Устройство для управления электроприводом механизма поворота одноковшового экскаватора

 

Изобретение относится к электроприводу по системе генератор - двигатель и позволяет повысить производительность экскаватора путем уравнивания ускорений механизма поворота в периоды его разгона и торможения до значения, предельно допустимого по условиям механической прочности. Для этого устройство снабжено подключенными к датчикам (Д) напряжения 7 и тока 6 компараторами 12 и 13,которые соединены с одной диагональю выпрямительного моста (ВМ) 11. Вторая диаго- § наль ВМ 11 через стабилитрон 10 подключена к входам управляемого ключа 9. Один выход ключа 9 подключен к среднему выводу токоограничивающего резистора (ТР) 8, соединяющего связанный с задающим элементом 3 регулятор 4 напряжения и регулятор 5 тока, связанный с преобразователем 2. Вто (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

0Ф (11) 14 А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н астасснамт ссндстсаастви (54) УСТРОЙСТВО дЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к электроприводу по системе генератор — двигатель и позволяет повысить производительность экскаватора путем уравнивания ускорений механизма поворота в периоды его разгона и торможения до значения, предельно допустимого по условиям механической прочности. Для этого устройство снабжено подключенными к датчикам (Д) напряжения 7 и тока 6 компараторами 12 и 13,которые соединены с одной диагональю выпрямительного моста (ВМ) 11. Вторая диаго- ф наль ВМ 11 через стабилитрон 10 подключена к входам управляемого ключа

9. Один выход ключа 9 подключен к среднему выводу токоограничивающего резистора (ТР) 8, соединяющего связанный с задающим элементом 3 регулятор 4 напряжения и регулятор 5 тока, связанный с преобразователем 2. ВтоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И-OTHPHTHA (21) 3923234/29-03 (22) 05,07.85 (46) 15.01.87. Бюл. № 2 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте и Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного обьединения "Уралмаш" (72) Р.С.Кишко, В.И.Мороз, Б.Ф.Иванков, Л.И.Ушаков и В.II.Òîëñòîãàí (53) 621.879.38(088.8) (56) Волков Д.П. и др. Динамика электромеханических систем экскаваторов.

М.: Машиностроение, 1971, с.357.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1234538, кл. Е 02 F 9/20, 1984.

Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. М.:

Энергия, 1971, с. 144-151. й9 4 Е 2 F 9 20 Н 02 Р 5/06

128331 рой выход ключа 9 соединен с входом регулятора 5. В режимах торможения выходные напряжения Д 6 и 7, а следовательно, компараторов 12 и 13 имеют одинаковую полярность. Напряжение на выходе BM 11 равно нулю. Шунтирования TP 8 ключом 9 не происходит.

Момент двигателя 1 пропорционален входному напряжению регулятора 5.

В режимах разгона знаки выходных напряжений Д 6 и 7 и соотв. компараторов 13 и 1? противоположны. Выходное напряжение BM 11 больше напряжения пробоя стабилитрона 10. Пробой стабилитрона 10 вызывает замыкание ключа

9 и шунтирование TP 8. При этом на вход регулятора 5 поступает увеличенный сигнал задания, что вызывает увеличение стопорного тока, Рассчитывая величину сопротивления шунтируемой части TP 8, обеспечивают величину ускорения при торможении и разгоне, равную допустимому значе— нию, 3 ил, Изобретение относится к электро приводу по системе преобразователь— двигатель постоянного тока и может быть использовано для управления ме— ханизмом поворота одноковшового экскаватора, а также другими механизмами перемещения с реактивной нагрузкой, для которых характерны частые разгоны и торможения, например для механизмов поворота и поступательного перемещения кранов.

Цель изобретения — повышение производительности экскаватора путем уравнивания ускорений механизма поворота в периоды его разгона и тор- 15 можения до значения, предельно допустимого по условиям механической прочности.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства управления; на фиг.2 — вариант реализации его основных узлов; на фиг.3 — статические и динамические характеристики привода в случае настройки статической

25 характеристики с нулевой жесткостью участка ограничения момента.

Устройство содержит двигатель 1, подключенный в цепь питающего пре— образователя 2, последовательно соединенные задающий элемент 3 и регуЗО лятор 4 напряжения. Выход регулятора 5 тока соединен с входом питающего преобразователя 2 в управляющую цепь последнего подключены датчик 6 тока и датчик 7 напряжения. Выход датчи- 35 ка 7 напряжения соединен с вторыми входами регулятора 4 напряжения и регулятора 5 тэка, Выход регулятора

4 напряжения соединен с токоограни— чивающим резистором 8, выход которого подключен к первому входу регулятора 5 тока. Устройство также содержит управляемый ключ 9, стабилитрон

10, выпрямительный мост 11 и два компаратора 12 и 13, при этом к входу комнаратора 12 подключен датчик

7 напряжения, а к входу компаратора

13 — датчик 6 тока..Выходы компараторов 12 и 13 соединены с одной диагональю выпрямительного моста 11, другая диагональ выпрямительного моста 11 через стабилитрон 10 подключена к входам управляемого ключа 9.При включении стабилитрона 10 в диагональ выпрямительного моста 11 его катод необходимо подключить к одному входу управляемого ключа 9, один выход которого подключен к среднему выводу токоограничиваюшего резистора 8,а другой соединен с первым входом регулятора тока.

Устройство работает следующим образом.

В режимах торможения привода,когда он работает во II или IV квадрантах механических характеристик в соответствии с принятыми настройками, выходные напряжения датчика 6 тока и датчика 7 напряжения совпадают по знаку. Одинаковую полярность имеют тогда и выходные напряжения компараторов 12 и 13, а так как B рассматриваемом случае они равным по модулю, то напряжение на входе выпрямительного моста 11 равно нулю.Чувствительный элемент управляемого ключа 9 при

12833

+ М,)/I, 25 этом обесточен, его переключающий орган находится в открытом состоянии, не шунтируя часть резистора 8, Настройка системы управления, включая выбор сопротивления указанного резисто- 5 ра, должна при этом обеспечивать получение такого стопорного момента привода, при котором ускорение привода в режиме торможения Е равно до(T) пустимому значению 10

Величину сопротивления R резистора 8 можно определить исходя из следующих соотношений. Момент двигателя в режиме стопорения M „ пропорционален входному току регулятора 5 тока, поступающему от регулятора 4 нанас пряжения, так что M„,„К (U,„ /R), где К вЂ” коэффициент пропорциональноиаа сти, а 0 „ — напряжение насыщения регулятора напряжения. Таким образом, 20 при торможении, как видно на фиг.3, обеспечивается ускорение т ))"

< - (К - - — ьМ

R о) макс

14 4 протекает ток, который вызывает замъ кание переключающего органа управляемого ключа, вследствие чего шунтируется часть резистора 8 ° При этом на вход регулятора 5 тока поступает увеличенный сигнал задания, что вызывает увеличение стопорного тока, а следовательно, и стопорного момента по сравнению с режимом торможения.

Прирост момента двигателя должен быть таким, чтобы он, компенсируя противодействующее влияние момента статического сопротивления,обеспечивал величину ускорения при разгоне

Е(", -также равную допустимому значе аса

Величина сопротивления R шунтируемой части резистора 8 рассчитывается исходя из выражения (Р) П н

=Ба, - (K -- -"-- — дМ -М)/I, оп

R — R u) макс с

Приравнивая его к записанному выше выражению для определения ускорения при торможении, получаем гдел М „ - установившаяся ошибка регулирования момента

М вЂ” приведенный квалу двис

tгателя момент статического сопротивления;

I — суммарный приведенный момент инерции привода (его приближенно можно принимать одинаковым как для режи- 35 ма торможения, так и разгона).

Величину R находим из этого выра- (т) жения исходя из условия E. = д,„

Рассмотрим работу устройства в ре. жимах разгона (I и III — квадранты механических характеристик). В этом случае знаки выходных напряжений датчика 6 тока и датчика 7 напряже- 45 ния противоположны; разнополярными являются и выходные напряжения U „, и U „, компараторов 12 и 13. Тогда напряжение на выходе выпрямительного моста 11, равное модулю разности 50

U,,ä — U, в основной части указанных квадрантов имеет величину

2U,, большую, чем напряжение пробоя стабилитрона 10 (область координат привода, в которой выполняется условие !U„ „ — U„,д! > U„ на фиг.3 заштрихована). Когда стабилитрон 10 пробивается, через него и чувствительный элемент управляющего ключа 9 у1 ас 1

KU (— — —,— -) 2М гм R — R R с откуда

R „2Мс

R "KU," ГВ

2 М й

М(т

Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом механизма поворота одноковшового экскаватора, содержащее последовательно соединенные задающий элемент, регулятор напряжения, токоограничивающий резистор, регулятор тока, питающий преобразователь,-управляющая цепь которого соединена с двигателем, датчики напряжения и тока, подключенные к управляющей цепи питающего преобразователя, выход датчика напряжения соединен с вторыми входами регулятора напряжения и регулятора тока, а выход датчика тока соединен с третьим входом регулятора тока, о т л и ч а ю щ е е с я

Изобретение позволяет повысить производительность экскаватора за счет уменьшения времени его поворотных движений как в период торможения, так и разгона, ускорение платформы . поддерживается на предельном уровне, допустимом по условиям механической прочности.

Составитель Г.Алексеева

Редактор N.Ïåòðîâà Техред N.уодаиич Корректор О.Луговая

Заказ 7387/25 Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035 р Москва у Ж35 Раушская наб у д 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем, что, с целью повышения производительности экскаватора путем уравнивания ускорений механизма поворота в периоды его разгона и торможения до значения, предельно допустимого по условиям механической прочности, оно снабжено двумя компараторами, выпрямительным.мостом, стабилитроном и управляемым ключом, причем входы первого и второго компараторов соединены соответственно с выходами

3314 6 датчиков напряжения и тока, а выходы — в одну диагональ выпрямительного моста, другая диагональ последнего соединена через стабилитрон с выходами управляемого ключа, при этом катод стабилитрона подключен к входу управляемого ключа, один выход последнего соединен с средним выводом токоограничивающего резистора, а

19 другой выход управляемого ключа под- ключен к первому входу регулятора тока.