Устройство для управления приводом тормоза шахтной подъемной машины

 

Изобретение относится к технике управления шахтным подъемом, может быть использовано для управления тормозом шахтных подъемных машин и лебедок. Цель изобретения - повышение надежности управления за счетуменьшения динамических нагрузок в переходных режимах. Устройство содержит датчик 2 скорости, регуляторы (Р) 5 и 6 рабочего и предохранительного торможения, механический тормоз 23 с тормозными цилиндрами, задатчика максимально возможного ускорения 12 и задания замедления 24, блок 16 ручного управления тормозом, сумматоры 13 и 15, нелинейный элемент 14, контакт 17 реле предохранительного торможения, электромеханический переключатель {ЭМП) 25. Дополнительно в устройство введены датчик 22 давления рабочего тела в тормозных цилиндрах тормоза 23 и два формирователя сигналов управления (ФСУ) 18 и 19. Сдатчика 2 сигнал поступает на Р 5 и 6, в которых обрабатывается в зависимости от соотношения с сигналами задатчиков 12 и 24. В режиме рабочего торможения контакт17 замкнут. Поэтому управление тормозом 23 идет от Р 5 и блока 16 через сумматор 13, ФСУ 18, привод 20, ЭМП 25 и тормоз 23. В режиме предохранительного торможения контакт 17 разомкнут, что обеспечивает переключение ЭМП 25. Управление тормозом 23 происходит от Р 6 через элемент 14, сумматор 15, ФСУ 19, привод 21, ЭМП 25 и тормоз 23. При этом ФСУ 18 и 19 в зависимости от давления рабочего тела в цилиндрах , измеряемого датчиком 22, формируют сигналы управления, позволяющие компенсировать темп изменения рассогласования заданной и действительной скоростей с соответствующим знаком. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. С/ с о 00 о Os

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (siis В 66 В 1/32, 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В

В (21) 4488114/03 (22) 29,08.88 (46) 30.09,91. Бюл. N 36 (71) Конотопский электромеханический завод "Красный металлист" (72) В.M.×åрмал ых, В. И, Васильев и Н.П,Матвиенко (53) 621.864(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1296500, кл, В 66 В 5/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 14477743, кл, В 66 В 5/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРИВОДОМ ТОРМОЗА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к технике управления шахтным подъемом, может быть использовано для управления тормозом шахтных подъемных машин и лебедок. Цель изобретения — повышение надежности управления за счетуменьшения динамических нагрузок в переходных режимах. Устройство содержит датчик 2 скорости, регуляторы (P) 5 и 6 рабочего и предохранительного торможения, механический тормоз 23 с тормозными цилиндрами, задатчика максимально возможного ускорения 12 и задания

Изобретение относится к шахтному подъему и может быть использовано для управления приводом тормоза шахтных подъемных машин и лебедок.

Целью изобретения является повышение надежности управления шахтной подъемной машиной за счет уменьшения динамических нагрузок в переходных режимах,,,!ЫÄÄ 1680614 А1 замедления 24, блок 16 ручного управления тормозом, сумматоры 13 и 15, нелинейный элемент 14, контакт 17 реле предохранительногоо торможения, электромеханический переключатель (ЭМП) 25.

Дополнительно в устройство введены датчик 22 давления рабочего тела в тормозных цилиндрах тормоза 23 и два формирователя сигналов управления (ФСУ) 18 и 19, С датчика 2 сигнал поступает íà P 5 и 6, в которых обрабатывается в зависимости от соотношения с сигналами задатчиков 12 и 24. В режиме рабочего торможения контакт17 замкнут. Поэтому управление тормозом 23 идет от P 5 и блока 16 через сумматор 13, ФСУ 18, привод 20, ЭМП 25 и тормоз 23. В режиме предохранительного торможения контакт 17 разомкнут, что обеспечивает переключение ЭМП 25. Управление тормозом

23 происходит от P 6 через элемент 14, сумматор 15, ФСУ 19, привод 21, ЭМП 25 и тормоз 23. При этом ФСУ 18 и 19 в зависимости от давления рабочего тела в цилиндрах, измеряемого датчиком 22, формируют сигналы управления, позволяющие компенсировать темп изменения рассогласования заданной и действительной скоростей с соответствующим знаком. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2 — функциональная схема формирователя сигналов управления; на фиг.3 — диаграммы изменения во времени действительной и заданной скорости подъемной машины.

Устройство(фиг.1) содержит подъемную машину 1, соединенную с датчиком 2 скорости, состоящим из измерителя-преобразо-вателя 3 скорость-напряжения и выходного

1680614 усилителя 4 с зоной нечувствительности.

Выход датчика 2 подключен к регуляторам

5 и 6 рабочего и предохранительного торможения. Регуляторы 5 и 6 состоят из элементов 7 сравнения, прямые входы которых соединены с выходом датчика 2, а инверсные входы — с выходами элементов 8 суммирования, Одни входы элементов 8 суммирования регуляторов 5 и 6 подключены к соответствующим выходам блоков 9 формирования законов снижения скорости во времени, а вторые — к соответствующим выходам блоков 10 формирования законов нарастания скорости во времени. Выходы элементов 7 сравнения соединены с одними входами усилителей-ограничителей 11, вторые входы которых и соответствующих регуляторов 5 и б подключены к задатчику 12 максимально возможного ускорения (ау), а выходы через диоды подключены соответственно к входам блоков 10 и 9 формирования законов нарастания и снижения скорости во времени. Выход усилителя-о раничителя

11 регулятора 5 соединен непосредственно с вторым входом первого сумматора 13, а выход усилителя-ограничителя 11 регулятора 6 через нелинейный элемент 14 — с первым входом второго сумматора 15. Другой вход сумматора 13 подключен к выходу блока 16 ручного управления тормозом, а сумматора 15 — к контакту 17 реле предохранительного торможения. Выходы сумматоров 13 и 15 соединены через формирователи 18 и 19 сигналов управления к входам соответствующих. приводов 20 и 21 рабочего и предохранительного торможения, представляющих собой электромеханические преобразователи, например

"ток-давление", Источник давления и связь со сливным баком на схеме условно не показана.

Управляющие входы формирователей

18 и 19 сигналов управления подключены к выходу датчика 22 давления рабочего тела в тормозном цилиндре, механического тормоза 23. Третьи входы регуляторов 5 и 6 соединены с выходом задатчика 24 заданного замедления подьемной машины.

Выходы приводов рабочего 20 и предохранительного 21 торможения подключены к входам электромеханического переключателя 25, управляющий вход которого подключен к контакту 17 реле предохранительного торможения, а выход — к тормозному цилиндру механического тормоза 23, воздействующего на подъемную машину 1.

Блоки 10 регуляторов рабочего 5 и предохранительного 6 торможения формируют законы нарастания скорости во времени при наличии сигналов с выходов усилите5

55 лей-ограничителей 11 через диоды, соответствующих Чц — Чз ) 0, где Ч вЂ” величина действительной скорости; Чз — величина заданной скорости, Блоки 9 регуляторов рабочего 5 и и редохранительного 6 торможения формируют законы снижения скорости во времени при наличии сигналов с выходов усилителей-ограничителей 11 через диоды соответствующих Vÿ — Чз < О.

Формирователи 18 и 19 сигналов управления (фиг.2) состоят из задатчиков 26 и 27 сумматора 28, в цепи отрицательной обратной связи которого включен ограничитель

29, интегратора 30 и выходного усилителя

31, к второму входу которого подключен через масштабирующий усилитель 32 выход сумматора 28. Г1ричем второй инверсный вход сумматора 28 подключен к выходу интегратора 30. Прямой вход сумматора 28 является входом формирователя 18 и 19, а инверсный вход выходного усилителя 31 является управляющим входом формирователей 18 и 19.

Статический коэффициент "передачи сумматоров 28 равен 1, а коэффициент передачи интеграторов, 30 выбирается таким, чтобы выходной сигнал охваченных отрицательной обратной связью сумматоров 28 и интеграторов 30 повторял сигнал на прямых входах сумматоров с минимальным запаздыванием, T.å, Кзо .-+ сигнал на выходе сумматора 28, который будет появляться в моменты изменения сигналов на прямом входе сумматора 28, усиливается масштабирующим усилителем 32 и поступает на прямой вход выходного усилителя 31, на второй прямой вход которого поступают сигналы с выхода интегратора 30. Коэффициент передачи масштабирующего усилителя 32 определяется постоянной времени исполнительного механизма, а также коэффициентом передачи интегратора 30, Таким образом, коэффициент усиления масштабирующего усилителя 32 равен;

Кз =Кзо To, где Кзо — коэффициент передачи интегратора30, С, Т вЂ” суммарная постоянная времени привода 20 (21), электромеханического переключателя 26, тормоза 23 с учетом влияния отрицательной обратной связи с датчика 22 давления на усилитель 31, С.

Ограничители 29 предназначены для улучшения помехоустойчивости формирователей 18 и 19.

Коэффициент передачи выходного усилителя 31 определяется общим коэффициентом передачи контура давления и

1680614

30

55 допустимой статической ошибкой регулиро-вания замедления.

Работа регуляторов рабочего 5 и предохранительного 6 торможения при разорванных связях выходов регуляторов на сумматор 13 и элемент 14 иллюстрируются на фиг.3, где 33 — законы нарастания скорости во времени; 34 — -аконы снижения скорости во времени; 35 — 37 — траектория изменения действительной скорости, Vg (условно увеличена), 38 — траектория заданной скорости Чз при а=900

39 — траектория заданной скорости Чз при а < 90"

40 — рассогласование скоростей а=Чз—

Чя при а=90

41 — рассогласования скоростей сх=ЧзV при Q < 90, где а =atctgK, К вЂ” коэффициент усиления блока 11 (фиг,11), С блока 16 ручного управления тормозом формируется сигнал, пропорциональный углу поворота рукоятки управления.

Система управления приводам тормоза работает в двух режимах; управление рабочим тормозом ат рукоятки командоаппарата 16 или управление предохранительным торможением при срабатывании контакта 17, управляющего электромеханическим переключателем 26, подключающим к тормозному цилиндру тормоза 23 выход соответствующего привода 20 или 21, При срабатывании цепи защиты контакт 17 размыкается и нэ вход сумматора 15 поступает сигнал "1", стремящийся затормозить подъемную машину 1. Если, при этом, с выхода регулятора 6 через элемент

14 нет сигнала, та замедление подъемной машины 1 увеличивается и приводит к тому, что действительная скорость подъемной машины 1 становится меньше заданной по закону снижения формируемой регулятором

6, и с выхода регулятора 6 через элемент 14 на сумматор 15 поступает сигнал, стремящийся растормазить б подьемную машину

1. Элемент 14 необходим для выделения отрицательного сигнала, Рассогласование этих сигналов поступает на прямой вход формирователя 19, Он фарм»рует сигнал на привод 21, а через него — на тормозной цилиндр и тормоз 23, который тормозным усилителем F, воздействует на подъемную машину 1, меняя зэмедлен»е ее, а следовательно, и закан изменения скарасги до заданного регулятором б закона снижения, после чего с выхода регулятора 6 оявляется отрицательный сигнал, сгремящийся компенсировать сигнал "1". появившийся в момент разрыва контакта 17, Сигнал с регулятора 6 увеличивается до тех пор, пока суммарный сигнал с сумматора 15 не уменьшится до величины, при которой тормозное усилие Гт станст таким, что действительная скорость будет изменя.. ься по закону снижения, Изменение коэффициента трения тормозных колодок или нагрузки в процессе торможения будет приводить к соответствующему подрегулировэнию FT, Причем, так как быстродействие тормоза ограничено постоянными времени (в основном механическими), то для исключения динамических перегрузок в процессе регулирования при требуемом быстродействии, т,е. исключение больших перерегулирований тормозного усилия и колебательного характера переходного процесса замкнутой системы регулирования необходимо изменение тормозного усилия Рт формировать с учетом суммарной постоянной времени входящих в систему исполнительных механизмов {блоки 21,20,23,27), Для этого формирователь 19 формирует сигнал управления, соответствующий рассаглэсовани о заданной и действительной скоростей и сигнал, компенсирующий темп изменения рассогласования с соответствующим знаком. Коэффициенты передачи сигналав определяются суммарной постоянной времени исполнительных механизмов и необходимой точностью, Кроме этого, для снижения влияния постоянных времени на характер процесса регулирования и повышения то.насти блоки 19-21-26 охвачены отрицательной обратной связью па давлению. Это позволяет снизить постоянную времени привода 21, имеющего существенное значение, так как в нем происходит преобразование электрического сигнала в давление рабочего тела в тормозном цилиндре тормоза 23, Датчик 22 давления рабочего тела в тормозном цилиндре тормоза 23 подключен выходом к управляющему входам формирователей 18 и 19.

Наличие в регуляторе 6 усилителя-огран»чителя 11 позволяет формировать заданную скорость путем плавного перехода с закона снижен»я на закон нарастания и наоборот, так как наличие в блоке 11 линейного участка характеристики не даст вазма.кнасти резкого переключения. уменьшит частоту переходов и таким образом улучшит помехоустойчивость системы.

При снижении скорости подъемной маш»ны 1 до некоторой мин»мань»ай, при которой динамические перегрузки не опасны, сигнал с усилителя 4 с зоной начувств»теflьности станови гся равным нулю регулятор 6 перестает работать. На ега выходе с» пан

1680614 отсутствует и подъемная машина 1 тормозится полным тормозным усилием.

Таким образом, наличие блоков

10,14,15,19,22 позволяет повысить безопасность работы системы управления путем 5 уменьшения динамических нагрузок в переходных >ежимах.

Аналогично работает система в режиме управления рабочим торможением. Здесь роль сигнала цепи защиты выполняет ко- 10 мандоаппарат 16. При неправильных действиях машиниста вступает в действие регулятор 5, и через сумматор 13 — формирователь 18.

Формула изобретения

1. Устройство для управления приводом тормоза шахтной подъемной машины, содержащее механический тормоз, воздейст- 20 вующий на подъемную машину, с которой соединен датчик скорости, выход которого соединен с первыми входами регуляторов рабочего и предохранительного торможения, выход последнего через нелинейный 25 элемент соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с контактом реле предохранительного торможения и управляющим входом злектромеханического переключателя, первый и 30 второй входы которого соединены соответственно с выходом приводов рабочего и предохранительного тормо>кения, а выход— с механическим тормозом, блок ручного управления тормозом, выход которого соеди- 35 нен с первым входом первого сумматора, выходы задатчиков максимально возможного ускорения и заданного замедления подьемной машины соединены соответственно со вторыми и третьими входами регуляторов рабочего и предохранительного торможения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности управления за счет уменьшения динамических нагрузок в переходных режимах, в него введены датчик давления рабочего тела в тормозных цилиндрах механического тормоза, первый и второй формирователи сигналов управления, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, управляющие входы — с выходом датчика давления рабочего тела, а выходы — с входами приводов рабочего и предохранительного торможения соответственно, выход регулятора рабочего торможения соединен с вторым входом первого сумматора, 2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый формирователь сигналов управления содержит два задатчика, сумматор, ограничитель, интегратор, масштабирующий и выходной усилители, причем прямой вход сумматора является входом формирователя, а выход через интегратор соединен с первым прямым входом выходного усилителя, выход которого является выходом формирователя, а инверсный вход — управляющим входом формирователя, выход сумматора через ограничитель соединен с первым инверсным входом сумматора, второй инверсный вход которого соединен с выходом интегратора, выход сумматора через масштабирующий усилитель соединен с вторым прямым входом выходного усилителя, выходы первого и второго задатчиков соединены соответственно с входами задания напряжения ограничения ограничителя и козффициента усиления масштабирующего усилителя.

1680614

1б80614

Составитель В, Копылов

Редактор Е, Зубиетова Техред М.Мор в лгал Корректор M.ØaðoLUè

Заказ 3278 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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