Способ управления драглайном и устройство его осуществления

 

Изобретение относится к мощным шагающим экскаваторам и предназначено для их управления в процессе черпания. Цель изобретения - повышение интегральной производительности экскаватора-драглайна путем сокращения длительности вспомогательных операций при черпании. Для этого измеряется усилие привода подъема датчиком 5 и сравнивается с заданным его значением. Затем в регуляторе 9 натяжения формируется сигнал в случае, если сигнал с датчика 5 усилия будет меньц;е заданного. Параллельно измеряются длина тягового каната датчиком 10 длина подъемного каната датчиком 14 и задается глубина черпания задатчиком 12. Вычисляется допустимая длина подьемного каната в вычислительном блоке 13. Вычисленная допустимая длина сравнивается в регуляторе 15 положения с измеренной длиной подъемного каната. Сигнал рассогласования поступает bo С

СОЮЗ СОРЕ ТСКИХ

СОЦИАЛ ИС ГИЧЕГКИХ

РЕСПУБ,ПИК

Э (s))s Е02 Р 9/20, 3/48

ГОСУДАРСТ8Е1НЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

° ". г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с (., 1

«„/=}} с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4754528/03 (22) 3 1. 10. 89 (46) 23,01.92. Бюл. № 3 (71) Свердловский горный институт им. В. В. Вахрушева и Московский инженерностроительный институт им. В. В. Куйбышева (72) В.В.Замешин, Ю.M.Èðæàê, А.Л.Карякин и М.Б,Носырев (53) 621.879.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 639999, кл. Е 02 F 3/48, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1232758. кл. Е 02 F 9/20. 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДРАГЛАЙНОМ И

УСТРО ЯСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретен 1е относится к мощным шагающим экскаватсрзм и предназначено д..lQ их управления в и оцессе черпания. Цель изо. Ю 1707148 А1 бретения — повышение интегральной производительности экскаватора-драглайна путем сокращения длительности вспомогательных операций при черпании. Для этого измеряется усилие привода подъема датчиком 5 и сравнивается с заданным его значением. Затем в регуляторе 9 натяжения формируется сигнал в случае, если сигнал с датчика 5 усилия будет меньше заданного. Параллельно измеряются длина тягового каната датчиком 10 длина подъемно о каната датчиком 14 и задается глубина черпания задатчиком 12. Вычисляется допустимая длина подъемного каната в вычислительном блоке 13. Вычисленная допустимая длина сравнивается в регуляторе 15 полом.ения с измеренной длиной подъем ого каната. Сигнал рассо ласоеания поступает

1707148.jjO ° .i и р!» на один вход блока 16 выл «- -ния максимального сигнала, где сопоставляется с сигналом от регулятора 9 натяжения, поступающим на его второй вход. На выходе блока 1б присутствует больший из этих сигИзобретение относится к мощным шагающим экскаваторам и предназначено для их управления в процессе черпания, . Известен способ управления процессом черпания драглайна, основанный на поддержани! заданного натяжения подьемного каната пр!1 перемещен I.» ковша по забою, Устройство содержит систему управлеНИЯ ПРИВОДOI1 ПОД ..Ел à, 32ДаТЧИК НатЯжЕНИЯ и два однсполярных усилителя с насыщение 1, первы,» ..", к"..: ops . I. !Яется регулятором натяжения, а в-,ооой совминеTHQ со связью мем.,-.«кол 2ндсаппаратом и системой управле!»!»я по«!ведом п1дъегла является блоком выделен!,я наибольшего сигнала, Заданное натяжение подь много каната не должHо преrятсTâîваTü эаглублению

;овша в эабо!! и не должно доп" скзть образования с1аб, нь годъем.!осс качата, Н „ д T CI закл«"! I:»!=1 ñß в тягл, »To не

cF«crflч«1ваетс«I ос «лI«с I -;Ii!«: r274&.cн.»g г!и .."«чсгС г i» - Г .= 1. "12 ЯВЛЯ

Co . ««, «. н «ч!», jj, --2 ;;3..- И н2 пО«1-эг-; - -Н с; - С " », ТРО!1-:ВО г.- О .CCПСЧ !«2 "СТ «!.,",2C«lСII,.Я ПРОЦЕСс;-, . гн . н1- пр.,- ."лчен;,!-.;аких работ, а! Tl,а Л О5 ПС" .. ; - " (Спавмо.=:32--:" !« ..

» .г, - = .. -; - .—.;; агл йна. .c„-,;i . - — - .. =- ..-«1;, — o -:.> пание . г (!, С ..>ЛЯ-"Т,: «« I, Ë. РСВаНИЯ Н2ТЯОО ;., "ан.:.Та П аВНС yÅЕЛИЯ!1ваЮТ

IIpI во"; ста 1;..а-руэ и на привод тяги, Устрс 1; —,;,. для, ппа;.еч!1я г роце,".сом

;опэ !1я э;,-:..-.с;,тсс-"-д„-аг:,э .!а с пр,1водом н д Ма г 2 . ". rc = > >2C C аэ, из Е l6 де«1тель с ер .IIT ., л;ян;22;!па;;--., датчик усил 1я тяги. Ус«1.1 е 1ь с 3QI!0«l ьечувстви-.enbiIocT,1, дв=. усилителя с II;«cl-jùc!,èåì, датчl1к )с! ли! и.,",ьc!"а. .Qат иI; прo!1эEoднсй

СКОРОСТИ ПР!ВСДа ПОДЪЕЛ»з V ="-,ÅOI»O„-.ИЧЕское звено.

Данные Устройство и способ позволяют беэ колсба«»l1й регулировать толщину

50 налов, который и формирует управляющий сигнал для поддержания при черпании заданного натяжения подъемного каната.

2 с.п. ф-лы, 5 ил. стружки, снимаемой ковшом в зависимости от нагрузки на привод тяги. Однако это техническое решение также не обеспечивает контроля траектории движения ковша, что является необходимым при выполнении таких вспомогательных операций при черпании, как зачистка пласта полезного ископаемого, планирование трассы и т.п.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом черпания экскаватора-драглайна путем регулирования натяжения подъемного каната, который заключается в том, что измеряют длину тягового каната, а натяжение подъемного каната регулируют в зависимости от длины тягового каната.

Система стабилизации натяжения подьемного каната экскаватора-драглайна содержит устройство управления приводом

I,, съема. преобразователь с подключенным к rely двигателем, командоаппарат, датчики статической составляющей тока привода подъема и его производной два усилителя с нзсыи.ечием датчики длины тягового каната и нелинейное звено. Первый усилитель с на ыщением выполняет функции регулятора натяжения rодъемного каната, а второй усилитель г насыщением совместно со связью между командоаппаратом и системой управления приводом подъема — функции узла выделения наибольшего из двух сигна1ов — сигнала: командоаппарата и сигнала с выхода ре, yn! Topa натяжения.

Корре!;ц!»я:аданчого натяжения подьемчого каната в функции длины тягового каната позволяет учесть влияние цепной линии, образованной подъемным канатом, на его натяжение II тем самым исключить его прослабление при выполнении операций черпания.

Однако известные устройство и способ позволяют определить расстояние от ковша до направляющих блоков и не дают полной информации о погажении ковша. Значительную часть времени при экскавации горной массы машинист расходует на подгGToBK) пласта полезное ископаемого к выемке, а затем к последующей его отработке на границе полезное иског аемое -порода. Отсутствие информации о приближении зубьев ковша к этой границе приводит к

17071 18 тому, что машинист затягивает и роцесс черпания, стараясь не допустить перемещения в отвал полезного ископаемого, либо боясь его разубоживания (смешения полезного ископаемого с пустой породой).

Недостатком известных устройства и способа является то, что они не позволяют осуществлять траекторные ограничения на перемещение ковша и таким образом производить зачистку горизонтальных или пологозалегающих пластов. Известный способ управления не может также быть использован при подготовке трассы перед передвижкой экскаватора.

Целью изобретения является повышение интегральной производительности экскаватора-драглайна путем сокращения длительности вспомогательных операций при черпании, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом черпания экскаватора-драглайна пу1ем измерения длины тягового каната и поддержания натяжения подъемного каната, которое изменяется в за в ".с«мости от длины псдьемного каната, дополнительно задают глубину черпания, вычисляют допустимую длину подъемного ка -:, соответствующую текущей длине тягового каната, измеряют тая,— щую длину подъемного каната, сопоста=ляют ее с допустимой и при превышении текущей дл.< :,.= -. схаеа - ра-дпаг.-,айна. eл;<ю <а .;щее np« .< псдь=л з I

На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — характеристика однополярного усилителя с насыщением; на фиг, 3 — статическая характеристика регулятора натяжения {регулятора положения); нв фиг. 4 — технологический паспорт работы

5 экскаватора; нв фиг. 5 — структурная схема вычислительного блока.

Устройство управления процессом черпания экскаватора-драглайна содержит систему 1 управления приводом подъема, 10 управляемый преобразователь 2. двигатель

3, командоаппарат 4, датчик 5 усилия привода подъема, датчик 6 производной усилия подъема. задатчик 7 натяжения подъемного каната, усилитель 8 с насыщением, регуля15 тор 9 натяжения, датчик 10. лины тягового каната. нелинейный пресб азоеатель 11. задатчик 12 глубины черпания, вычислительный блок 13, датчик 14 длины подъемного каната, регулятор 15 пслс ке:.ия и блок 6

20 выделения наибольшего сигнала.

Устройство управления процессом черпания экскаватора-дра(лайна, включает в себя систему 1 управления приводом подьама, подключенную к управляемому преоб25 разсаателю 2, пита о<цему двигатель 3.

Привод подьема управляется от команд.аппаоата 4, подключенного к системе 2 управления. Датчики 5 и 6 и задатчик 7

«одк,<ючены пс входам регулятора на-<.<,e-!

<«s Одн гот<ярный ус;;литель 8 г<ераь

;,ходом соед. нен с .смандсаппарато 4. а .ыхсос — с сиате <<< 1 уп<раа <ения г оссб<а:.ова-ален. ат-и.:, длi ны тягоаотс taната . рез нее«ней и n;er paçeaaòeë 1

;. +, псдк тючен к одному из за 0 DR oe-y;àT-!p-. 9 натяжения. .а атчик 12 глубины черпания саяззн с .,-ранм входом вычислительного блока 13, аторь<л входом подсоединенного к датчику

40 О. Датчик 14 длины подъемно:о каната соединен с переым алодсл< рег,лятора 15 псла" eния, BTcрчм вхс;<см подключенного к

he <у анаис.-нтельногс блока . Ьлог 16 аьд,"ения наибольшетс <-.èãíaла первым ыс45 «aw связан с выходом регулятора 9

«атяжения, вторым входом — с выходом ре,ятора 16 положения, а вы одом — с вто;-.ь и а одом однопслярного усилителя 8.

Ьлск 16 выделения наибсльшего сигнала

50, „-с пус .ает на выход один из двух сигналоа. наступа ощих на его влоды, который имеет <ольший потенциал.

Способ управления процессом черпа55 н я cc;"åñòaaÿeòea с помощью устройства следующим образом, Сигнал с выхода командоаппарата 4 поступает на вход системы 1 управления и при отсутствии напряжения на аылоде однополярного усилителя 8 с насыщением опреде1707148

55 при Us>3>-fc > Окк

U6s>->: — Окк

) О

fl p 1 U q q >-> c > 1> кк ляет напряжение преобразователя 2 или скорость двигателя 3 подьема.

При отсутствии сигналов на входах однополярного усилителя 8 его характеристика имеет вид 17а (фиг. 2), Напряжение с выхода командоаппарата 4, направленное на спуск ковша, действует в сторону увеличения выходного напряжения усилителя 8.

Напряжение на выходе командоаппарата 4, соответствующее крайнему положению спуска или подъема ковша, смещает характеристику усилителя 8 соответственно в положении 17б или 17в, Статические характеристики регулятора 9 натяжения и ре(уг>ятора 15 положения приняты однополярными (фиг, 3), максимальный сигнал на их выходах и соответствечно на выходе блока 16 выделения наибольшего сигнала в два раза пo модулю превышает максимальный сигнал с выхода командоаппарата 4.

Сигнал с Вы «Ода задатчика 7 натяжения, пэступающил на Вход регулятора 9 натяжения, действует В сторону увели >сния его выходного напряжения (фиг. 3,, сигнал с выхода датчика 5 усилия имеет обратную полярность. Сигнал с выхода Вычислительного 5л -а 3 д;йствует на сход >>егулятора

15 положен 1я в сторону увеличен:",я его Вь>хладного сигнала (фиг, 2), сигнал с Вы>BB д -,чика длины Г „;.ел1ног" .: >-В,э 1 .1м Вт

Об, ану>0 по .Ч>.. ; ь .В сл>- а, н-.é сиги" 1 НВ В - ХО, = >. }ЧЯ (P z Н .. Я КЕНИЯ И

РЕ ЛЯ!C, . > . Г .::.H . > (0(>6>СЧЗсгl на В ы- Ода: Гг 1:, -: мд 1c i,,> .- -. -Вибо Ib-!

JB (И,a3. Э 6 Доа, РВ3, П. М . Д}Л>С

ПР ВЫ(гэЕ-, МВ>,. И,ЛЗЧЬНЫй1 Г: НВ> С ВЫХОДВ ксмандоаппарэ:a4 Сигнал. блс а16выделения наибэчьыего сигнала поступает на вход Однэполяонсго усиг>и1еля 8 В сгорону увели ени е;о Вы>одногс:-. „: ."ения, Такая пог> рность и соотно>цзч.. Ве > «ине

СИГНВ 106, ПОС;-УПВЮ..>1Х Hd В.ГЗДы O HOf10 лярного усичи-е >я 8, 03 с .еч 16э от пол чение на выход это.о >силителя сигнала, ра ВН ОГО где 1>кк — на-с,« е .ие нl Вы>оде командоаппарата 4, и=меренное от максил;а "bHof сигнала на спуск хОВша;

Сьвнс — >1а-ряжение на Вь>ходе блока 16 выделения на1большего сигнал=.

Суммарный си>нал на E : де " 1CTåì>1! > управления равен наиболь в M} из двух сигналов — с выхода командоаппарата 4 или с выхода блока выделен.1я наибольш го с> г5

25 ъ0

35 нала 16. Напряжение на выходе блока 16 является выходом регулятора 9 натяжения или регулятора 15 положения в зависимости от соотношений напряжений на выходах этих регуляторов.

Если сигнал на выходе регулятора 9 натяжения превышает напряжение на выходе регулятора .5 положения, то устройство поддерживает при черпании заданное натяжение подъемного каната. На входе регулятора 9 натяжения сопоставляются сигналы с датчика 5 усилия в подъемном канате и с зада чика 7 натяжения, При натяжении подъемного каната меньше заданного имеется напряжение на выходе регулятора 9 натяжения, à при натяжении каната больше заданного — выход этого усилителя равен нулю Датч(1к 6 производной усилия в подьемнэм канате включается HB вход регулятора 9 натяжения и служит для устранения колебэтельности при стабилизации натя» ения подье>лного канатэ, Анализ кинел1ати«Вской связи ковша с подьсл1ным барэба о:, показал, ч;0 для Выполнения задачи поддержания постоянного нагяжения каната у упряжи ковша, а не на ободе барабана, усилие привода подьема должно КорреКТ>1роВат> OR в зависимости От положен> я KOE «а.

B зОне ВОзможчых flp 1 --1 ргэ;>и." полОжениях >.Овша ьели инэ усi1".èR opивода Г>одь; ма. тр;,=> а- „-RR по:,.1еf i B>;>1» посто нн fo

Hdl я ни» fl0," -.В> "РОГО K BHBTB у } пряж>>, > .Зна 1Е >. t- С ."- v cëò OT у Глд ч-" >.гi. нз 3-Я6 ., И г -,;> Ы -.,Д >,0>0, ->., >Э > >В, НЕ

Л Э И С (1 > (",Л И Н Ь " 0 Р 0 Г С К В > B T B, уHKци лагьная зависи>лость л В д длиной тя Ового каната, определяемой с помоi. >.>0 TR>1>(B 10 и дл>,ной 00дьемн ГО каната, реа изуется не инейным пр=-оГ,ра3 -«телем 11. t" B 6,cB регучяTopB 15

ПО 1 .+ BHL .Я СОПС>С ЭВ:>Я>. Сг С>«ГНс Ло>. Г „

f>op >1Он-" ьные д- усти>иси дал 1 эдьемно-о кэната Ll ес TEKóùeìó 3 .=,«енин..

Текущее значение длины подъемного каната определяется с помощью датч,1ка дли,ь> подьел1ного каната 14 Допусти. эя длина подъе>1нсГО KBHBTB расс«итыВается Вы«1с л "тельныл1 блоком 13 В зависимостi 01 3 данной глубины черпания (фиг. 4) и от

Чекущей длины Г>>foBo. О KBHBTB. Для бГль шинства месторождений угольных бассейHOB СтРаНЫ ХВРакТЕРНО ГОРИЗОНтаЛЬНОЕ И пологое за >efBH«e пластов. Поэтому при

Вскрыше г>олезного ископаемого, задавая гг,ублнч чсрпания или расстоячие ol fonoано>0 блока до Гг,BOTB, Возмож-t0 Otccf>E.чит> пе>рел1сщение ко а(>. а по поверхн(>сти пгас-.а, нс допуская при этом е>Г за>л, лени> В Г "àcT, ч 00ь> искл счить п(-.p(мещечие

1707148

12 и цифровр<л устройств. Ргссмот рим последний способ вследствие того, что он обеспечивает большую точность измерения, Датчиком длины является серийно выпуска.мый датчик типа ПДФ-3В. Его выходы под.л(очены к схеме подсчета количества пульсов и определения направления вращения. Выход схемы годключен к входу цифро-аналогового преобразователя, аналоговый сигнал которого пропорционален углу поворота вала датчика и, следовательно, длине каната.

Нелинейный преобразователь 11 включен по схеме с использованием набора диодных нелинейных преобразователей.

Вычислите»}ь«},(й баск 13 так><е реализован на ОУ по схе,<ак< сумматора, квадратора и нелиней <о;О пресбразсвателя для и;влечения квадратHO(О корня, а также источника опорного на(<р}лжения. В к =:<естве квадраторОВ могут быть испсльзоганы гибридные интегральные с: емы.

Блок 15 выд rени- наибольшего сигнала представляет cofo<1 силитсль с коэфф}<циентом переда

} акИМ С . р. З ЛЛ, И noË nBBHИЕ И. ОбрЕтЕНИЯ ПОЗ .Л;: ЛОВ(.Г.л TC . тЕГРг} ЬН, С про;з(.сд«тз- ьнгсть: . в(<1;,рэ-дслглай - „.-(«С 1." I -.:"gi :OЛ . И гв К <Х }»< д }я }}е r

<а=":-,о (» и <В,л л .,, К» >. З :,1

3(ок } л» i я. j г . 1ия

},,г 3 yl}, - З }ЕHЧГ,,, = < Лай}<ОМ, вкг<(сиа(д<.,<й;,зь

nGp1 много K=: ° --а сD."-.-н.- ие е o с за;. ННЫМ. Г}:(Ha". -":Н(" к -"-.:.<. МЕНЬШЕ»1

; ...1;-..<ной, —:.,Р:=. = -H=ЛЭ P=Ãyt

j»OE3t<< .Я г}аТЯМ С" i" Я " ., : ГО Кана (Ь, 0 1

Л V Ч а Ю Щ j. - С Я г Что, С L,Åf} }г} новышен«я интегралон и прсизвсд(<тельHGc<и драглайн; путем сскра.цения длительности вспомо(ательных операций при черпании, измеряют текущую длину подьемного каната, задают глубину черпания, определяют допустимую длину подъемного

5 каната в зависимости от длины тягового каната, сравнивают текущую длину подьемного каната с допустимой, в случае превышения текущей длины подъемного каната над допустимсй формируют сигнал ре10 гулирования натяжения подъемного каната, 2 Устройство упр вления дра. лэйном, включающее ксмандсаппарат, соединенный с первы. вхадсм системы управления приводом подъема и ч реэ усилитель с на15 сыще(ием — с вторым ее входом, выход которой подключен к злектроприводу, да чик усилия привода подъема, соединенный с первь м входом регулятора натяжения и чер ° датчик производной усилия подъема — с

20 порым входсм регулятора натяжения, задатчик натяжения подь. Hollo каната, переключечн.й к < ретьеь<у входу регулятора натяжения датчик длины тягсвогз каната, подкл Оченный< через н;-л}<нейл<ь и пресбра25 зов=тел v четвертому входу регулятора натяжения О т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью псвышения интегральной производ<<тель}<ости дра лайна и;тем сокращения длительности. B((;О(<сгатег.ьчых on раций

Г I-.< ° Ер(;ан(1,, O "O .НабжЕН.: датЧИК М дЛ<»-.Од- =-> ногс i. -

ЧС*: Я 1Ч, Р -"-. <С. 1 <"ЛЬ }UF1 бЛОлОМ, (гг /Лятсрох»: зло}. е» I" <; нско < выделен,1я t

- (О }.Е -; к ОДнолл, В» ОДУ

»г} ". i t ° "", } F .",:г = } QjJ lf О}Л" B ОД КО° Пг;СгГ г}С Д, Ч,-,-, . } - Ч

ДЛИНЫ ПодьгМНС..О КаНатг lOQI;PIOЧЕНЫ К СО43 -тве.ств;ющ<<ь< в;Ода р гуля,ора положен. я, вь<ход кстсэс. сзгдинен с одни(1

° . всм блока вы;„елгниЯ л<аксимального

С(. - ла» = ДР. Г(< -: = ° ..ДО< КстОРОГО СОЕДИ еН вь< С;. Е ул-.-с;.а наг-м Ения. а ьь(ХОД

4= слс};а вьде }E:Hj

ПОЦлл(ОЧгН К СООТВЗТС ГВучЗЩЕМу ВХОДт уси лителя с насы,„ен.;ем.

Нопряженое иа Aixode

Фиг.2

1707148

Состааитель О Капканец

Редактор Л.Мотыль Техред М.Моргентал Корректор Jl. E åñ êèä

Заказ 245 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открыт ям при ГКНТ СССР

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

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