Способ определения массы ковша экскаватора-драглайна

 

Союз Советскнх

Соцналнстнчесннх

Реслублнк (и> 861 485 (61) Дополнительное к ввт. сеид-sy (22) Заявлено 100578 (21) 2658784/29-03 с присоединением заявки ¹â€”

Е 02 Р 3/48

Государственный коннтет

СССР. но делан нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 070981. Бюллетень Но 33 (53) УДК 621.879.38 (088. 8) .Дата опубликования описания 070981

, 1 l.

О.A.Çàëåñoâ, A.М.Мартынов и А.И.Филипен ф

Р

Государственный проектно-конструкторск и научно- исследовательский институт по автоматийщии"угол*ьной промышленности и Московский ордена Трудового Красного

Знамени горный институт (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ КОВША

ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАИНА

Изобретение относится к области автоматического измерения массы движущегося ковша экскаватора-драглайна в процессе экскавации и может быть ис5 пользовано для количественной оценки выполненной .работы при ведении горных и строительных работ, связанных с перемещением больших объемов грунта.

Известен способ определения массы движущегося ковша драглайна, который предусматривает автоматическое и непрерывное измерение эталонной величины при помощи модели рабочего оборудования экскаватора, следящей эа текущими положениями груженого ковша экскаватора. При работе экска-. в;.,тора груз модели экскаватора в каждый текущий момент занимает .то же положение, что и груженый ковш экскаватора в пространстве, и создает усилие в подъемном канате, пропорциональное действию массы порожнего ковша экскаватора, воспринимаемое измерителем. Другой измеритель в эти же моменты измеряет усилие в подъемном канате экскаватора, пропорциональное действию массы груженого ковша.При вычитании выходных сигналов измерителей получают усилие в подъемном канате, пропорциональное 30 действию массы материала, транспортируемого ковшом экскаватора или любом положении его в пространстве.

Полученное усилие сравнивают с усилием в подъемном канате модели, пропорциональном массе уже известного груза, и по соотношению этих усилий определяют массу материала, транспортируемую ковшом экскаватора (1).

Основные недостатки рассмотренного способа заключаются в сложности (требуется динамическая модель рабочего оборудования экскаватора) и значительной погрешности из-за отсутст- вИя полного соответствия между моде- лью рабочего оборудования и самим оборудованием, и как следствие, сложности — низкая надежность при аппаратурной реализации способа.

Известен способ, который предусматривает следующие операции: непрерывно измеряются усилие в подъемном канате и длины тягового и подъемного канатов, длины канатов суммируются и сравниваются с вычисленными заранее величинами (2). Если в результате сравнения выясняется, что ковш находится в определенной зоне, ограниченной дугами эллипсов с центрами в

861485 точках входа тягового и подъемного, -канатов с направляющих шкивов и дугами окружностей с центрами в тех же точках, то выбирается соответствующий этой области заранее вычисленный коэффициент пропорциональности и вычисляется масса ковша путем перемножения усилия в подъемном канате на указанный коэффициент.

Недостатками этого способа являются сложность (необходимость измерять длины тягового и,подъемного канатов), неудобство практического использования (канаты часто меняются по длине, что требует перестройки аппаратуры), недостаточная надежность и связанная с последней значительная погрешность взвешивания (при измерении длин канатов требуется периодическая проверка начальных точек отсчета длин канатов для корректировки случайных и систематических ошибок датчиков длин ка- 20 натов).

Наиболее близким техническим решением является способ определения массы ковша экскаватора-драглайна, включающий определение текущего значения величины вектора положения ковша в пространстве и определение параметра, характеризующего массу ковша путем изменения усилия в подъемном канате (3). Сущность иэвест-З ного способа состоит в следующем: при перемещении ковша по любой траектории в процессе экскавации определяют вектор Х„ положения ковша в пространстве (найример, значение суммы. длин свисающих частей подъемного и тягового канатов), измеряют параметр

Q, характеризующий массу ковша (в данном случае усилие Fn в подъемном канате), сравнивают текущее значение вектора X положения ковша с заранее 40 вычисленным его возможным значением для определенной области пространства, которые описываются множествами

М j I X3 т1„, . ° .Х1иак» где j = 1, определяют моменты начала 1 и окон- 45 чания tg интегрирования параметров

01 при К1 < =

%1

=) Qdt, находят среднее значение парЬметра Я на интервале интегрирования 50

Q = — 1-, определяют массу ковша 2 Л

Р путем умножения величины Q на коэффициент К., вычисленный для каждой области пространства.

Однако этот способ имеет ряд недостатков: во-первых, требуется задавать несколько множеств М для определения соответствующего числа фиксированных областей пространства с тем, чтобы любая траектория дви- бО жеиия ковша пересекла хотя бы одну из них, а это усложняе практическое использование способа; во-вторых,, для определения массы ковша необходимо измерять координаты его поло- 65 жения в пространстве, например, по длинам свисающих частей подъемного и тягового канатов; в-третьих, определение массы ковша по статическому усилию в подъемном канате сопряжено с существенной погрешностью, .возникающей ,по причине изменений Fn флуктуационного характера и за счет воздействий на экскаватор различных факторов (температура окружающей среды, степень прогрева двигателей механизмов подъема и тяги ковша и т.п.).

Целью изобретения является упрощение и повышение точности определения массы ковша.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют статические усилия в тяговом канате, определяют параметр, характеризующий массу ковша по разности усилий в подъемном и тяговом канатах, а текущее значение величины вектора положения ковша в пространстве определяют по отношению статических усилий в подъемном и тяговом канатах.

На фиг. 1 приведены кривые постоянных значений вектора положения ковша в пространстве k=F,. на фиг. 2 функциональная схема .устройства, реализующего способ.

Физическая сущность способа, определяется следующим. Масса ковша может быть вычислена по формуле

Fn -Fz(Р= ц. 1" (ЧП+ ) — угол наклона стрелы экскаватора к горизонту;

Уп — угол между подъемным канатом и осью стрелы;

9 — угол между тяговым канатом и

Т осью стрелы.

Задаваясь значениями 9т от 10 до

50О через каждые 10 и значениями отношенияМ1 ) Г, равными 3, 0; 3, 5;

4,0; 5,0, построим линии Х.(- 4 равных отношений -.; = const (см. Фиг. 1).

Каждому значению 1 соответствует множество значениМ,„= . Тогда для на4 хождения массы ковша необходимо разнОсть значений д 1 = F„ — T для какой либо точки кривой h< умножить на коэффициент К для этой же точки.

Как следует из фиг. 1, при разгрузке ковша в любой точке прямой АВ коэффициент меняется незначительно, и его среднее значение равно К =1,27.>

Если ковш при .разгрузке пересекает отрезок ВС„ то среднее значение коэффициента К = 1,4. Таким образом, при разгрузке ковш обязательно должен пересечь в любой точке прямую

AC следовательно до этого момента ковш обязательно пересечет кривые

861485 .„-)„4 . В этом случае при достижейии в любой точке кривой начинается интегрирование разности

F F, при этом заканчивается интегрирование при достижении любой точки . кривой (4 . Затем находят среднее значение разности на интервале интегрирования, т.е. !

О

Если ковш пересек в любой точке ли.нию AB то определяют массу ковша по формуле .

Р= (,27а, если ковш пересек линию ВС, то массу ковша определяют по формуле

Р=К Ь...

2О

Следовательно, при определении массы ковша необходимо использовать всего два коэффициента К = 1,27 и

К = 1,4, что существенно упрощает практическое использование способа.

Кроме того, нет необходимости измерять координаты ковша в пространстве (обычно экскаватор работает длительное время в одним из режимов; либо разгрузка выше плоскости стояния, либо ниже)., что также упрощает опре- 30 деление массы ковша. Использование в качестве параметра, характеризующего массч ковша. разности d = F> — Г.

--з позволяет существенно снизить погрешность определения массы ковша за 5 счет воздействия на этот параметр различных факторов (изменение температуры окружающей среды, температуры двигателей механизмов подъема и тяги ковша и т.д.), поскольку в этом слу- 40 чае обеспечивается уменьшение влия.— ния указанных воздействий.

Примером реализации способа может служить устройство, функциональная 4 схема которого приведена на фиг. 2.

Устройство содержит блок 1 деления, блок 2 вычисления разности усилий, блок 3 формирования моментов начала и окончания интегрирования, блок 4 интегрирования, блок 5 вычисления среднего арифметического н блок 6 умножения. По цепям 7, 8 в блоки 1, 2 юступают сигналы, пропорциональные статическим усилиям в подъемном (ГН. ) и в тяговом (F ; ) канатах.

Выходы блоков 1, 2 подключены соответственно к входам блоков 3, 4.

Выход блока 3 подключен к входам блоков 4, 5. Кроме того, выход блока 4 связан с соответствующим входом блока

5, выход которого подключен к блоку

6. По цепи 9 в блок 6.подается сигнал, пропорциональный коэффициенту К

Работает устройство следующим образом.

В зависимости от схемы экскавации на входе 9 блока 6 устанавливают значение коэффициента К. В процессе экскавации при движении груженого ковша к линии разгрузки на выходе блока 1 формируется сигналХ;= ()1, а на выходе блока 2 — сигнал

При достижении значения вехтора положения ковша „= 3, на выходе блока

3 формиру . ся сйгнал начала интегрирования t<, который существует при соблюдений условий 3 + p.<5. При условии )„ 5 формируется сигнал окончания ийтегрирования ty. В связи с этим на выходе блока:4 формируется

1а сигнал, равный Ь -- („- -F .) )(, а на выходе блока 5 — сйгнал4=6 ((t+,),Тогда на выходе блока 6 формируется сигнал, пропорциональный массе ковша

Таким образом, использование способа для определения массы ковша драглайна позволит существенно упростить технические средства, увеличить их эксплуатационную надежность н формировать информацию с приемлемой достоверностью для целей. оперативного констроля.

Формула изобретения

Способ определения массы ковша экскаватора-драглайна, включающий определение текущего значения величины вектора положения ковша в пространстве и определение параметра, характеризующего массу ковша путем измерения усилия в подъемном канате, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности определения массы ковша, дополнительно измеряют статические усилия в тяговом канате, определяют параметр, характеризующий массу ковша по разности усилиЯ в подъемном и тяговом канатах, а текущее значение величины вектора положения ковша в пространстве определяют по отношении

\ статических усилий в подъемном и тяговом канатах.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 411195, кл. Е 02 F 9/20, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

М 324527, кл. G 01 С 5/00, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

Ю 309038, кл. Е 02 F 3/26, 1969.