Устройство для управления горной машиной

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111 976074

/,,/..

/ г

«г, г ,=.г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24. 07 ° 81 (21) 3324739/22-03 51 М К з с присоединением заявки МЕ 21 С 35/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК б 22. 232. 72 (088.8) Опубликовано 2 311 82. бюллетень М9 4 3

Дата опубликования описания 2 1182

/; " — . ° . . ь

А. К. Семенченко, Н. Г. Бойко, А. В. Болтян и Е. Н. В эйКсз

1 (72) Авторы изобретения рд а Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) устройство для упрАвления горной мАшинои

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к устройствам для определения усилий, действующих íà резец исполнительного органа, и для управления горной машиной.

Известно устройство, которое позволяет управлять горной машиной в зависимости от силы резания на резце, состоящее из корпуса, закрепленного на исполнительном органе, в котором расположены два резца: рабочий и измерительный. Измерительный резец установлен на опорном элементе. Опорный элемент — упругий. данное устройство имеет приспособление для предварительной нагрузки на опорный элемент, что позволяет изменять величину эффективности нулевой силы при вершине измерительного резца в соответствии с внешней электрической цепью. Вылет измерительного резца больше вылета рабочего резца.

При разрушении исполнительным органом массива полезного ископаемого измерительный резец вследствие податливости опорного элемента смещается назад. Это вызывает изменение индуктивного электромагнитного потока в воздушном зазоре между резцедержателем и преобразователем, который установлен в корпусе сзади измерительного резца. Преобразователь создает соответствующий электрический сигнал в цепи управления горной машиной f 1) .

Недостатком этого устройства является низкая эффективность управления горной машиной, так как оно не позволяет учитывать влияние на управление машиной каждой из трех взаимно пер10 ,пендикулярных сил: силы, действующей на переднюю грань (силы резания), силы, действующей на заднюю грань резца (силы подачи) и силы, действующей на боковые грани резца (боковой силы).

Сила подачи будет непременно изгибать опорный элемент, так как она имеет плечо приложения относительно оси симметрии податливого участка опорного элемента. Это приведет к изменению зазора между резцедержателем и преобразователем, что обусловливает появление сигнала ошибки, который, накладываясь на сигнал от силы резания, искажает его. Аналогичные наводки будут возникать и от боковых сил.

Известно также устройство для управления горной машиной, содержащее измерительный резец, закрепленный в корпусе, расположенном в гнезде на

976074 вращающемся исполнительном органе, и усилитель, подсоединенный к исполнительному механизму, сжимающуюся кнопку, которая сжимается при повороте измерительного резца вокруг оси под действием силы резания, датчик с радиопередатчиком и приемник, выход которого соединен с усилителем.

При выемке полезного ископаемого резец под действием силы резания поворачивается относительно поперечной 10 оси и нажимает державкой на датчик электрических сигналов. При этом датчнк генерирует электрические сигналы, которые поступают к передатчику радиосигналов. Последний передает ра- 15 диосигналы, соответствующие указанным электрическим сигналам. По значению радиосигналов можно судить о силе резания, действующей на резец ) 2j..

Недостатком этого устройства явля-10 ется низкая точность измерений, а следовательно, низкая эффективность управления машиной из-за невозможности дифференцированного измерения трех взаимно перпендикулярных сил, действующих на резец (резания, подачи и боковой).

Сила подачи, имея плечо приложения относительно поперечной оси резца, будет поворачивать резец. В ре- 30 зультате этого державка будет отклоняться от датчика электрических сигналов. Момент силы резания относительно поперечной оси резца, наоборот, стремится повернуть державку резца к датчику электрических сигнаJIoBo Таким образом, показания датЧика будут искажены наводками от силы подачи. Аналогичное влияние на показания датчика бУдУт оказывать боковые 40 силы.

Кроме того, при повороте резца относительно поперечной оси н шарнире будет возникать момент трения, который будет также искажать показания датчика.

Целью изобретения является повышение точности управления горной мапиной.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления горной машиной, содержащее измерительный резец, закрепленный в корпусе, расположенном на вращающемся исполнительном органе, и усилитель, подсоединенный исполнительному механизму, снабжено55

-образной рамкой, шестью тензоэлементами и элементoM сравнения, причем

Г-образная рама одним концом жестко прикреплена к корпусу, а на другом снободном ее конце выполнено гнездо, 60 в котором установлен измерительный резец, при этом тензоэлементы закреплены попарно на раме в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и попарно по вычитающей схеме подключены к входам элемента сравнения, выход которого соединен с входом усилителя.

Такое выполнение позноляет дифференцированно измерять три взаимно перпендикулярные силы (резания, подачи и боковую) и учитынать их при управлении горной машиной.

На фиг.1 показано устройство для управления горной машиной, общий вид, разрез, на фиг.2 — вид А на Фиг.1; на фиг.3 — схемы соединения тензоэлементов, на фиг.4-6 — схемы нагружения Устройства; на фиг.7 — блоксхема системл управления машиной.

Устройство для управления горной машиной представляет собой коробча- тый корпус 1. Внутри корпуса 1 расположена Г-образная рама 2, которая одним из концов жестко прикреплена к корпусу 1 с помощью сварки, пайки и т.д. Другой конец рамы 2 расположен в корпусе 1 свободно, с целью обеспечения возможности перемещения рамы 2 при приложении к устройству усилий.

В свободном конце рамы 2 выполнено гнездо 3, в котором установлен измерительный резец 4. Резец 4 зафиксиро. ван от выпадения из гнезда 3 болтом

5. Крепление резца 4 может быть осуществлено также винтом или каким-либо другим способом. Ось симметрии балки б рамы 2 совпадает с линией действия силы подачи У. На балках

6 и 7 рамы 2 установлены тензоэлементы 8-13. Тензоэлементы 8 и 9 установлены на балке б рамы в плоскостях, перпендикулярных плоскости действия силы резания Z, и предназначены для измерения этой силы. Тензоэлементы

10, 11 и 12, 13 установлены с одинаковой базой с на балке 7 рамы 2 в плоскостях, перпендикулярных соответственно плоскости действия силы подачи У и плоскости действия боковой силы Х. Тензоэлементы 10 и 11 предназначены для измерения силы У, а 12 и 13 — для измерения силы Х. Схемы попарного соединения тензозлементов (фиг.3) - нычитающие. Тензоэлементы

8-13 связаны с системой управления.

Система управления горной машиной включает в себя элемент 14 сравнения, усилитель 15 (при необходимости усиления упранляющего сигнала), передаточное устройство 16, исполнительный механизм 17 и воспринимающий элемент

18, в качестве которого применены тензоэлементы.

Таким образом резец 4 связан с системой управления посредством тензоэлементов 8-13.

С целью защиты тензоэлементов 8-13 от внешней среды корпус 1 сверху закрыт крышкой (не показан). Корпус 1 с резцом 4 установлен на исполнительном органе горной машины (не показан) н специальном гнезде.

976074

Устройство работает следующим образом.

При разрушении исполнительным органом массива полезного ископаемого на резец 4 будут действовать силы резания, подачи и боковая (Z Х, У).

Вследствие того, что резец 4 установлен соответствующим образом в гнезде

8 Г-образной рамы 2 и закреплен в нем болтом 5, а сама рама 2 одним из концов жестко связана с корпусом

1, эти силы будут вызывать деформации балок 6 и 7 рамы 2. Эти деформации воспринимаются тензоэлементами

8-13, которые вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные деформациям балок 6 и 7, а следова.тельно, и силам, вызвавшим эти деформации. Сила измеряется при помощи тензоэлементов 8 и 9, сила У— при помощи тензоэлементов 10 и 11, 20 а сила Х вЂ” при помощи тензоэлементов

12 и 13. Сигналы, вырабатываемые тензоэлементами, поступают к элементу 14 сравнения, на который подается также сигнал Р, на который на- 2S страивается система до начала работы. В случае неравенства сигналов

P и P+ элемент 14 сравнения выработает сигнал рассогласования ЬР=Р -Р.

Этот сигнал усиливается при необхо- 3Q димости усилителем 15 и через передаточное устройство 16 подается к исполнительному механизму 17. Исполнительный механизм 17 отработает рассогласование до тех пор, пока не наступит равенство Р=-Р .

Кроме того, сигналы от тензоэлементов 8-13 могут быть поданы на регистрирующую аппаратуру при проведении шахтных или стендовых испытаний 4О горных машин. Сила резания Z будет вызывать деформации балок 6 и 7 рамы

2 (фиг.4). Показания тензоэлементов

8 и 9 определяются значением силы Z и плечом ее приложения а. Применив вычитающую схему соединения тензоэлементов 10 и 11, удается компенсировать сигналы ошибки от силы Е для этих тензоэлементов:

Z Ь - Z Ь = 0 50

Значения выходного сигнала тензоэлементов 10 и 11 будут определяться значением силы подачи У и их базой установки с, при вычитающей схеме соединения тензоэлементов 9 и 10, 55 (фиг.5):

Y (c+d) -Y" d=0

Сигнал ошибки от силы Y на показания тензоэлементов 8 и 9 компенсируется тем, что направление действия этой @ силы совпадает с осью симметрии балки

6. Зто приводит к тому, что балка 6 будет не изгибаться, а сжиматься силой Y. Таким образом, сигнал ошибки у тензоэлементов 8 и 9 будет одина ковым по величине и знаку. Следовательно, применив вычитающую схему соединения тензоэлементов B и 9, удается компенсировать сигнал ошибки. г

Значения выходного сигнала тензсэлементов 12 и 13 определяются значением силы Х и базой их установки с, аналогично тензоэлементам 10 и 11 (фиг.6):

Х (cad)-Х d X c

Дифференцированное измерение трех взаимно перпендикулярных сил, действующих на резец горной машины, позволяет с высокой точностью регулировать высоту исполнительноГо органа по мощности пласта, высоту комбайна относительно почвы пласта или опорной по верхности конвейера, скорость подачи горкой машины и т.д. Это позволяет повысить эффективность управления горной машиной примерно на 25%, что приведет к сокращению потерь рабочего времени на операции, связанные с управлением горной машиной на 15%, а также обеспечить повышение производительности горной машиной.

Формула изобретения

Устройство для управления горной машиной, содержащее измерительный ре» зец, закрепленный в корпусе, расположенном на вращающемся исполнительном органе, и усилитель, подсоединенный к исполнительному механизму, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно снабжено Г-образной рамой, шестью тензоэлементами и элементом сравнения, причем Г-образная рама одним концом жестко прикреплена к корпусу, а на другом свободном ее конце выполнено гнездо, в котором установлен измерительный резец, при этом тенэоэлементы закреплены попарно на раме в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и попарно по вычитающей схеме подключены к входам элемента сравнения, выход которого соединен с входом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 619117, кл, Е 21 С 25/06, 1969.

2. Патент США Р 4181360, кл. 299-1,опублик. 01.01.80 (прототип).