> и так далее.

Прн треугольной форме сечения от25 вала при прямоугольной форме сечения отвала

П1 где N — порядковый номер расчетной точки профиля отвала для вычисления приращения угла дф; и — число выполненных циклов экскавации; ь = const — шаг приращения угла поворота платформы;

n — требуемое к отсыпке число циклов экскавации в N, -й расчетной точке профиля отвала.

При трапецеидальной форме сечения отвала до момента достижения заданной высоты отвала количество ковшей отсылаемой горной массы в калдой расчетной точке профиля отвала опре5О деляют так ме, как и для треугольной формы сечения отвала, а далее эта величина постоянна и равна половине укаэанного значения.

Задают разность уровней горизонта стояния и подошвы отвала АЬ, определяют требуемую высоту подъема груженого ковша в калдой расчетной точке профиля отвала при треугольной форме профиля отвала

1502723

sign ДТВ = 1 фе.к ) ф„ или

terr,, > смак

sign P 1, если (37) УстройсТво содержит (фиг. 5) датчики 1 и 2 длин сматываемых частей тягового и подъемного канатов, датчик 3 угла поворота платформы, датчик 4 угла поворота блока наводки тягового каната, датчик 5 угла наклона плоскости поворотной платформы экскаватора, вычислитель 6 и выходной блок 7. Датчики 1-5, якорные цепи двигателей механизмов подъема и тяги ковша по шине А подключены к вычислителю 6, к которому подключен также выходной блок 7. Кроме того, по шине В к соответствующим входам вычислителя 6 подключены сигналы, характеризующие нормативно-справочную информацию Т, 1, 1®, Ь, Я

1 тз о э " . гг ° Q мцм ° Фивк, °

4, K19 N) hh. л, Х„, 1, V .

Вычислитель 6 содержит (фиг. 6 и 7) Узел 8 определения начала onehqp< Ьр + n a h (30) если h„) hpÄ + — + а Ь (31) где h„Y (Xс Хк )ctgp(32)

hp - и л qtg q (33)

hrp Ye (X r — Хк ° ? ctg f (34) если Ь„hp + л + ьЬ (35) где У, Х вЂ” ордината и абсцисса точки схода подъемного каната с направляющего шкива в системе координат XO*Y " — угол между вертикалью и линией, определяющей разгрузку ковша, расчетный угол образую- щей отвала, 4 — величина переподъема ковша по условию безопасности ведения работ д = 1,5-3,0 м дЬ вЂ” юрдината подошвы отвала в системе координат

ХО*7;

h — высота подъема ковша по л условию разгрузки, hp; — расчетная высота подъема ковша по условию формирования заданного профиля отвала.

Формируют сигнал достижения требуемой высоты подъема груженого ковша

sign ДТВ = 1, если Y„ = h . (36), формируют команду на разгрузку ковша

55 узлов 14 и 30, выход узла 12 подключен к входу узла 13, выход которого подключен к входу узла 14.

Выход узла 14 связан с входом узла 15, выход узла.16 подключен к входам узлов 19-21, выход узла 17 к входу узла 20, выход узла 18 свяан с входами узлов 25 и 26, выход узла 19 подключен к входам узлов 15 рации черпания, узел 9 определения начала операции подъема груженого ковша, узел 10 определения начала операции разгрузки ковша, узел 11 определения узла заполнения ковша, узел 12 определения выполнения цикла экскавации, узел 13 определения текущего значения приращения угла поворота платформы, узле 14 определения необходимого угла переноса груженого ковша, узел 15 формирования команды на разгрузку ковша, узлы 16 и 17 определения длин све15 шивающихся частей тягового и подъемного канатов, узел 18 определения угла наклона днища ковша к горизонту, узел 19 определения поправки на угол поворота платформы с груженым ковшом, узел 20 определения текущего значения проекции свешивающейся части тягового каната на ось стрелы, узел 21 определения текущего значения кратчайшего расстояния

25 между центром тяжести ковша и осью стрелы, узел 22 определения суммарного наклона оси стрелы к горизонту, узлы 23 и 24 определения координат кромки зубьев ковша, узлы 25 и 26 определения горизонтальной и вертикальной составляющих расстояния от кромки зубьев до центра тяжести ковша, узлы 27 и 28 определения расчетной высоты подъема ковша по условию

35 формирования высоты подъема ковша по условию разгрузки, узел 29 определения требуемой высоты подъема груженого ковша в каждой расчетной точке профиля отвала, узел 30 опре40 деления угла перемещения гРуженого ковша, узлы 31 и 32 определения координат кромки зубьев ковша в системе коррдинат XO*Y, узел 33 формирования сигнала достижения требуемой высоты подъема груженого ковша.

Выход узла 8 подключен к входу узла 12, выход узла 9 - к входам узлов 11 и 12, выход узла 10 связан с входами узлов 11, 12, 16 и 17, выходы узла 11 подключены к входам

25

40

50

9 15027 и 30, выход узла 20 связан с входами узлов 21, 23 и 24, выход узла 21 подключен к входам узлов 19, 23 и

24, выход узла 22 — к входам узлов

23 и 24, выход узла 23 через узел

31 связан с входами узлов 28 и 29, выход узла 24 через узел 32 подключен к входу узла 33, выход узла 25— к входу узла 24, выход узла 26— к входу узла 23, выход узла 27 к входам узлов 28 и 29, выход узла

28 — к входу узла 29, выход которого связан с другим входом узла 33.

Выходы узлов 15 и 33 связаны с входами выходного блока 7.

Устройство работает следующим образом.

В процессе экскавации с выходов датчиков 1-5 и с якорных цепей двигателей механизмов тяги и подъема ковша по шине А в вычислитель 6 поступают входные сигналы. В результате этого в начале операции заполнения ковша на выходе узла 8 формируется сигнал sign С = 1 (1), который поступает на вход узла 12.

После заполнения ковша в начале его подъема на выходе узла 9 формируется сигнал sign А = 1 (2). Одновременно на выходах узла 11 формируются сигналы (5) и,-, (4), которые характеризуют соответственно угол заполнения ковша и угол поворота платформы с груженым ковшом. На выходах узлов 16 и 17 формируются сигналы, пропорциональные 1т„(7 и 9) и ltt, (8 и 9), которые поступают на входы узлов 20 и

21. На выходе узла 20 формируется сигнал 1..„ (13), на выходе узла 2 1 формируется сигнал 41, (14), на выходе узла 22 формируется сигнал (15) ° При разгрузке ковша на выходе узла 10 формируется сигнал sign В =

1 (3). В процессе перемещения ковша на выходах узлов 25 и 26 формируются сигналы, пропорциональные

her> и r< > (16-18), которые поступают на входы узлов 23 и 24. На другие входы узлов 23 и 24 поступают выходные сигныл с узлов. 20-22, 10 и 18, в результате чего на выходах узлов 23 и 24 формируются координаты

Ug, Ук, кромки зубьев ковша в системе UOY (11 и 12). Укаэанные координаты преобразуются узлами 31 и 32 в координаты Хк;, Yq, (22 и 23).

23 !О

При повороте платформы с груженым ковшом в момент его разгрузки на выходе узла 30 формируется сигнал, пропорциональный щ,.» (4-6, 19-21), поскольку с выхода узла 11 поступает сигнал, пропорциональный ф„,. (4), а с выхода узла 19 — сигнал пропорциональный b" (19). При выполнении каждого цикла экскавации на выходе элемента 12 формируется сигнал sign

Ц = (24), при этом на выходе узла

13 формируется сигнал Ь ф ; (27-29), а на выходе узла 14 — значение необ.ходимого угла переноса груженого ковша ф<, (26). В процессе формирования профиля отвала после выполнения каждого цикла экскавации на выходе ysла 27 формируется сигнал, пропорциональный hp. (33), который поступает на входы узлов 28 и 29. В результате этого на выходе узла 29 формируется сигнал h . (30, 3 1, 34 и 35), котоt рый, в свою очередь, поступает на вход узла 33. При выполнении условий (36) на выходе узла 33 формируется сигнал sign ДТВ = 1, который поступает в выходной блок 7 и сигнализирует машинисту экскаватора о достижении ковшом требуемой высоты его подъема.

При достижении точки отвала, в которой обеспечивается выполнение условий (37), на выходе узла 15 формируется сигнал sign P = 1, который также поступает в выходной блок 7 и сигнализирует машинисту о необходимости выполнения операции разгрузки ковша.

Таким образом, в процессе экскавации устройство автоматически сигнализирует машинисту экскаватора о достижении требуемой высоты подъема груженого ковша и о необходимости выполнения операции разгрузки ковша, при этом обеспечивается формирование заданного профиля отвала. В результате этого уменьшается утомляемость машиниста экскаватора, снижается с средний угол поворота платформы с груженым ковшом, что в итоге приводит к увеличению эксплуатационной производительности экскаватора.

Формула изобретения

Способ управления разгрузкой ковша экскаватора-драглайна, включающий определение цикла экскавации, операций начала черпания, начала подъема

150

35 и начала разгрузки груженого ковша с учетом измеренных токов якорной цепи двигателей механизмов подъема и тяги, измерение угла поворота платформы, определения длин сматываемых частей тягового и подъемного канатов, определение длин свешивающихся частей тягового и подъемного канатов, подсчет числа выполненных циклов экскавации, задание углов начала и окончания сектора разгрузки ковша и элементарного объема горной массы, соответствующего элементарной пло.щади сечения отвала, измерение угла поворота платформы с груженым ковшом, определение необходимого угла переноса груженого ковша, формирование команды на разгрузку ковша, измерение угла наклона поворотной платформы в плоскости стрелы, задание разности уровней горизонта стояния и подошвы отваЛа, определение координат груженого ковша в процессе его перемещения, определение требуемой высоты подъема груженого ковша в каждой расчетной точке профиля отвала, формирование сигнала достижения требуемой высоты подъема груженого ковша, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем определения зоны разгрузки ковша, измеряют угол поворота блока наводки тягового каната, а команду на разгрузку ковша формируют при условии равенства фактической и требуемой высот подъема груженого ковша, 2723 12 равенства фактического и необходимого углов перемещения груженого ковша, при этом угол перемещения груженого ковша определяют с учетои текущего значения угла поворота блока наводки тягового каната, а требуеиую высоту подъема груженого ковша определяют с учетои высоты переподъе1ð ма ковша по условиям его разгрузки, при этом начало операции черпания определяют по формуле

Ing 1 60,1 е Вп С - 1.если Г lT ) 1 S 2 0, т, -,с начало операции подъема ковша по формуле

Ihi 71,0

sign А 1, если 2,5) « - Т > 1 5-2 0 э а начало операции разгрузки ковша по формуле

)2,5

1п

sign В 1,если — Т 1 1,5-2,0 е

2$ где sign С, sign А, sign  — соответственно сигналы начала операции черпания и начала операции подъема и

30 разгрузки ковша;

I . I — токи якорных цепей

Н1j двигателей механизмов подъема и тяги ковша, Т = 1,5-2,0 с — длительность контроля сформулированных выше условий.

1502723

1502723

1502723

1 502723

siign Ar8

L

lard

hg

6;

Юлю

М

3h хс

1502723

44f8 7

Составитель А.Мартынов

Техред М. кдык Корректор М Васильева

° »

Редактор Н. Гунько

Заказ 5054/40 Тирам 589 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101