Устройство для управления тормозом шахтной подъемной машины

 

Сущность изобретения: устройство содержит тормозной цилиндр 1, электрокла77 75 18 паны 2,3, катушки 4,5 управления электроклапанами , регулятор 6 давления, катушку 7 управления регулятора давления, редукционные клапаны 8,9, регулируемый дроссель 10, замыкающий контакт 11 контактора предохранительного торможения, перекидной контакт 12 контактора предохранительного торможения, компараторы 13,14, датчик 15 скорости, элемент И 16, узел 17 определения направления движения груза, реле 24, замыкающий контакт25 реле, командоаппарат 26, резистор 27, выпрямительный мост 28, воздухосборник 29, ждущий мультивибратор 2 ил. 30, источник 31 питания. 1 з.п.ф-лы, ел с VI ел XI ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 66 B 1/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766691/03 (22) 08.12.89 (46) 30.08.92. Бюл, N 32 (71) Донецкий политехнический институт и

Производственное обьединение "Донецкгормаш" (72) С.Н.Шапочка, А,M,Êèðååâ и В.В.Клименко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1680615, кл, В 66 В 1/32, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗОМ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ (57) Сущность изобретения: ус ройст о содержит тормозной цилиндр 1, электрокла„„!Ж„„1757981 А1 паны 2,3, катушки 4,5 управления электроклапанами, регулятор 6 давления, катушку 7 управления регулятора давления, редукционные клапаны 8,9, регулируемый дроссель

10, замыкающий контакт 11 контактора предохранительного торможения, перекидной контакт 12 контактора предохранительного торможения, компараторы 13,14, датчик 15 скорости, элемент И 16, узел 17 определения направления движения груза, реле 24, замыкающий контакт 25 реле, командоаппарат 26, резистор 27, выпрямительный мост

28, воздухосборник 29, ждущий мультивибратор 30, источник 31 питания, 1 з.п,ф-лы, 2 ил.

1757981

25

40

50

Изобретение относится к области шахтного подъема.

Известно устройство управления тормозн ыми пружин но-п невматическими приводами шахтных многоканатных подъемных машин, содержащее регулятор давления, разъединительные краны и шесть электромагнитных кранов с регулируемыми дроссельными клапанами. Такое устройство обеспечивает двухступенчатое избирательное предохранительное торможение.

Недостатком такого устройства является то, что пневматическая часть устройства отличается от общепринятой и содержит в отличие от нее большое количество электромагнитных кранов и дросселей. Это ведет к удорожанию тормозной системы в целом и снижению ее надежности. Кроме того, в известном устройстве используется информация о токе двигателя электропривода машины, выполненного по системе ГД. Данное обстоятельство также затрудняет применение известного устройства ввиду практического отсутствия указанных систем электропривода на подъемных установках.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для предохранительного торможения шахтной подъемной машины, содержащее тормозной цилиндр, регулятор давления, электроклапаны, редукционный клапан, воздухосборни к, регулируемые дроссели, ключ предохранительного торможения, резистор, датчик скорости, элементы И, ИЛИ, инвертор, Известное устройство осуществляет двухсторонне регулируемое предохранительное торможение подъемной машины.

Недостатком такого устройства является релейное (импульсное) управление давлением, что ухудшает качество и точность регулирования тормозного усилия, а, в конечном итоге, и замедления при предохранительном торможении, Целью изобретения является повышение безопасности и надежности эксплуатации шахтной подъемной машины.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления тормозом шахтной подъемной машины состоит из двух независимых идентичных каналов, каждый из которых содержит тормозной цилиндр, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго электроклапанов с соответствующими катушками управления, вторые выводы которых соединены с первыми выводами соответственно регулируемого дросселя и редукционного клапана, второй вывод последнего соединен с атмосферой, воздухосборник выход которого соединен с первым выводом регулятора давления с соответствующей катушкой управления, второй вывод которого соединен с атмосферой, датчик скорости, выход которого соединен со входом первого компаратора, выход которого соединен с первым выводом элемента, второй компаратор, резистор, источник питания, один вывод которого соединен с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, и дополнительно снабжен вторым редукционным клапаном, ждущим мультивибратором, узлом определения направления движения груза, реле, командоаппаратом, выпрямительным мостом и перекидным контактом контактора предохранительного торможения. Выход датчика скорости соединен с первым входом узла определения направления движения груза, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, выход узла определения направления движения груза соединен со вторым входом элемента И, выход которого через реле соединен со вторыми выводами источника питания, и катушки управления регулятора давления, первый вывод которой соединен с перекидным контактом контактора предохранительного торможения, один вывод которого соединен через выпрямительный мост с командоаппаратом, а другой через резистор и замыкающий контакт реле — с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, второй вывод которого соединен с катушкой управления второго электроклапана и входом второго компаратора, выход которого соединен со входом ждущего мультивибратора, выход последнего соединен с катушкой управления первого электроклапана, третий вывод которого, соединен с третьим выводом регулятора давления, а второй через второй редукционный клапан — с атмосферой, второй вывод регулируемого дросселя соединен с атмосферой, второй вывод регулируемого дросселя соединен с атмосферой.

Новые отличительные признаки заявляемого объекта в сравнении с прототипом— второй редукционный клапан, ждущий мультивибратор, узел определения направления движения груза, реле, командоаппарат, выпрямительный мост и перекидной контакт контактора предохранительного торможения, обеспечивающие автоматическое определение и запоминание фактического режима работы подъемной машины (подъем или спуск груза) для всех типов машин, в том числе и двухконцевых. Кроме того, авторам не известны тормозные системы подъемных установок имеющие полно1757981 стью независимые каналы управления выходом компаратора 13; вход которого со(включая как электронные так и исполни- единен с катушкой управления 5, а также со тельные элементы) и рабочим предохрани- входомузлаопределениянаправлениядвительным тормозом. жения груза 17, второй вход которого соедиТаким образом, наличие новых элемен- 5 нен с выходом датчика скорости 15 и входом тов и их взаимосвязей в предлагаемом уст- компаратора 14. Выходы компаратора 14 и ройстве обеспечивает ему новый эффект — узла определения направления движения избирательное предохранительное тормо- груза 17 подсоединены к соответствующим жение(большее тормозное усилие при спу- входам элемента И 16, к выходу которого ске груза, меньшее — при подъеме) на 10 подключено реле 24, Узел определения наоснове информации о фактическом режиме правления движения груза содержит ждуподъемной машины и как следствие — обес- щий мультивибратор 19, вход которого печение поддержания замедления предо- . соединен с первым входом узла 17 и R-вхохранительного торможения на безопасном дом RS-триггера 20, $-вход которого соедиуровне. 15 нен с выходом элемента И 21, Первый вход

На фиг.1 изображена функциональная элемента И 21 соединен с выходом компасхема одного из двух идентичных каналов ратора 23, вход которого соединен с выхоустройства; на фиг,2 — временные диаграм- дом дифференциатора 18, вход которого мы работы ждущих мультивибраторов. является вторым входом узла 17, Второй

Каждый из двух каналов устройства со- 20 вход элемента И 21 соединен с выходом держит тормозной цилиндр 1, электрокла- ждущего мультивибратора 19 и первым вхопаны 2 и 3 с катушками управления 4 и 5, дом элемента ИЛИ 22, второй вход которого регулятор давления 6 с катушкой управле- соединен с Q-выходом RS-триггера 20. Выния 7, редукционные клапаны 8 и 9, регули- ход элемента ИЛИ 22 является выходом узруемый дроссель 10, замыкающий 11 и 25 ла 17. перекидной 12 контакты предохранитель- Работа устройства поясняется на приного торможения, компараторы 13, 14, дат- мере одного канала (фиг,1), поскольку вточик скорости 15, элемент И 16, узел рой канал устройства функционирует определения направления движения 17, со- полностью аналогично. В рабочем режиме, стоящий из дифференциатора 18, ждущего 30 т.е, при отсутствии команды на предохранимультивибратора 19, триггера 20, элемента тельное торможение, контакт II замкнут, а

И 21, элемента ИЛИ 22 и компаратора 23, перекидной контакт 12 соединяет выход выреле 24с замыкающим контактом 25, коман- прямительного моста 28 с катушкой 7управдоаппарат 26, резистор 27, выпрямитель- ления регулятора давления 6. С помощью ный мост 28, воздухозаборник 29, ждущий 35 командоаппарата 26 и регулятора давления мультивибратор 30, источник питания 31. 6 машинист подъема имеет возможность реНа фиг.1 изображен пример выполне- гулировать давления воздуха в тормозном ния узла 17 определения направления дви- цилиндре 1, изменяя тем самым тормозное жения груза, один из возможных вариантов усилие, создаваемое тормозом. Максимальего построения. 40 ному давлению воздуха в цилиндре 1 соотТормозной цилиндр связан 1 с посред- ветствует расторможенное состояние ством электроклапана 2 с выходом регуля- машины, нулевому давлению — максимальтора давления 6, который, в свою очередь, ное тормозное усилие. Катушки 4 и 5 клапасвязан с воздухосборником 29, Выход кла- нов 2 и 3 при этом запитаны от+ источника пана 2 сообщается с атмосферой посредст- 45 Е и выходным напряжением мультивибратовомредукционногоклапана8идросселя10, ра 39 соответственно. В этом режиме на

Кроме того, цилиндр 1 посредством после- вход компаратора 13 поступает напряжение довательно соединенных электроклапана 3 от источника питания, а на выходе компараи редукционного клапана 9, Катушки управ- тора 13 существует сигнал логической едиления 5 и 4 запитаны от источника питания 50 ницы, поступающий на входузла 17 — R-вход (через контакт предохранительного тормо- триггера 20. На выходе мультивибратора 19 жения 11) и от выходного напряжения жду- сигнал отсутствует, поэтому на выходе элещегомультивибратора 30соответственно. К мента И 21 сигнал логического нуля, поступлюсу источника питания через последова- пающий на S-вход триггера 20, который тельно соединенные контакт 25 и резистор" 55 устанавливается в состояние Q = О. Посколь2 7 подсоединены посредством контакта 12 ку источник напряжения Е отключен от какатушка управления 7 регулятора давления тушки контактом 12, то состояние контакта

6 и выпрямительный мост 28, ко входу кото- 24 при отсутствии команды на предохранирого подключен командоаппарат 26. Вход тельное торможение не влияет на ток в каждущего мультивибратора 30 соединен с тушке 7 регулятора давления 6 — этот ток в

1757981 рабочем режиме задает машинист подъема с помощью командоаппарата 26. На выходе узла 17 — т.е, на выходе элемента ИЛИ 22 существует сигнал О (на выходе Q триггера

20 и выходе мультивибратор 19 сигналы О), следовательно, и на выходе элемента И 16 будет сигнал О, реле 24 при этом обеспечено и контакт 25 разомкнут, Такое состояние будет сохраняться все время и в течение которо о отсутствует команда на предохранительное торможение, В режиме предохранительного торможения узел 17 определения направления движения груза за время холостого хода тормоза t< определяет фактический режим работы подъемной установки (подъем груза, спуск груза или перегон порожних сосудов).

В случае подъема груза узел 17 выдает соответствующий сигнал и подъемная машина тормозится первой тормозной ступенью.

Если же узел 17 зафиксирует режим спуска груза либо перегон порожних сосудов, то сразу по истечении времени t< прикладывается полный тормозной момент. Устройство в режиме предохранительного торможения работает следующим образом.

При подаче команды на йачало режима предохранительного торможения размыкается контакт 11, а перекидной контакт 12 перебрасывается в положение, соединяющее катушку 7 с резистором 27, Катушка 5 одновременно с размыканием контакта 11 теряет питание и начинается быстрый выход воздуха из тормозного цилиндра 1 через незадросселированные выхлопы клапанов

8 и 9. Этот быстрый выход воздуха продолжается до момента достижения давлением в цилиндре 1 уровня, соответствующего выбору холостого хода тормоза. В указанный момент клапан 9 закрывается и выход воздуха через него при обесточенной катушке

5 прекращается, После размыкания контакта 11 срабатывает компаратор 13, на выходе мультивибратора 19 начинается импульс напряжения длительностью, и на R-входе триггера 20 появляется сигнал О, На выходе мультивибратора 30 в течение отрезка времени ti после размыкания контакта 11 существует сигнал 1 и катушка 4 клапана 2 остается в течение этого отрезка запитанной, а клапан 2 соединяет цилиндр 1 с регулятором 6.

Поскольку до истечения отрезка времени t> тормозное усилие отсутствует (идет выбор холостого хода тормоза), то подъемная машина все это время t>, находится в режиме свободного выбега. Осуществляется сравнение напряжения на выходе дифференциатора 18, пропорционального замедлению машины, с замедлением сво5

15 паратора 14 такие сигналы 1, реле 24 сразу после размыкания контакта 11 получает пи20

Е к + R27 а", =0,75 а Б, 50

45 бодного выбега, соответствующим режиму подъема груза. Сравнение осуществляется компаратором 23, Компаратор 14 сравнивает фактическую скорость машины V на выходе датчика 15 со скоростью стопорения Vp— при V>Vp на выходе компаратора 14 существует сигнал 1, при Vа1, на его выходе сигнал 1, при а<а — О. Таким образом, после подачи команды на предохранительное торможение (в течение отрезка времени

t<) на выходе элемента ИЛИ 22 существует сигнал 1. Если предохранительное торможение началось при V>Vp, то на выходе комтание и контакт 25 замыкается. При замыкании контакта 25 катушка 7 через резистор 27 подключается к источнику напряжения Е, и в катушке 7 устанавливается ток, равный где Ry, — сопротивление катушки 7;

Ргт — сопротивление резистора 27, Ток l1, соответствует давлению воздуха, а следовательно и тормозному усилию первой тормозной ступени, необходимой для торможения машины с требуемым правилами безопасности замедлением в режиме подъема номинального груза. Подбор тока первой ступени (, осуществляется с помощью переменного резистора Rzz, Это состояние устройства продол>кается все время выборах холостого хода тормоза t>.

Итак, к концу отрезка времени с1 íà R u S входах триггера 20 сигналы О на Q-выходе триггера 20 также сигнал О на выходах компаратора 14, мультивибратора 19. элемента

ИЛИ 22, элемента И 16 — сигналы 1, реле 24 запитано, его контакт 25 замкнут, Если команда на предохранительное торможение была подана в режиме подъема груза, то за время t>, фактическое замедление а превысит замедление а, равное

I где а н — замедление свободного выбега при подъеме груза, Превышение а>а1, приведет к срабатыванию компаратора 23, на его выходе установится сигнал 1, который попадает на

S-вход триггера 20, который установится в состояние Q = 1. Теперь и после истечения отрезка времени t1 на выходе элементов

ИЛИ 22 и И 16 останется сигнал 1, реле 24 останется запитанным, контакт 25 — замкну1757981

5

25

40 т2 = Чмакс/амин, 45

55 тым и машина будет тормозиться усйлиям первой ступени, Первая ступень будет действовать до момента снижения скорости до уровня V, фактическое замедление а не достигает уровня а1, т.к. при спуске на свободном выбеге подъемная машина вообще не будет замедляться — она напротив, будет ускоряться, Поскольку останется а<а1, на выходе компа- 20 ратора 14 сигнала 1 не появится, триггера20 останется и после окончания отрезка времени t> в состоянии Q = О, Это значит, что после исчезновения импульса мультивибратора 19 длительностью t> на выходе элементов ИЛИ 22 и И 16 установится сигнал О, т,е. после выбора холостого хода в режиме спуска груза реле 24 обесточится, его контактом 25 разорвется цепь катушки 7 регулятора давления 6, весь воздух выйдет из цилиндра 1 и машина будет тормозиться усилием второй ступени — полным тормозным усилием.

Катушка 4 клапана 2 будет запитана в течение отрезка времени т2 после размыкания контакта 11, а затем, после окончания отрезка времени t2, катушка 4 обеспечивается и клапан 2 отсекает регулятор давления

6 от тормозного цилиндра 1, воздух из цилиндра 1 начинает выходить через клапаны

2 и 8, а также дроссель 10. Отрезок времени т2 равен; где Чмакс — максимальная скорость подъемной машины;

aM« — минимально допустимое значение замедление предохранительного торможения.

Назначение клапана 2 — осуществление аварийного предохранительного торможения в том случае, если выйдет из строя регулятор давления 6, Например, регулятор 6 вышел из строя следующим образом — его золотник завис и воздух из цилиндра 1 через регулятор 6 не выходит, и в этой ситуации поступает команда на предохранительное торможение. При этом клапан 3 выбирает холостой ход, и машина в течение отрезка времени t2 находится в состоянии свободного выбега — регулятор 6 не обеспечивает торможения, По истечении времени

t2, За КОТОРОЕ ПРИ ИСПРаВНОМ УСтРОйСтвЕ осуществилось бы нормальное предохранительное торможение, страхующий клапан 2 переключится и плавно (через дроссель 10 и клапан 8) выпустит воздух из цилиндра 1, машина затормозится, Временной отрезок длительностью t2 задается мультивибратором 30.

Клапаны 3 и 9 предназначены для обеспечения выбора холостого хода тормоза за промежуток времени tj<0,3 с.

Работу мультивибраторов поясняют временные диаграммы на фиг.2. Оба мультивибратора 19 и 30 работают по заднему фронту.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает избирательное предохранительное торможение подъемной машины, определяя за время холостого хода тормоза фактический режим работы машины (подъем или спуск груза), и в зависимости от режима прикладывая первую тормозную ступень(при подъеме) либо вторую(при спуске груза и перегоне порожних сосудов).

Тем самым предотвращается возникновение побегания сосуда на канат на барабанных подъемных машинах или проскальзывание кенатов по шкиву трения на многоканатных подъемных установках, поскольку исключается приложение избыточного тормозного усилия. Кроме того, в устройстве предусмотрено аварийное затормаживание машины при выходе из строя регулятора давления, т.е. предлагаемое устройство существенно повышает безопасность и надежность эксплуатации шахтной подъемной машины, Предлагаемое устройство может также с укаэанным эффектом применяться на подъемных установках с гидравлическим тормозным приводом, Это не внесет в схему устройства изменений, только вместо воздухосборника будет применен маслобак, Формула изобретения

1, Устройство для управления тормозом шахтной подъемной машины, содержащее тормозной цилиндр, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго электроклапанов с соответствующими катушками управления, вторые выводы которых соединены с первыми выводами соответственно регулируемого дросселя и первого редукционного клапана, второй вывод последнего соединен с атмосферой, воздухозаборник, выход которого соединен с первым выводом регулятора давления с соответствующей катушкой управления, 1757981

12 соответствующей катушкой управления, второй вывод которого соединен с атмосферой, датчик скорости, выход которого соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй компаратор. резистор, источник питания, один вывод которого соединен с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения безопасности и надежности эксплуатации шахтной подъемной машины, в него введены второй редукционный клапан, ждущий мультивибратор, узел определения направления движения груза, реле, командоаппарат, выпрямительный мост и перекидной контакт контактора предохранительного торможения, причем выход датчика скорости соединен с первым входом узла определения направления движения груза, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход — со вторым входом элемента И, выход которого через реле соединен со вторыми выводами источника питания и катушки управления регулятора давления, первый вывод которой соединен с перекидным контактом контактора предохранительного торможения, один вывод которого соединен через выпрямительный мост с командоаппаратом, а друУ „ гой через резистор и замыкающий контакт реле — с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, второй вывод которого соединен

5 с катушкой управления второго электроклапана и входом второго компаратора, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с катушкой управления первого электрокла10 пана, третий вывод которого соединен с третьим выводом регулятора давления, а второй через второй редукционный клапан — с атмосферой, второй вывод регулируемого дросселя соединен с атмосферой, 15 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел определения направления движения груза содержит дифференциатор, вход которого является первым входом узла определения направления движения груза, 20 а выход через компаратор соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с S-входом Rs-триггера, R-вход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и является вторым входом узла

25 определения направления движения груза, выходом которого является выход элемента

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом RS-триггера, а второй вход — с выходом ждущего мультивибратора и вторым

30 входом элемента И.