Способ оперативного измерения производительности экскаватора-драглайна

 

Изобретение относится к измерению параметров работы, выполненной драглайном при ведении открытых горных работ. Цель изобретения - повышение точности измерения контролируемых параметров работы за счет определения объемов экскавируемой горной массы. В процессе экскавации измеряют угол наклона плоскости поворотной платформы экскаватора и угол поворота блока наводки тягового каната. В каждом цикле экскавации определяют начало операции черпания. При черпании определяют координаты кромки зубьев ковша в трехмерной системе координат. Задают минимальные и максимальные значения координат параметров забоя и отвала и сравнивают с ними фактические координаты кромки зубьев ковша. По результатам сравнения судят о нарушениях заданных параметров забоя и отвала. Запоминают координаты кромки зубьев ковша в процессе черпания. Определяют в каждом цикле объем вынутой из забоя горной массы. Производительность в цикле определяют по формуле П I=V I .φ/T цI, где V I - объем вынутой из забоя горной массы в I-м цикле

φ - угол поворота платформы

T цI - длительность I-го цикла экскавации. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИК (19) (I I) Ц1)5 Е 02 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На фиг. 1 приведена схема расположения тягового, подъемного какатов и точки их пересечения в плоскости стрелы, отклоненной от вертикали на угол Ы„;на фиг. 2 — схема расположения проекций тягового, подъемного канатов и точки их пересечения в системе координат Y U "Z" с центром в точке схода тягового каната с направляющего шкива; на фиг. 3 — то же, в системе координат Y U Z* с центром

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4300719/29-03 (22) 31.08.87 (46) 15..08.90. Бюл. М 30 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация (72) И.P. Бучин, С.В. Ворончихин, А.С. Перминов, А.И. Филиппенко и В.Г. Шевченко (53) 622.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1097765, кл. Е 02 F 15/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М - 1084393, кл. E 02 F 3/26, 1983. (54) СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭКСКАВАТОРА-JIPAIЛАЙНА (57) Изобретение относится к измерению параметров работы, выполненной драглайном при ведении открытых горных работ, Цель изобретения — повышение точности измерения контролируемых параметров работы за счет определения

Изобретение относится к измерению параметров работы, выполненной драглайном при ведении открытых горных работ, и предназначено для оперативной оценки производительности экскаватора-драглайна по перемещению горной массы из забоя в отвал.

Целью изобретения является упрощение способа и увеличение точности измерения производительности экскаватора-драглайна.

2 объемов экскавируемой горной массы.

В процессе экскавации измеряют угол .наклона плоскости поворотной платформы экскаватора и угол поворота блока наводки тягового каната. В каждом цикле экскавации определяют начало операции черпания. При черпании определяют координаты кромки зубьев ковша в трехмерной системе координат.

Задают минимальные и максимальные значения координат параметров забоя и отвала и сравнивают с ними фактические координаты кромки зубьев ковша.

По результатам сравнения судят о нарушениях заданных параметров забоя и отвала. Запоминают координаты кромки зубьев ковша в процессе черпания.

Определяют в каждом цикле объем вынутой из забоя горной массы. Производительность в цикле определяют по формуле П; = V ц>/С,, где V; — объем вынутой из забоя горной массы в 1-м цикле; - угол поворота платформы; — длительность i-го цикла экска4i вации. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

1585462

4 пг= V (818п А 1 (8) (10) Фу у Vpp< У нпг:

2,5 э — ) 1,0 т. (2) 1. ;+ 1 К (4) (5) 45 Т.

d. в точке пересечения оси вращения экскаватора с нижней плоскостью базы экскаватора; на фиг. 4-6 — положение ковша соответственно при его транспортировке с грузом (т.е. при

5 . Sign С=О,. Sign А= 1, Sign В=О), после его разгрузки (т.е. при Sign С=О, Sign А=О, Sign В=1), в процессе за- 1 полнения ковша (т.е. при Sign С=1., Sign А=О, Sign В=О); на фиг. 7 структурная схема устройства,. реализующего способ ; на фиг. 8 — структурная схема вычислителя.

Данный способ включает следующие основные операции.

Измерение в процессе экскавации длин свисающих частей тягового (1 ;) и подъемного (1 кп„) канатов.

Измерение токов якорных цепей дви- 20 гателей механизмов тяги (1„ ) и подьема (Z „;) ковша.

Определение начала операции черпания Sign С=1, если в течение Т вЂ” (1,0 (1)

ri где Т же 1,5 -2,0 с.

Определение начала операции подьема груженого momma Sign A=1, если в течение Т ЗО

Определение начала операции разгрузки ковша Sign А=1, если в течение Т вЂ” ) 2,5 (Зr

1ri

Определение длин тягового и подьемного канатов от точек схода с направляющих шкивов до точки их условного пересечения где 1„, 1 @„— длины тяговой и подьемной цепей упряжи ковшау

К „ — коэффициенты удлинения

50 тяговой и подъемной цепей (зависят от конструкции ковша);

К ign С=1 = 10- 1,1 (б)

К Sign С=1 (7) Измерение угла поворота оси стрелы экскаватора относительно оси выработки (за положительное направление ринимается направление по часовой стрелке) )

Измерение угла поворота оси стрелы экскаватора при начале операции подьема груженого ковша:

Измерение угла поворота оси стрелы экскаватора при начале операции разгрузки ковша:

4у =(Sign В=1 (9)

HP@

Определение и запоминание величины угла поворота платформы с груженым ковшом

Измерение угла наклона плоскости поворотной платформы экскаватора в вертикальной плоскости стрелы Е„,.

Измерение угла поворота блока наводки тягового каната с (при повороте блока наводки в сторону положительного направления оси Z a„, ) 0; при повороте блока наводки в сторону отрицательного направления оси Е с((О) .

Определение при черпании координат кромки зубьев ковша в трехмерной системе координат, ориентированной вдоль оси выработки:

Y* . = h — (d ., + h U») cos с „cosP.; (1 1)

+ r )cos@; (12) Е " = d. sin@ cos y, (13)

ЗКт где h г — высота и радиус вращения точки схода тягового каната с направляющего шкива блока наводки:

1г, — текущее значение

2L проекции свисающей части тягового каната на ось стрелы; (14) L — длина стрелы; Г1, — L — расстояние между центром тяжести ковша и осью стрелы; (15) 1 эcos(ч + 4 *) — горизонтальная проекция расстояния между кромкой зубьев и центром тяжести ковша; (16) 5

158546 (+ б *) — вертикальная проекция расстояния между кромкой зубьев и центром тяжести ковша (17)

1 и, т з 1 т з 1п расстояние от кромки зубьев до центра тяжес- ти ковша; угол наклона линии от кромки зубьев до центра тяжести ковша к днищу;

const; угол наклона образующей днища ковша к горизонту;

Тя

15 — 1,5); (18) т

y* = arctg с снл (19) z мин

Sign С=! (Узмаас

Sign С= l (UIìàêñ (22)

81рп С=l (Sign HT3=1, если

Запоминание в каждом цикле экскавации при Sign C-- 1 координат кромки

ЗубЬЕВ КОВШа 7* ЦЗ", гйк

Определение длительности i-ro цик-. ла экскавации женого ковша . где сг ; длительность операции тран35 спорТНроВКН порожнего ковша В > м экскавации;

O ; = С, если „.„„,. > С, (29)

С = 20 -60 с.

Sign В=1

Sign НТР=О (25) Sign ТП=1, если

- тЕН тпкб <" ISign С, =1 )Sign В=l,(30)

45 где Sign С б, = 1 — сигнал начала one-,» рации черпания в (i+1)-м цикле экскавации.

Определение объема вынутой из забоя горной массы в каждом цикле

50 экскавации или S

v = Xv„, где Чэ = аз если цэ, 7.ц*зк г,, 7Z3 а — длина ребра элементарного куба: а = 1-5 м;,0з,,7 .,Z координаты центра тяжести элементарного куба Чв; .

55 координаты границ забойного блока.

3 мааса

3маас

3 макс

3 мин

ЗМНН а

ЗМНН

Sign ТГ=1 — сигнал выполнения операции транспортировки rpySiðï В=l

Sign ТГ=1, если

O,7r.It H - Тп (24) m — число измерений I в течение

П1

1,5 2,0 с.

Sign ТП=1 — сигнал выполнения операции транспортировки порожнеro ковша где Sign НТР=1 — сигнал нарушения лак раметров отвала при разгрузке ковша

4IIr1 7 б маКс

ign НТР=1, если б ПГ, МИн (26) бармин — MBKcHMBJIbHbIA и минимальный углы сектора разгрузки ковша;

Я вЂ” угол наклона оси стрелы с к горизонту.

Определение выполнения цикла экскавации как реализации последовательности операций черпания (Sign Ч= 1), транспортировки груженого ковша (Sign ТГ=1), транспортировки пороинего ковша (Sign ТП=1), т.е.

Sign Ч=l

Sign Ц=1 если Sign ТГ=1

° б (20)

Sign ТП=1

Sit.n C=i где 818п Ч= l, Есл . S gn НТЗ=-0 (21) Sign HT3=l — сигнал нарушения забойных параметров:

T<> Sign B=1 (Sign С=l,(27) l; = а „,, если t<Ä„ ; (C; (28) 1585462

Подсчет числа произведенных циклов экскавации и.

Определенце средней производительности драглайна эа и циклов экскавации:

1 где П . — ЕП,;

А1 и tФ (33) rl nt (34)

Ц i

На фиг. 7, 8 Йоказан пример аппаратурной реализации.

Устройство, реализующее способ оперативного измерения производитель- 15 ности экскаватора-драглайна, включает (фиг. 7) датчики длин свисающих частей тягового 1 и подъемного 2 канатов„ токов якорных цепей двигателей механизмов подъема 3 и тяги 4 ковша, уг- 2п ла 5 поворота платформы, угла 6 наклона плоскости поворотной платформы в вертикальной плоскости стрелы, угла

7 поворота блока наводки тягового каната, вычислитель 8, выходной блок 9.

Выходы датчиков 1-7 подключены к входам вычислителя 8, выходы которого связаны с выходным блоком 9.

Вычислитель 8 включает (фиг.8) узлы 10, 11 определения длин тягового ЗО

1т; и подъемного 1 „; канатов, узлы

12-14 формирования сигналов выполнения операций начала подъема ковша (Sign А=1), начала его разгрузки (Sign В=1) и начала черпания (Sign С=

1), узел 15 измерения угла поворота платформы с груженым ковшом, узел 16 формирования сигнала выполнения операции транспортировки, груженого ковша (Sign ТГ=1), узлы 17-19 оп- р0 рецеления координат кромки зубьев ковша в трехмерной системе координат, ориентированной вдоль оси выработки, узел 20 определения объема горной массы V, вынутой из забоя в i-м цикле экскавации, узел 21 формнрования сигнала выполнения опе. рации черпания (Sign Ч=1), узел 22 формирования сигнала выполнения цикла экскавации (Sign Ц=1), узел 23 формирования сигнала нарушения забойных параметров Sign HT3=1), узел 24 формирования сигнала нарушения параметров отвала при разгрузке ковша .(Sign HTP=1)> узел 25 определения средней производительности драглайна ITä за и циклов экскавации, узел

26 определения производительности П. в i-м цикле экскавации, узел 27 измерения длительности t < цикла экскавации, узел 28 формирования сигнала выполнения операции транспортировки порожнего ковша (Sign ТП=1) .

Выход узла 10 связан с входами узлов 17-19, выход узла 11 подкяючен к соответствующим входам узлов 17-19, выход узла 12 подключен к входу узла 15, выход узла 13 подключен к входам узлов 15, 16, 27, 28, выход узла 14 связан с входами узлов 21, 23, 27, выход узла 15 подключен к входам узлов 24, 26, выход узла 16 подключен к входу узла 22, выходы узлов 17-19 подключены к входам узла 20, выход которого связан с входом узла 26,выход узла 21 подключен к входу узла 22, выход которого связан с входом узла

25, выход узла 23 подключен к входу узла 21, выход узла 24 подключен к входу узла 28, выход которого связан с входом узла 22, выход узла 26 под- ключен к входу узла 25, а вход узла

26 связан с выходом узла 27.

Устройство работает следуюшим образом. .В процессе работы экскаватора от датчиков 1-7 в вычислитель 8 поступают сигналы, пропорциональные соответствующим выходным переменным 1

4 - B результате этого на выходах узлов 10, 11 формируются сигналы, пропорциональные длинам тягового 1 >, (формула 4) и подъемного 1 ; (формула 5) канатов, которые поступают в узлы 17-19. Кроме того, на входы узлов 17-19 поступают сигналы I ;, c(, на входы узлов 17, 18 — сигнал K „. В результате на выходах узлов 17-19 формируются сигналы

U ., Y*,, Z* . (Формулы 11 — 19) ко 3Ki 3K i 3Ki

1 торые поступают на входы узла 20. На выходе последнего формируется сигнал

V (Формулы 31, 32). B процессе экскавации на выходах узлов 12-14 формируются соответственно сигналы Sign A, Sign В, Sign С. В результате на выходе узла 15 формируется сигнал пг на выходах узлов 16, 21,28 формируются соответственно сигналы Sign ТГ (формулы 23, 24), Sign Ч (формула 21), Sign ТП (формула 25) при выполнении операций транспортировки груженого ковша, черпання, транспортировки порожнего ковша. Указанные сигналы поступают в узел 22, на выходе которого вырабатывается сигнал Sign Ц (формула 20). При нарушении параметров за10

1585462 где V, — объем вынутой из забоя гор1

Формула изобретения ной массы в -м цикле экс40 кавации;

, — угол поворота платформы экскаватора с груженым ковшом; — длительность х-го цикла

Ф экскавации

4> 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что определяют при черпании координаты кромки зубьев ковша в трехмерной системе координат Y*U*Z* ориентированной осью OU* вдоль оси выработки по формулам т"

1. Способ оперативного измерения производительности экскаватора-драглайна, включающий измерение длин свисающих частей тягового и подъемного канатов, токов якорных цепей двигателей механизмов подъема тяги ковша, угла поворота платформы, определение моментов времени начала операции, подъема груженого ковша и начала операции его разгрузки, измерение

Y*, = h — (d . + h ) cosa(Зк! т3

cos ЯU* =((L,— r ) cos Я+ d.cosa(Sing + г icos у

3к r! цт3 к т

2", = d,.sino(cos Q> где h, r — высота и радиус вращения точки схода тягового каната с направляющего шкива блока наводки; боя в процессе экскавации на выходе

Узла 23 фоРмиРУетсЯ Sign HТ3=1 (формула 22), а при нарушении параметров отвала при разгрузке ковша на выходе узла 24 формируется Sign НТР=1 (фор5 мула 26) . При выполнении цикла экскавации на выходе узла 27 формируется сигнал (формулы 27-30) пропорциональный длительности цикла экскава- 1п ции, на выходе узла 26 формируется сигнал П. (формула 34), характеризующий производительность экскаватора в цикле экскавации, а на выходе узла 25 формируется сигнал Пп,(форму- 15 ла 33), характеризующий производительность экскаватора за и циклов экскавации. Сигналы Sign !1, Sign НТЗ, Sign НТР, Г!и;, !I;, Е, V; поступают в выходной блок 9 для фиксации и инрикации.

Таким образом, в процессе экскавации на основе информации, поступающей с датчиков 1-7, вычислитель 8 формирует и выдает в выходной блок 9 сле- 25 дующую информацию: сигнал о выполнении цикла экскавации (Sign Ц=1), сигнал о нарушении параметров забоя (Sign НТ3=1), сигнал о нарушении параметров отвала (Sign НТР=1), величину производительности экскаватора за п циклов экскавации (среднее значение) П„;, производительность экскаватора за i-й цикл экскавации

П., длительность i-го цикла экскава1 ции t < и объем горной массы V, пеЦ 1 ремещенной в 1-м цикле экскавации. и запоминание величины угла поворота платформы с груженым ковшом, определение выполнения цикла экскавации, измерение длительности цикла экскавации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют в процессе экскавации угол наклона плоскости поворотной платформы экскаватора и угол поворота блока наводки тягового каната, определяют в каждом цикле экскавации начало опее рации черпания, определяют при черпании,<оординаты кромки зубьев ковша в трехмерной системе координат, ориентированной вдоль оси выработки, задают минимальные и максимальные значения координат параметров забоя и отвала в той же системе координат, сравнивают с ними фактические значения координаг кромки зубьев ковша при выполнении операций черпания и начала операции разгрузки ковша, по результатам сравнения судят о нарушениях заданных параметров забоя и отвала, запоминают координаты кромки зубьев ковша в процессе черпания, определяют в каждом цикле экскавации объем вынутой из забоя горной массы, подсчитывают число произведенньгх циклов экскавации, а среднюю производительность драглайна за и циклов экс- . кавации определяют по формуле

1585462

d. — расстояние между цент" ром тяжести ковша и осью стрелы;

r -„ h — горизонтальная и вертикальная проекции рас"

5 стояния между кромкой зубьев и центром тяжести ковша тягового канатау 10 ч,a(„ — углы поворота платформы экскаватора и блока наводки;

L . — текущее значение проекri ции свисающей части тягового каната на ось стрелы.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а-, ю шийся тем, что определяют выполнение операции черпания как

Sign Ч=1, если

Sign C=f

Sign НТЗ=О операции транспортировки груженого ковша как

Sign ТГ=1, если

Sign В=1

?и, )07Тлн 1 операции транспортировки порожнего ковша как

Sign В=1

Sign ТП=1, если

Sign НТР=О где Sign С, Sign В соответственно сигналы начала черпания и начала разгрузки ковша;

Sign HT3

Sign HTP - соответственно сигналы нарушения забойных параметров и нарушения параметров отвала при разгрузке ковша, а цикл экскавации определяют последовательностью выполнения операций черпания, транспортировки груженого ковша и транспортировки порожнего ковша. !

15854б2

1585462

l585462

1585462

Ъ лти %лай деру г 4ю Icy %» цю %tin

Фиг.б

Составитель А. Мартынов

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Т. Палий

Редактор О. Спесивых

Заказ 2310 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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