Способ управления процессом черпания экскаватора-драглайна и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советские

Социалистические

Рвс ублик

<1и 910957 (61) Дополнительное к ввт. свив-ву (22) Заявлено 290530 (2} ) 2932307/29-03 (51)М. Кл. с присоединением звввкн,р1е

E 02 F 9/20

Веудлретеааы11 камвтет

СССР

an дмек взееретение к еткрыткЯ (23) Приоритет

Онублнковвно 070382. Бюллетень М 9 (53) УДК 621. 879.

34 (088. 8) Дата оаублнковання описания О?0382 "е

1 .::„ ; ;.1

Ю.Н.Иржак, S.Ф.Иванков, В.И.Кузнецов и В..Ягнятинский т!

Всесоеаиий иауиио-исследовательский и лро ктйо;, конструкторский институт по автоматизиров иному электропри " в промышленности, сельском хозяйстве и на тр нспорте

"ВНИИэлектропривод и Московский ордена Трудового КрФ=ного=-.

Знамени инженерно-строительный институт им. В. 8. Куйбышева (72) Авторы изобретения (71) Заявители (4) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПР1И1ЕССОИ ЧЕРПАНИЯ

ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приводам копающих механизмов экскаваторовдраглайнов и предназначено для управления процессом черпания грунта.

Известен способ управления процессом черпания драглайна, реализованный в устройстве, заключающийся в увеличении натяжения подъемного каната пропорционально пути движения ковша по забою 13.

Недостаток этого способа заключается в отсутствии связи между нагрузкой на привод тяги и натяжением подъемного каната. Поскольку натяже15 ние подъемного каната определяет интенсивность заглубления ковша в забой, то в легких забоях управление со-ласно указанному способу может привести к.стопорению привода тяги при быстром увеличении толщины

1 стружки. В тяжелых забоях управле ние процессом черпания: ухудшает заглубление ковша, что приводит к сни.- жению производительности экскаватора °

Известен также способ, основанный на регулировании величины натяжения подъемного каната в зависимости от нагрузки на привод тяги (21.

Известно устройство для реализации способа, содержащее блок управления приводом подъема, подключенный к питающему двигатель преобразователю, датчики нагрузки и скорости при вода тяги, регулятор натяжения подъемного каната с датчиком натяже- ния, нелинейный элемент и источник постоянного напряжения (2).

Недостатком известного способа и устройства является то, что в ряде технологических ситуаций нагрузка на привод тяги имеет колебательный характер, что нарушает профиль забоя из-за волнистости снимаемой ков" шом стружки, затягивает процесс копания и снижает производительность экскаватора. Объясняется это следуют

91095 щим. При возрастании нагрузки на привод тяги сверх заданного значения система управления процессом черпания выдает сигнал на увеличение натяжения подьемного каната, который крепится к задней части ковша, Возрастание усилия в подъемном канате вызывает подъем .центра тяжести ковша и вместе с тем поворот ковша относительно его зубьев, что приводит к

16 изменению угла резания грунта, При ,увеличении угла резания свыше 3540 сила резания грунта, являющаяся основной составляющей усилия тяги,резко возрастает. Таким образом в оп15 ределенных технологических ситуациях усилие тяги не уменьшается с уменьшением толщины стружки,.а наоборот, может даже увеличиться почти до выхода ковша иэ забоя, Это и приводит.

20 к колебательности процесса черпания.

Целью изобретения является устран ние колебательности процесса черпания грунта и повышение точности уп" равления.

Цель достигается тем, что определяют текущее значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами, корректируют его значение на величи ну допустимой интенсивности изменеЭО ния угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги, изменяют ее значение на скорректированное значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами и регулируют натяжение подьемного каната путем ограничения скорости привода подьема полученным значением.

Устройство, реализующее способ, снабжено блоком вычисления косинуса угла между подъемным и тяговым кана40 тами, датчиками длин подъемного и тягового канатов, сумматором, вторым нелинейным элементом, блоком умножения, ключом и звеном ограничения,причем блок вычисления косинуса угла

;входами связан с датчиками длин . подьемного и тягового канатов, а выходом - с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к ис" точнику постоянного напряжения, выход - к первому из входов блока умножения, вторым входом связанного с датчиком скорости привода тяги, а выходом - с. звеном ограничения, включенного через ключ в цепь обратной связи регулятора натяжения подъемного каната, управляющий вход ключа через второй нелинейный we7

4 мент связан с датчиком натяжения подъемного каната.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ,на фиг, 2 - план скоростей при движении ковша.

Устройство содержит систему управления 1 приводом подьема, подключенную к преобразователю 2, питающему двигатель 3. Датчик нагрузки 4 привода тяги через нелинейный элемент 5 связан с одним из входов. регулятора натяжения б подъемного каната, в обратную связь которого через ключевой элемент 7 включено регулируемое звено ограничения 8. Датчик натяжения

9 подьемного каната связан со вторым входом регулятора натяжения б и через дополнительный нелинейный элемент

10 с управляющим входом .ключевого элемента 7. Выход регулятора натяжения б подъемного каната подключен ко входу системы управления l приводом подъема. Датчик длины подъемного каната ll и датчик длины тягового каната 12 подключены ко входам блока 13 вычисления косинуса угла между подьемным и тяговым канатами

Выход этого блока связан с одним из входов сумматора 14, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения 15. Выход сумматора 14 связан с блоком умножения 16, второй вход которого соединен с датчиком скорости привода тяги 17. Выход блока умножения 16 подключен к зве» ну ограничения 8 регулятора натяже ния б подъемного каната.

Сущность способа заключается в следующем. При малой нагрузке на привод тяги поддерживают минимальное натяжение подъемного каната, не препятствующее заглублению ковша, а при возрастании нагрузки привода тя» ги сверх установленного значения натяжение подьемного каната увеличивают. Кроме тога, определяют текущее значение косинуса угла между 11одьемным и тяговым канатами, изменяют его на величину, определяемую допустимой интенсивностью изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги и, изменив ее пропорциональ« но скорректированному значению косинуса упомянутого угла, полученным значением ограничивают скорость привода подъема.

Устройство .для реализации способа работает следующим образом.

957 6 величина, сигнала с выхода источника постоянного напряжения 15.

При отсутствии ограничения регулятора натяжения 6 скорость привода подъема при подаче сигнала на увеличение натяжения подъемного каната может достигнуть значения, близкого к номинальному, что приводит к повороту ковша относительно зубьев и существенному возрастанию угла резания, Если ограничить скорость подъема значением проекции скорости тяги на подъемный канат, то осуществляется плоскопараллельное движение ковша с постоянной толщиной снимаемой.струж. ки.. При небольшом превышении скорости привода подъема над проекцией скорости- тяги на подъемный канат движение ковша также плоскопараллельное, но уже с уменьшающейся толщиной стружки, т.е. с его выглублением,но без значительного изменения угла резания.

Блок вычисления 13 косинуса угла между подъемным и тяговым канатами обеспечивает решение уравнения

1я + 1т 1 т соз 4

21 lт

5 910

В режиме автоматического управле-, ния процессом черпания драглайна на вход системы управления 1 приводом подъема поступает сигнал регулятора натяжения 6. подъемного каната.

При наличии слабины подъемного каната или при малом его натяжении,что определяется с помощью датчика натяжения 4 подъемного каната, сигнал .с выхода дополнительного нелинейного элемента 10 равен нулю и ключевой элемент 7 разомкнут. При разомкнутом ключевом элементе 7 обратная связь регулятора натяжения 6 подъемного каната, в которую включено регулиру" ющее звено ограничения 8, не действует. В этом случае скорость двигателя 3 подъема не ограничивается что важно при выборе слабины подъемного каната. При заглублении ковша в забой о возрастает нагрузка на привод тяги, контролируемая датчиком нагрузки 4 тяги. При возрастании нагрузки тяги выше заданного значения с нелинейного элемента 5 на регулятор натяже- ?s ния 6 поступает сигнал на увеличение натяжения подъемного каната. Как только натяжение подъемного каната возрастает выше минимального значения (не допускающего образования сла-зо бины), на выходе дополнительного нелинейного элемента 10 появляется сигнал, включающий ключевой элеме .т

7, В результате этого в обратную связь регулятора натяжения 6 подъем ного каната подключается регулируемое звено ограничения 8. Величина этого ограничения, определяющая скорость. привода подъема, равняется напряжению на выходе блока .умножения 4

16. На входы блока умножения поступают сигнал с датчика скорости 17 привода тяги и сигнал с сумматора 14.

Сигнал с выхода сумматора 14 равняется сумме сигналов с источника постоянного напряжения 1$ и с блока вычисления 13 косинуса угла между подъемным и тяговым канатами. Таким образом, напряжение ограничения Чо регулятора натяжения 6 подъемного каната, а следовательно, и скорость привода подъема определяются соотношением где 1,,1,1 - соответственно длирр л ° т ны стрелы подъемного и тягового канатов.

Цлина стрелы является постоянной величиной, а длины канатов определя ются датчиком подъемного ll и датчиком тягового 12 канатов. Сигнал с выхода источника постоянного напряжения 1 выбирается, исходя из допустимой интенсивности выглубления ковша, определяемой -конструкцией режущей кромки ковша драглайна и допустимым значением угла резания грунта.

Положительный эФФект от использования предложенного устройства закгпочается в устранении колебательности процесса, что по данным экспериментальных исследований позволяет сократить длительность наполнения ковша на.6-83 и уменьшить нагрузки на электромеханическую систему привода тяги.

V = Vт icos Ч +с(), где V> - скорость привода тяги, соя 4 - косинус угла между подъемным и тяговым канатами, Формула изобретения

Способ управления процессом черпания экскаватора-драглайна,осно7 91 ванный на регулировании величины натяжения подъемного каната в зависимости от нагрузки на привод тяги,отличающийся тем, что, с целью устранения колебательности процесса черпания и повышения точ ности управления, определяют текущее значение косинуса угла между подъемннм и тяговым канатами, корректируют его значение на величину допустимой интенсивности изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги, изменяют ее значение на скорректированное значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами и регулируют натяжение подъемного каната путем ограничения скорости привода подъема полученным значением.

2. Устройство для управления про» цессом черпания экскаватора-драгламна, содержащее блок управления приводом подъема, подключенный к питающему электродвигатель преобразователю, датчики нагрузки и скорости привода тяги, регулятор натяжения подъемного каната -с датчиком натяжения, нелинейный элемент и источник ,постоянного напряжения, о т л и.-. ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено блоком вычисления косинуса угла

0957

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Залесов О.A. Ломакин И.С.

Петерс Г.Б. Управление процессом ко". пания драглайна регулированием натяжением подъемных канатов. Известия

ВУЗов. Горный журнал, 1975, 11 4, с. 117-118.

2. Авторское свидетельство CCCP

Н 642440, кл. Е 02 F 9/20, 1979. между подъемным и тяговым канатами, датчиками длин подъемного и тяговогс канатов, сумматором, вторым нелиней" ным элементом, блоком умножения,клю% чом и звеном ограничения, причем блок вычисления косинуса угпа входами связан с датчиками длин подъемного и тягового канатов, а выходомс одним из входов сумматора, второй

16 вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход - к одному из входов блока умножения,вторым входом связанного с датчиком скорости привода тяги, а выходом "

s$ с звеном ограничения, включенного через ключ в цепь обратной связи регулятора натяжения подъемного каната, а управляющий вход ключа через второй нелинейный элемент связан с дат26 чиком натяжения подъемного каната.