Устройство управления процессом выбора зазоров в поворотных механизмах экскаваторов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.12.78 (21) 2703612/29-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл з

Е 02 F 9/20

Н 02 P 5/00

Государственный камитет (53) УДК 621.879..34 (088.8) Опубликовано 07.12.80. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 17.12.80 по делам изабретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Я. Вуль, Ю. В. Симонов, И. Г. Маслов и Л. И. Ушаков

>(ф1 (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫБОРА ЗАЗОРОВ

В ПОВОРОТНЫХ МЕХАНИЗМАХ ЭКСКАВАТОРОВ и (2).

Изобретение относится к регулируемым эле"троприводам постоянного тока поворотных механизмов экскаваторов и может быть при.|енено для ограничения величин динамических нагрузок, возникающих в процессе выбора зазоров в упругих элементах поворотных механизмов одноковшовых экскаваторов, а также опорно-поворотных механизмов кранов и других машин с относительно большими значениями маховых масс и приведенного к валу двигателя зазора, где суммарный момент инерции приводимых во вращение масс во много (10 — 20 и более) раз превышает момент инерции двигателя.

Известны устройства управления процессом выбора зазоров в передачах электропривода постоянного тока поворотного механизма экскаватора, в которых с целью ограничения динамических нагрузок, возникающих в результате удара в процессе выбора зазоров, задают малую скорость изменения ЭДС преобразователя (генератора постоянного тока) на период выбора зазоров с помощью сильной гибкой отрицательной связи по ЭДС преобразователя (11

Основной недостаток этих устройств заключается в том, что они не обеспечивают поддержание постоянства ускорения двигателей при выборе зазоров в многодвигательном приводе поворотного механизма, что приводит к существенному увеличению ускорения и величин динамических нагрузок при неодновременном закрытии зазоров в передачах разных двигателей.

Известно устройство управления процессом выбора зазоров в передачах механизма поворота, в котором задают малую величину тока якоря двигателя (силовой цепи) на период выбора зазоров, и тем самым задают величину ускорения двигателя. При использовании многодвигательного привода

1 поворота с последовательным соединением двигателей в силовой цепи после выбора зазоров одним из двигателей задание тока и, следовательно, ускорение остается прежним (3) .

Однако известное устройство не может обеспечить поддержания постоянства ускорения двигателей при выборе зазоров даже при использовании однодвигательного привода.

785438

Д ругой недостаток устройства заключается в том, что в этом устройстве нет сигнала. фиксирующего величину зазора.

Задание работы устройства происходит параметрически, с помощью реле времени.

Известно, что по мере эксплуатации величина зазоров в передачах возрастает. Поэтому, если уставка реле времени недостаточна, устройство выбора зазоров будет преждевременно отключаться, что приведет к возникновению повышенных динамических нагрузок. При завышенной уставке реле времени динамические нагрузки будут ограничены даже при увеличенных зазорах в передачах, но за счет потери в производительности экскаватора.

Наиболее близким к изобретению по технической су щностп является устройство управления процессом выборы зазоров в поворотных механизмах экскаваторов, включыюще регlлирусмый электронривод нов стоянно о тока поворотного механизма экскаватора с упрывляемым преобразователем, звено ограничения, интегральный регулятор тока, основную цепь управления, датчик тока, соединепны14 через отриuaòåëüíóþ обратную связь со входом звена ограничс пня !4! .

Основной недосгаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспе ивает поддержание постоянства ускорения двигателей при неодновременном закрытии зазоров в передачах разных двигателей, что llpHBoëèò к существенному увеличению динамических нагрузок в упругих элементах механизма поворота, возникающих в резуль1ате ударов после окончания выбора зазоров в передачах последующих (после первого) двигателей. Фиксация момента окончания выборы зазоров — — по величине тока силовой пепи -- не пригодна в передачах каждого из двигателей многодвигатсльного привода при последовательном соединении двигытелей в одной силовой цепи, так как в многодвигательном приводе ток силовой цепи будет резко возрастать после окончания выбора зазоров в передачах любого из двигателей.

Цель изобретения -- повышение производите;Ihlloc t.è путем уменьшения динамических нагрузок в упругих элементах механизма повороты экскаватора с многодвигательным приводом, содержащим одну силовую цепь.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиками усилий в механизмах поворота по числу двигателей приводы, дополнительными цепями управления по числу двигателей привода, каждая из которых включает последовательно соединенные регуляторы и ключ, дополнительной отрицательной связью по току, состоящей из последовательно соединенных резистора и двух ключей, и ключом, введенным в основную цепь управления и включенным между выходом звена ограничения и входом интегрального регулятора тока, причем к выходу звена ограничения и входу интегрального регулятора тока подключены дополнительные цепи управления, выход датчика тока через дополнительную связь по току соединен со входом интегрального регулятора тока, управляющие входы ключей дополнительных цепей управления соединены с выходами датчиков усилий соответствующего механизма поворота, а управляю10 щие входы ключей основной цепи управления и отрицательной связи по току соединены с выходами датчиков усилий всех механизмов поворота.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления процессом выбора зазоров в передачах поворотных механизмов экскаваторов; на фиг. 2 -- осциллограммы процесса выбора зазоров в поворотном механизме экскаватора.

Устройство содержит регулируемый элект20 ропривод поворотного механизма экскаватора с двигателем постоянного тока 1 i, управляемым преобразователем 2, звеном ограничения 3, интегральным регулятором тока 4, основной цепью управления 5, со21 единяющей выход звена ограничения 3 со входом регулятора тока 4, датчиком тока 6, основной отрицательной связью по току 7, соединяющей выход датчика тока 6 со входом звена ограничения 3.

В устройство, содержащее двигатели за постоянного тока — от 1 i до 1 и управляемый преобразователь,дополнительно введены датчики усилий от 8 до 8 — в каждом из валопроводов от 9 до 9,„— поворотного механизма !О, и дополнительных цепей э управления от 111 до 11 „каждая из которых содержит резистор от 121 до 12 и ключ от 131 до 13, ключ 14, последовательно включенный в основную цепь управления, дополнительная отрицательная связь по току 15, в которую последовательно вклю40 ченьг резистор 16 и два ключа 17 и 18.

При этом все и. двигателей — от 11 до 1ы.— и управляемый преобразователь 2 соединены последовательно, образуя одну силовую цепь, гдополнительных цепей управления—

4 от 11q до 11 — соединяют выход звена ограничения 3 со входом регулятора тока 4, и каждому двигателю соответствует своя дополнительная цепь управления, дополнительная отрицательная связь по току 15 соединяет выход датчика тока 6 со входом 0 регулятора тока 4, управляющий вход каждого из ключей — от 131 до 13 — в дополнительных цепях управления соединен с выходом датчика усилий — от 81 до 8 — в соответствующем валопроводе — от 9

ss до 9,а управляющих входов ключа 14 в основной цепи управления и по п. управляющих входов каждого из двух ключей 17 и 18 — в цепи дополнительной отрицательной связи по току 15 соединены с выхода785438 ми tc датчиков усилий — от 8» до 8 — во всех валопроводах механизма поворота 10.

Управляемый преобразователь 2 может быть или тиристорным преобразователем, или генератором постоянного тока, Звено ограничения 3, регулятор тока 4, датчик тока 6, датчики усилий 8» — 8 могут быть выполнены на основе операционных усилителей постоянного тока, ключи 13» — 13

14, 17 и 18 могут быть транзисторными ключами, причем, если преобразователь 2— генератор постоянного тока, то регулятор 4 -- 10 тиристорный преобразователь.

Устройство работает следующим образом

С выхода звена ограничения 3 подают постоянное задающее напряжение на дополнительные цепи у. равления — от 11» до 11 интегрального регулятора тока 4. Величина этого напряжения равна максимальному выходному напряжению звена ограничения 3, так как в процессе выбора зазоров ток силовой цепи не превышает 1 — 10 /o от стопорного значения, и действие основной отрицательной связи по току 7, получающей питание с выхода датчика тока 6, не уменьшает величины выходного сигнала звена ограничения 3. Ключ 13», на который воздействует сигнал с выхода датчика усилия 8» открыт при открытом зазоре в валопроводе 9, механизма поворота 10, а ключ 13,на который воздействует сигнал с выхода датчика усилия 8 ».,открыт при открытом зазоре в валопроводе 9»».механизма поворота 10.

Подбором величин сопротивлений резисторов — от 12» до 12»».задают малые величины скоростей изменения выходного сигнала регулятора тока 4 и ЭДС преобразователя 2 и, соответственно, малую величину ускорения двигателей — от 1, до 1» — 35 при открытых зазорах. Величины сопротивлений каждого из резисторов — от 12» до 12» — од и н а к о в ы.

При закрытии зазора в одном из валопроводов 9»» соответствующий ключ 13 ». 40 закрывают с помощью сигнала, поступающего с выхода датчика усилия 8»,разрывая дополнительную цепь управления 11»,При этом задание скоростей изменения выходного сигнала регулятора тока 4 и ЭДС преобразователя 2 определяют величины сопро- 4 тивления (и.— 1) резистора от 12 до 12(»,,)— в дополнительных цепях управления — от

11» до 11(»).Âåëè÷èíó момент в валопроводах — от 9» до 9, при котором закрывают ключи — от 13, до 13», соответственно, выбирают меньшей величины момента, развиваемого каждым из двигателей — от 1( до 1»».— при открытых зазорах. Скорость изменения выходного сигнала регулятора тока 4 и ЭДС преобразователя 2 при одном закрытом и остальных открытых зазорах задают на 1/»».меньшей, чем при всех одновременно открытых зазорах в валопроводах — от 9, до 9 ».,При закрытии каждого из последующих зазоров задание скорости изменения ЭДС преобразователя уменьшают на 1/х.Таким образом, сохраняют неизменным задание ускорения тех двигателей, в передачах которых зазоры еще открыты.

При закрытии зазора в любом из валопроводов — от 9, до 9 ».открывают ключ 17 с помощью сигнала, поступающего с выходов одного из датчиков усилий — от 8» до 8,замыкая цепь дополнительной отрицательной связью по току 15, получающей питание с выхода датчика тока 6 через резистор 16 и ключи 17 и 18, так как ключ 18 открыт в течение всего периода выбора зазоров. Величину момента в валопроводах от 9, до 9(,,при котором открывают ключ 17, выбирают оольшей величины момента, развиваемого каждым из двигателей — от 1» до 1» — при открытых зазорах. Величина момента в валопроводах — от 9» до 9

I при котором открывают ключ 17, примерно равна величине момента в тех же валопроводах, при которых закрывают ключ 17.

При закрытии зазоров во всех валопроводах — от 9» до 9» — ключ 18 закрывают с помощью сигналов, поступающих с выходов датчиков усилий — от 8» до 8».Величина момента в валопроводах — от 9» до

9»» при котором закрывают ключ 18, равна величине момента в тех же валопроводах, при котором закрывают ключи — от 13 < до 13,», т. е. меньше величины момента, при котором открывают ключ 17.

Величину сопротивления резистора 16 подбирают таким образом, чтобы обеспечить отсутствие сколько-нибудь существенного увеличения тока силовоЙ цепи в результате резкого изменения ЭДС любого из двигателей — от 1 до 1»» — при поочередном закрытии зазоров в валопроводах — от 9 до 9»» Отсутствие увеличения тока силовой цепи при поочередном закрытии зазоров и неизменном задании ускорения двигателей обеспечивает постоянство величины ускорения тех двигателей, в передачах которых зазоры еще открыты.

Одновременно с закрытием ключа 18 при закрытии зазоров во всех валопроводах — от 9(до 9»» — открывают ключ 14 с помощью сигналов, поступающих с выходов датчиков усилий — от 8» до 8» замыкая ( основную цепь управления 5. Величина момента в валопроводах — от 9» до 9„, при котором открывают ключ 14, равна величине момента в тех же валопроводах, при котором котором закрывают ключ 18. Поэтому после закрытия зазора в валопроводе 9», когда двигатель 1» останавливается, задание ускорения двигателя 1»„возрастает по меньшей мере вдвое. Однако из-за резкого снижения

ЭДС двигателя I при его торможении после закрытия зазора в валопроводе 9» возрастает ток силовой цепи, и ускорение двигателя l»„ óвеличивается более чем вдвое, а скорость двигателя 1»» к моменту окончания

785438

7 выбора зазоро1 в валопроводе 9 становится в 2,5 раза больше, чем скорость двигателя 1 при закрытии зазора в валопроводе 9, и величина момент в валопроводе 9нв результате удара при закрытии зазора на 38О/р превышает стопорное значение.

При использовании устройства момент в валопроводе 9,„существенно снижается при закрытии зазора благодаря поддержанию постоянного ускорения двигателя 1,„ в течение всего процесса выбора зазоров.

При этом ЭДС преобразователя 2 в процессе ie выбора зазоров изменяется таким образом, что ток силовой цепи остается практически постоянным при закрытии зазора в валопроводе 9, а существенное изменение тока силовой цепи начинается только после закрытия обоих зазоров.

В ряде практических случаев целесообразно исполнение электропривода и из К управляемых преобразователей вместе с п-двигателями, образуюших последовательную силовую цепь. 2 °

Уменьшение величин динамических нагрузок упругих элементов механизма поворота при выборе зазоров обеспечивает уменьшение износа механизма поворота, увеличение его долговечности и межремонтного срока влужбы и, таким образом, увеличивают производительность экскаватора.

Повышение производительности экскаватора обусловлено увеличением коэффициента использования экскаватора во времени благодаря увеличению долговечности механизма поворота экскаватора за счет уменьшения динамических нагрузок в упругих элементах механизма поворота более чем в 1,5 раза.

3S

Формула изобретения

Устройство управления процессом выбора зазоров в поворотных механизмах экскаваторов, включающее регулируемый электропривод постоянного тока поворотного

40 механизма экскаватора с управляемым преобразователем, звено ограничения, интегральный регулятор тока, основную цепь управления, датчик тока, соединенный через отрицательну ю обратную связь со входом звена ограничения, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности экскаватора путем уменьшения динамических нагрузок в упругих элементах механизма поворота экскаватора с многодвигательным приводом, содержащим одну силовую цепь, оно снабжено датчиками усилий в механизмах поворота по числу двигателей привода, дополнительными цепями управления по числу двигателей привода, каждая из которых включает последовательно соединенные резисторы и ключ, дополнительной отрицательной связью по току, состоящей из последовательно соединенных резистора и двух ключей, и ключом, введенным в основную цепь управления и включенным между выходом звена ограничения и входом интегрального регулятора тока, причем к выходу звена ограничения и входу интегрального регулятора тока подключены дополнительные цепи управления, выход датчика тока через дополнительную связь по току соединен со входом интегрального регулятора тока, управляющие входы ключей дополнительных цепей управления соединены с выходами датчиков усилий соответствующего механизма поворота, а управляющие входы ключей основной цепи управления и отрицательной связи по току соединены с выходами датчиков усилий всех механизмов поворота.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 225978, кл. Н 02 P 5/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 459384, кл. Н 02 Р 5/22, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 222211779955, кл. Н 02 P 5/00, 1966.

4. Авторское свидетельство СССР № 412358, кл. Е 02 F 9/20, 1972 (прототип).