Устройство автоматического управления режимом работы погрузочного органа горной погрузочной машины с нагребными лапами

 

(72) Авторы

Т .Ф. Але ксеен ко, А. П . Гадюч ко, Г. Н . Катаев и В.П,Максимов (4) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

РЕП<ИМОМ РАБОТЫ ПОГРУЗОЧНОГО ОРГАНА

ГОРНОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ МАШИНЫ С НАГРЕБНЫМИ

ЛАПАМИ

Изобретение относится к области управления режимом работы горных машин и может быть использовано в угольной и горнорудной промышленности на погрузочных машинах с гидравлическим автономным приводом исполнительного органа, Неавтоматиэированная горная погрузочная машина с нагребными лапами пу- тем придания возвратно-поступательно о го движения нагребным лапам осуществляет погрузку горной массы на конвейер 1/.

Однако геометрические параметры и скорости нагребных лап в процессе работы машины не изменяются. Поэтому производительность погрузки и потребляемая мощность приводами горной погрузочной машины изменяются при изменении крупности и влажности погружаемого материала, что приводит к уменьшению ее производительности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматического

2 уйравления режимом работы погруэочного органа погрузочной машины с нагребными лапами, включающее асинхронный двигатель, насос, в напорную гидромагистраль которого подключены гидромотор и регулируемый дроссель, а в сливную гидромагистраль включены предохранительный гидроклапан и сирена.

Привод подачи такой машины состоит из двух гидромоторов, образующих гидравлический дифференциал, связанных с механическим дифференциалом и далее через трансмиссию с гусеничным движителем. Погрузочный орган приводится во вращение от третьего гидромотора и включен последовательно с гидромотором, образующими первое плечо гидравлического дифференциала.Регулируемый дроссель, установленный в сливной магистрали гидромотора, образующего второе плечо гидродифференциала, необходим для создания тормозного задающего момента. Скорость подачи регулируется в зависи90545

На фиг, 1 представлена электрогидравлическая схема устройства автоматического управления режимом рамост и от вели чи ны суммарного момента (т.е. обусловлена суммарными сопротивлениями внешней среды на погрузочном органе и ходовой части) в рамках заданного тормозного момента (21, Недостатком известной машины является отсутствие автоматического управления режимом работы погрузочного органа по производительности. о

Цель изобретения - рациональное использование установленной мощности привода погрузочного органа.

Цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком расхода, че- ts тырьмя гидроцилиндрами, двумя реверсивными гидрозолотниками, двумя гидрозамками, рычажно-шарнирным механизмом в виде пары двуплечих рычагов и электроблоком, состоящим из индукционного преобразователя, усилителяформирователя импульсов, логической схемы наличия импульсов, релейнотиристорного элемента, концевого вь|ключателя и двух электромагнитов, д причем датчик расхода гидравлически связан с регулируемым дросселем и первым гидроцилиндром, со штоком которого механически связаны штоки двух реверсивных гидрозолотников, выходы 30 первого гидрозолотника гидравлически связаны через первый гидрозамок с напорными и сливными магистралями параллельно включенных второго и третьего гидроцилиндров, штоки которых шарнирно соединены с секторными пластинами, выходы второго гидрозолотника гидравлически соединены через второй гидрозамок с напорными и сливными магистралями четвертого гидроцилиндра, шток которого соединен с рычажно-шарнирным механизмом, входы обоих гидроэолотников подключены к напорной гидромагистрали насоса, индукционный преобразователь имеет магнитную связь с лопастями датчика расхода и подк.,ючен к входу усилителя-формирователя импульсов, выход которого соединен с входом логической схемы наличия импульсов, соединенный через релейно-тиристорный элемент, с электромагнитами, механически связанными с гидрозамками, а концевой выключатель установлен на первом гидрозолотнике.

55 боты погрузочного органа горной погрузочной машины с нагребными лапами; на фиг. 2 и 3 - конструктивная компоновка автоматизированного погрузочного органа.

Устройство состоит иэ электрогидравлического привода, включающего асинхронный двигатель 1, нерегулируемые насос 2 и гидромотор 3, механической трансмиссии погрузочного ор1 гана, включающей две пары конических шестерен 4, синхронизирующий вал 5, ведущие диски 6 с кривошипами 7, корпусов нагребных лап 8, направляющих полэунов 9, рамы погрузочного органа 10, иэ системы управления формой траекторий лап, включающей рычажношарнирный механизм формы траекторий, лап 11 с внутр ííèìè 12 и внешними

13 плечами рычагов и четвертый гидооцилиндр управления формой траекторий лап 14; системы управления формой гребков, включающей два рычажно-шарнирных механизма изменения

Формы гребков 15 с секторными пластинами 16, закрепленными шарнирно в верхней части гребков 17, второй и третий гидроцилиндры управления формой гребков 18. Конструктивно система управления формой траекторий лап расположена (фиг. 2) между рабочей 19 и холостой 20 ветвями конвейерной цепи под рамой 10 погрузочного органа.

Зле ктрогидравлический регулятор включает гидравлическую часть, в которую входят регулируемый дроссель 21, датчики расхода 22 лопастного типа, первый гидроцилиндр 23, два реверсивных гидроэолотника 24 и 25 с возврат- ными пружинами, два гидрозамка 26 и 27 золотникового типа с возвратными пружинами, и электроблок, в который входят дифференцирующий индукционный преобразователь 28, усилительформирователь импульсов 29, логическая схема 30 наличия импульсов, релейный тиристорный элемент 31 и два электр ромагнита 32 и 33, Предохранительный гидроклапан 34 и гидросирена 35 соединяют напорную гидромагистраль гидромотора 3 со сливом, На первом реверсивном гидроэолотнике 25 установлен концевой выключатель 36, который электрически связан с электроприводом механизма подачи погрузчика.

Механизм пода и на фиг. 1-3 не показан. На фиг. 1 гидравлические

905457

ы однозначно определяет нейтральные положения реверсивных гидрозолотников 24 и 25 по расстояниям их возможного перемещения вправо Ь и влево

15 g ..Нейтральные положения этих гидрозолотников 24 и 25 соответствует номинальному давлению в напорной магистрали гидромотора 3, а следовательно, соответствует номинальному режима му погрузочного органа по потребляемой мощности и производительности по груз ки .

При перемещении поршня вспомогательного гидроцилиндра 23 и г :дро25 золотников 24, 25 вправо масло из напорной полости вспомогательного гидроцилиндра 23 поступает через датчик расхода 22 лопастного типа и регулируемый дроссель 21 к гидроЗо мотору 3.

Регулируемый дроссель 21 выполняет функции сглаживающего фильтра и обеспечивает сглаживание пульсаций давлений масла в напорной магистрали гидромотора 3 являющиеся следствием импульсн го характера рабаты нагребных лап до среднего значения, Степень сглаживания и постоянная времени усреднения нагрузок на пар4О ных нагребных лапах задаются положением рукоятки управления дросселя

21 при настройке регулятора. Датчик расхода 22 лопастного типа регулирует движение потока масла, 5 под действием которого ферромагнитные лопасти датчика расхода 22, находящиеся в немагнитном корпусе, приводятся во вращение . В корпусе датчика расхода 22 вмонтирован дифо ференцирующий индукционный преобразователь 28. На выходе этого преобразователя генерируется электрический импульсный сигнал при проходе феррома гни тной лап аст и через место его установки. Импульсный сигнал, 5 связи показаны жирными линиями, механические связи - двойным контуром, электрические связи тонкими сплошными линиями, а возможные перемещения при работе устройства механических элементов и потока масла в гидравлических коммуникациях указаны стрелками .

Соединения гидроцилиндров управления формой гребков 18 с гребками 17 10 и с секторными пластинами 16 показан в увеличенном масштабе на фиг, 3 и на выносном сечении A-A фиг.1. фиг.3 поясняет также схематично подвод гидромагистралей к гидроцилиндру управления формой гребков 18.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Асинхронный двигатель 1 вращает с постоянной скоростью нерегулируемый насос 2, основной нагрузкой кото рого является гидромотор 3. Вал гидромотока 3 передает вращение с постоянной скоростью через две пары конических шестерен 4 и синхрониэирующий вал 5 на ведущие диски 6. >(естко закрепленные на ведущих дисках 6 и шарнирна связанные с корпусами нагребнФх лап 8 кривошипы 7 передают циклические вращательные движения корпусам нагребных лап 8 со сдвигом о

flo фазе на 180 . Пазы хвостовых частей корпуса нагребных лап 8 перемещаются по направляющим полэунам 9, которые посредством рычагно-шарнирного механизма изменения формы траекторий лап 11 изменяют свое положение. Внешние условия погрузки оцениваются величиной момента сопротивления на гребках 17 нагребных лап, причем этот момент сопротивления через механическую связь погрузочного органа трансформируется пропорционально в величину давления в наflopHoN магистрали гидромотора 3, При моменте сопротивления, меньшем номинального момента, развиваемого гидромотором 3 (погрузочный орган недогружен и имеет низкую производительность), последний приводит в движение парные нагребные л;.пы через шарнирно-кулисные механизмы с постоянной частотой колебаний, так как предохранительный гидроклапан 34 настроен на давление, соответствующее нагруз"

5 кам ware номинальнои величины, а расход насоса 2 постоянный.

Под действием результирующей силы, получаемой от сравнения суммарной силы возвратных пружин реверсивных гидрозолотников 24, 25 с меньшей по величине силой на штоке вспомогательного гидроцилиндра 2 3, пропарционал ьной величине давления в напорной магистрали гидромотора 3, происходит движение (см. фиг, 1) штока первого гидроцилиндра 23 вправо на величину перемещения, равного расстоянию Ь.

Равенство нулю результирующей силы усиленный по амплитуде и сформированный по длительности и крутизне фронтов в усилителе-формирователе импульсов 29, поступает на вход ло905457 гической схемы наличия импульсов

30, которая обеспечивает на выходе единичный сигнал при вращении лопастей датчика расхода 22 и нулевой сигнал при их остановке . От логического единичного сигнала включается репейный элемент 31 тиристорного типа. его выходное напряжение, снимаемое с двух идентичных выходов подается на электромагниты 32 и 33.

Электромагниты 32 и 33, преодолевая силу действия пружин первого и второго гидрозамков 27 и 26, передвигают штоки их в крайнее левое положение и гидрозамки 26, 27 открывают свободное движение масла к полостям гидроцилиндра управления формой траектории лап 14 и гидроцилиндров управления формой гребков 18.

Таким образом, независимо от направления перемещения (т,е при любом перемещении или в динамическом состоянии реверсивных гидрозолотников 24, 25) гидрозамки 26, 27 открывают доступ масла к гидроцилиндрам управления !4 и 18 и последние могут формировать соответствующие управления режимом работы погрузочного органа, а при статическом состоянии реверсивных гидрозолотников 24, 25 управления режимом работы погрузочного органа отсутствует, В свою очередь статическое состояние реверсивных гидрозолотников 24, 25 соответствует их нейтральному поло- зз жению, так как силовое взаимодействие на штоке вспомогательного гидроцилиндра 23 уравновешено на уровне номинального режима работы погрузочного органа по потребляемой мощности 4о и по производительности погрузки.

Рри настройке регулятора постоянная времени регулируемого дросселя

21 подбирается таким образом, чтобы

45 за время открытого состояния гидрозамков 26, 27 гидроцилиндры управления

14 и 18 успели отслеживать (что равносильно дпя формы траектории лап и формы гребков отыскивать) номинальный режим работы погрузочного зо органа . В цепом, из принципа работы контура обратной связи вытекает, что функционально этот контур при укаэанной настройке его обеспечивает. релейную отрицательную дифференциальную обратную связь по положению штоков гидроцилиндров управления формой траекторий лап и формсй гребков 14 и 18 в рамках требуемого целью изобретения режима работы погрузочного органа.

При перемещении вправо второго реверсивного гидроэолотника 25 (см. фиг. 1) на расстоянии . Ь и при открытом втором гидроэамке 26 соединяются одна полость гидроцилиндра управ. ления формой траекторий лап 14 с напорной магистралью гидронасоса 2, а вторая полость - со сливной магистралью. Через рычажно-шарнирный механизм изменения формы траекторий лап

11 происходит увеличение площади загребания гребками 17 погружаемого материала в направлении увеличения производительности и дозагрузки по мощности погрузочного органа. Если этого управления недостаточно и наблюдается дальнейшее перемещение вправо штока вспомогательного гидроцилиндра 23 на расстояние равное b; то при максимальной площади загребания начинает увеличив ться площадь захвата гребками 17 погружаемого материала за счет аналогичного соединения полостей гидроцилиндров управления формой гребков 10 через первый реверсивный гидрозолотник 25 и первый гидрозамок 27 с напорной магистралью насоса

2 и со сливом. Здесь через рычажношарнирные механизмы изменения формы гребков 15 происходит увеличение площади захвата гребками 17 погружаемого материала в направлении увеличения производительности и дозагруэки по мощности погрузочного органа до номинальных уровней.

Все процессы управления в случае перегрузки погрузочного органа и превышения давления в напорной гидромагистрали гидромотора 3 выше номинального уровня,, соответствующего большим внешним моментам сопротивления, происходят в устройстве в обрат" ной последовательности. Этим обеспечивается стабилизация режима работы погрузочного органа на уровне номинальной величины по потребляемой мощности привода и производительности погруэочногO H . Ec HHHN мальных площадях захвата и загребания погружаемого материала гребками

17 нагрузки на погрузочном органе и давление в напорной магистрали насо" са 2 не уменьшаются, то дальнейшее перемещение поршня вспомогательного гидроцилиндра 23 влево (см.фиг.1) 9

905457

l0 на расстояние С обеспечивает соединение напорной магистрали насоса

2 со сливом через регулируемый дроссель 21 и датчик расхода 22.Рас-, ход масла, поступающего в гидроиотор 5

3 эа счет дополнительного слива уменьшается, обеспечивая тем самым, пониженную частоту колебаний нагребных лап, Одновременно подается сигнал на останов подачи машины (на cxe- ме фиг. 1 зти связи не показаны,так как они очевидны и их действие обеспечивается посредством концевого выключателя, установленного на первом реверсивном гидрозолотнике 25 и взаимодействующего с буртиком штока вспомогательного гидроцилиндра 23).

Такое управление характерно для режима работы погрузочного органа при кратковременных технологических перегрузках. Уменьшение частоты колебаний нагребных лап при минимальных площадях захвата и загребания и при отсутствии подачи машины на штабель погружаемого материала необходимо для обеспечения автоматической защиты погрузочного органа от поломок и проработки погружаемой массы при остановленной машине на пониженной частоте колебаний парных лап. Зо

Защита от аварийных перегрузок (заклинивание между лапами негабарита и т.д.) погрузочного органа по делению в напорной магистрали гидромотора 3 обеспечивается гредохрани- as тельным гидроклапаном 34. При его срабатывании одновременно останавчивается машина (так как расстояние С выбрано полностью) и останавливаются лапы (так как на;ос 2 работает на 4о слив через откоытый предохранительный гидроклапан 34), Данный режим сопровождает ся аварийной си гнали з ацией с помощью гидросирены 35, установленной на сливе предохранитель- 4s ного гидроклапана 34.

Прирост производительности на физической модели эа счет автоматизации равен 0,06 м1/мин, что в пересчете на реальную машины соответству- 5р ет примерно 0,48 м /мин. формула изобретения

Устройство автоматического управления режимом работы погрузочного органа горной погрузочной машины с нагребными лапами, содержащее асин" хронный двигатель, насос, в напорную гидромагистраль которого подключены гидромотор и регулируемый дроссель, а в сливную гидромагистраль включены предохрани тельный гидр окла пан и сирена, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью рационального использования установленной мощности привода погрузочного органа, снабжено датчиком расхода, четырьмя гидроцилиндрами, двумя реверсивными гидрозолотниками, двумя гидрозамками, рычажно-шарнирным механизмом в виде пары двуплечих рычагов и электроблоком, состоящим иэ индукционного преобразователя, усилителя-формирователя импульсов, логической схемы наличия импульсов, релейно-тиристорного элемента, концевого выключателя и двух электромагнитов, причем датчик расхода гидравлически связан с регулируемым дросселем и первым гидроцилиндром, со штоком которого механически связаны штоки двух реверсивных гидрозолотников, выходы первого гидроэолотника гидравлически соединены через первый гидрозамок с напорными и сливными магистралями параллельно вклю енных второго и третьего гидро4 цилиндров, штоки которых шарнирно соединены с секторными пластинами,выходы второго гидрозолотника гидравлически соединены через второй гидрозамок с напорными и сливными магистралями четвертого гидроцилиндра,шток которого соединен с рычажно-шарнир" ным механизмом, входы обоих гидрозолотников подключены к напорной гидромагистрали на оса, индукционный преобразователь имеет магнитную связь с лопастями датчика расхода и подключен к входу усилителя-формирователя импульсов, выход которого соединен с входом логической схемы наличия импульсов, соединенной через релейнотиристорный элемент с электромагнитами, механически связанными -с гидрозамками, а концевой выключатель установлен на первом гидроэолотнике .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иакашев В.Н ., Сорокин Е .А., Погрузочная ма ина ПНБ-ЗК, И., "Недра", 1971, с. 24-34.

2. Водяник Г.И., Дровников А.Н., Васильев 10,А, Погрузочная машина бокового захвата с автоматически регули" руемым режимом работы. - "Известия

Северо-Кавказского центра высшей школы". Серия технических наук. Р l с. 29-32, 1973 (прототип) .

905457

07,g

t7

Составитель А. Онищенко

Редактор С. Запесочный Техред И.Рейвес Корректор Н. Ивыдкая

Заказ 315/46 Тираж 623 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,