Способ управления горной машиной и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЧДЕТЕЛЬСТВУ ()972092

/ 1 Ф

Ф (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 10. 02. 81 (21) 3285487/22-03 с присоединением заявки Ж— (23) Приоритет—

Опубликовано 07. 11.82 Бюллетень № 41 (5! )М. Кд.

Е 21 С 35/24

Гоеударотмииый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК622. 232. .72(088.8) Дата опубликования описания 07 . 1 1. 82

1 з

P.Å. Пасынков, К.К. Войтюк, М.Г. Погибко и,.Н Х, Петров

1 .ь е ° б

Научно-производственное объединение по сс здйн х1 и 6ыпуску, "Х" средств автоматизации горных машин

1 с (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ ИАШИНОЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации управления горными машинами, и может быть использовано для автоматического забуривания горных машин, в частности буровых машин, бурильных установок и очистных комбайнов.

Известен способ управления горной машиной, основанный на контроле забуривания по расстоянию, и реализующее его устройство, в котором управление режимом работы горной машины осуществляется при достижении исполнительным органом заданной глубины забуривания (1 ).

Необходимая глубина забуривания зависит от крепости массива, которая меняется в процессе работы горной машины .

Это вызывает необходимость коррекции заданной глубины забуривания, что осуществляется в известном устройстве вручную. Отмеченный недостаток снижает надежность забуривания, так как она становится зависимой от ква2 лификации машиниста, а затраты времени на перенастройку аппаратуры снижают производительность горной машины. е

Известен также способ управления горной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной номинальной уставки нагрузки, включающий уменьшение коэффициента усиления регулятора нагрузки при подводе горной машины к забою, внедрении в массив и забуривании исполнительного органа и увеличение коэффициента усиления регулятора до максимальной величины после окончания забуривания.

Указанный способ реализован в устройстве, содержащем регулятор нагрузки, датчики и задатчик нагрузки, элемент сравнения, блок коррекции коэффициента усиления.

В этом известном устройстве при запуске бурильной машины включается реле времени, которое уменьшает коэффициент усиления импульсного регулятора для подвода и забуривания горной

3 9720 машины. По истечении заданного времени реле времени посылает сигнал на увеличение коэффициента усиления импульсного регулятора (2 1.

Необходимое время забуривания

S зависит от абразивности и крепости массива, исходного состояния режущего инструмента и пр. Поэтому установить соответствие необходимого и заданного времени практически не уда- 10 ется. Если заданное время забуривания больше необходимого, происходит потеря времени при забуривании, если же меньше - забуривание не произойдет, что может явиться причиной поломки 15 инструмента. В известном устройстве отсутствует также информация о забуривании бурильной машины в течение заданного времени забуривания, что может привести к увеличению коэффициен- о та усиления импульсного регулятора, минуя -забуривание, и явится причиной поломки инструмента при ударе его о забой на максимальной скорости подачи.

Подвод и забуривание с одним и тем 2S же коэффициентом усиления импульсного регулятора увеличивает время забуривания, что снижает производительность горной машины.

Цель изобретения — повышение на- щ дежности управления горной машиной путем уменьшения динамических нагрузок и увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления перед подводом горной машины к забою задают уставку нагрузки равной 0,7-1,0 номинальной нагрузки и устанавливают нулевой коэффициент усиления регулятора, после внедрения исполнительного органа в массив и по достижении нагрузкой значения, равного 0,3-0,5 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до 40-501 от его максимального значения, а по достижении нагрузкой значения, равного 0,7-1,0 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до его максимальной величины, и при стабилизации фактической нагруз-.

>О ки увеличивают уставку нагрузки до заданной номинальной.

Устройство, реализующее способ управления, снабжено двумя пороговыми элементами и датчиком стабилизации

SS нагрузки, причем входы пороговых элементов подключены к датчику нагрузки, а их выходы - к входам блока коррекции коэффициента усиления, вход

92 4 датчика стабилизации нагрузки соединен с выходом регулятора нагрузки, а выход датчика стабилизации нагрузки с задатчиком нагрузки.

При этом датчик стабилизации нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера, дифференцирующего звена, выпрямителя, и фильтра низких частот.

На чертеже представлена блок-схема устройства управления горной машиной.

Устройство содержит регулятор 1 нагрузки, горную машину 2, датчик нагрузки, выходной сигнал которого соответствует уровню нагрузки горной машины 2, а выход датчика нагрузки соединен с элементом 4 сравнения.

Выход элемента 4 сравнения соединен с входом блока 5 коррекции коэффициен та усиления. Выход датчика 3 нагрузки соединен с входами первого 6 и второго 7 пороговых элементов, настроенных соответственно на 0,3-0,5

f и 0,7-1,0 номинальной нагрузки забуривания горной машины 2, а выходы пороговых элементов 6 и 7 соединены с входами блока 5 коррекции коэффициента усиления. Выход регулятора 1 нагрузки соединен с входом датчика 8 стабилизации нагрузки, который содержит последовательно соединенные триггер 9, дифференцирующее звено 10, выпрямитель 11 и фильтр 12 низких частот, выход фильтра 12 низких частот соединен с .входом задатчика 13 нагрузки, выполненного, например, в виде порогового элемента, а выход задатчика 13 присоединен к элементу

4 сравнения.

Устройство реализует способ управления следующим образом. При работе горной машины 2 вхолостую с датчика 3 нагрузки поступает низкий уровень сигнала: пороговый элемент 6 посылает сигнал на .блок 5 коррекции коэффициента усиления на уменьшение до нуля коэффициента уси" ления регулятора 1 нагрузки, а задатчик 13 нагрузки устанавливает уставку, равную 0,7-1,0 номинальной рабочей нагрузки горной машины 2.

После внедрения исполнительного органа горной машины 2 в массив нагрузка увеличивается, и при достижении максимальной нагрузки забуривания, соответствующей 0,3-0,5 номинальной, срабатывает пороговый элемент 6, который посылает сигнал на

S 97209 увеличение коэффициента усиления в блок 5 коррекции коэффициента усиления, где коэффициент усиления регулятора 1 нагрузки устанавливается равным 40-50"5 его максимального значения. Увеличение коэффициента усиления регулятора 1 нагрузки приводит к увеличению скорости забуривания, что вызывает дальнейший рост нагрузки горной машины 2, и при ее достижении to вег. 1ины 0,7- 1,0 срабатывает второй пороговый элемент 7, который посылает сигнал на блок 5 коррекции коэффициента усиления для увеличения коэффициента усиления ре- 15 гулятора l нагрузки до максимального, соответствующего режиму бурения.

Установление факта стабилизации нагрузки на заданном для эабуривания уровне производится по характеру вы- 20 кодных сигналов регулятора 1 нагрузки. Если нагрузка стабилизируется, то на выходе регулятора 1 нагрузки появляются сигналы сброса-наброса нагрузки (знакопеременные сигналы); 2 если же стабилизация не произошла, то на выходе регулятора нагрузки преобладают сигналы одного знака. Пока нагрузка горной машины 2 не достигла максимального уровня забуривания íà 5g выходе регулятора 1 нагрузки следуют импульсь< наброса нагрузки при эабуривании, т. е. одного знака если же нагрузка достигла максимальной величины, то при нормальном процессе забуривания она стабилизируется на заданном уровне.

Характерной особенностью стабилизации нагрузки является наличие на выходе регулятора 1 нагрузки знакопере-4> менных импульсов. Эти импульсы переключают триггер 9, на выходе которого появляются импульсы в той же последовательности, в какой следуют знакопеременные импульсы на выходе регулятора 1 нагрузки. Импульсные сигналы с триггера 9 проходят дифференцирующее звено 10 и через выпрямитель 11 поступают на фильтр 12 низких частот, где происходит их накопление. При достижении определенной величины выходного сигнала фильтра 12 низких частот с задатчика 13 нагрузки на элемент 4 сравнения задается уставка, соответствующая рабочей нагрузке бурения.

При заклинивании исполнительного

Ф органа горной машины или по другои причине перегрузки на выходе регулятора 1 нагрузки будут следовать им2 6 пульсы сброса нагрузки. При этом задатчик 13 нагрузки не произведет увеличения установки и она остается равной 0,7- 1,0 номинальной нагрузки забуривания, так как в этом случае,на выходе датчика 8 стабилизации нагрузки уровень сигнала будет недостаточен для срабатывания задатчика 13 нагрузки. Достигается это следующим образом. При появлении однонаправленных сигналов на выходе регулятора 1 нагрузки триггер 9 переводится в какоето определенное состояние и на его выходе устанавливается сигнал постоянного тока, который не проходит через дифференцирующее звено 10.

Использование предлагаемых способа и устройства управления горной машиной предотвращает удары ее исполнительного органа о забой при подводе и внедрении в массив, что достигается уменьшением коэффициента усиления регулятора нагрузки до нуля. Этим предотвращаются поломки режущего инструмента и обеспечивается безопасность ведения работ, Также сокращается время забуривания исполнительного органа горной машины благодаря увеличению коэффициента усиления ре-гулятора нагрузки при забуривании. Надежность управления машиной обеспечивается своевременным увеличением коэффициента усиления регулятора на-. грузки с помощью пороговых элементов и, как следствие, это приводит к увеличению быстродействия устройства управления при возникновении заштыбовок и ударов исполнительного органа о забой. Этой же цели служит плавное увеличение нагрузки при забуривании путем увеличения коэффициента усиления регулятора нагрузки от нуля на

40-501 при срабатывании первого порогового элемента и до максимального после срабатывания второго порогового элемента, что позволяет уменьшить динамические нагрузки при переходе горной машины от забуривания к бурению и повысить ее долговечность. Для буровых машин направленность бурения зависит от забуривания. Улучшение режима забуривания улучшает условия для направленного бурения. Это достигается за счет того, что при забуривании осевая нагрузка на буровую штангу не превышает критическую и буровая штанга остается прямолинейной, а увеличение нагрузки для бурения производится после определения момента стабилизации

7 9720 нагрузки забуривания на заданном уровне с помощью датчика стабилизации нагрузки, когда, как показывают расчеты, нагрузка может быть увеличена в 16 раз по сравнению с начальной нагрузкой при подводе исполнительного органа к забою.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 485218, кл. Е 21 С 11/02, 1974.

2. Блок автоматического управления

БАР для электровращательных бурильных машин БУЭ-1М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации БАР 00.000

ИЭ, Донецк, Донавтоматгормаш, 1977 (прототип).

1. Способ управления горной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной установки нагрузки, включающий уменьшение коэффициен- >s та усиления регулятора нагрузки при подводе горной машины к забою, внедрении в массив и забуривании исполнительного органа и увеличение коэффициента усиления регулятора до мак- 2О симальной величины после окончания забуривания, о т л и ч а ю, шийся тем, что, с целью повышения надежности управления горной машиной путем уменьшения динамических нагрузок и уу увеличения быстродействия, перед подводом горной машины к забою задают уставкь нагрузки равной 0,7-1,0 но" минальной нагрузки и устанавливают нулевой коэффициент усиления регулятора, после .внедрения исполнительного органа в массив и по достижении нагрузкой значения, равного 0,3-0,5 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до 4035

50 ь от его максимального значения, а по достижении нагрузкой значения, равного 0,7-1,0 номинальной нагрузки, 92 8 коэффициент усиления регулятора увеличивают до его максимальной величи.ны, и при стабилизации фактической нагрузки увеличивают уставку нагрузки до заданной номинальной.

2. Устройство управления горной машиной, содержащее регулятор нагрузки, датчик и задатчик нагрузки, элемент сравнения, блок коррекции коэффициента усиления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, оно снабжено двумя пороговыми элементами и датчиком стабилизации нагрузки, причем входы пороговых элементов подключены к датчику нагрузки, .а их выходы - к входам блока коррекции коэффициента усиления, вход датчика стабилизации нагрузки соединен с выходом регулятора нагрузки, а выход датчика стабилизации нагрузки - с задатчиком нагрузки.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е, е с я тем, что.датчик стабилизации нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера, дифференцирующего звена, выпрямителя ,и фильтра низких частот.