Способ управления электроприводами подъема и напора экскаватора и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к управлению электроприводами копающих механизмов экскаваторалопаты т.е. механизмов подъема и напора Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения динамических усилий. Для этого измеряют задание скорости от командо-контроллера 8 и текущей скорости тахогенератором 10 электродвигателя 3 электропривода подъема 1 и напора 2, задают пороговое значение скорости и сравнивают в пороговом элементе 18. задают пороговое значение текущей скорости и сравнивают в пороговом элементе 11, определяют производную в дифференцирующем блоке 14 и сравнивают все три значения в элементе И 21. В случае, если одновременно сравниваемые значения скоростей выше пороговых при отрицательном знаке производной, формируют управляющий сигнал, приводящий к снижению напряжения электродвигателей. 1 ил.

(19) )Щ (11) (51) Е 62 Р 20

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарнт тм знакам (21) 4866991/03 (22) 19.0790 (46) 30.12.93 Бюп Мв 47-48 (71) Производственное объединение "Уралмаш (72) Садовников EM.. Бессонов И8„Березовский

88„. Рехтман АП; Пе ов ПА (7Э) Производственное объединевю "Уралмаш" (S4) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗЛЕКТРОПРИВОДАМИ ПОДЪЕМА И НАПОРА ЭКСКАВАТОРА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (S7) Изобретение относится к управлению электроприводами копающих механизмов экскаваторалопаты, т.е. механизмов подъема и напора Цель изобретения — повышение надежности за счет снижения динамических усилий. Для этого измеряют задание скорости от командо-контроллера 8 и текущей скорости тахогенератором 10 электродвигателя 3 электропривода подъема 1 и напора 2, задают пороговое значение скорости и сравнивают в пороговом элементе 18. задают пороговое значе-. ние текущей скорости и сравнивают в пороговом элементе 11, определяют производную в дифференцирующем блоке И и сравнивают все три значения в элементе И 21. 8 случае, если одновременно сравниваемые значения скоростей выше пороговых при отрицательном знаке производной, . формируют управляющий сигнщ приводящий к снижению напряжения электродвигателей. 1 ип.

2005135

Изобретение относится к управлению электроприводами копающих механизмов экскаватора-лопаты, т.е, механизмов подьема и напора. Оно направлено на ограничение динамических нагрузок в оборудовании экскаватора. возникающих в режиме копания, путем воздействия на электроприводы копающих механизмов экскаватора.. Копающие механизмы содержат элект- 10 роприводы подъема и напора, работа которых взаимосвязана. Каждый из этих приводов обеспечивает так называемые

"экскаваторные" (или упорные) характеристики, которые уже сами по себе ограничи- 15 ваат максимальные усилия в механизме, но лишь при медленном приложении нагрузки, т,е. условно в статике, В изобретении идет, речь об огранйче-, нии динамических усилий, возникающих. 20 при внезапном. торможении ковша в забое при копании (чдрпании), когда ковш движет- . ся со сравнительно большой скоростью. Исследования показывают, что при скоростях механизма подьема, не превышающих 0,7 25 от паспортных, для подъема ковша-и выдвижения рукоятки со скоростью, не превышающей 0,5 от паспортной, динамические нагрузки при копании не превышают допуатимых, т.е, существенную роль в возникновении динамических нагрузок играют усилия, возникающие под влиянием кинетической энергии, запасенной в движущихся частях механизма.

Механизм напора больше, чем подъема, подвержен возникновению динамических нагрузок. Здесь возникают динамические нагрузки не только при стопорении выдвигаемой рукоятки, но и при стопорении меха- 40 низма подъема.

Известны способы и устройства для снижения динамических нагрузок, возникающих в режиме копания.

Известно ограничение динамических 45 нагрузок посредством фрикционных уст-., ройств, например муфт предельного момента. Они используются в механизме напора.

При достижении предельного момента муфта пробуксовывает. 50

Недостатками этих технических решений являются: усложнение кинематической цепи и увеличение момента инерции механизма, следовательно, и увеличение динамических нагрузок: значительная 55 зависимость величины усилия срабатывания фрикционных устройств от внешних условий (температура. состояние трущихся поверхностей и т.n.). Например, нэ экскаваторах Ра Н2300, Ра Н2800 фирмы Хэрпиш фегер США фрикционное устройгтно помещается в герметизированный кожух. куда подается очищенный воздух; трудность настройки и контроля срабатывания фрикционной пары; ограничение усилий происходит независимо от скорости механизмов подъема и напора, т,е, в условиях, где опасные значения усилий не возникают и происходит лишь. снижение эффективности использования экскаватора, Известны также способ и устройство, основанные на интенсивном снижении (или даже реверсе) питающего напряжения преобразователей приводов копающих механизмОв при достижении усилием критической величины, близкой к стопорному усилию статической механической характеристики. Этот способ и устройство приняты за прототип.

Недостатки этого способа заключаются в том, что приходится выбирать критическое значение усилия вблизи стопорного не менее усилия отсечки. При этом снижается только та составляющая динамического.усилия, которая связана с электромагнитным моментом приводных двигателей копающего механизма. На вторую составляющую указанных нагрузок, связанную с кинетической энергией движущихся масс, указанный способ не влияет.

Кроме того, ограничение усилий происходит независимо от сКорости механизма и подъема и напора, что снижает эффективность работы экскаватора в режимах, где скорости подъема и напора нэ выдвижение рукоятки соответственно значительно ниже

0,7 и 0,5 от номинальной.

Таким образом задачей является создание способа управления капающими механизмами, воздействующего нэ обе составляющие динамического усилия, т.е, связанные и с электромагнитным моментом, и с кинетической энергией движущихся частей механизма, Кроме того, ограничение усилий должно иметь место только при скорости подъема не менее 0,7 от паспортной и напора не менее 0,5 от паспортной.

Целью изббретения является повышение надежности экскаватора зэ счет эффективного снижения динамических усилий.

В предлагаемом способе реализуется новый принцип огрэничения динамических усилий; признаков возникновения недопустимых динамических усилий является снижение скорости черпэнич нт и определенных условиях, э именно. если (. ;1«;ть механизма превышает .зал:»н .и.. илину (0.7 номинала лая пол - "> I : .. i, . I .ол) и

2005135 если это снижение. побуждается заданием оператора, В результате сравнительного анализа осциллограмм выявлено, что по сравнению с прототипом интенсивное торможение начинается приблизительно на 0.2 с раньше.

Этого достаточно, чтобы избежать недопустимых динамических усилий. Новым свойством здесь является то, что способ действует только при скоростях подъема более 0,7 от номинальной, не препятствуя работе оператора в случаях, когда он сознательно ограничивает скорость черпания (разборка тяжелых забоев и т.п.). Способ реализуется автоматически за счет действия блоков, заложенных.в систему управления.

В предлагаемом устройстве два логических элемента И с тремя входами каждый и элемент ИЛИ в совокупности образуют логический блок предотвращения недопустимых динамических нагрузок. Этот блок объединяет два привода и является новым для этого класса устройств.

Исходя из изложенного, можно утверждать, что по обоим объектам техническое решение отвечает критерию "Существенные отличия", На чертеже изображена упрощенная схема электроприводов копающих механизмов.

Оператор(машинист экскаватора) с помощью командоконтроллеров подъема и напора задает желаемую величину скорости черпания. Электроприводы в соответствии со своими свойствами отрабатывают это задание. Если задана скорость менее критической (т.е. 0,7 от номинальной для подъема и

0,5 для напора), она задана выше, но не достигнута, система ограничения динамических усилий в рабату не встуйает.

Для выполнения этих условий непрерывно измеряют. напряжение задания и фактические скорости электроприводов механизмов и сравнивают с соответствующими эталонами, Если задание скорости при копании превышает для подъема 0,7 и напора 0,5 от номинальной и достигнута фактическая такая скорость, то при встрече с препятствием возникают предпосылки для ограничения динамических усилий. Как только скорость начинает снижаться, уменьшают напряжение питания якорной цепи и в случае необходимости увеличивают коэффициент обратной отрицательной связи привода по току. Слособ реализуется автоматически за счет аппаратуры.

f

20, Выходы пороговых устройств 11 и 18. а также дифференцирующего блока 14 подключены к входам логического элемента И

21. Аналогично для привода напора 2 предусмотрены логический элемент И 22. Выходы логических элементов И 21 и 22 соединены с входом логического элемента

ИЛИ 23. Выход этого элемента 23 соединен с ключом 9 (и аналогичной цепью напора), а также с регуляторами тока 7 через ключи 24 и 25. Это цепи интенсивного гашения напряжения. Входные цепи логического элемента И 22, идущие от привода напора 2, обозначены позициями 26, 27 и 28.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работй на логические элементы И 21 и 22 поступают сигналы. О задании скорости от командоконтроллера 8 через пороговое устройство 18, о вепичине

На экскаваторах-лопатах имеется два механизма подьема 1 и напора 2, участвующих в копании (или черпайии).

Электроприводы этих механизмов па

5 структуре идентичны, поэтому подробно раскрыт только привод подъема 1 и общая выходная часть, а к приводу напора 2 показаны только связи, Привод подъема содержит двигатель 3. преобразователь 4, систему управления 5,. включающую, в частности, регулятор напряжения 6 и регулятор тока 7. На входе системы ууравления установлен задатчик 8, выполненный, например, в виде сельсинного командоконтроллера, выход которого соединен с регулятором g через ключ 9, Для наглядности ключ показан контактным, но обычно использу.отся транзисторные ключи, С валом двигателя соединен тахогенератор 10, который имеет две выходн ых цепи, Первая из них проходит через пороговое устройство 11, состоящее из потенциометра

25 12 и диода 13. Диод 13 предназначен для того, чтобы цепь работала только при одной полярности: на подъем или выдвижение рукояти.

Вторая выходная цепь тахогенератора

10 проходит через дифференцирующий блок 14, состоящий из потенциометра 15 и конденсатора 16. Выход цепи проходит через диод 17, пропускающий только отрица. тельную производную скорости, Выходное напряжение командоконтроллера 8 подключено к пороговому устройству 18 (аналогичному устройству 11), состоящему из потенциометра 19 и диода

2005135 достигнутой скорости от измерителя скорости через пороговое устройство 11, о знаке производной скорости от измерителя скорости 10 через блок дифференцирования 14.

Условно можно принять, что если на- 5 пряжение задания скорости выше порогового напряжения на потенциометре 19, т.е.

U3>0,70змакс (0,5 для напора), сигнал равен

1.

Аналогично сигнал о превышении фак- "0 тической величиной скорости значения 0,7 пмакс (0,5 напора) равен 1.

Отрицательное значение производной скорости привода принимается за 1.

При наличии трех единиц на входе любого из логических элементов И 21 или 22 на выходе появится сигнал, который вызовет срабатывание логического элемента ИЛИ

23. Выход этого элемента снимает задание

8 с входа системы регулирования 5 и усиливает коэффициент передачи регулятора то-. ка 7.

Таким образом видно, что воздействие на привод осуществляется только при ско- 25

Формула изобретения

1. Способ управления электроприводами подъема и напора экскаватора, осно ванный на измерении задания скорости от 30 комайдоконтроллера и текущей скорости электродвигателей электроприводов подьема и.напора экскаватора и формировании управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за 35 счет снижения динамических усилий, задают пороговое значение задания скорости

m командоконтроллера и сравнивают с величйной задания скорости, задают пороговое значение текущей скорости и 40 сравнивают с величиной текущей скорости, вычисляют производную текущей скорости и определяют ее знак, в случае, если одновременно сравниваемые значения скоростей выше пороговых при отрица- 45 тельном знаке производной, формируют управляющий сигнал, приводящий к снижению напряжения электродвигателей.

2. Способ по п,1, отличающийся тем, 50 что пороговые значения текущей скорости устанавливают в пределах 0,6 - 0,7 номинальной скорости для привода подъема и

0,5 - 0,6 для привода напора. рости одного знака (на подъем или выдвижение рукоятки). При этом задание скорости должно также превышать 0,7; 0,5 от максимального.

При выполнении этих условий любое снижение скорости приводит к срабатыванию устройства, которое вызывает торможение привода снижения напряжения электродвигателя.

Описанное устройство реализует заявляемый способ. Пороговые устройства 11 и

18, блок дифференцирования 14 могут быть выполнены по-разному. Ключи 9, 24, 25 показаны условно.

Изобретение позволит исключить неприемлемые по величине динамические усилия и позволит отказаться от применения фрикционных устройств, что упростит кинематику и удешевит привод копающих механизмов экскаватора, (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1490233, кл. Е 02 F 9/20, 1987.

3. Устройство для управления электроприводами подъема и напора экскаватора, содержащее в каждом приводе командоаппарат, последовательно соединенные регулятор скорости и регулятор тока, подключенные к электроприводу экскаватора, и датчик скорости, отличающееся

reM, что, с целью повышения эффективности ограничения динамических нагрузок, оно снабжено элементом ИЛИ, а в каждый привод дополнительно введены два пороговых элемента, дифференцирующий блок, два ключа и элемент И, причем выход командоаппарата соединен через первый ключ с регулятором скорости и через первый пороговый элемент с первым входом элемента И, выход датчика скорости подключен через второй пороговый элемент к второму входу элемента И и через дифференцирующий блок - к третьему входу элемента И, выходы элементов И каждого привода подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому ключу каждого привода непосредственно и через второй ключ

- к дополнительному входу регулятора тоKB.