Устройство программного управления роторной погрузочной машиной

 

УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ МАШИНОЙ , содержащее датчик угла поворота машины в плане, датчик угла наклона стрелы, датчик нагрузки роторного колеса и блок управления, соединенный с исполнительным элементов , отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности программного управления, оно снабжено дополнительным датчиком угла поворота машины в плане, блоком определения произведения функции угла наклона и величины вьщвижения верхней части машины, датчиком величины выдвижения верхней части машины , блоками дистанционной установки нуля, шестью операционными усилителями и пультом управления, вьшолненным и;1 выключателей, переключателя и задатчиков, при этом выключатели подключены к узлам дистанционной установки в О, которые . W2; . -м «динены с соответствующим датчиком угла поворота машины в плане, выходы которых подключены к входам первого и пятого операционных усилителей, вькод датчика наклона стрелы подключен к одному из входов блока определения: произведения функций угла наклона и величины выдвижения верхей части машинь и к первым входам второго, третьего и четвертого операционных усилителей, выход датчика величины вьщвижения верхней части машины соединен с другим входом блока определения произведения функций угла надслона и величи9 ны вьдвижения верхней части машины и к вторым входам второго, третьего и четвертого операционных усилителей , третьи входы которых подключены к соответствукяцим задатчикам пульС та управления, при этом четвертые входы второго и четвертого операциойных усилителей подключены к выходу ч блока определения произведения функций угла наклона и величины ь вьщвижения верхней части машины,, пятые входы второго и четвертого :D операционных усилителей соединены с соответствующими датчиками угла поворота машины в плане, выходы операционных усилителей подключены к входам блока управления,-другие входы которого соединены с переключателем пульта управления, информационные входы блока управления под-, ключены к клеммам устройства Влейо Вправо,

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1)) (5()4 Е 02 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AB -:OPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3722476/29-03 (22) 17.02.84 (46) 07.09.85. Бюл. Ф 33 (72) В.С.Родненко, О.M.Øíÿðåíêo и И.Я.Ничик (71) донецкое производственное объединение по горному машиностроению

"Донецкгормаш" (53) 621.879.48(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 203034, кл. С 05 В 19/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

У 870596, кл. Е 02. F 3/26, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ПРОГРА с(МНОГО

УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ МАШИНОЙ, содержащее датчик угла поворота машины в плане, датчик угла наклона стрелы, датчик нагрузки роторного колеса и блок управления, соединенный с исполнительным элементов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности программного управления, оно снабжено дополнительным датчиком угла поворота машины в плане, блоком определения произведения функции угла наклона и величины выдвижения верхней части машины, датчиком величины выдвижения верхней части машины, блоками дистанционной установки нуля, шестью операционными усилителями и пультом управления, выполненным и.i выключателей, переключателя и задатчиков, при этом выключатели подключены к узлам дистанционной установки в "О", которые соединены с соответствующим датчиком угла поворота машины в плане, выходы которых подключены к входам первого и пятого операционных усилителей, выход датчика наклона стрелы подключен к одному из входов блока определения: произведения функций уг. ла наклона и величины выдвижения верхей части машины и к первым входам второго, третьего и четвертого операционных усилителей, выход датчика величины выцвижения верхней части машины соединен с другим входом блока определения произведения функций угла наклона и величи 9 ны выдвижения верхней части машины и к вторым входам второго, третьего и четвертого операционных усилите- . лей, третьи входы которых подключены к соответствующим задатчикам пульта управления, при этом четвертые входы второго и четвертого операциойных усилителей подключены к выходу блока определения произведения функций угла наклона и величины . выдвижения верхней части машины, пятые входы второго и четвертого операционных усилителей соединены с соответствующими датчиками угла поворота машины в плане, выходы операционных усилителей подключены к входам блока управления,-другие входы которого соединены с переключателем пульта управления, информационные входы блока управления под-. ключены к клеммам устройства "Влево", "Вправо

1 11774

Изобретение относится к устройствам программного управления роторной погрузочной машиной и может быть использовано в погрузочно транспортных и экскавационных машинах. 5

Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства программного управления.

Устройство позволяет автоматизи- IO ровать отработку.как забоев роторными экскаваторами с невыдвижной или выдвижной стрелой с углом пово4 рота до 180, так. и кольцевых складов роторными погрузочными машинами 15 с любым углом поворота в плане, внутренними боковыми откосами с заданным углом откоса и горизонтальными сечениями типа спиралей, внешними боковыми откосами любой формы 2р и переднего откоса с заданным углом откоса.

На фиг. 1 изображена схема отработки кольцевого склада полезных ископаемых с помощью роторной погру- 25 зочной машины на фиг. 2 - то же, вид в плане, на фиг. 3 и 4 — функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство программного управления установлено на роторной погрузочной машине (фиг. 1 и 2), которая содержит мост 1, выдвижную верхнюю часть 2 со стрелой 3 и роторным колесом 4. Для определения положения в пространстве роторного колеса 4 устройство программного управления содержит датчик 5 угла поворота машины в плане (относительно левого начального радиуса копания ОА Awe) 40 датчик 6 угла поворота машины в плане (относительно правого начального радиуса копания ОЕ с др в ), датчик

7 угла наклона стрелы 3 относительно ее крайнего верхнего положения (угол

Я), датчик 8 величины выдвижения я верхней части 2 относительно ее крайнего заднего положения (величина 9) и блок 9 произведения функций угла наклона 75 и величины выдвижения верхней части машины 3. Датчики 5 и

6 снабжены блоками 10 и 11 дистанционной установки в "0 с соответствующими начальными радиусами ОА и ОЕ.

Входы восьми групп входов И эле— мента И-ИЛИ 24 блока 19 управления соединены следующим образом: входы

If 11 первой группы И вЂ” с «ыходом Влево электропривода 22 хода моста, выходом "1" переключателя 34 пульта, 20 управления, итходс1м успячтвля 14, 55

Для определения. величины нагрузки (ве т. лтна t » ) электропривода роторного коле :а 4 установчен дат19 2 ик 12 нагрузки роторного,колеса 4 (фиг. 3) .

Решающая часть устройства (фиг.3 и 4) содержит операционные усилители 13-18, блок. 19 управления, пульт

20 управления и исполнительный элемент 21 с электроприводами 22 и 23.

Блок 19 управления содержит логический элемент И-ИЛИ 24, имеющий восемь групп входов И, два D-триггера 25 и 26, два ключа 27 и 28 (например, транзисторы) . Пульт 20 управления содержит выключатели 29 и 30 (например, тумблеры), задатчики 3133 и переключатель 34.

Кинематические входы блоков 10 и

11 дистанционной установки нулевых положений датчиков 5 и 6 механически связаны с осью 0 поворота в плане моста 1, а выходы соединены с входами датчиков 5 и 6 соответственно. Электрические входы узлов 10 и 11 соединены с выходами выключателей 29 и 30 пульта 20 управления.

Входы датчиков 7 и 9 соединены с осью качания стрелы 3, вход датчика 8 — с механизмом выдвижения верхней асти 2, а его выход — с электрическим входом датчика 9. Входы усилителей 13, 17 и 18, включенных по схеме компараторов, соединены с выходами датчиков 5, 6 и 12 соответственно. Усилители 14-16 включены по схеме масштабного суммирования. Входы усилителя 14 соединены с выходами датчиков 5, 7, 8 и 9 и с выходами задатчика 31 пульта 20 управления, входы усилителея 15— с выходами датчиков 7 и 8 и задатчика 32 пульта 20 управления, входы усилителя 16 — с выходами датчиков

6-9 и задатчика 33 пульта 20 управления. Управляюцие входы (С-входы)

П-триггеров 25 и 26 соединены с выходами усилителей 17 и 13 соответственно. Информационные входы (D-входы) D-триггеров 25 и 26 соединены с выходами электропривода 22 хода моста, информируюцими о направлении поворота машины в плане

"Вправо" нли "Влево"соответственно.

1177419 3 11э/3+

С=О, (1)

1 р- С„= 0,(2) коэффициенз входы второй группы И вЂ” с выходом

"Вправо" электропривода 22, выходом

"1" переключателя 34, выходами усилителя 18 и D-триггера 25) входы третьей группы И вЂ” с выходом Влево" электропривода 22, выходом "2" переключателя 34, выходами усилителя 18 и D-триггера 26, входы четвертой группы И вЂ” с выходом Вправо" элект ропривода 22, выходом "2" переключателя 34, выходом усилителя 16, входы пятой группы И вЂ” с выходом "Влево" электропривода 22, выходом "3" переключателя 34, выходом усилителя l4; входы шестой группы И вЂ” с выходом "Вправо" электропривода 22, выходом "3" переключателя 34, выходом усилителя 16; входы седьмой группы И вЂ” с выходом Влево" электропривода 22, выходом "4" переключателя

34, выходами усилителя 18 и D-триггера 26; входы восьмой группы И вЂ” с выходом "Вправо" электропривода 22, выходом "4" переключателя 34, выходами усилителя 18 и D-триггера 25.

Выходы элемента И-ИЛИ 24 и усилителя 15 соединены с входами ключей

27 и 28 соответственно, а выходы последних — с входами выходного элемента 21, выходы которого подключены к входам разрешения работы электроприводов 22 и 23 соответственно хода моста 22 и выдвижения верхней части.

Работа аналоговой части устройства основана на решении аналитических зависимостей между координатами

35 рабочего органа. Математический анализ требуемой поверхности внутреннего бокового откоса кольцевого склада показывает, что точное математичес- 40 кое описание этой поверхности представляет собой систему трансцендентных уравнений, в которой координа- ты роторного колеса связаны между. собой рядом показательнык, TpHroHo- 45 метрических и обратных тригонометрических зависимостей.

С. целью упрощения схемы устройства быпи графоаналитически найдены приближенные уравнения, описывающие поверхности внутреннего бокового откоса и переднего откоса:

К„sin i„с - К, sin i2 f

+К iп i,l sin i, +

К6 s n г Ксз п з где К, — К вЂ” масштабные ты;

g<, „, p — - координаты роторного колеса (фиг . 1 ); — коэффициенты передачи от механизмов к датчикам величин соответственно aC P, /4

С С вЂ” постоянные величины, 1 компенсирующие ненулевые начальные условия.

Так как уравнения (1) и (2) являются эмпирическими, их, составляющие не имеют четкого геометрического смысла и не могут быть представлены в виде отрезков, характеризующих положение роторного колеса в пространстве. Однако, как показывают выполненные расчеты и построения, данные уравнения аппроксимируют требуемые поверхности с достаточной степенью точности.

Выполнение устройства в соответствии с приближенными уравнениями (1) и (2) имеет ряд преимуществ, так как позволяет избежать реализации нежелательных (с точки зрения простоты- схемы) математических операций (возведение в степень, зависящую от угловой. координаты Ы и др.), применить простые известные датчики координат, например бесконтактные сельсиндатчики, и использовать одни и те же датчики для решения уравнений внутреннего бокового и переднего откосов, Для реализации уравнений (1) и (2) выходы датчиков 5-9 координат и задатчиков 31-33 подключены (фиг. 3) к входам усилителей 14-16 для масштабного суммирования: по уравнению (1) для внутреннего левого бокового откоса на входы усилителя

14 вводятся составляющие от датчиков

5 (величина sin. з.Ы ), 7 (величина

sin р), 8 (величина sin i f), 9 (величина sin i Xi, P) и от задатчика 31 (величина С„ ц ); по уравнению (1) для внутреннего правого бокового откоса на входы усилителя 16 вводятся составлякщие от датчиков

6 (величина sin i a »„>) 7 (величина sin i p), 8 (величина sin i, f), 9 (величина sin i li p) и от задатчика 33 (величина С „ ); по уравнению (2) для переднего откоса на входы усилителя 15 вводятся составляющие от датчиков 7 (величина

1177419

1О

Перед началом работы машинист программирует устройство при помощи пульта 20 управления, переключателем

34, устанавливая его в положение

"1", вводит в блок 19 управления на первую и вторую группы И элемента

И-HJIH 24 задание формы забоя "Слева. внутренний, а справа внешний откос", выключателями 29 и 30 включает блоки 10 и 11, дистанционно устанавливая нулевые положения датчиков 5 и

6 поворота соответственно, на начальных радиусах ОА и ОЕ, задатчиками

31 и 32 вводит начальные условия в суммирующие усилители 14 и 15. Величины коэффициентов К,,-К, уравнений (1) н (2) и знаки сйгналов, поступа щих на входы усилителей 14 и 15, ус"ановлены таким образом, что при нахождении колеса 4 в любой точs in iý p), 8 (величина s in i, f ) и от задатчика 32 (величина С„).

Логическая часть схемы построена следующим образом.

Для отработки внутреннего бокового откоса сигнал "Стоп" должен формироваться на входе электропривода

22 хода моста при совпадении условий: поворот происходит в направлении внутреннего откоса и уравнение (1) для данного направления движения обратилось в тождество.

Для отработки внешнего бокового откоса сигнал Стоп" должен формироваться на входе электрoIIpивода 22 хода г моста при совпадении условий:пбворот происходит в направлении внешнего откоса, машина вьппла в плане за границу рабочего сектора (например, машина при движении слева направо пересекла вертикальную плоскость, проходящую через правый начальный радиус ОЕ, фиг. 2) и рабочая нагрузка привода роторного колеса отсутствует, т, е ° колесо вышло из забоя.

Для отработки переднего откоса сигнал "Стоп" должен формироваться на входе электропривода 23 выдвижения верхней части при обращении уравнения (2) в тождество.

Устройство работает следующим образом.

По технологии отработки штабеля формы забоя (фиг. 2) левую границу, рабочего сектора машины образует внутренний боковой откос ABCD, правую - внешний откос BFGH. ке поверхности внутреннего бокового откоса ABCD уравнение (1) обращается в тождество, при этом сигнал на выходе усилителя 14 становится равным логической "1, а при установке колеса 4 в любой точке поверхности переднего откоса ВЕЕС уравнение (2) обращается в тождество, при этом становится равным "1" сигнал на выхо.де усилителя 15. При положении колеса 4 в произвольной точке пространства сигналы на выходах обоих усилителей равны логическому "О", В процессе копания при движении машины справа налево на первый и второй входы первой группы входов И элемента И-ИЛИ 24 блока 19 управления поступают сигналы "1", отвечаю-, щие режимам "Влево от электроприво- да 22 хода моста и "Слева внутренний, а справа внешний откос от переключателя 34 блока 20 управления.

В момент касания колесом 4 поверхности ABCD усилитель 14i решая уравнение (1), вьдает сигнал "1" на третий вход первой группы входов И элемента И-ИЛИ 24 блока 19 управления. Элемент И-ИЛИ 24 через ключ

27 и исполнительный элемент 21 выдает на вход электропривода 22 хода моста сигнал Стоп", чем достигается отработка поверхности внутреннего бокового откоса по требуемому закону.

При движении машины слева направо в момент ее прохождения через вертикальную плоскость, проведенную через правый начальный радиус ОЕ, датчик 6 вьдает нулевой сигнал на вход усилителя 17. Последний при этом формирует сигнал "1" на С-входе Dтриггера 25 блока 19 логики, где этот сигнал запоминается при наличии на D-входе сигнала Вправо", поступающего от электропривода 22 хода моста.

При дальнейшем движении машины вправо, в момент выхода роторного колеса 4 через внешний откос произвольной формы EFGH в свободное пространство, усилитель 18, управляемый датчиком 12 нагрузки, выдает сигнал "1" на вход второй группы И элемента И-ИЛИ 24 блока 19 логйки.

При появлении сигнала "1" о* усилителя 18, наличии в "памяти" (D-триггер 25) сигнал "1" ит усиди.!

17741

7 теля 17, а также в присутствии сигналов "Вправо" от электропривода

22 хода моста и "Слева внутренний, а справа внешний откос," от переключателя 34 пульта 20 управления, 5 элемент И-ИЛИ 24 через ключ 27 и исполнительный элемент 21 выдает сигнал Стоп" на вход электропривода

22 хода моста, чем достигается отработка внешнего бокового откоса про- 10 извольной формы.

При других заданных формах забоя в работе схемы при внутреннем откосе справа и внешнем слева (переключатель 34 во втором положении) при 1S ходе влево на третьей группе входов

:.И элемента И-ИЛИ 24 совпадают сигналы от переключателя 34, усилителя 13 через D-триггер 26, от электропривода 22 хода моста "Влево", 2ц от усилителя 18 при выходе ротора из забоя; при ходе вправо на четвертой группе И элемента И-ИЛИ 24 совпадают сигналы от. элементов 16, 22 и 34, при внутренних откосах сле-.25 ва и справа (переключатель .34 в третьем положении) при ходе влево совпадают сигналы на пятой группе И

9 8 от элементов 14, 22 и 34, а при ходе

I вправо — на шестой группе И от элементов 16, 22 и 34; при внешних откосах слева и справа (переключатель

34 в четвертом положении) при ходе влево :совпадают сигналы на седьмой группе И от элементов 13 (через Dтриггер 26), 18, 22 и 34, а при ходе вправо — на восьмой группе И от элементов 17 (через D-триггер 25), 18, 22 и 34.

Совпадение всех сигналов на любой из групп входов И вызывает остановку электропривода 22 хода моста в заданной точке.

При увеличении радиуса копания машины по мере выдвижения верхней части 2 для набора стружки, в момент

"касания" колесом 4 поверхности ВЕС, усилитель 15, решая уравнение (2), выдает сигнал "1" на вход ключа 28 блока 19 логики.

Ключ 28 через исполнительный элемент 21 выдает сигнал "Стоп" на вход электропривода 23 выдвижения, чем обеспечивается отработка переднего. откоса заданной формы.

1177618

Фиг.2

))774)9

1177419

Составитель И.Назаркина

Техред Т.Дубинчек Корректор В.Бутяга

Редактор С.Саенко

Заказ 5477/28 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4