Система управления механизмом поворота экскаватора- драйглайна

 

E. ..." ц

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (Я) Донолннтельное к авт. сви)1-ву(22) Зайвлено 30.03.77 (21) 246848.4/29-03 (53) И. lb>.

Е 02 F 3/48 с присоединением эаввкн ¹ (23) Прнорнтет

Гоеударстмннеай номнтет ссср но дмам нзобретеннй н открмтнй (53) ) Дв,621.879.48 (088.8) Опубликовано 250379.бюллетень,В 11

Дата опубликований описаний 250379

В.Я.Ткаченко

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИЕХАНИЗИОИ ПОВОРОТА.

ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАИНА

3, Изобретение относится к области управления экскаваторами и может применяться на мощных драглайнах..

Известна система управления поворотом экскаватора-драглайна, которая включает узел формирования скорости нарастания тока двигателя „ что позволяет уменьшить раскачивание ковша драглайна fl) .

Однако существенное демпфирова- ® ние раскачивания ковша достигается лишь при времени нарастания и спадания тока большем полупериода свободных колебаний ковша. Поскольку период колебаний для мощных драг- ® лайнов составляет 5-16 с, это существенно увеличивает время разгона и торможения механизма и уменьшает производительность экскаватора.

Наиболее близка к предлагаемой @ по технической сущности и достигаемому результату система управления механизмом поворотом экскаваторадраглайна, включающая питающий двигатель механизма, преобразователь, регуляторы тока и скорости с датчиками тока и скорости и включенный на входе системы эадатчик интенсивности, а также установленный на головных блоках стрелы датчик угла отклонения . © ковша, соединенный с блоком вычисления относительной скорости отклонения ковша, модель привод поворотаковш, связанную с датчиком тока и датчиками длины канатов и радиуса вращения ковша, нуль-орган, соединенный с выходом модели и выходом датчика отклонения ковша,а также ключ, выходы которого связаны с выходом нуль-органа и с выходом блока вычисления относительной скорости отклонения ковша, а его выход - с входом регулятора скорости 2) .

В этой системе осуществляется гашение колебаний ковша введением на ее вход сигнала, пропорционального относительной скорости отклонения ковша. Однако из-эа весьма низкой частоты колебаний ковша обеспечение гашения колебаний ковша введением такого сигнала (линейная обратная связь по скорости отклонения ковша) и в случае формирования малой скорости нарастания тока приводит к существенному увеличению времени разгона и торможения механизма, что уменьшает производительность экскаватора.—

Кроме того, в такой системе необходимо устанавливать на головных

653347 блоках стрелы датчик угла отклонения ковша (это вызывает конструктивные трудности и уменьшает надежность системы), а также сложно реализовать модель привод поворота — ковш, которая должна вычислять идеальное значение угла отклонения ковша. Реа- 5 лиэация этой модели требует введения датчиков длин канатов и вычисления на основе трансцендентных зависимостей радиуса инерции ковша (последний практически не может быть щ измерен достаточно простыми средствами), а также учета массы ковша, определение которой связано с существенными трудностями.

Целью изобретения является упрощение системы и повышение производительности экскаватора за счет обеспечения гашения колебаний :овша.

Это достигается тем, что система снабжена последовательно соединенными блоком определения момента нагрузки механизма поворота, варистором, операционным усилителем и блоком дифференцирования, выход которого соединен с входом регулятора тока, а вход блока определения момента нагрузки механизма поворота соединен с обмоткой независимого возбуждения двигателя мЕханизма.

При этом блок определения момента нагрузки механизма поворота выполнен 30 в виде суммирующего усилителя с тремя входами и подключенных к ним дифференцирующего усилителя, релейного усилителя и блока перемножения, к одному из входов которого подключен 35 датчик магнитного потока, а к другому входу подключен выход датчика тока, а к входам дифференцирующего и релейного усилителей подключен выход датчика скорости. 40

На фиг.l приведена принципиальная схема предлагаемой системы; на фиг.2характеристика операционного усилителя с варистором на его входе.

К якорю двигателя 1 с обмоткой независимого возбуждения 2 подключены соединенные последовательно преобразователь 3, регулятор тока 4, регулятор скорости 5 и задатчик интенсивности 6. К входам регуляторов 4 и 5 подключены выходы соответственно дат- 50 чика тока 7 и датчика скорости 8. В систему введены также соединенные последовательно блок 9 определения момента нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением ковша 55 от вертикальной плоскости, операционный усилитель 10 с включенным на его входе варистором ll и блок дифференцирования 12, выход которого соединен с входом регулятора тока 4 60 или входом ограничения регулятора скорости 5. Блок 9 определения момента нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости, включает суммирующий усилитель 13 с тремя входами, к входам которого подключены дифференцирующий 14 и релейный 15 усилители и блок перемножения 16.

Причем к входам дифференцирующего 14 и релейного 15 усилителей подключен выход датчика 8 скорости и, а два входа блока перемножения 16 соединены с выходами датчика 7 тока J и включенного в цепь обмотки 2 возбуждения двигателя датчика 17 магнитного потока ф

Устройство работает следующим образом.

Блок перемножения 16 вычисляет величину момента двигателя М CeÔÝ, где C — коэффициент пропорцйональности. Релейный усилитель 15 определяет момент сопротивления механизма поворота МдSipn(N, а дифференцирующий усилйтель 14 — динамический момент механизма поворота J где У вЂ” момент инерции этого механизма.

Алгебраическое суммирование указанных,величин с помощью суммирующего усилителя 13 позволяет получить на выходе блока 9 сигнал, пропорциональный моменту М нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости

М М вЂ” М з1Яп(О дскб

Поскрльку вольт-амперная характеристика варистора 11 описывается степенной функцией, выходное напряжение операционного усилителя 10 (см.фиг.2) определяется зависимостью

U =bmod М",.ЫДп М, (2), ВЫХ 10 где n — показатель степени вольтамперной характеристики варистора;

b — коэффициент пропорциональности.

Дифференцирование этого напряжения с помощью блока 12 позволяет получить на его выходе сигнал, пропорциональный величине

n-< дик

nb mod М ().

Сигнал поступает на вход регулятора тока 4 или вход ограничения регулятора скорости 5 и обеспечивает демпфирование колебаний ковша. Однако эффективность демпфирующего воздействия зависит не только от скорости нарастания момента нагрузки, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости, но и от его абсолютного значения, причем демпфирующий сигнал - выражение (3) пропорционален произведению этих величин.

В начале разгона механизма вследствие малого значения отклонения ковша и вызываемого им момента М < нагрузки демпфирующий сигнал невелик н

653347 поэтому в отличие от известной системы практически не затягивает йроцесса разгона, обеспечивая повышение производительности экскаватора. По мере приближения ковша к установившемуся значению отклонения и соответствующего ему момента М демпфирующий сигнал возрастает, что приводит к прекращению колебаний ковша. Чем больше отклонение ковша и величина Мz, тем больше крутизна характеристики операционного усилителя 10 (см.фиг.2) и, как следует из выражения (3), больше демпфирующий сигнал, что исключает большие перерегулирования и обеспечивает быстрое гашение колебаний.

В то же время при реверсе и торможении механизма, когда ковш должен изменить знак своего отклонения до нового установившегося значения, пройдя через нулевое отклонение (например, при приближении экскаватора к отвалу), обеспечивается быстрое выполнение этого. режима, способствующее повышению производительности экскаватора. В этом режиме увеличивается скорость перемещения ковша и соответствующая ей величина сопровождается быстрым уменьшенйем величины N и демпфирующего сигнала (при нулевом отклонении ковша этот сигнал равен нулю независимо от величины скорости).

В результате обеспечивается быстрое прохождение зоны малых нагрузок и малой крутизны характеристики операционного усилителя 10. По мере приближения к новому установившемуся значению отклонения ковша противоположного знака увеличивается абсолютное значение N и величина демпфирующего сигнала, осуществляя гашение колебаний аналогично режиму разгона.

В отличие от указанного нелинейного характера демпфирующего воздействия на механизм в предложенной системе, в известной системе осуществляется линейное воздействие, при котором демпфирующий сигнал линейно зависит от скорости перемещения ковша, в результате чего возрастание этой скорости всегда приводит к пропорциональному возрастанию демпфирующего сигнала, в том числе и при переходе через нулевое значение отклонения ковша в процессе реверса, что увеличивает время выполнения этого режима.

Применение системы позволяет решить задачу гашения колебаний с помощью простых средств с использованием серийных вычислительных элементов, не требует установки датчика отклонения ковша на головных блоках стрелы, а также установки датчиков длин и введение сложной модели, которая должна вычислять идеальное отклонение ковша на основе громоздких нелинейных уравнений, что упрощает систему. Кроме того, введение на вход блока дифференцирования сигнала с крутизной, возрастающей вместе с необходимостью увеличения демпфирующего сигнала, позволяет упрос" тить реализацию этого блока дифференцирования и увеличить эффективность демпфирования.

Система управления позволяет увеличить производительность экскаватора за счет сокращения длительности переходных процессбв. формула изобретения

1. Система управления механизмом поворота экскаватора-драглайна, включающая питающий двигатель механизма, преобразователь, регуляторы тока и скорости с датчиками тока и скорости и включенный на входе системы задатчик интенсивности, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения системы и повышения производительности экскаватора эа счет обеспечения гашения колебаний ковша, она снабжена последовательно соединенными блоком определения момента нагрузки механизма поворота, варистором, операционным усилителем и блоком дифференцирования, выход которого соединен с входом регулятo ра тока, а вход блока определения момента нагрузки механизма поворота соединен с обмоткой независимого возбуждения двйгателя механизма.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок определения момента нагрузки механизма поворота выполнен в виде суммирующего усилителя с тремя входами и подключенных к ним дифференцирующего усилителя, релейного усилителя и блока перемножения, к одному из входов которого подключен датчик магнитного потока, а к другому входу подключен выход датчика тока, а к входам дифференцирующего и релейного усилителей подключен выход датчика скорости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Автоматизация производственных процессов на открытых горных разработках. Киев, Техника, 1971, с.56-60.

2. Авторское свидетельство СССР

М 281600, кл. Е 02 f- 3/48, 1969.

653347 фие.1

Составителв Р.Гладун

Редактор Т.Фадеева Техред Н. Бабурка КорректорВ.Куприянов

" »МФ»»»е ЫМ »»»»МЫМИ»

Заказ 1239/24 Тираж 776 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,ч