Способ управления процессом копания одноковшового экскаватора

 

Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить произв-сть экскаватора за счет сокращения длительности копания. Способ основан на измерении скорости двигателя V<SB POS="POST">д</SB>, усилия F<SB POS="POST">у</SB> и его производной в упругих элементах копающего механизма (КМ). По величинам скорости и производной усилия КМ определяют величину скорости ковша по формуле V<SB POS="POST">к</SB> = V<SB POS="POST">д</SB> -(1/C)(DF<SB POS="POST">у</SB>/DT), где C - жесткость упругой связи. Затем путем дифференцирования величины V<SB POS="POST">к</SB> определяют ускорение ковша. После чего при условии, что скорость КМ меньше заданной, а сумма величин усилия и ее производной в упругих элементах КМ больше или равна заданному значению, формируют управляющее воздействие. Последнее пропорционально сумме величины отклонения величины скорости движения ковша от заданного значения и ускорению движения ковша. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5|)5 Е 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ИБО,рдг|,.;„| |.,БЫ Б|1 |1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4611914/03 (22) 02.12.88 (46) 23.07.91. Бюл. N- 27 (71) Московский горный институт, Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности (72) Ю.Я,Вуль, IO.Â.Êëîêoâ, M.Ñ.Ëîìàêèí, М.Б.Полинский, А.М,Ромашенков и f0.Â.Ñèмонов (53) 621.879.34 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 897968, кл. Е 02 F 9/20, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 977623, кл. Е 02 F 9/20, 1982, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КОПАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления рабочим оборудованием одноковшового экскаватора.

Цель изобретения — повышение производительности, надежности и долговечности экскаватора за счет снижения длительности копания и динамических нагрузок копающего механизма.

Сущность способа заключается в том, что при условии, что скорость копания меньше заданной, а сумма усилия и производной усилия в капающем механизме равна или больше заданного значения, формируют управляющее воздействие, пропорциональное сумме ускорения ковша и отклонению величины скорости движения ковша от за Ж 1664981 А1 (57) Изобретение относится к горной промсти и позволяет повысить произв-сть экскаватора за счет сокращения длительности копания. Способ основан на измерении скорости двигателя чд. усилия Fy и его производной вупругихэлементах копающего механизма (КМ). По величинам скорости и производной усилия КМ определяют величину скорости ковша по формуле чк - чд (1/c)(dFy/dt), где с — жесткость упругой связи. Затем путем дифференцирования величины vK, определяют ускорение ковша, После чего при условии, что скорость KM меньше заданной, а сумма величин усилия и ее производной в упругих элементах КМ больше или равна заданному значению, формируют управляющее воздействие, Последнее пропорционально сумме величины отклонения величины скорости движения ковша от заданного значения и ускорения движения

KOBl08, 2 HEI. данного значения, причем скорость ковша определяют по формуле

1 dF чк = чд — — -, с 01 где ч — скорость ковша; чд — скорость двигателя капающего механизма; с — жесткость упругой связи;

Fy — усилие в копающем механизме.

На фиг.1 представлена блок-схема для осуществления способа; на фиг.2 — осциллогрэмма измерения скорости ковша.

Устройство содержит электропривод 1 ° регулирующего механизма с управляемым преобразователем 2 и блоком 3 управления электроприводом, к первому входу которого подключен выход задатчика 4 скорости ре1664981 гулирующего механизма, а к второму — вь>ход управляемого ключа 5. Основной первый вход управляемого ключа 5 соединен с выходом сумматора 6. Управляющие (второй и третий) входы ключа 5 подключены соответственно к выходам первого 7 и второго 8 компараторов. На первом компарато ре 7 сравниваются сигналы, поступающие на его первый, второй и третий входы от задатчика 9 усилия, датчика 10 усилия и датчика 11 производной усилия копающего механизма. На втором компараторе 8, сравниваются сигналы, поступающие на его первый и второй входы от эадатчика 12 и датчика 13 скорости копающего механизма.

Первый и второй входы датчика 14 скорости ковша соединены с выходами датчика 11 производной усилия и датчика 13 скорости копающего механизма. Выход датчика 14 скорости ковша подключен к входу датчика

15 ускорения ковша и к первому входу нелинейного элемента 16, второй вход которого соединен с выходом задатчика 12 скорости капающего механизма. Выходы нелинейного элемента 16 и датчика 15 ускорения ковша подключены к первому и второму входам сумматора 6.

Решение уравнения осуществляется с помощью датчика 14 скорости ковша, реализованного на операционном усилителе на интегральной микросхеме в виде сумматора, На фиг.2 представлена осциллограмма работы датчика косвенного измерения скорости ковша, полученная при моделировании на ЭВМ процесса отрыва ковша от грунта. На осциллограмме зафиксированы следующие переменные: чд — скорость двигателя копающего механизма экскаватора;

vK — скорость ковша при моделировании процесса отрыва ковша; чк.расч — скорость ковша, определенная в соответствии с указанным выражением;

Fy — усилие в канатах копающего механизма;

Ед — усилие на валу двигателя.

Датчик 15 ускорения ковша может быть выполнен в виде дифференциатора на основе операционного усилителя на интегральной микросхеме. Нелинейный элемент 16 может быть реализован в виде сумматора с ограничителем в цепи обратной связи на базе интегральной микросхемы.

Устройство работает следу>ощим образом. ,При копании машинист экскаватора с помощью эадатчиков 4 и 12 скорости регулирующего и копающего механизмов осуществляет изменение скорости этих ме5

55 ханизмов, Измерение скорости и усилия в капающем механизме обеспечивается соответствующими датчиками 13 и 10 этих параметров. Величина производной усилия в копающем механизме определяется датчиком 11 производной усилия путем дифференцирования сигнала, поступающего на его вход с выхода датчика 10 усилия копающего механизма, Датчик 14 скорости ковша обеспечивает косвенное измерение скорости ковша по величинам скорости и производной усилия копа>ощего механизл1а в соответствии с указанным выражением. Для этого на первый и второй входы датчика 14 скорости ковша поступают выходные сигналы датчика 11 производной усилия и датчика

13 скорости копающего механизма. Величина ускорения ковша определяется датчиком

15 ускорения ковша путем дифференцирования сигнала, поступающего на его вход с выхода датчика 14 скорости ковша.

К первому и второму входам нелинейного элемента 16 подключены выходы датчика

14 скорости ковша и задатчика 12 скорости копающего механизма, При этом выходной сигнал нелинейного элемента 16 типа "звено ограничения" пропорционален величине отклонения между заданным и измеренным значениями скорости ковша. Выходной сигнал нелинейного элемента 16 ограничен по величине значением, соответствующим заданию номинальной скорости электропривода регулиру>ощего механизма. Путем сложения сигналов, поступающих на первый и второй входы сумматора 6 с выходов нелинейного элемента 16 и датчика 15 ускорения ковша, формируется управля>ощее воздействие, пропорциональное величине отклонения между заданным значением скорости и измеренными значениями скорости и ускорения ковша. Выходной сигнал сумматора поступает на основной (первый) вход ключа 5, который выполняет логическую функци>о И. При этом подключение выхода сумматора 6 к второму входу блока

3 управления электроприводол1 регулирующего механизма производится только при наличии разрешающих сигналов на втоpGM и третьем входах ключа 5, которые поступают с выходов первого 7 и второго

8 компараторов, Разрешающий сигнал на выходе первого компаратора 7 появляется при превышении величиной суммы выходных сигналов датчика 10 усилия и датчика 11 производной усилия заданного значения усилия в копающем механизме, которое устанавливается на задатчике 9 усилия копающего механизма и соответствует 0,75 — 0,85 от стопорного значения усилия.

1664981

Разрешающий сигнал на выходе второго компаратора 8 появляется при условии, что выходной сигнал датчика 13 скорости является меньше выходного сигнала задатчика 12 скорости копающего механизма, т.е. 5 при условии, что управляющие действия машиниста не направлены на уменьшение скорости копающего механизма. Таким образом, если величина суммы усилия и производной усилия в капающем механизме 10 больше его заданного значения, а скорость копающего механизма меньше его заданного значения, через ключ 5 на второй вход блока 3 управления электроприводом регулирующего механизма поступает выходной 15 сигнал сумматора 6, пропорциональный величине отклонения между заданной скоростью и измеренными значениями скорости и ускорения ковша. Под действием этого сигнала происходит изменение величины под- 20 ачи регулирующего механизма так, чтобы обеспечить стабилизацию заданной скорости движения ковша при копании.

Таким образом, способ управления процессом копания одноковшового экскавато- 25 ра позволяет повысить производительность экскаватора, надежность и долговечность

его рабочего оборудования и механизмов.

Формула изобретения

Способуправления процессом копания одноковшового экскаватора, основанный на измерении скорости, усилия и его производной в упругих элементах капающего механизма и формировании управляющего воздействия при условии, что скорость копающего механизма меньше заданной. а сумма величин усилия и ее производной в упругих элементах капающего механизма больше или равна заданному значению, о тл и ч а fo.ц и и с я тем, что, с целью повышения производительности экскаватора за счет сокращения длительности копания, определяют величину скорости ковша по формуле чх = чд (1/с) (c!Fy/г11)., где ч — скорость ковша; чд — скорость двигателя капающего механизма; с — жесткость упругой связи;

Fy — усилие в копающем механизме, ускорение движения ковша и формируют управляющее воздействие копающего механизма пропорционально сумме величины отклонения скорости движения ковша от заданного значения и ускорения движения ковша с учетом изложенных условий.

1664981

gygtt y

Iyg>Pp

Ilgt Р д

Составитель А, Мартынов

Редактор И, Шмакова Техред Vi,Moðãeêòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 2373 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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