Способ определения крепости грунта при драгировании

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕПОСТИ ГРУНТА ПРИ ДРАГИРОВАНИИ, основанный на измерении нагрузки привода черпаковой цепи, вьщелении из нее усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составлякицих и определении отношения вьщеленных амплитуд , отличающийся тем, что, с целью цовышения точности определения крепости грунта при переменных скоростях режима черпания, дополнительно вьщеляют частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи, определяют произведение отношения усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляюощх нагрузки привода черпаковой цепи на частоту переменной составляющей нагрузки привода черпа§ ковой цепи и о крепости грунта судят (Л по величине полученного произведения.

„.80„„1129289 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д1) Е 02 F 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ilo делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 364993 1/29-03 (22) 27.07.83 (46) 15.12.84.Бюл. В 46 (7.2) Н;Б . Лыков (71) Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" (53) 622. 271. 5(088. 8) (56) 1. Ветров А.А. Резание грунтов землеройными машинами. M., "Машиностроение", 1971, с. 360.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 264293, кл. В 03 С 3/02, 1967 .(прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕПОСТИ

ГРУНТА ПРИ ДРАГИРОВАНИИ, основанный на измерении нагрузки привода черпаковой цепи, выделении из нее усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих и определении отношения вЫделенных амплитуд, отличающийся тем, что, с целью цовышения точности определения крепости грунта при переменных скоростях режима черпання, дополнительно выделяют частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи, определяют произведение отношения усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих нагрузки привода черпаковой цепи на частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи и о крепости грунта судят по величине полученного произведения.

1 11292

Изобретение относится к горной технике и может быть использовано при создании систем регулирования производительности з емлечерпательных агрегатов и драг.

Известен способ определения крепости горных пород, основанный на измерении сопротивления вдавливанию стержня, имеющего заранее обусловленную форму 517.

Согласно этому способу стержень ударяют специальным приспособлением, позволяющим дозировать и выдерживать постоянную силу ударов, и углубляют стержень в измеряемый грунт на определенную .заданную величину, а по ко15 личеству ударов, затраченных на это углубление, судят о крепости исследуемого грунта.

Недостатком способа является низкая точность определения крепости, 20 вызванная тем, что представительность исследуемой пробы черезвычайно мала в применении характеристики крепости для целого забоя. Кроме того, способ

25 определения крепости носит дискретный характер, не пригодный для решения задач непрерывного регулирования процессом драгирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения крепости грунта при драгировании, основанный на измерении величины нагрузки привода черпаковой цепи, выделении из нее усредненных во времени амплитуд перемен- З5 ной и постоянной составляющих и определении отношения выделенных амплитуд (2 3.

Недостатком способа определения крепости грунта является низкая точ- 40 ность определения, вызванная тем, что результат определения крепости зависит от изменения скоростных режимов резания грунта.

Изменение скоростного режима резания черпающего аппарата драги (скорости движения черпаковой цепи) вызывает изменение кинетической энергии, запасаемой в маховых массах при-50 вода черпаковой цепи. При этом изменяется момент на валу движения, т.е. переменная составляющая тока нагруз-! ки двигателя.

Таким образом, при одной и той же 55 крепости грунта и величине постоянной составляющей тока нагрузки привода черпаковой цепи результаты определе89 2 ния крепости грунта оказываются зависимьпи от скорости черпания.

Изменение скоростного режима черпающего аппарата драги может происходить в любой момент работы драги в результате оперативного вмешательства со стороны драгера или в результате воздействия системы авторегулирования.

Цель изобретения — повышение точности определения крепости грунта при переменных скоростях режима черпания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения крепости грунта при драгировании, основанному на измерении нагрузки привода черпаковой цепи, выделении из нее усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих и определении отношения выделенных амплитуд, дополнительно выделяют частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи, определяют произведение отношения усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих нагрузки привода черпаковой цепи

;на частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи и о крепости грунта судят по величине полученного произьедения

Введение корректирующего сигнала по частоте переменной составляющей тока нагрузки привода черпаковой пепи, который характеризует скорость черпания, в качестве указанного множителя позволяет автоматически компенсировать изменения величины сигнала, пропорционального усредненной во времени амплитуде переменной составляющей тока нагрузки привода черпания, происходящие при набросах нагрузки на черпающий аппарат драги при врезании черпаков в грунт, что повышает точность способа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 3 — диаграмма работы устройства; на фиг. 4 — зависимость уровня непрерывного входного сигнала от частоты переменной составляющей нагрузки.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе драгирования непрерывно регистрируют одновременно три па3 11292 раметра тока нагрузки привода черпания: усредненную во времени амплитуду переменной составляющей, которую преобразуют в электрический сигнал

А, усредненную во времени амплиту5 ду постоянной составляющей, которую преобразуют в электрический сигнал

А=-, частоту переменной составляющей, которую преобразуют в электрический сигнал А . Затем последовательно осу-10 ществляют операцию деления, т.е. сначала определяют отношение

Я

А=

r e K характеризует крепость грунта для постоянных значений скоростей резания грунта, и умножения, т. е. на блоке 6 вырабатывают сигнал

K А =к, где К характеризует крепость грунта, инвариантную к изменениям скорости черпаковой цепи.

При регулировании скорости черпания эффективность действия маховых масс, применяемых в существующих приводах для сглаживания нагрузки с резко выраженным переменным характером, меняется. Кинетическая энергия, запасаемая в маховых массах, определяется из выражения

2 .Ю 3—

2 где I — момент инерции маховиков;

w — угловая скорость маховиков.

В случае неизменной жесткости механических характеристик электропривода, которые характерны для применяемых электроприводов постоянного тока, при наборе нагрузки от М 1-„ до

М„„„„на валу привода черпания момент на валу электродвигателей изменяется от M до М„при установленной скорости и1 или oT Mo До М2 при уста новленной скорости ы . При этом скот.

45 рость черпания снижается в первом случае на величину ды„, во втором случае — на величину ы2. Энергия, отдаваемая маховиками на преодоление пика нагрузки, определяется в первом

50 случае

„2 во втором случае

55 ("2- 5 "г

2

2 2 2 2 2 2

89 4

Обозначим отношение скоростей (диапазон регулирования) как

С=—

М1

Расход энергии маховиков на преодоление одного и того же пика нагрузки в первом и во втором случаях один и тот же, т.е. 7(2w,nw„-nw,)=-, Э(уш,nwz-nw >); отсюда, 2ы„ь ш -аы =2ы аш -ь|

1 1 2 2 2

Пренебрегая величинами 4м и dbl,получают 2,1 4ц ц д<, 2 2

Это значит, что снижение скорости при набросе нагрузки и соответствующее ему изменение момента на валу двигателя (переменная составляющая нагрузки) пропорциональны диапазону регулирования скорости привода черпания, таким образом, величина амплитуды переменной составляющей нагрузки привода черпания обратно пропорциональна скорости черпания.

Величина постоянной составляющей нагрузки остается. неизменной на любой скорости черпания..

Частота переменной составляющей на, рузки привода черпаковой цепи равна частоте врезания черпаков в грунт и,следовательно, пропорциональна скорости черпания.

Способ осуществляется устройством, которое состоит из последовательно соединенных фильтра 1 высоких частот, нул ь-ор гана 2, пр еобра зоват еля 3 дискретного сигнала в аналоговый сигнал, множительного устройства 4, детекторов амплитуды высокого уровня

5 и низкого уровня 6, суммирующего усилителя .7,делительного устройства

8, причем входы детекторов амплитуды 5 и .6 соединены с входом фипьтра высоких частот, а выходы — с входами суммирующего усилителя 7, выход которого соединен с входом делительного устройства 8, выход которого подключен к другому входу множитель" ного устройства 4. Кроме того, устройство включает сглаживающий фильтр

9, вход которого соединен с входом

5 11292 фильтра 1 высоких частот, а выход с входом делительного устройства 8.

Выходом устройства для определения крепости грунта при драгировании является выход множительного устройства 4. Входным сигналом является

5 сигнал с датчика 10 тока привода черпаковой цепи.

Фильтр высоких частот 1 собран.по схеме Баттерворга на операционном усилителе 11; в качестве нуль-органа

2 использован усилитель для сравне; ния сигналов по амплитуде; преобразователь 3 дискретного сигнала в аналоговый сигнал построен с использованием транзистора !2 и преобразователя 13; делительное 8 и множительное

4 устройства выполнены на основе аналоговых перемножителей; детекторы амплитуды 5 и 6 собраны на диодах

14, 15 и 16, конденсаторах 17, 18 и 19 и резисторах 20, 21 и 22,сумми— рующий усилитель 7 и сглаживающий фильтр 9 выполнены на основе операционных усилителей.

Устройство работает следующим,образом.

Фильтр 1 высоких частот вьделяет из входного сигнала (фиг. За) переменную составляющую низкой частоты

30 (фиг. Зб), соответствующую частоте врезания черпаков в грунт. Нуль-орган 2 преобразует сигнал переменной составляющей в переменный сигнал прямоугольной формы той же частоты (фиг. Зв), транзистор 12 пропускает импульсы только одной полярности (в данном случае положительной, фиг..3r).

Преобразователь 13 преобразует импульсы прямоугольной формы в непрерывный сигнал (фиг. Зд), уровень ко40 торого находится в прямой зависимости от частоты входного сигнала (фиг. 4).

Детекторы амплитуды высокого 5 и

45 низкого 6 уровней и суммирующий усилитель 7 образуют устройство вьделения усредненной вр времени амплитуды переменной составляющей исходного сигнала.

Исходный сигнал, получаемыи с дат50 чика 10 тока привода черпаковой цепи

89 6 (фиг. 3е, кривая 1), преобразуется детекторами 5 и 6 в амплитуды высокого (фиг.Зе, кривая 2) и низкого (фиг. 3е, кривая 3) уровней.

Через диод 14 конденсатор 17 заряжается мгновенно до амплитуды высокого уровня исходного сигнала, а. разряд происходит медленно через входной резистор суммирующего усилителя 7, подключенного к инвертирующему входу.

Конденсатор 18 заряжается медленно через диод 15 и резистор, когда исходный сигнал имеет высокий уровень напряжения, а разряжается мгновенно до самого низкого уровня исходного сигнала через диод 16. Сигнал с конденсатора 18 подается через дру— гой входной резистор на неинвертирующий вход суммирующего усилителя 7.

На выходе усилителя. 7 формируется усредненный во времени с помощью конденсатора 19 сигнал, пропорциональный амплитуде переменной составляющей исходного сигнала.

Сглаживающий фильтр 9 формирует усредненный во времени сигнал, пропорциональный амплитуде постоянной составляющей исходного сигнала. Делительное устройство 8 производит деление сигнала, пропорционального амплитуде переменной составляющей исходного сигнала на сигнал, пропор циональный амплитуде постоянной составляющей исходного сигнала.

Множительное устройство 4 производит перемножение сигналов с выхода делительного устройства 8 на сигнал, пропорциональный частоте переменной составляющей исходного сигнала, поступающий с выхода преобразователя 13.

На выходе множительного устройства формируется сигнал, пропорциональный крепости грунта при драгировании.

Использование способа позволяет повысить точность определения крепости грунта при драгировании с переменной скоростью черпания и, соответственно, с большей точностью формиро-. вать сигнал задания по нагрузке черпаковой цепи в устройствах управления производительностью драгирования.

1129289

1129289

Фсм. Ф

Составитель P. Гладун

Редактор Л.Веселовская Техред С.Мигунова

Корр ект ор 0. Луговая

Подпис ное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 э

Заказ 9413/23 Тираж 643 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская: наб., д. 4/5