Устройство автоматического управления горной погрузочной машиной с нагребными лапами

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 875028

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено Об.l2.78 (21) 2694514/22-03. (5l ) М. Кл. с присоединением-заявки № —.

Е 21 С 35/24

Гасударственный квинтет (23) Приоритет—

Опубликовано. 23.10.81. Бюллетень № 39 (53) 622.619

" (088.8) по делам нэобретеннй и открытий

Дата опубликования описания 28.10.81 (72) Авторы изобретения

В. Т. Загороднюк, Г. Н. Катаев, В. А. Жуков,и С. В. КорольскийНовочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе Министерства высшего и среднего сйейиального образования РСФСР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ

ПОГРУЗОЧНОЙ МАШИНОЯ С.НАГРЕБНЫМИ ЛАПАМИ

Изобретение относится к автоматизации горных машин и может быть использовано в системах оптимального регулирования режимов работы горных погрузочных машин с нагребными лапами по минимуму энергоемкости погрузки или по максимуму производительности машины; оснащенной регулируемым приводом на ходовой части.

Известно устройство автоматического управления погрузочной машиной с нагре6иыми лапами, содержащее один контур управления, включающий датчик тока и две ветви тл последовательно включенных элементов,сравнения и релейных элементов, и второй, контур управления, включающий датчик тока . н релейных элементов i I ).

Однако в данном устройстве не обеспечивается оптимальное регулирование режи- т% мов работы и защита от перегрузок по разным технологическим причинам.

Известно также устройство автоматичес-. кого управления горной машиной, содержащее датчик и задатчик нагрузки, элемент сравнения по нагрузке, датчик скорости подачи, вычислительный блок, элемент сравнения по скорости подачи, логические блоки контроля перегрузки и контроля отклонений по скорости подачи, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов сравнения, и четыре схемы совпадения 121. .Однако известное устройство не обеспечивает требуемого комплекса защит от перегрузки врнвода подачи (т.е. ходовой части), Цель изобретения — повышение производительности и надежности машины.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено двумя элементами задержки, второй из которых имеет управляющий вход, двумя ключами с двумя управляющими входами, двумя нуль-органами, задатчиком скорости отвода машины, датчиком скорости вращения привода исполнительного органа, нзодромным и апериоднческим звеньями, сум матором управляющего воздействия, сумматором управлейия реверсом машины, элементом памяти и трехуровневой лоГической схемой с двумя входами, блоком деления н датчиком производительности, блоком вычисления времени задержки, а датчик нагрузки выполнен с двумя выходами, второй нз которых и выход датчика пронзводи1ельности

875028

3 4 подключен к блоку деления, соединенному матора управляющего воздействия 30: Пос входом вычислительного блока, причем грузочная машина 1 включает регулируемый вход элемента сравнения по скорости подачи привод ходовой части и элементы отключечерез изодромное звено подключен к сумма- ния приводов ходовой части и исполнительтору управляющего воздействия, соединен- ного органа. Датчик нагрузки 2 имеет два ному с приводом ходовой части .машины, а 5 выхода. С первого его выхода снимается перые входы схем совпадения соединены с информация о потребляемой приводом исвыходом логического блока контроля пере- пытательного органа погрузочной машины 1 грузки, вторые входы первой и второй схем мощности, а со второго выхода снимается совпадения подключены соответственно к информация о потребляемом этим приводом разнополярным выходам логического блока токе. контроля отклонений по скорости подачи, Устройство работает следующим обравторые входы гретьей и четвертой схем сов- зом. падения через первый и второй нуль-орга- Величина, пропорциональная энергоемны соответственно подключены к выходам кости погрузки, снимается с выхода блока датчиков скорости подачи и скорости вра- деления 4, как результат деления мощности щения привода исполнительного органа, вы- 1з на производительность погрузки, фиксируеход первой схемы совпадения непосредст- мых соответствующими датчиками 2 и 3. венно и выходы второй схемы совпадения Вычислительный блок 5 по статической экстчерез второй элемент задержки подключены ремальной характеристике энергоемкости BOк управляющим входам первого ключа, вы- грузки, являющийся функцией скорости поход которого через апериодическое звено сое- дачи, отыскивает ее минимальную величину, динен с сумматором управляющего воздей- о которой соответствует оптимальная в этом ствия, выход третьей схемы совпадения че- смысле скорость подачи машины: Задаюрез первый элемент задержки и выход чет- щее оптимальное воздействие, пропорциовертой схемы совпадения через элемент па- иальное оптимальной скорости подачи, с вымяти подключены как к управляющим вхо- хода вычислительного блока 5 подается на дам второго ключа, соединенного с суммато- положительный вход элемента сравнения 6, ром управляющего воздействии, так и к вхо- на отрицательный вход которого подается дам трехуровневой логической схемы, выхо- сигнал обратной связи с датчика скорости ды которой подключены к приводу ходовой подачи 7, Отклонение по скорости подачи, части машины; выход изодромного звена снимаемое с выхода элем нта сравнения 6, подключен ко входу первого ключа и ко вхо- усиливается, интегрируется и суммируется ду сумматора управления реверсом машины, 30 изодромиым звеном 8 При отсутствии переко входу которого также подключен задат-. грузки на исполнительном органе получаечик скорости отвода машины, а выход этого woe управляюц1ее воздействие контура самосумматора .соединен со входом второго клю- настройки (оптимизации) через суммирую- . ча, причем управляющий вход элемента за- щий вход сумматора управляющего воздейдержки через блок вычисления времени за-:, ствия 30 поступает на регулируемый придержки соединен с выходом датчика скорос- З вод ходовой части погрузочной машины 1. ти подачи, а выход элемента памяти также Этот привод отрабатывает оптимальную подключен к приводу ходовой части машины. скорость подачи, соответствующую статиНа фиг. 1 представлена блок-схема уст- чески оптимальному режиму погрузки по

pohnsa; на фиг. 2 и 3 — режимы работы. энергоемкости и производительности, так как

Устройство автоматического .управления 4 оптимальные режимы по энергоемкости и горной погрузочной машиной l состоит из производительности в функции скорости датчика энергоемкости, .который включает подачи для- погрузочных машин с нерегулидатчик нагрузки 2, датчик производитель- руемым приводом исполнительного органа ности 3 и блок деления 4, вычислительного совпадают. Указанный оптимальный режим блока 5, элемента сравнения 6 по скорости нестационарен, ибо зависит от внешних слуподачн, датчика скорости подачи 7, изодром- 45 чайных факторов, которыми являются соного звена 8, логических блоков контроля 9 вокупность характеристик штабеля и погруперегрузки и контроля 10 отклонений по . жаемого материала и пр. Поэтому в устройскорости подачи, четырех схем совпадения стве на оптимальный режим работы погру11 вЂ, 14, задатчика 15 нагрузки и задатчи- зочной машины 1 наложены ограйичения w ка 16 скорости отвода машины, элемента недопустимым статическим и динамическим сравнения 17 по нагрузке, элементов за- перегрузкам. Эти ограничения выполняют держки 18 и 19, датчика 20 скорости контуры защит, локализующие все виды техвращения привода исполнительного органа, нологических и аварийных режимов работы нуль-органов 21 и 22, блока вычисления исполнительного органа. времени задержки 23 ключей 24 и 25, сумма- Наличие перегрузки по току двигателя тора унравления реверсом машины 26, апе- исполнительного органа фиксируется в ре риодического звена 27, логического элемен- зультате сравнения сигналов, снимаемых со та ПАМЯТЬ 28, трехуровневой логической второго выхода датчика 2 и выхода задатсхемы 29 с задержкой от отключения и сум- чика 15 нагрузки, на элементе сравнения 17

875028

5 логическим блоком 9 контроля перегрузки.

Прн этом на его выходе формируется единичный сигнал, который подается на первые входы схем совпадения 11 — 14. Если работа контура самонастройки направлена на ликвидацию перегрузки, что соответствует отри-. З цательной величине ошибки управления по скорости подачи машины, то на отрицательном выходе логического блока 10 контроля отклонений по скорости подачи выделяется единичный сигнал, подаваемый на второй . вход второй схемы совпадения 12. При этом 10 единичный сигнал с выхода схемы совпадения 12, поступающий на вход второго элемента задержки 19, запускает этот элемент задержки. Последний начинает отсчет времени задержки на срабатывание защиты.

Управление быстродействием срабатывания зашиты в функции скорости подачи машины 1 осуществляется настройкой второго элемента задержки 19, подаваемой на его уп- ° равляющий вход с выходом блока вычисле- р ния времени задержки 23. Указанная настройка моделируется в виде напряжения и вычисляется в блоке 23 по заказу в, = -Д, где V — скорость подачи машины, а и Ь = константы.

Кратковременная допустимая технологи- ческая перегрузка, которую исполнительный орган ликвидирует за время меньше L за счет .уменьшения скорости подачи под.действием управления ходовой частью машины 1 контуром самонастройки, не приводит к срабатыванию зашиты. При этом вторая схема совпадения 12 производит сброс начавшегося запуска второго элемента задержки 19.

Если самоликвидация перегрузки испол. нительным органом за время > rre нроизойдет, что свидетельствует о недопустимом тех- д нологическом режиме работы, то включается второй элемент задержки 19, и единичный сигнал с выхода его, подаваемый на второй управляющий вход первого ключа 24, обеспечивает замыкание последнего. Первый ключ 24 через свой магистральный вход и 4о апериодическое звено 27 с коэффициентом передачи, равным единице, соединяет выход изодромного звена 8 с первым вычитающим. входом сумматора управляющего воздействия 30. Погрузочная машина 1 начинает 4 уменьшать скорость подачи по апериодическому закону за счет компенсации на сумматоре управляющего воздействия 30 управляющего воздействия контура самонастройки управлением с выхода апериодического звена 27. Устранение перегрузки в течение у1 времени, меньшем постоянной времени апериодического звена 27, приводит к отключению защиты, так как несовпадают сигналы ,на входах второй схемы совпадения 12, и дальнейший режим работы машины 1 определяется контуром самонастройки. Неустра- N нение перегрузки приводит к остановке ма шины и включению третьей схемы совпаде6 ния 13, так как на второй вход ее подают еди ничный сигнал с выхода первого нуль-органа 21, срабатываемого при скоростях подачи, близких к нулю и отрицательных. Единичный сигнал с выхода третьей схемы совпадения 13 запускает первый элемент задержки 18. Начинается отсчет постоянной величины времени т, необходимого для проработки исполнительным органом обрушившегося или скопившегося груза на питателе с остановленной ходовой частью.

Если за время, перегрузка исполнительного органа самоустранится, то третья схема совпадения 13 дает отказ срабатывания защиты.и обеспечивает сброс запуска первого элемента задержки 18, приведя его в исходное состояние. Если по истечении этого времени перегрузка не самоустранится (ситуация близка к аварийной), то вклю- . чается первый элемент задержки 18 и своим выходным единичным сигналом включает второй ключ 25 через его первый управляющий вход, а также перебрасывает трехуровневую логическую схему 29 с задержкой на отключение по ее первому входу из состояния отрицательной логической единицы на выходе в положительную, что определяет начало отсчета логической схемой 29 выдержки времени . В результате включения второго ключа 25 на выходе сумматора управляющего воздействия 30 появляется отрицательный сигнал, равный по абсолютной величине выходному сигналу задатчика 16 скорости подачи машины назад, так как управляющее воздействие снимаемое с выхода изодромного звена 8, проходя через сумматор управления реверсом машины 26 через его первый вход и второй ключ 25, компенсируется на втором вычитающем входе сумматора управляющего воздействия 30. Маши на начинает отход из опасной зоны погрузки с постоянной скоростью, пропорциональной сигналу задатчика 16 скорости отвода, поступающему на второй вход сумматора управления реверсом машины 26. Устранение перегрузки в рамках времени обеспечивает отказ дальнейшей работы, защиты, переход всех логических элементов в первоначальное состояние и нормальную работу контура самонастройки с последующим плавным выбором статического оптимального режима по энергоемкости погрузки. Плавность перехода на оптимальный режим погрузки определяется динамическими параметрами вычислительного блока 5 и изодромного звена 8, согласованными с постоянными времени и коэффициентами передачи погрузочной машины.

Устранение перегрузки по истечении времени Ъ приводит к автосбросу выходного сигнала трехуровневой логической схемы 29 в нулевой уровень. Как результат, эта схема отключает привод машины I и переключает схему на -режим ручного управления.

Это необходимо для того, чтобы обслужи875028

8 е- кой от пусковых токов этого двигателя (эта а-:вязь на чертеже не показана).

Формула изобретения вающий персонал смог провести предупр дительный осмотр механической части м шины и изменить геометрическое расположение ее относительно погружаемого шта беля.

Контур самонастройки режима работы погрузочной машины 1 на оптимальную величину по энергоемкости допускает, исходя из статической оптимизации, временную динамическую технологическую перегрузку исполнительного органа, приводящую в своем © развитии к аварийной ситуации. Такой режим проявляется, когда существует динамическая перегрузка, а -вычислительный блок 5 по статической характеристике задает уставку на положительный вход элемента сравнения 6 иа увеличение скорости по- tS дачи машины 1. Так как в этом случае отсутствует тенденция к ликвидации перегрузки контуром самонастройки, и на второй вход первой схемы совпадения 11 подается единичный сигнал с положительного выхода логического блока 10 контроля отклонений 2О по скорости подачи, то защита срабатывается мгновенно за счет совпадения сигналов на входах первой схемы совпадения 11. При этом выходной единичный сигнал первой схемы совпадения 11 подается на первый управляющий вход первого ключа 24, который замыкается. Дальнейшая работа за- .щиты происходит аналогично при замыкании первого ключа 24.

При аварийных перегрузках, например Зо заклинивании парных лап негабаритным грузом, приводящих к опрокидыванию привода исполнительного органа, сигнал на выходе датчика 20 скорости вращения привода исполнительного органа.достигает величины, соответствующей скорости опрокидывания этого привода, что приводцт к срабатыванию второго нуль-органа 22. Последний формирует на своем выходе единичный сигнал, подаваемый на второй вход четвертой схемы совпадения !4, которая своим единичным выходным сигналом включает логический элемент ПАМЯТЬ 28, Единичный сигнал на его выходе запоминается и подается на вход элемента отключения привода исполнительного органа погрузочной машины 1, обеспечивая тем самым снятие напряжения с двигателя исполнительного органа, а также подается на второй управляющий вход второго ключа 25 и второй вход трех уровневой логической схемы 29 с задержкой на отключение, обеспечивая тем самым отход,машины 1 от штабеля и.ее остановку с переходом на ручное управление. Дальнейшая работа машины 1 после осмотра ее обслуживающим персоналом и ликвидации . причин перегрузки производится в автоматическом режиме, буричем сброс логического элемента ПАМЯТЬ 28.производится от кнопки «Пуск» контактора двигателя исполнительного органа с соответствующей отстройТаким образом, в устройстве функционирование контуров защит совместно с контуром самонастройки реализует для погрузочной машины статически оптимальный режим по энергоемкости и производительности погрузки с соблюдением условий рационального динамического режима.

Устройство автоматического управления горной погрузочной машиной с нагребными лапами, содержащее датчик и задатчик нагрузки, элемент сравнения по нагрузке, датчик скорости подачи, вычислительный блок, элемент сравнения по скорости подачи, логические блоки контроля перегрузки и контроля отклонений по скорости подачи, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов сравнения, и четыре схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и надежности машины, оно снабжено двумя элементами задержки, второй из которых имеет управляющий вход, двумя ключами с двумя управляющими входами, двумя нульорганами, задатчиком скорости отвода машины, датчиком скорости зращения привода исполнительного органа, изодромным и апериодическим звеньями; сумматором управляющего воздействия, сумматором управления реверсом машины,.элементом памяти и трехуровневой логической схемой с двумя входами, блоком деления и датчиком производительности, блоком вычисления времени задержки, а датчик нагрузки выполнен с двумя выходами, второй из которых и выход датчика производительности подключены к блоку деления, соединенному с входом вычислительного блока, причем выход элемента сравнения по скорости подачи через изодромное звено подключен к сумматору управляющего воздействия, соединенному с приводом ходовой части машины, а первые входы схем совпадения соединены с выходом логического блока контроля перегрузки, вторые входы первой и второй схем совпадения подключены соответственно к разнополярным выходам логического блока контроля отклонений по скорости подачи, вторые входы третьей и четвертой схем совпадения через первый и второй нуль-органы соответственно подключены к выходам датчиков скорости подачи и скорости вращения привода исполнительного органа, выход первой схемы совпадения непосредственно и выход второй схемы совпадения через второй элемент задержки подключены к управляющим входам первого ключа, выход которого через апериодическое звено соединен с сумматором управляющего воздейст875028

9, вия, выход третьей схемы совпадения через первый элемент задержки н выход четвертой схемы совпадения через элемент памяти подключены как к управляющим входам второго ключа, соединенного с сумматором управляющего воздействия, так и к входам трехуровневой логической схемы, выходы которой подключены к приводу ходовой части машины; выход изодромного звена подключен ко входу первого ключа и ко входу сумматорИ управления реверсом машины, ко входу которого также подключен задатчик скорости отвода машины, а, выход этого сумматора- соединен со входом второго ключа, причем управляющий вход элемента задержки через блок вычисления времени задержки соединен с выходом датчика скорости подачи, а выход элемента памяти также подключен к приводу ходовой части маши. ны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР по за явке ¹ 2368573/03, кл. Е 21 С 35/24, 1976.

)o 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2516213/03, кл. Е 21 С 35 24, 1977.

875028

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 9286/57

Составитель М. См иттен

Техред А. БоАкас Корректор Н. Швыдкая

Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, ж — 35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4