Способ автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.07.81 (21) 3324738/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 17.01.83 (51) М. К, Е 21 С 35/24

Гесудерстееллмл кемитет

СССР (53) УДК 622.232..72 (088.8) пе делам взебретеннй к еткрмтий

А. Д. Игнатьев, А В. Ильюша, В. И. Силаев, В.: А. Сидяк и В. Б. Солнцев (72) Авторы изобретения

Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красцого

Знамени институт горного дела им. А. А. Скочинского (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

КОМБАЙНОМ ПО ГИПСОМЕТРИИ ПЛАСТА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическому управлению горными машинами, а именно к способам и устройствам автоматического вождения комбайна по гипсометрии пласта..

Известен способ управления горными машинами по гипсометрии пласта, основанный на определении усилия, действующего на специальный измерительный резец во время прохождения им у кровли или у почвы пласта. При этом сигнал, пропорциональный усилию резания, получаемый за каждый оборот исполнительного органа, сравнивается с заданной постоянной уставкой при резании угля или породы и по результату этого сравнения вырабатывают команду для поддержания необходимого положения исполнительного органа относительно границы уголь — порода

Устройствб для осуществления указанного способа, включает чувствительный резец с датчиком, токосъемник и датчик положения резца, которые воздействуют на электронный блок управления (1).

Известные способ. и устройство обладают сложностью технической реализации, низкой надежностью и точностью контроля и управления.

Известен также способ автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта, основанный на измерении давления в гидродомкрате подъема-опускания исполнительного органа при рабочей нагрузке горной машины с помощью двух датчиков давления и вычислении взаимной корреляционной функции за определенный промежуток времени.

Известно устройство для осуществления этого способа, содержащее гидродомкрат подъема-опускания исполнительного органа, электрогидрораспределители, два датчика давления, установленные в поршневой и штоковой полостях гидродомкрата и подключенные к усилителям, коррелятор, блок задания временного интервала и генератор тактовых импульсов, выход которого через блок задания временного интервала подключен к коррелятору (2).

Недостатками известного способа и уст- ройства для его осуществления являются низкая точность, связанная с получением на выходе коррелятора только сигнала «Порода», и низкая экспрессность, обусловленная необходимостью получения взаимно корреляционной функции за длительный интервал времени.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматичесого управления комбайном по !ипсометрии пласта, основанному на измерении давления в гидродомкрате подъема-опускания исполнительного органа при рабочей нагрузке горной машины, выделяют составляющую давления на частоте вращения исполнительного органа и составляющую давления на частотах, превышающих частоту вращения исполнительного органа, и регулируют положение исполнительного органа в зависимости от наличия выделенных частот.

Кроме того, устройство для автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта, содержащее гидродомкрат подъемаопускания исполнительного органа, электрогидрораспределители и датчик давления, установленный в гидродомкрате и подключенный к усилителю, снабжено полосовым фильтром, фильтром верхних частот, двумя схемами отрицания, датчиком рабочей нагрузки горной машины и двумя схемами совпадений, причем выход усилителя соединен с входами полосового фильтра и фильтра верхних частот, выход которого соединен с первым входом первой схемы совпадений и через первую схему отрицания с первым входом второй схемы совпадений, второй вход которой через вторую схему отрицания соединен с выходом полосового фильтра, а выход датчика рабочей нагрузки горной машины — со вторым входом первой схемы совпадений и третьим входом второй схемы совпадений, при этом выходы схем совпадений соединены с входами электрогидропереключателей.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — графики получаемых сигналов и соответствующие им амплитудно-частотные характеристики.

Устройство содержит датчик 1 давления, подключенный ко входу усилителя 2,. выход которого соединен с входами блока 3 обработки сигнала, и датчик 4 рабочей нагрузки горной машины. В состав горного комбайна входят электрогидрораспределители 5 и 6.

Блок 3 обработки сигнала содержит полосовой фильтр 7, фильтр 8 верхних частот, трехвходовая схема 9 совпадений, схема 10 отрицания, двухвходовая схема 11 совпадений и схема 12 отрицания. Датчик 1 давления установлен в гидродомкрате 13 и соединен с усилителем 2, выход которого соединен с входами полосового фильтра 7, и фильтра 8 верхних частот, выход которого соединен с первым входом первой схемы 11 совпадений и через первую схему 12 отрицания соединен с первым входом второй схемы 9 совпадений, второй вход которой через вторую схему 10 отрицания соединены с выхо987094

4 дом полосового фильтра 7, а выход датчика 4 рабочей нагрузки горной машины соединен со вторым входом первой схемы 11 совпадений и третьим входом второй схемы 9 совпадений, при этом выходы схемы 9 и 11 совпадений соединены с входами электрогидрораспределителей 5 и 6, подающих рабочую жидкость в поршневую или штоковую полости гидродомкрата 13 подъемаопускания исполнительного органа комбайна. На исполнительном органе комбайна на !

0 одной и той же образующей(с вылетом, преBbILUBIoKHM вылет рабочих резцов) установлены контрольные резцы 14.

Способ с помощью устройства осуществляется следующим образом.

С датчика 1 давления сигнал поступает в усилитель 2. С усилителя сигнал поступает на полосовой фильтр 7 и фильтр 8 верхних частот в блоке 3 обработки сигнала. Если исполнительный орган производит выемку с оставлением пачки угля больше заданной, то на выходе полосового фильтра 7 и фильтра 8 верхних частот йет сигнала, а на выходе логических схем 10 и 12 отрицания появляются сигналы «1», за счет чего и на выходе схемы 9 совпадений, на которую также воздействует датчик 4 рабочей нагрузки горной машины, появляется сигнал «1». Этот единичный сигнал включает гидрораспределитель 5, и исполнительный орган гидродомкратом 13 перемещается в сторону границы уголь — порода.

Если исполнительный орган производит

30 выемку по границе уголь — порода, т.е. резцы 14 присекают породу, а сам исполнительный орган двигается по углю, то на выходе полосового фильтра 7 появляется сигнал, так как на амплитудно-частотной характеристике (см. фиг. 2 б), соответствующей данному случаю, явно видно преобладание амплитуды с частотой, равной частоте вращения исполнительного органа. Тогда на выходе логической схемы 10 отрицания сигнал стает равным «О».

Нулевой сигнал будет при этом и на выходе фильтра 8 верхних частот. Появление нулевых сигналов на входах схем 9 и 11 совпадений приводит к тому, что сигналы на их выходах отсутствуют и электрогидрораспределители 5 и 6 отключены, и исполни4> тельный орган удерживается в неизмененном ранее установленном положении, осуществляя при этом выемку угля только по границе уголь — порода.

Если далее исполнительный орган присекает породу, то в гидродомкрате подъеgp ма-опускания исполнительного органа резко увеличивается частота вибраций, что также характерно видно на амплитудно-частотной характеристике, (см. фиг. 2 а, б), которая воспринимается датчиком 1 давления и через усилитель 2 выделяется на выходе фильтра 8 верхних частот. Сигнал с выхода фильтра 8 верхних частот поступает на вход схемы 11 совпадений, куда также поступает сигнал с датчика 4 рабочей нагрузки, что

987094!

О !

20

5 заставляет схему 11 совпадения выдать на выходе сигнал «1», который приводит к включению гидропереключателя 6 и к перемещению исполнительного органа гидродомкратом 13 в сторону угольного массива, т.е. от границы уголь — порода.

Таким образом, устройство работает непрерывно, осуществляя ведение исполнитель. ного органа по гипсометрии пласта.

Пример 1. Исполнительный орган производит выемку с оставлением большой пачки угля. Амплитудно-частотная характеристика (фиг. 2 б) имеет постоянную небольшую амплитуду на всем диапазоне1 контролируемых частот. В этом случае на выходах полосового фильтра 7 и фильтра 8 верхних частот сигнал равен «О» вследствие отсутствия соответствующих частот в спектре сигнала, получаемого с датчика 1 давления и усилителя 2. Сигналы «1» с выходов логических схем 10 и 12 отрицания поступают на вход схемы 9 совпадения. На нее также поступает сигнал с датчика 4 рабочей нагрузки горной машины. Эти сигналы вызывают появление на выходе схемы 9 совпадения сигнала «1», что приводит к срабатыванию электрогидропереключателя 5. Поэтому исполнительный орган перемещается в сторону границы уголь — порода.

Пример 2. Исполнительный орган производит выемку по границе уголь — порода, т.е. выдвинутые контрольные резцы 14 присекают породу, а сам исполнительный орган двигается по углю. В этом случае в сигнале, поступающем от датчика 1 давления, наблюдается периодическая составляющая большой амплитуды с частотой, равной частоте вращения исполнительного органа, т.е. с частотой примерно равной f=0,5 Гц.

При наличии этой частоты на выходе полосового фильтра 7 появляется сигнал, а на выходе логической схемы,10 отрицания сигнал стает равным «О». На выходе фильтра 8 верхних частот...также сигнала нет.

Гидропереключатели 5 и 6 остаются отключен ыми, и исполнительный орган остается в установленном положении, осуществляя выемку по границе уголь.— порода.

Пример 3. Исполнительный орган присекает породу, например, на 10 см. В этом случае частота пульсаций давления в гидродомкрате 13 подъема-опускания исполйительного органа увеличиваетея до 5 — 7 Гц (см. фиг. 2а, б). Тогда на выходе фильтра 8 верхних частог появляется сигнал «1», который поступает на схему 11 совпадения.

Туда же подходит и сигнал от датчика 4 рабочей нагрузки горной машины. На выходе схемы. 11 совпадения появляется сигнал

«1», который приводит к включению гидро переключателя 6 и перемещению исполнительного органа в сторону угольного массива, т.е. от границы уголь — порода.

Основной особенностью способа и устройства является то, что предлагаемый принцип автоматического управления двию

6 жением исполнительного органа горной машины позволяет работать с оставлением заданной пачки угля, т.е. практически без присечки породы и, следовательно, с высокой эффективностью.

При этом весьма важно то, что настройка работы устройства может быть осуществлена непосредственно в процессе его изготовления, т.е. практически в заводских условиях, поскольку скорость вращения исполнительных органов горных машин при нормальном режиме работы является достаточно стабильной. Не менее важно и то, что эффективность работы устройства по предлагаемому способу практически не зависит (в отличие от известного способа и устройства) от углового положения поворотного редуктора (качалки) исполнительного органа, т.е. от вынимаемой мощности пласта.

Преимуществом ивобретения является также возможность автоматического и дистанционного управления комбайном, повышение безопасности и улучшение условий работы машиниста. Формула изобретения

1. Способ автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта; основанный на измерении давления в гидродомкрате подъема-опускания исполнительного органа при рабочей нагрузке горной машины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, выделяют составляющую давления на частоте вращения исполнительного органа и составляющую давления на частотах, превышающих частоту вращения исполнительного органа, и регулируют положение исполнительного органа в зависимости от наличия выделенных частот.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее гидродомкрат подъема-опускания исполнительного органа электрогидрораспределители, и датчик давления, установленный в гидродомкрате и подключенный к усилителю, отличающееся тем, что оно снабжено полосовым фильтром, фильтром верхних частот, двумя схемами отрицания, датчиком рабочей нагрузки горной машины и двумя схемами совпадений, причем выход усилителя соединен с входами полосового фильтра и фильтра верхних частот, выход которого соединен с первым входом первой .схемы совпадений и через первую схему отрицания с первым входом второй схемы совпадений, второй вход которой через вторую схему отрицания соединен с выходом полосового фильтра, а выход датчика рабочей нагрузки горной машины— со вторым входом первой схемы совпадений и третьим входом второй схемы совпадений. при этом. выходы схем совпадений соединены с входами электрогидропереключателей.

987094

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах.

М,, «Недра», 1977, с. 286 — 287 (регулятор

«Рубин») .

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2903270/22-03, кл. Е 21 С 35/24, « 1980 (прототип).

987094

Составитель А. Онишенко

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Заказ 10240/11 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4