Способ защиты драглайна от аварийных режимов при транспортировке ковша и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >744076 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23;03.78 (21) 2593789/29-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.2

Е 02 F 3/48

Гооударствеиный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.879. .38 (088.8) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень №24

Дата опубликования описания 05.07.80 (72) Автор изобретения

В. Я. Ткаченко

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерностроительный институт им. В. В. Куйбышева Министерства высшего и среднего специального образования СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДРАГЛАЙНА ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ КОВША И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к землеройным машинам, точнее к одноковшовым экскаваторам, и может быть использовано для защиты драглайнов от аварийных режимов.

Известны способы защиты драглайна от чдара ковша по стреле путем управления приводом тяги в функции суммы длин подьемного и тягового канатов (1) или в функции суммы углов между осью стрелы и направлениями этих канатов (2).

Недостатком этих способов является недостаточная надежность и сложность устройств, связанная с необходимостью установки механических датчиков длин канатов или датчиков между осью стрелы и канатами на вершине и у основания стрелы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ защиты драглайна от удара ковша по стреле при его транс портировке, заключающийся в том, что определяют отклонение положения ковша от границы рабочей зоны, характеризуемой суммой усилий в подъемном и тяговом канатах. и в функции этого отклонения производят управление приводом, а установку защиты

2 регулируют пропорционально алгебраической сумме скоростей приводов подъема и тя ги.

Известно также устройство для осущест, вления указанного способа, содержащее блок привода тяги, датчики усилий в тяговом и подъемном канатах, два суммирующих усилителя, два подключенных ко входу первого суммирующего усилителя датчика скоростей приводов подъема и тяги, блок деления, блок дифференцирования (3).

10 Недостатком этого способа защиты драглайна от аварийных режимов при транспортировке ковша и устройства для его осуществления является недостаточная точность и надежность защиты.

Цель изобретения — повышение точности и надежности защиты от удара ковша по стреле и обеспечение защиты от саморазгрузки ковша.

Эта цель достигается тем, что в способе защиты драглайна от аварийных режимов при транспортировке ковша, заключающемся в том, что определяют отклонение ковша от границы рабочей зоны, характеризуемой величинами усилий в тяговом и

744076 подъемном канатах, и в функции этого от клонения производят управление приводом, при этом установку защиты регулируют пропорционально алгебраической сумме скоростей приводов подъема и тяги, определяют отношение усилий в тяговом и подъемном канатах, сравнивают его со значениями, лежащими в допустимом диапазоне значений этого отношения, соответствующем положению ковша в рабочей зоне, и при отклонении отношения усилий от указанного диапазона его значений подают на привод тяги сигнал защиты. При этом границы допустимого диапазона значений отношения усилий в тяговом и подъемном канатах, соответствующего положению ковша в рабочей зоне, выбирают равными с одной стороны — косинусу угла между горизонтальной линией и линией, соединяющей точки схода канатов с тяговых и подъемных блоков, с другой стороны — минимальному отношению усилия в тяговом канате к весу ковша, при котором исключается опрокидывание ковша, определяют знаки разности между усилиями в подъемном и в тяговом канатах и разности между усилием в подъемном канате и постоянным сигналом, соответствующим весу порожнего ковша, и при положительных знаках обеих разностей включают защиту.

Устройство для осуществления способа защиты драглайна от аварийных режимов при транспортировке ковша, содержащее блок привода тяги, датчики усилий в тяговом и подъемном канатах, два суммирующих усилителя, датчики скорости приводов тяги и подъема, подключенные ко входу пер, . вого суммирующего усилителя, блок деления и блок дифференцирования, снабжено источником постоянного напряжения, блоком воздействия в степень, двумя диодами, двумя компараторами, логическим элементом И, управляемым ключом, причем выходы датчиков усилий в тяговом и подъемном канатах подключены соответственно ко входам делимого и делителя блока деления, выход которого подключен ко входу первого суммирующего усилителя через блок возведения в степень и ко входу второго суммирующего усилителя непосредственно и через блок дифференцирования, ко входам указанных суммирующих усилителей подключен также выход источника постоянного напряже. ния, а выход каждого из них соответственно через первый и второй диоды и через управляемый ключ подключен ко входу блока привода тяги, управляющий вход управляемого ключа соединен с выходом логичес кого элемента И, входы которого соединены с выходами двух компараторов, два входа первого из которых соединены с выходами датчиков усилий в тяговом и подьемном канатах, а два входа второго компаратора соединены с выходами датчика усиУстройства для осуществления способа содержит источник 1 постоянного напряжения, датчики 2 и 3 усилий FT и F0 в тяговом и подъемном канатах, два суммирующих усилителя 4 и 5, датчик 6 скорости привода тяги и датчик 7 скорости привода подъема, блок 8 деления, блок 9 дифферен 20 цирования, блок 10 возведения в степень, 25

З5 0

55 лия в подъемном канате и источника постоянного напряжения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — обеспечиваемые предложенные способом границы рабочей зоны транспортировки ковша относительно стрелы и траектории движения ковша; на фиг. 3 — графики зависимостей отношения усилий в тяговом и подьемном канатах, квадрата указанного отношения и крутизны изменения этих величин в зависимости от отношения расстояния ковша от стрелы к длине стрелы у ее середины. два диода 11 и"12, два компаратора 13 и 14, логический элемент 15 И, управляемый ключ

16, блок 17 привода тяги, причем выходы датчиков 2 и 3 усилий в тяговом и в подъеМном канатах подключены ко входам соответственно делимого и делителя блока 8 деления, выход которого подключен ко входу первого суммирующего усилителя 4 через блок 10 возведения в степень и ко входу второго суммирующего усилителя 5 непосредственно и через блок 9 дифференцирования, ко входам указанных суммирующих усилителей 4 и 5 подключен также выход источника 1 постоянного напряжения, а выход каждого из них через первый 11 и второй 12 диоды и через управляемый ключ

16 соответственно подключен ко входу блока 17 привода тяги, управляющий вход управляемого ключа 16 соединен с выходом логического элемента 15 И, входы которого соединены с выходами двух компараторов 13 и 14. Два входа первого компаратора 13 соединены с выходами датчиков

2 и 3 усилий в тяговом и подъемном- канатах, а два входа второго компаратора 14 соединены с выходами датчика 3 усилия в подъемном канате и источника 1 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Выходные сигналы датчиков 2 и 3 усилий Рти Г„в тяговом и подъемном канатах подают на выходы делимого и делителя блока 8 деления, выходной сигнал которого, пропорциональный отношению — этих усилий, подают на вход первого суммирующего усилителя 14©через блок 10 возведения в степень и на вход второго суммирующего усилителя 5 непосредственно через блок 9 дифференцирования.

На входы из суммирующих усилителей с выхода источника 1 постоянного напря744076

5 жения поступают сигналы, соответствующие верхней и нижней границам указанного диапазона значений отношения усилий. Суммирующие усилители 4 и 5 осуществляю1 сравнение отношения усилий в канатах с диапазоном его значений, соответствующим наложению ковша в рабочей зоне. При появлении положительного отклонения от этого диапазона с выхода первого суммирующего усилителя 4 через первый диод 11 и через управляемый ключ 16, который всегда открыт в процессе транспортировки ковша на вход блока 17 привода тяги поступает сигнал защиты, прекращающий приближение ковша к стреле и тем самым исключающий возможность удара по стреле.

Аналогично при появлении отрицательного отклонения отношений усилий от указанного диапазона его значений с выхода второго суммирующего усилителя 5 через второй диод 12 и через управляемый ключ

16 на вход блока 17 привода тяги поступает сигнал защиты противоположного знака, прекращающий удаление ковша от стрелы и исключающий его выход в зону саморазгрузки.

Поступающие на вход первого суммирующего усилителя 4 сигналы с выходов датчиков 6 и 7 скоростей приводов подъема и тяги обеспечивают регулирование установки защиты от удара ковша по стреле пропорционально алгебраической сумме скоростей приводов, что исключает перерегулирование и колебательность переходного процесса.

Аналогичную задачу для режима защиты от саморазгрузки выполняет введение на вход второго суммирующего усилителя

5 сигнала производной — -"-"-, поступающего с выхода блока 9 дифференцирования.

Включение блока 10 возведения в степень между выходом блока 8 деления и входом первого суммирующего усилителя 4 обеспечивает увеличение надежности защиты от ударов ковша по стреле за счет увеличения крутизны изменения входного сигнала первого суммирующего усилителя 4 с уменьшением расстояния ковша от стрелы.

На фиг. 2 показаны границы рабочей зоны транспортировки ковша относительно стрелы и траектории движения ковша при действии защиты, обеспечиваемые предложенным способом.

Поскольку при транспортировке ковша

18 усилие Fz в тяговом канате 19 и усилие

F„ в подъемном канате 20 пропорциональны весу P ковша при любом положении относительно стрелы 21, отношение этих усилий - не зависит от веса ковша и определяется только координатами положения ковша.

При этом диапазону значений этого отношения ю

cos а .- „- )(ф)мну, где а — угол между горизонтальной линией и линией 22, соединяющей

6 точки схода канатов с тяговых

23 и подъемных 24 блоков; (— )„„„— минимальное отношение уси ( лия в тяговом канате к весу ковша, при котором исключается опрокидывание ковша, соответствует положение ковша в зоне между граничными кривыми 25 и 26.

Выбор верхней границы диапазона отношений усилий, равной cos а, определяетщ ся тем, что соответствующая ей граничная кривая 25 проходит вдоль всей стрелы 21 от тягового 23 до подъемного 24 блоков на расстоянии, достаточном для обеспечения защиты от удара ковша ко стреле, и в то же время не ограничивает рабочей зоны

15 траектории ковша, что обеспечивает высокую маневренность и производительность драглайна.

Выбор нижней границы диапазона отношений .усилий, равной (ф) „, обеспечило вает ограничение рабочей зоны траекторий ковша граничной кривой 26, которая практически совпадает с границей зоны саморазгрузки.

В процессе транспортировки ковша oriределяют фактическое отношение усилий в тяговом и подъемном канате и сравни-

1 д вают его с указанным диапазоном его отношения.

Если отношение усилий -т находится в

Рп пределах указанного диапазона; ковш нахо дится в рабочей зоне между граничными кривыми 25 и 26, и опасность возникновения аварийных режимов (удара ковша по стре ле или его саморазгрузки) отсутствует.

Если в результате неправильных действий машиниста или системы автоматичеси кого управления ковш приближается к граничной кривой 25 (например, по траектории 27) и возникает опасность удара ковша по стреле, отношение усилий приближается к верхней границе указанного диапазона

40 его значений. При этом с упреждением оп У ределяемым регулированием уставки защиты пропорционально алгебраической сумме скоростей приводов подъема и тяги и исключающим перерегулирование, на привод тяги подают сигнал защиты, прекращаю4 щий приближение ковша к стреле. При возникновении такого режима в процессе подьема ковша возрастает скорость увеличения длины тягового каната 19 до скорости уменьшения длины подъемного каната 20 и ковш продолжает подниматься вдоль граничной кривой 25.

Аналогично, в случае приближения ковша к граничной кривой 26 (например, по траектории 28), отношение усилия приближается к нижней границе указанного диапазона значений этого отношения. При этом на привод тяги подают сигнал защиты, исключающий выход ковша в зону саморазгрузки. Если при этом осуществляется подь744076

d (F jr<

d(х(.1

d(Pity(Pn)

d(XР.

Формула изобретения

7 ем ковша (длина подъемного каната 20 уменьшилась), то скорость увеличения длины тягового ка ната 19 снижается и поддерживается такой, что ковш продолжает подниматься вдоль граничной кривой 26.

Рассмотренные аварийные режимы мо-, гут возникать только в случае, если ковш поднят над грунтом и удерживается тяговым и подъемным канатами. В этом случае уси1 лие в подъемном канате всегда превышает усилие в тяговом канате и вес порожнего ковша. Поэтому определяют знаки разности между усилиями в подъемном канате и в тяговом канате и разности между усилием в подъемном канате и постоянным сигналом, соответствующим весу порожнего ковша, и при положительных знаках обеих указанных разностей включают защиту.

В режиме копания усилие в подъемном канате меньше усилия в тяговом канате, "т. е. их разность отрицательна и защита не включена, что исключает ее ложные срабатывания, повышает надежность и производительность драглайна.

При опущенном на грунт ковше усилие в подъемном канате всегда меньше веса порожнего ковша, т. е. их разница отрицательна, поэтому независимо от знака разности усилия в подъемном канате и усилия в тяговом канате, защита отключена.

На фиг. 3 показаны графики, поясняющие работу предложенного устройства.

Кривые 29 и 30 характеризуют изменение соответственно величин — и (), а кривые 31 и 32 — крутизну изменения этих величин в функции изменения расстояния Х от стрелы:

Как видно из фиг. 3, в зоне малых расстояний ковша от стрелы, т. е. в зоне защиты от удара ковша по стреле, крутизна изменения величины (FT/F„) с уменьшением расстояния ковша от стрелы (кривые

30 и 32) значительно выше,. чем крутизна изменения величины F /F„ 31). что увеличивает надежность защиты"от удара ковша по стреле. Чем больше показатель степени и, тем больше крутизна изменения величины (Р /F„) и надежность защиты.

В то же время в зоне больших расстояний ковша от стрелы, т, е. в зоне защиты саморазгрузки ковша, крутизна изменения величины FT/F> больше, чем крутизна из. менения величины (F /F„) 2, поэтому для защиты от саморазгрузки используют первую степень этой величины, и выход блока 8 деления подключен ко входу второго суммирующего усилителя 5 непосредственно. Именно такое включение обеспечивает высокую надежность защиты от саморазгрузкй а также увеличивает точность определения с помощью блока 9 дифференци8 рования производной, вводимой для регулирования уставки защиты от саморазгрузки в функции скорости приближения ковша к граничной кривой 26 и исключающей перерегулирование и колебания во время переходного процесса.

На входы первого 13 и второго 14 компараторов поступают сигналы, пропорциональные соответственно разности усилий в подъемном и тяговом канатах, с выходов датчиков 3 и 2 и разности усилий в подъемном канате с выхода датчика 3 и веса порожнего ковша с выхода источника 1 постоянного напряжения. При положительных знаках указанных разностей на выходах обоих компараторов появляются сигналы, которые поступают на входы логического элемента 15 И, а появляющийся при этом на его выходе сигнал открывает управляющий ключ 16, т. е. включает защиту, которая в случае возникновения опасности удара ковша по стреле или его саморазгрузки исключает эти аварийные режимы в соответстн вии с описанным выше принципом.

В режиме копания или при опущенном на грунт ковше, когда отсутствует опасность возникновения аварийных режимов, отсутствует сигнал на выходе логического элег мента 15 И вследствие отсутствия выходного сигнала первого 13 или второго 14 ком. паратора. При этом заперт управляемый ключ 16, что исключает ложные срабатывания защиты.

Таким образом, предлагаемое изобретение повышает точность и надежность защиты от ударов ковша по стреле и обеспечивает защиту от саморазгрузки ковша, что повышает также надежность и производительность драгпайна, облегчает работу машиниста и уменьшает его утомляемость.

1. Способ защиты драглайна от аварийных режймов при транспортировке ковша, заключающийся в том, что определяют отклонение положения ковша от границы рабочей зоны, характеризуемой величинами усилий в тяговом и подъемном канатах, и в функции этого отклонения производят управление приводом, а уставку защиты регулируют пропорционально алгебраической сумме скоростей приводов подъема и тяги, отличающийся тем,,что, с целью повышения точности и надежности защиты от удара ковща по стреле и обеспечения защиты о1 саморазгрузки ковша, определяют отношение усилий в тяговом и подъемном канатах, сравнивают его со значениями, лежащими в допустимом диапазоне, соответствующем положению ковша в рабочей зоне, и при отклонении этого отношения от допустимого значения подают на привод сигнал за. щиты.

744076

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что границы допустимого диапазона значений отношения усилий в тяговом и подъемном канатах, соответствующего положению ковша в рабочей зоне, выбирают равным с Ьдной стороны — косинусу угла меж5 ду горизонтальной линией и линией, соединяющей точки схода канатов с тяговых и подъемных блоков, а с другой стороны— минимальному отношению усилия в тяго. вом канате к весу ковша, при котором исключается опрокидывание ковша. 40

3, Способ по п. 1, отличающийся тем, что определяют знак разности между усилиями в подъемном и в тяговом канатах и знак разности между сигналом, соответствующим усилию в подъемном канате и пбс. тоянным сигналом, . соответствующим весу порожнего ковша, а при положительных знаках обеих разностей включают защиту.

4. Устройство для осуществления способа по пп. 1 — 3, содержащее блок привода тяги, датчики усилий в тяговом и подъемном канатах, два суммирующих усилителя, датчик скорости привода тяги и датчик скорости привода подъема подключенные ко входу первого суммирующего усилителя, блок деления и блок дифференцирования, отличающееся тем, что оно снабжено блоком возведения в степень, двумя диодами, двумя компараторами, источником постоянного напряжения, логическим элементом И, управляемым ключом, причем выходы датчиков усилий в тяговом и подъемН0М канатах подключены соответСтвенно ко " входам делимого и делителя блока деления, выход которого подключен ко входу первого суммирующего усилителя через блок возведения в степень и ко вхбду второго сумм и рующего усилителя непосредственно и через блок дифференцирования, ко входам указанных суммирующих усилителей подключен также выход источника постоянного напряжения, а выход каждого из них со- ответственно через первый и второй диоды и через управляемый ключ подключен ко входу блока привода тяги, управляющий вход управляемого ключа соединен с выходом логического элемента И, входы которого соединены с выходами двух компараторов, два входа первого из которых соединены с выходами датчиков усилий в тяговом и подъемном канатах, а два входа второго компаратора соединены с выходами датчика усилия в подъемном канате и источника постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 186551, кл. Е 02 F 3 48, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 504855, кл. E 02 F 3/48, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР № 202281, кл. Е 02 F 3 48, 1966 (прото тип).

744076

2 Ю х

О

Составитель Е. Елизаров

Редактор Л. Веселовская Техред К. Шуфрич Корректор Н . Стец

Заказ 3774/6 Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

° 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4