Электропривод роторного экскаватора

 

Изобретение относится к автоматизации производственного процесса в землеройной технике, в частности к устройству для автоматического управления экскаватором с автономным обеспечением электроэнергией электроприводов и хода машины. Экскаватор представляет собой самохбдную машину непрерывного действия, состоящую из лульта 2 управления и тягача 1,соединенного при помощи шарнира 3 с рабочим органом (РО) 4. Последний содержит ротор 5, который приводится в Движение электродвигателем 6 и служит для разработки и подьема грунта на конвейер 7. Конвейер 7 приводится в движение электродвигателем 8 и предназначен для выброса грунта в отвал. Для поддержания хвостовой части РО 4 предусмотрена рама 9. В задней части тягача 1 имеется коробка 10 передач, от которой отходят вал 11 отбора мощности и вал 12 для обратной связи, управляющий приводом хода машины. Валы 11 и 12 соединены со специальным раздаточным редуктором 13, что позволяет применять на экскаваторе электрический привод РО с автономным питанием электроэнергией, а также раздаточный редуктор с прямой и обратной связью, с плавным, бесступенчатым управлением ходом машины с пульта управления в ручном и автоматическом режимах с разными категориями грунта. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

TlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

Ос 4

Ql й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744013/03 (22) 02.10.89 (46) 07.02,92, Бюл. М 5 (71) Брянский завод ирригационных машин (72) Я.А.Локшин, Ю:К.Мыльников и

P.T.Вяэьмитин (53) 621.879.48(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 379744, кл. Е 02 F 3/26, 1969, Авторское свидетельство СССР

N 394503, кл, Е 02 F 9/20, 1974. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД РОТОРНОГО ЭКСКАВАТ0РА (57) Изобретение относится к автоматизации производственного процесса в землеройной технике, в частности к устройству для автоматического управления экскаватором с автономным обеспечением электроэнергией электроприводов и хода машины.

Экскаватор представляет собой самоходную машину непрерывного действия. состоящую из пульта 2 управления и тягача 1, .. Ж«, 1710675 А1 (я)5 Е 02 F 9/20 соединенного при помощи шарнира 3 с рабочим органом (РО) 4, Последний содержит ротор 5, который приводится в движение электродвигателем 6 и служит для разработки и подъема грунта на конвейер 7.

Конвейер 7 приводится в движение электродвигателем 8 и предназначен для выброса грунта в отвал. Для поддержания хвостовой части РО 4 предусмотрена рама 9. В задней части тягача 1 имеется коробка 10 передач, оТ которой отходят вал 11 отбора мощности и вал 12 для обратной связи, управляющий приводом хода машины. Валы 11 и 12 соединены со специальным раздаточным редуктором 13, что позволяет применять на экскаваторе электрический привод РО с автономным питанием электроэнергией, а также раздаточный редуктор с прямой и обратной связью, с плавным, бесступенчатым управлением ходом машины с пульта управления в ручном и автоматическом режимах с разными категориями грунта. 3 ил, 1710675

Целью изобретения является повышение производительности путем плавного регулирования скорости хода.

Для этого электропривод снабжен генераторами постоянного и переменного тока, реле максимального тока, блоком управления возбуждением двигателя постоянного тока и блоком управления генератором постоянного тока и трансформатором, выход которого подключен к пульту управления, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку управления возбуждением генератора и блоку управления возбуждением двигателя постоянного тока, а выходы раздаточного редуктора подключены к генератору переменного тока и генератору постоянного тока, причем выход генератора постоянного тока через реле максимального тока подключен к двигателю постоянного тока. а выход генератора переменного токо подключен к двигателям привода ротора и привода конвейера и к входу трансформатора, В результате обеспечивается автоматическое управление рабочих органов и передвижение всей машины в автоматическом режиме с плавным изменением скорости передвижения экскаватора.

На фиг.1 показан предлагаемый электропривод; на фиг,2 — кинематическая схема раздаточного редуктора с генераторами и электродвигателями постоянного тока; на фиг.3 — электрческая принципиальная схема работы экскаватора, Экскаватор представляет собой самоходную машину непрерывного действия. состоящую из тягача 1 и пульта 2 управления.

Тягач 1 соединен при помощи шарнира 3 с рабочим органом 4, включающим ротор 5.

0 который приводится в движение электродвигателем 6 и служащим для разработки и подъема грунта на конвейер 7. Конвейер приводится в движение электродвигателем

8 и предназначен для выброса грунта в от5 вал.

Для поддержания хвостовой части рабочего органа 4 предусмотрена рама 9. В задней части тягача 1 имеется коробка 10 перемены передач, от которой отходят два

0 карданных вала: вал 11 отбора мощности и вал 12 для обратной связи, управляющий приводом хода машины. Два карданных вала 11 и 12 соединены со специальным раздаточным редуктором 13.

5 Раздаточный редуктор 13 (фиг.2) состоит иэ двух частей, независимых друг от друга. В верхнюю часть раздаточного редуктора 13 через вал 11 и шестеренчатые передачи 14 и 15 передается вращение на вал 16, на котором расположены генератоИзобретение относится к средствам автоматизации производственного процесса в землеройной технике, в частности к устройству для автоматического управления экскаватором с автономным обеспечением 5 электроэнергией электроприводов и хода машины.

Известен роторный экскаватор, содержащий датчик фактической производительности, задатчик скорости поворота стрелы и 10 пороговый элемент, включенные на вход сумматора, выход которого через решающий блок соединен с блоком управления.

Устройство предназначено для стабилизации производительности экскаватора с уче- 15 том теплового состояния двигателя рабочего органа.

Однако это устройство не контролирует работу конвейера, что приводит к снижению производительности и поломке машины. 20

Наиболее близким к. предлагаемому является устройство для управления роторным траншейным экскаватором, содержащее привод рабочего органа (ротора), в кинематическую цепь которого включена 25 электромагнитная порошковая муфта, обмотка управления муфты соединена с усили телем привода ротора. подключенным к датчику скорости ротора и к пультууправления. К обмотке управления последователь- 30 но подключен датчик тока, соединенный с блоком управления приводом хода экскаватора.

Пои увеличении твердости грунта происходит увеличение нагрузки на ротор и 35 вал порошковой муфты, что приводит к частичному проскальзыванию муфты и некоторому снижению скорости ротора, При этом уменьшается напряжение датчика скорости, увеличивается выходное напряжение 4 усилителя привода ротора и ток в обмотке муфты. Увеличение тока в обмотке муфты приводит к увеличению выходного сигнала датчика тока и уменьшению суммарного входного сигнала блока управления приво- 4 дом хода, вызывающего уменьшение скорости передвижения экскаватора. При встрече с препятствиями ротор останавливается, Напряжение датчика скорости ротора падает до нуля, что приводит к остановке хода 5 экскаватора.

Однако это устройство имеет ряд существенных недостатков. Рабочие органы: ход машины, ротор и конвейер не связаны полностью между собой, а также отсутствует 5 прямая и обратная связь между ними, что приводит к большим трудностям в эксплуатации, к непредвиденным поломкам рабочих органов и снижению эксплуатационной . производительности машины, 1710675 ры 17 и 18 постоянного и переменного токов соответственно. В нижней части раздаточного редуктора 13 через вал 12, управляющий приводом хода машины, шестеренчатые передачи 19 и 20, промежУточ- 5 ный вал 21 и шестеренчатые передачи 22 и

23 осуществляется связь с валом 24, на котором установлен электродвигатель 25 по,стоянного тока.Электродвигатели 6 и 8 на экскаваторе 10 применяются, например, серии 4А 0СТ

16.05.10.026-76, защита от перегрузок и коротких замыканий электродвигателя осуществляется при помощи автоматических выключателей 26 и 27, (например, серии 15

АП50Б-ЗМТ, ТУ 16-522.139-78), Защита от коротких замыканий и перегрузок цепи управления и обмоток управления электродвигателями и генератором осуществляется автоматическими выключа- 20 телями 28 — 30 серии АП50-Б. Включение электродвигателей 6 и 8 осуществляется при помощи контакторов 31-33, которое своими нормально открытыми контактами 31,1, 32.1, 33.1 создают цепь питания 25 электродвигателям. На экскаваторе применяются контакторы серии КМ 2000, .

ОБС.463.084.ТО. Включение контакторов производится при помощи кнопочных станций 34 — 36. Отключение контакторов произ- 30 водится при помощи стоповых кнопочных станций 37 и 38, Цепь управления работы экскаватора питается от трансформатора 39 (380/220В), например, серии ОСМ1, 380/220, ТУ 16-717,137-83. Защита цепи уп- 35 равления от короткого замыкания осущесгвляется автоматическими выключателями

28 и 29.

На экскаваторе генератор 17 постоянного тока и электродвигатель 25 постоянно- 40 го тока применяются, с независимымй обмотками возбуждения, генератор 17, обмотка 40 возбуждения, электродвигатель

25, обмотка 41 возбуждения. Запитывание обмоток возбуждения осуществляется че- 45 рез выпрямительный блок 42, Для обеспечения стабилизации постоянного тока установлены конденсатор 43 (например, МБГО-2-600-10 + +10, ОЖ0.462,023 ТУ) и регулируемый резистор 44 (1ПЭВР-100-680 50

Ом + 10, ГОСТ 6513-75). Защита обмоток" возбуждения предусмотрена автоматическими выключателями 30.

Защита электродвигателя 25 постоянного тока от перегрузок и коротких замыка- 55 ний осуществляется при помощи реле 45, максимального тока, которое своим нормально открытым контактом 45.1 при возникающих перегрузках переключает независимую обмотку 41 возбуждения. Реле

45 применяется (например, серии РЭВ-570.

ОБ К 469,329).:

Защита генератора 17 от перегрузок осуществляется за счет контроля тока в обмотке 40 возбуждения при помощи реле 46 максимального тока, используемое, например, серии.PT-40, ТУ 16-523.468-78.

Включение системы передвижения экскаватора осуществляется при помощи электродвигателя 25„который включается при помощи контакторов 47 и 48 реверсивно в любом направлении. Для работы в условиях постоянного тока контакторы 47 и 48 применяются, например, серии МК2 ГОСТ 921975. Оперативное управление конта торов производится кнопочными станциями; вперед 49, назад 50. Остановка передвижения экскаватора осуществляется за счет кнопочного поста 51 управления (кнопочные станции 34 — 38, 47, 48, 49 применяются, например, серии ПКЕ, ТУ 16-526), При возникающих бросках тока в обмотке 40 возбуждения генератора 17 на экскаваторе предусмотрено гашение бросков тока за счет параллельно установленного постоянного резистора 52, который сглаживает ток и защищает обмотку 40 возбуждения. Изменение скорости вращения осуществляется при помощи регулируемого резистора 53.

На машине применены панельные реостаты, например, серии РПОМ-532-0243. Ту

16.527-014-75. Последовательно-обмотки 41 возбуждения электродвигателя 25 включен постоянный резистор 54, например, серии 1

ПЭВР-100-1000 Ом - 10 („ГОСТ 6513-75, Обмотка возбуждения 40 генератора постоянного тока 14 и обмотка возбуждения 41 электродвигателя постоянного тока 15 подключены к выходу трансформатора 39.

Электропривод работает следующим образом., Коробка 10 перемены передач от тягача

1 через вал 11 отбора мощности и шестеренчатые передачи 14 и 15 постоянно передает вращение на вал 16, на котором находятся генераторы 17 и 18. Генератор 18 обеспечивает питание переменным напряжением

380 В все потребители экскаватора: ротор5, конвейер 7, цепь управления через понижающий трансформатор 39 и систему независимого возбуждения обмоток 40 и 41, которые питаются от выпрямительного блока 42. При помощи кнопочной станции 34 включается контактор 31, который своими контактами 31.1 подает напряжение на электродвигатель 6 привода ротора. Контактор 31 своими управляющими нормально открытыми контактами 31.2, замыкаясь, создает цепь питания для контакторов 47, 48

1710675 хода экскаватора. Контактор 31 своими нор- Экскаватор в рабочем положении пемально открытыми контактами 31.3, замы- редвигаться назад не должен, Для обескаясь, создают цепь питания контактора 33 печения маневра, а также в других конвейера. Контактор 31 своими нормально обстоятельствах передвижение экскаватозакрытыми крнтактами 31,4 размыкает цепь 5 ра назад возможно только вручную. Путем контактора 32. Этим гарантируется ревер- нажатия кнопочной станции 50 подается насивное включение контакторов 31 и 32. От- пряжение на контактор 48, который сра6аключение электродвигателя 6 привода тывая, замыкает своим силовые нормально ротора производится отключением кнопоч- открытые контакты 48.1, 48.2. Контактор 48 ной станции37. Приэтом размыкаются кон- 10 свои управляющие, нормально закрытые такты 31.1, 31.2, 31.3 и замыкается контакт контакты 48.3 размыкает в цепи питания

31.4. Для включения вращения ротора 5 в контактора47. Этим обеспечивается реверобратную сторону необходимо нажать кно- сивное включение контакторов 47 и 48 и почную станцию 35, при этом включается подача напряжения на обмотку 40, исклюконтактор 32, который замыкает свои сило- 15 чая короткое замыкание, Отключение перевые нормально открытые контакты 32.1, по- движения экскаватора назад производится дается напряжение на электродвигатель 6 путем нажатия на кнопочный пост 51, при привода ротора и он начинает вращаться в этом контактор 48 отключается и свои конобратную сторону. такты 48.1 и 48.2 размыкает, а контакты 48.3

Контактор 32 своими нормально закры- 20 замыкает, Схема приходит в исходное полотыми контактами 32,2 размыкает цепь для жение. контактора 31. Отключение производится В автоматическом режиме злектроприпри помощи стоповой кнопочной станции вод работает следующим образом.

37. Отключаются силовые контакты 32.1, ос- Запуск .экскаватора производится с танавливается электродвигатель 6. Включа- 25 включения кнопочной станции 36, s реются управляющие .контакты 32,2 и зультате чего подается напряжение на создается цепь питания для контактора 31. контактор 33. который своими силовыми

Нормальная работа реверсивного включе- контактами 33,1 включает электродвигатель ния контакторов 31 и 32 обеспечена. Вклю- 8 привода конвейера, Контактор 33 замыкачение конвейера 7 производится путем 30 ет свои управляющие контакты 33.2 и созданажатия кнопочной станции 36. При этом ется цепь питания для контактора 47, включается контактор 33, который своими который замыкает силовые контакты 47,1 и силовыми контактами 33.1 подает напряже- 47,2,включающие обмотку 40 возбуждения ние на электродвигатель 8 привода конвей- генератора 17. Последний возбуждается и поера 7. Контактор 33 замыкает свои 35 дает напряжение на электродвигатель 23 нормально открытые контакты 33.2 в цепи постоянного тока. Экскаватор не передвипитания контактора 47, подготавливая и гается, так как регулируемый резистор 53 обеспечивая включение системы передви- находится в исходном положении, Контакжения экскаватора "вперед". тор 33 также замыкает свои нормально отПри нажатии кнопочной станции 49 40 крытые контакты 33.3 в цепи питания включается контактор 47. который своими катушки. силовыми контактами 47.1, 47.2 подает на- Скорость передвижения экскаватора пряжениенаобмотку40возбуждения гене- зависит от прочности .рунта при помощи ратора17. Контактор47своиуправляющие регулируемого резистора 53. После этого нормально закрытые контакты 47.3 размы- 45 экскаватор начинает работать вавтоматичекает в цепи питания контактора 48. Генера- ском режиме без прямого участия оператотор 17 начинает выдавать постоянное ра,которыйвизуальноведетнаблюдениеза напряжение.на электродвигатель 25. Управ- его работой. При работе экскаватора плотление последним производится вручную за ность грунта может значительно изменяться счет резистора 53 путем изменения величи- 50 (от 1 до 4 категории); в результате чего наны его сопротивления. Изменение сопро- грузка на электроприводы ротора и конвейтивления производится дистанционно и ера может резко возрастать; что вызывает вручную с пульта 2 управления. Так как ре- увеличение нагрузки на системы передвизистор53 включен последовательнообмот- жения.экскаватора. Для предотвращения ки 41, то при изменении его величины 55 этого и обеспечения автоматической защименяется скорость вращения электродвига- ты рабочих органов от перегрузки и поломок теля 25. Для остановки вращения электро- установлено реле 45 максимального тока в двигателя 25 необходимо снять питание цепи питания электродвигателя 25, а также обмотки 40 возбуждения с генератора 17 реле 46максимальноготока в цепи питания путем нажатия на кнопочный пост 51, обмотки 40 возбуждения генератора 17.

1710675

При повышении нагрузки на электро- двигателе 25 увеличивается потребляемый ток от генератора 17, который его питает, что вызывает повышение тока в обмотке 40 возбуждения. При увеличении нагрузки на 5 электроп ривод хода экскаватора увеличивается потребляемый ток электродвигателя 25 постоянного тока выше номинального, в результате мгновенно срабатывает реле 45 максимального тока, которое свои нормаль- 10 но закрытые контакты 45.1 открывает, При открытых контактах 45.1 питание обмотки 41 возбуждения электродвигателя

25 автоматически происходит через постоянный резистор 54. Скорость передвижения 15 экскаватора автоматически становится минимальной, Экскаватор на минимальной скорости работает до тех пор, пока нагрузка на рабочие органы повышенная (выше расчетных норм). Это происходит при из- 20 менении тока, потребляемого электродвигателем 25, Реле 45 максимального тока отключается и замыкает свои нормально закрытые контакты 45.1. Постоянный резистор 54 выходит из работы и питание 25 обмотки 41 возбуждения производится напрямую. Скорость передвижения экскаватора повышается, технологический цикл восстанавливается и входит в нормальный

1 рабочий режим. 30 При резком увеличении нагрузки на рабочие органы (встреча с непреодолимым препятствием, при поломках) резко увеличивается нагрузка на генератор 17. выраба35 тывающий постоянный ток для питания электродвигателя 25. При этом повышается потребляемый ток в обмотке 40 возбужде- " ния выше номинальной, срабатывает реле

46 максимального тока, которое разрывает свои нормально закрытые контакты 46.1, 40

46.2, стоящие в цепи питания обмотки 41 возбуждения электродвигателя 25, а также контакторов 47 и 48. В результате электродвигатель 25, не получая питания, останавливается. Движение экскаватора 45 прекращается. Одновременно реле 46 разрывает свои нормально закрытые контакты

46.3 в цепи питания контактора 33, включающего электродвигатель 8 конвейера. Конвейер останавливается. Контактор 33 50 отключает свои нормально открытые контакты 33.3 в цепи контактора 31, отключаю-. щего электродвигатель 6 ротора. Ротор останавливается, Все электрооборудование приходит в исходное положение, После устранения причины, вызвавшей резкое повышение тока в обмотке 40 возбуждения генератора 17, технологический цикл восстанавливается путем нажатия на кнопочную станцию 36. Включается контактор 33, замыкаются силовые контакты 33.1, запитывается электродвигатель 8. Конвейер начинает работать. Нормально открытые контакты 33.2 замыкаются, подготавливая цепь для включения контактора 47 хода экскаватора. Нормально открытые контакты

33,3 контактора 33 замыкаются и подают питание на контактор 31, который замыкает силовые контакты 31.1 в цепи питания электродвигателя. 6 ротора. Ротор начинает работать, нормально открытые контакты 31.2 замыкаются и происходит включение контактора 47, который замыкает свои силовые нормально открытые контакты 47.1, 47.2 в . цепи питания обмотки 40 возбуждения генератора 17. При помощи регулируемого резистора 53 устанавливается нужная скорость передвижения экскаватора. Технический цикл восстанавливается, Производственный процесс входит в свой нормальный режим работы.

Применение изобретения позволяет применять на экскаваторе электрический привод рабочих органов с автономным питанием электроэнергией, а также использовать раздаточный редуктор с прямой и обратной связью, с плавным, бесступенчатым управлением ходом машины с пульта управления в ручном и автоматическом режиме с разными категориями грунта. Данное устройство просто в изготовлении, не трудоемко, высоконадежно, долговечно, а работа экскаватора в автоматическом режиме резко увеличивает производительность, улучшает эргономические показатели, позволяет исключить завалы конвейера и ротора, а также делает процесс технологически непрерывным. Увеличивается эксплуатационная производительность за счет сокращения времени на устранение возможных поломок конвейера, ротора, а также ликвидации завалов грунтом рабочих органов.

Применение изобретения позволяет улучшить эргономические показатели за счет автоматизации технологического процесса и применения электропривода ротора взамен цепного привода.

Экономический эффект по предварительным данным составит более 1 миллиона руб. от годовой программы выпускаемой продукции.

Формула изобретения

Электропривод роторного экскаватора, содержащий пульт управления, раздаточный редуктор, к входу которого подключен электродвигатель, электродвигатели ротора иконвейера, отл ича ющий ся тем,что, с целью повышения -производительности путем плавного регулирования скорости хо11

1710675

12 да, он снабжен генераторами постоянного и переменного тока, реле максимального тока, блоком управления возбуждением двигателя постоянного тока и блоком управления генератором постоянного тока и трансформатором, выход которого подключен к пульту управления, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку управления возбуждением генератора и блоку управления возбуждением двигателя постоянного тока, а выходы раздаточного редуктора подключены к генератору переменного тока и генератору постоянного тока, причем выход генератора

5 постоянного тока через реле максимального тока подключен к двигателю постоянного тока, а выход генератора переменного тока подключен к двигателям привода ротора и привода конвейера и к входу трансформато10 ра.

17 1 0675

Составитель О.Капканец

Редактор М,Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 316 Тираж 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