Устройство для управления механизмами подъема и тяги драглайна

 

О П И С А Н И Е 8?4893

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

-Ф (6l ) Дополнительное к. авт. саид-ву— (22) Заявлено 23.05.78 (21) 2618681 22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К„з

Е 02 F 3/48

Государственный комитет (53) УДК 622.271. .4(088,8) Опубликовано 23.10.81. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.81 по деиам нэооретеннй н открытий (72) Лнтор изобретения

В. Я. Ткаченко

%:"

«J

Куйбьнцевд ния;СССР

Московский инженерно-строительный инст

Министерства высшего и среднего специал (7l ) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ПОДЪЕМА. И ТЯГИ ..ДРАГЛАЛНА

Изобретение относится к одноковшовым экскаваторам, а именно к устройствам для управления механизмами подъема и тяги лраглайна в процессе транспортировки ковша с защитой от растяжки.

Известны устройства для управления механизмами подъема и тяги драглайна с зашитой от растяжки ковша, осуществляющие управление в функции сумМы длин подъемного и тягового канатов 111.

Однако для, известных устройств характерны недостаточная надежность и конструктивная сложность, вызываемые необходимостью установки механических датчиков дЛин канатов на лебедках.

Известно также устройство для управления механизмами подъема н тяги драглайна, содержащее два суммирующих уси- те лителя, выход первого из которых подключен к управляющему входу привода механизма тяги, подключенные ко входу первого суммирующего усилителя два датчика моментов нагрузки и подключенные ко входам пер-: вого и второго суммирующих усилителей два- 20 датчика скоростей механизмов подъема и тяги, блок деления, блок дифференцирова- ния, нелинейный блок и блок сравнения, 2 причем ко входу первого суммирующего усилителя нодключен выход блока сравнения, два входа которого соединены с выходами датчика момента нагрузки механизма польема и нелинейного блока, подключенного к выходу блок деления, входы делимого и делителя которого соединены соответственно с выходами блока дифференцирования, подключенного к выходу датчика момента нагрузки механизма подъема и с выходами второго суммирующего усилителя 12) .

Недостатками известного устройства являются сложность и недостаточная надежность управления, обусловленная прежде всего сложностью и недостаточной надежностью определения производной момента нагрузки механизма подъема по сумме ллин канатов, различными значениями указанной производной в разных точках границы рабочей зоны, а также возможностью появления ложных сигналов управления в про.цессе копания, когда большие значения момента нагрузки механизма тяги н существенные значения производной момента нагрузки подъема по сумме длин канатов могут привести к превышению уставкн защи-

874893 ты, Это снижает надежность управления к производительность драглайна в целом.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности управления.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено двумя управляемыми диодными блоками ограничения, разомкнутым операционным усилителем с двумя входами и включенным в цепь его обратной связи стабилитроном, источником постоянного напряжения и инерционным звеном, причем первый и второй диодные блоки ограничения включены в цепь обратных связей соответственно первого и второго суммирующих усили.телей, а их управляющие входы соединены с выходом разомкнутого усилителя, два входа которого подключены к выходам датчиков моментов нагрузки механизмов подъема и тяги, входы второго суммирующего усилителя соединены с выходами датчика момента нагрузки механизма подьема и источника постоянного напряжения, выход второго суммирующего усилителя подключен к управляющему входу механизма тяги н через инерционное звено — к управляющему . входу механизма подъема, к которому подключен также выход первого суммирующего усилителя.

На фиг. 1 при ведены обеспечиваемые предлагаемым устройством границы приближения ковша к стреле н траектории ковша в процессе управления с защитой от растяжки ковша; на фиг. 2 — схема устройства.

В процессе транспортировки ковша 1 (фиг. 1) при любом его положении момент

М„нагрузки механизма 2 подъема больше момента Мт нагрузки механизма 3 тяги.

С приближением ковша к оси стрелы 4 относительная разность между ними уменьшается, а ка кривой 5 произведение момента М нагрузки механизма тяги на постоянный коэффициент k (здесь k = 1,22) равно моменту Мп нагрузки механизма подъема, т. е. kM = М„.При этом указанное равенство сохраняется на кривой 5 кезависимо от загрузки ковша. Поэтому если сравнивать произведение момента нагрузки механизма тяги на постоянный коэффициент с моментом нагрузки механизма . подъема и при достижении положительного значения результата этого сравнения подавать на механизм подъема к тяги сигнал, препятствующий приближению ковша к стреле, будет предотвращено одно из последствий растяжки ковша — удар ковша по стреле.

В случае неправильных действий машиниста, если ковш приближается к стреле, например, по траектории 6, указанный сигнал защиты прекращает приближение ковша к стреле с упреждением, пропорциональным алгебраической сумме скоростей механизмов подъема и тяги и, в зависимости от величины начальных скоростей этих механизмов, либо остакавливает ковш на граничной кривой 5 по траектории 7, либо переводит его ка траектории вдоль граничной кривой

5 к вершине стрелы 8 илк к основанию стрелы 9, в зависимости от того, осуществлялся ли при этом подъем ковц а или его опускание.

Ограничение приближения ковша к стреле границей 5 обеспечивается независимо от загрузки ковша, однако поскольку моменты нагрузки механизмов подъема М и тяги М, пропорциональны загрузке ковша, с уменьшением загрузки ковша различие между величинами kM, и М„уменьшается и достигает значений, при которых благодаря регулированию в функции алгебраической суммы скоростей механизмов появляется сигнал защиты на большем расстоянии от оси стрелы. Поскольку опасность удара ковша по стреле возрастает именно при умекьшеник загрузки ковша, обеспечиваемое предлагаемым способом увеличение упреждения срабатывания защиты с уменьшением загрузки ковша увеличивает надежность защиты:

Управление механизмами подъема и тяги в функции резальтата сравнения произведекия момента нагрузки механизма тяги

2S на постоянный коэффициент с моментом нагрузки механизма подъема обеспечивает защиту от одного из последствий режима растяжки — удара ковша по стреле, однако прк этом не обеспечивается защита от другого последствия режима растяжки — от превышения момента нагрузки механизма подъема,а вместе с тем и нагрузок в рабочем оборудовании, над допустимой величиной, которое возникает при полностью загруженном ковше после пересечения им граничной кривой 10, т. е. раньше, чем ковш достигает границу 5. Это может привести к разрушению рабочего оборудования и при исключении удара ковша по стреле.

Поэтому сравнивают момент нагрузки

40 механизма подъема с его допустимым значением и при достижении положительного значения результата этого сравнения (например, при приближении груженого ковша к стреле по тракторни 11) подают на механизмы подъема и тяги сигналы, препятству45 ющие приближению ковша к стреле, а вместе с тем ограничивающие нагрузки допустимыми значениями. Однако с уменьшением загрузки ковша граничная кривая, соответствующая допустимой величине момента нагрузки, приближается к оси стрелы и при О порожнем ковше занимает положение 12, п ри котором возрастает опасность удара ковша по стреле. В этом случае осуществляется описанное выше воздействие на ме,ханизмы подъема и тяги в функции результата сравнения вели"ни кМт H М„, вследствие чего приближение ковша к стреле ограничивается границей 5. Только совместное одновременное управление механизмами подъема и тяги в функции результатов

874893 сравнения пронзвелення момента нагрузки механизма тяги на постоянный коэффициент с моментом нагрузки механизма польема, а также момента нагрузки механизма подьема с его допустимым значением обеспечнвает защиту от растяжки ковша, полностью исключая возможность разрушення рабочего оборудования как вследствие удара ковша по стреле, так н вследствие возннкновення недопустимых нагрузок, в то время как отдельное управление в функции каждой нз этих величин не обеспечивает защиты от аварий.

Устройство содержит два суммирующих усилителя 13 н 14 (фиг. 2), выход первого нз которых подключен к управляющему входу механизма тяги, подключенные ко входу первого суммирующего усилителя t3 два датчика 15 н 16 моментов нагрузки н подключенные ко входам первого 13 н второго

l4 суммирующих усилителей два датчика

l7 и 18 скоростей механизмов подъема н тяги, а также снабжено двумя управляемыми лиоднымн блоками 19 н 20 ограннчения, разомкнутым операционным усилителем 21 с двумя входами н включенным в цепь его обратной связи стабнлнтроном 22, источником 23 постоянного напряжения н инерционным звеном 24, причем первый 19 н второй 20 днодные блоки ограничения включены в цепи обратных связей соответственно первого 13 н второго 14 суммирующих усилителей, а их управляющие входы соединены с выходами разомкнутого операционного усилителя 21, два входа которого подключены к выходам датчиков 15 н 16 моментов на грузок меха низ мов подъема н тяги, вхолы второго суммирующего уснлнтеля 14 соединены i выходами датчика 15 момента нагрузки механизма подъема н источника 23 постоянного напряжения, выход второго суммирующего усилителя 14 подключен к управляющему входу механизма 25 тяги н через инерционное звено 24к управляющему вхолу механизма 26 подьема, к которому подключен также выход первого суммирующего усилителя 13.

Каждый нз двух управляемых диодных блоков 19 и 20 ограничения содержит первый диод 27 (нли 28), включенный непо- средственно между выходом н входом суммирующего усилителя 13 (нлн !4) и второй диод 29 (нлн 30), включенный в цепь обратной связи суммирующего уснлнтеля

13 (нлн 14) через потенцнометр 31 (нлн

32), который подключен к управляющему входу соответствующего управляемого диодного блока 19 ограничения (илн 201, соеднненного с выходом разомкнутого операционного усилителя 21.

Инерционное звено 24 может быть выполнено в виде RC-цепочки, состоящей нз резистора 33 н конденсатора 34.

Устройство работает следующим образом .

Выходные сигналы датчика 5 момента нагрузки механизма подъема н датчика !6 момента нагрузки механизма тяги подают с противоположными знаками на входы первого суммнрующего усилителя 13, где происходит, сравнение величин kM, и М„(умноженне величины Мт на постоянный коэффициент k обеспечивается выбором соответствующего значения входного резистора

1Р первого суммирующего усилителя 13). При

kM < Мп, когда ковш находится ниже граничной кривой 5 и отсутствует опасность удара ковша по стреле, диод 27 первого управляемого днодного блока 19 ограничения открыт и обеспечивает нулевое значение выходного напряжения первого суммирующего усилителя 13, что исключает влияние защиты на нормальные режнмы управления в процессе транспортировки ковпака в рабочей зоне, обеспечивая высокую манев2р ренность н производительность драглайна.

При kM,) M„, когда ковш приближается к граничной кривой 5, диод 27 заперт, а с выхода первого суммирующего усилителя 13 на управляющие входы механнзмов 25 тягн н 26 подъема поступает сигнал, препят25 ствующии приближению ковша к стреле.

Поступающие на входы первого суммирующего усилителя 13 выходные сигналы датчнков !7 н IS скоростей механизмов подъема и тяги обеспечивают упреждение подачи

3о сигнала защиты на управляющие входы механизмов подъема н тяги пропорционально алгебраической сумме скоростей этих механнзмов, исключая перерегулнрования н колебания в процессе защиты.

Сигнал защиты осуществляет одннако35 вое изменение скоростен механизмов подьема н тяги до нх выравнивания с противоположнымн знаками, вследствие чего ковш либо останавливается на границе 5 (траектория 7) при одинаковых начальных ско4р ростях механизмов в сторону уменьшения длин канатов (заведомо неверные действия машиниста), либо продолжает режим подьема по траектории 8 влоль границы 5 (скорость механизма тяги в сторону увеличения длины каната выбрана машинистом меньше. скорости привода подъема), либо продолжает режим опускания по траектории 9 вдоль границы 5 (скорость механизма подьема прн опускании ковша выбрана машинистом меньше скорости механизма тяги).

Выходной сигнал датчика 15 момента М„ нагрузки механизма подъема н выходной снг нал источника 23 постоянного напряжения, пропорциональный допустимому значению

Мида момента нагрузки механизма подьема, подают с противоположными знаками на входы второго суммирующего усилителя 14, где осуществляется их сравнение.

Прн Mn (М„д, когда ковш находится в рабочей зоне н отсутствует опасность превышения нагрузкой допустимого874893 значения, диод 28 второго управляемого диодного блока 20 ограничения открыт, а выходной сигнал второго суммирующего усилителя t 4 отсутствует. При приближении груженого ковша к граничной кривой

1О результат сравнения величий М„и М„,„, становится положительным, диод 28 заперт, а выходной сигнал второго суммирующего усилителя 14 поступает на управляющий вход механизма 25 тяги и через инерционное звено 24 — иа управляющий вход механизма 26 подъема, прекращая нриближение ковша к стреле. Поступающие на входы второго суммирующего усилителя 14 выходные сигналы датчиков 17 и 18 скоростей механизмов подъема и .тяги обеспечивает упреждение появления сигнала защиты пропорционально алгебраической сумме скоростей механизмов подъема и тяги, исключая перерегулироваиии и колебания в процессе защнтй.

Благодаря введению инерционного звена 24 между выходом второго суммирующего усилителя 14 и управляющим входом механизма 26 подъема более интенсивное воздействие сигнала защиты обеспечивается на управляющий вход механизма 25 тяги, что при неточных действиях машиниста переводит груженый ковш на траекторию

11 вдоль границы 1О для продолжения подьема ковша Только в случае, если за время действия защиты машинист не внесет коррективы в свои неточные действия, будет осуществлено также воздействие на механизм подъема, обеспечивая надежную защиту от превышения нагрузкой допустимой величины. Такое построение - устройства, обеспечивая высокую надежность защиты, способствует сохранению высокой производительности драглайна.

При транспортировке груженого ковша защита от растяжки обеспечивается вторым суииирующим усилителем. 14, ограничивают его нриближение ковша к стреле граничной кривой 1О, а первый операционный усилитель 13 выполняет при этом роль вспомогательной защиты, которая сработает в. случае отказа защиты, обеспечиваемой вторым суммирующим усилителем 14, что повышает надежность защиты.

С понижением загрузки ковша умень,шается момент нагрузки механизма подьема, а потому граничная кривая, ограничивающая с помощью второго суммирующего усилителя 14 приближение ковша к стреле в функции момента нагрузки механизма подема, перемещается от кривой 10 до кривой

12, в то время как граничная кривая 5, ограничивающая с помощью первого суммирующего усилителя 13 приближение ковша к стреле на основе сравнения величин

@he и М„, не меняет свое положение изменением загрузки ковша.

При порожнем ковше ограничение приближения ковша к стреле обеспечивается с помощью первого суммирующего усилителя 13 граничной кривой 5 (причем с повышенным упреждением пропорционально алгебраической сумме скоростей механизмов подъема и тяги благодаря уменьшению значений нагрузок этих механизмов), что обеспечивает защи-,у как от удара ковша по стреле, так и от превышения нагрузкой

1в допустимой величины, которая при этом достигается лишь на кривой 12, расположенной ближе к стреле.

В процессе транспортировки ковша мо1s мент нагрузки механизма подъема больше момента нагрузки механизма тяги, поэтому разность пропорциональных этим моментам сигналов, поступающих с выхода датчиков

15 и 16 иа входы разомкнутого операционного усилителя 21, обеспечивает на его вы2О ходе конечное значение напряжения, ограничиваемого стабилитроном 22, которое поступает на управляющие входы первого

19 и второго 20 управляемых диодных ограничителей и запирает диоды 29 и 30. При этом обеспечивается возможность появления «а выходах первого 13 и второго 14 суммирующих усилителей сигналов защиты в описанных выше режимах приближения ковша к стреле, а величина этих сигналов ограничивается с помощью потенциомет36 ров 31 и 32 значениями, допустимыми для механизмов 25 тяги и 26 подъема.

В режиме копания, когда отсутствует опасность возникновения режима растяжки, момент нагрузки механизма подъема меньше момента нагрузки механизма тяги, стаЗ билитрон 22 работает в режиме диода и закорачивает цень обратной связи разомкнутого операционного усилителя 21, выходное напряжение которого при этом равно нулю. Поскольку при этом равно нулю на4о пряжение на управляющих входах управляемых диодных блоков 19 и 20 ограничения, исключается возможность появления сигналов на выходах первого 13 и второго

14 суммирующих усилителей при любых сигналах на их входах, что исключает возможность ложного срабатывания защиты и этим повышает надежность управления.

Таким образом, изобретение позволяет упростить и повысить надежность управления за счет выполнения более простых операций (например, сравнение сигналов вместо операции определения производной момента нагрузки механизма подъема по сумме длин канатов), с большей точностью и надежностью характеризующих контролируемые в процессе управления параметры, у а потому повышающих надежность управления, а также за счет осуществления защиты воздействием на механизмы тяги и подъема и исключения ложных срабатываний защиты в режимах, в которых отсут874893

Формула изобретения оп

Составитель Е. Елизаров

Редактор И. Юрковецкий . Texpea Л. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 927б 50 Тирам б9б .. Подписное

ВНИИПИ 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 ствует опасность возникновения аварий, При этом упро1цается работа машиниста, уменьшается его утомляемость, что также повышает надежность управления и способствует повышению производительности драглайна, Устройство для управления механизмами подъема и тяги драглайна с защитой от растяжки ковша, содержащее два суммирующих усилителя, выход первого из ко1 орых подключен к управляющему входу привода механизма тяги, два датчика моментов нагрузки, подключенные ко входу первого суммирующеГо усилителя, и подключенные ко входам первого и второго суммирующих усилителей датчики скоростей механизмов подъема тяги, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, оно снабжено двумя управляемыми диодными блоками ограничения, разомкнутым операционным усилителем с двумя входами и включенным в цепь его обратной связи стабилитроном, источником постоянного напряжения и инерционным звеном, причем первый и второй управляемые диодные блоки ограничения включены в цепи обратных связей соответственно первого и второго суммирующих усилителей, а их управляющие входы соединены с выходом -разомкнутого операционного усилителя, два входа которого подключены к выходам датчиков моментов нагрузки ме-

10 ханизмов подъема и тяги, входы вторбго суммируюшего усилителя соединены с выходами датчика момента нагрузки механизма подъема и источника постоянного напряжения, выход второго суммирующего усилителя подключен к управляющему входу механизма тяги и через инерционное звено — к управляющему входу механизма подъема, к которому подключен также выход первого суммирующего усилителя.

Источники информации, 2В принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 25937l2/03.

2. Авторское свидетельство СССР № 20228I кл. Н 02 Р 5/00, l966 (прототип).