Система стабилизации натяжения подъемного каната экскаватора-драглайна

 

Сущность изобретения: система содержит устройство управления приводом подъема 1, преобразователь подъема 2, двигатель 3, командоаппарат 4, датчик статического тока 5, задатчик натяжения подъемного каната 6, два усилителя с насыщением 7, 8, датчик скорости подъема 9, интегрирующий усилитель 10, два нелинейных элемента 11, 15, сумматор 12, два релейных элемента 13, 14, 4-1-2-5-7-8-1, 4-8, 6-7, 5-13-12, 14-8, 2-9-10-12,13-10- 15-7,9-11-12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829084/03 (22) 25.06.90 (46) 15,10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Московский инженерно-строительный институт им, В.В. Куйбышева (72) Ю.M. Иржак, В.Н. Полузадов, В.С. Агафонов, B.À. Холкин и В,В. Ермолин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 599023, кл. Е 02 F 9/20, 1975, Авторское свидетельство СССР № 1232758, кл. Е 02 F 9/20, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 639999, кл. Е 02 F 9/20, 1979.

Изобретение относится к системам управления копающими механизмами экскаваторов-драглайнов и предназначено для управления приводом подъема в процессе копания.

Известна система стабилизации натяжения подъемного каната экскаваторадраглайна (1),. включающая командоаппарат, устройство управления приводом подъема; преобразователь с подключенным к нему двигателем, датчик статического тока и его производной, задатчик натяжения и два усилителя с насыщением.

Первый однополярный усилитель выполняет функцию регулятора натяжения подъемного каната, а второй однополярный усилитель совместно со связью между командоаппаратом и системой управления приводом подъема — функцию блока выделения наибольшего из двух сигналов.

Данная система имеет целью поддержания заданного усилия в подьемных канатах.

„, Ы,, 1768720 А1 (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ НАТЯЖЕНИЯ ПОДЪЕМНОГО КАНАТА ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙ НА (57) Сущность изобретения: система содержит устройство управления приводом подъема 1, преобразователь подъема 2, двигатель 3, командоаппарат 4, датчик статического тока 5, задатчик Натяжения подьемного каната 6, два усилителя с насыщением 7, 8, датчик скорости подъема

9, интегрирующий усилитель 10, два нелинейных элемента 11, 15, сумматор 12, два релейных элемента 13, 14, 4 — 1 — 2 — 5 — 7 — 8 — 1, 4-8, 6-7, 5-13-12, 14-8, 2-9-10-12,13-1015 — 7, 9 — 11 — 12. 1 ил.

Однако она не обеспечивает эффективного выбора слабины подъемного каната, которая образуется при опускании ковша на забой со значительной скоростью привода подъема.

Известна также система стабилизации натяжения подъемного каната (2), содержащая командоаппарат, устройство управления приводом подъема, преобразователь с подключенным к нему двигателем, датчик статического тока иего производной, задатчик натяжения, два усилителя с насыщением, нелинейное звено и датчик длины тягового каната. Эта система также поддерживает минимальное значение натяжения подъемного каната, которое корректируется в зависимости от положения ковша относительно направляющих блоков. Это позволяет учитывать влияние веса каната и образуемой им цепной линии нэ величину натяжения подъемного каната, что устраняет возможность его прослэбления вблизи направляющих блоков.

1768720

Однако при образовании слабины подъемного каната это устройства также не обеспечивает эффективного его выбора.

Объясняется это следующим. При праслаблении подъемного каната на выходе системы паяВляется сиГнал, задающий максимальную скорость привода:..Одьема в направлении науменьшениедлины подъемного каната, Привод подъема реверсируется и к моменту окончания выбора слабины. имеет значительную скорость. Усилие в подъемном канате при этом возрастает выше заданного и сигнал на выходе первого усилителя с насыщением, являющегося регулятором натяжения, уменьшается до нуля.

Вследствие инерционности привода подьема происходит подхват ковша " отрывом . его от забоя., затем процесс повторяется, Привод. подъема таким обра-ом работает в колебательном режиме, чта недопустима при управлении процессом экскавации грунта.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является система стз билизации натяжения подъемного каната— экскаватора-драглайна (3), включ" þùàÿ задатчик натяжения, два усилителя с насыщением, датчики статического тока и ега производной, командоаппарат, систему управления приводом подъема, преобразователь, питающий двигатель, блок вычисления составляющей скорости тяги, блок коррекции скорости подъема и последовательна соединенные релейный и ключевой элементы.

Первый усилитель с насыщением, так же как и в системе {1) выполняет функци о регулятор" натяжения подьемнаго каната, второй усилитель с насыщением совместно со связью между командоаппзрзтам и системой управления — функцию блока выделения наибольшего сигнала, Релейный элемент, соединенный с датчиком статического тока, представляет собой датчик наличия слабины подьемно-а каната, Нелинейный блок коррекции скорости подьема выполнен в виде релейного элемента и последовательно соединенных датчика скорости подъема, первого сумматора интегрального усилителя, второго сумматора и нелинейного элемента, На вход интегрального усилителя поступают сигналы, пропорциональные скорости привода подъема и составляющей скорости приводатяги, поэтамусигнал на выходе этого усилителя пропорционален величине слабины подъемного каната.

Недостаток системы стабилизации 31 заключается в том, что эта система допускает образование значительной слабины

30 .! Ь

„"г

1 подъемного каната и не обеспечиваетдостаточно быстрого ее выбора. При опускании ковша на забой со значительной скоростью привода подъема, что возможно, например, при плохой видимости, слабина образуется с момента касания ковшом грунта. Величина образующейся слабины подъемного каната пропорциональна скорости встречи ковша с "àáîåì и временем снижения этой скорости до куля. Время снижения скорости привода подъема определяется значением тормозного усилия, создаваемого электродвигателями подъема.

В режиме стабилизации натяжения подъемного каната система работает таким образом, что эта усилие ограничивается заданным, которое невелико и определяется весам упряжи ковша, Поэтому торможение привода затягивается по времени, что также приводит и к увеличению прадолжлтельности времени выбора образовавшейся слабины подъе: нага каната, Целью изобретения является сокращение длительности процесса выбора слабины подъемного каната для повышения произвадительнос-.и и надежности экскаватора, Система включает систему 1 управления приводом падьема, подключенную к преобразователю подьема 2, соединенному с деиГзтел8м 3, .ист8мз ($ ïpÂÂë8Hèÿ сВяззнз первым входом с камзндааппаратом 4.

Да гчик 5 статического тока подъема и задатчик б натяжения падъемнага каната связаны соответственно с первым и вторым входами первого усилителя 7 с насыщением, выходам подключенного к первому Входу второго усилителя 8 с насыщением, вторым входом саединеннага с командааппарзтом 4. Датчик 9 скарас и подъема выходом ПОдкл!авен к первому входу интегрирующего усилителя 10 и к входу нелинейного элемента 11, выходами связанных с первым и вторым входами сумматора

;2. Третьим входом сумматор 12 через первый релейный элемент 13 подключен к датчику 5 статической составляющей тока, Выход первого релейного элемента 13 связан также с третьим входом интегрирующего усилителя 10, Сумматор 12 выходам через второй репейный элемент 14 падкл очен к третьему входу второго усилителя с насыщением 8, третий вход первого усилителя 7 через допалнительHLll

Система стабилизации натяжения подьемнаГО каната экскзВзтарз-дрзГлзйна функционирует следующим образам.

В рабочих режимах транспортировки ковша и .ерпания грунта усилие в падъем1768720 ных канатах превышает минимально допустимое, определяемое сигналом с задатчика

6. При этом на выходах первого 7 и второго

8 усилителей с насыщением, имеющих однополярную характеристику, напряжение равняется нулю. Нулю равняется напряжение также и на выходах второго релейного элемента 14.

Первый релейный элемент 13 имеет характеристику с зоной нечувствительности, При усилии в подъемном канате меньшем веса упряжи ковша сигнал на выходе первого релейного элемента 13 имеется сигнал, который блокирует интегрирующий усилитель 10 и íà его выходе напряжение отсутствует.

При опускании ковша на забой слабина подъемного каната начинает образовываться с момен а касания ковшом гоунта. Усилие в подъемном канате при этом становится меньше усилия, заданного с помощью задатчика 6, вызывая тем самым появление сигнала на выходе первого усилителя 7. Этот сигнал через усилитель 8 поступает на вход системы управления приводом подъем:, задавая скорость привода в направлении на "подъем" ковша.

Во втооом усилителе 8 происходит коррекция сигнала с выхода первого усилителя

7, являющегося регулятором натяжения подьемного кана-à,,Коррекция сигнала во в ором усилителе осушествляется таким образом, что суммарныh сигнал задания скорости на вход" си" òåìû управления приводом 1 равняется наибольшему из двух сигналов: с командоаппарата 4 или с выхода первого усилителя 7.

При касании ковшом грунта в момент начала образования слабины сигнал на выходе первого релейного элемента 13, являющегося датчиком наличия слабины, становится равным нулю и интегрирующий усилитель 10 деблокируется. На первый вход интегрирующего усилителя ".0 с датчика скорости 9 привода подъема поступает сигнал, пропорциональный скорости образования слабины, поэтому напряжение на выходе интегрирую:.цего усилителя пропорционально веллчине слабины подъемного каната. Это напряжение через дополнительный элемент 15 поступает на дополнительный вход первого усилителя 7.

Дополнительный нелинейный элемент 11 имеет однополярную характеристику с насыщением (флг. 2), причем сигнал на его выходе имеет ту >ке полярность, что и сигнал на выходе задатчика 6. Поэтому сигнал с выхода дополнительного нелинейного элемента 15 увеличлвает результирующий сигнал задания на стабилизируемое усилие

55 привода. Возрастание усилия привода при наличии слабины подъемного каната обеспечивает более эффективное торможение привода подъема, уменьшая тем самым образующуюся слабины подъемного каната и сокращая время ее выбора.

Напряжение на выходе сумматора 12 равно нулю до тех пор, пока на его вход поступает сигнал с первого релейного элемента 13 и пока скорость привода подъема направлена на "опускание ковша". При отсутствии напряжения на выходе первого релейного элемента 13 сигнал на выходе сумматора 12 появляется при превышении по модулю сигнала с выхода нелинейного элемента 11 над сигналом с выхода интегрирующего усилителя 10. Зависимость

"вход — выход" нелинейного элеме та 11 рассчитывается обычным путем, ис. одя из тахограммы привода подъема. При появлении сигнала на выходе сумматора " с выхода второго релейного элемента 4 н".- вход первого усилителя 7 поступает сигнал, направленный на уменьшение скорос.и привода подъема.

Величина этого сигнала выб .рается такой, чтобы результирующий сигнал задания скорости привода подъема находился в пределах 0,15 — 0,2 от максимального сигнала задания скорости.

Это позволяет уменьшить ск,;алость привода подъема к моменту окон- а:- ия выбора слабины и тем самым исключит динамические нагрузки, возникающие пр.. подхвате ковша с большой скоростью подъема.

В момент окончания выбо1з слабины усилие в подъемном канате возрастает, в результате чего перебрасывае ся первый релейный элемент 13, на его вых; де появляется напряжение, блокирующее интегрирующил усилитель 10. Сигнал а выходе сумматора 12, а следовательно, v на выходе второго релейного элемента становится равным нулю. Скорость привода подъема при этом определяется только сигналами выходов первого усилителя 7 и командоаппарата 4.

Элементы 7 — 15 могут быть реализованы на базе операционных усилителей

К55ЗУД2, КР544УД/А или анал "гичных (4).

Однополярность усилителей 7; 8 обеспечивается, например, включением в обратную связь диода (5). Интегрирующ.ié усилитель

10 имеет в обратной связи конденсатор, параллельно которому включаегся диод, поскольку величина слабины подъемного каната может быть только одного знака. Нелинейные элементы 11 и 15 могут быть выполнены согласно (4), путем кусочно-линейн ой ап про ксима сии расчет1768720

Составитель Ю.Иржак

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор M.4åì÷èê

Редактор

Заказ 3626 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ных характеристик первый и второй релейные элементы 13 и 14 реализуются путем включения в обратную связь усилителей стабилитронов,типа, например, Д814.

Датчик скорости подъема может быть 5 реализован как датчик ЭДС двигателя (при постоянном магнитном потоке).

Командоаппарат 4, система управления приводом 1, преобразователь 2 и двигатель

3 являются стандартными элементами сис- 10 тем электропривода экскаваторов, например, ЭШ20.90, выпускаемых серийно По

"Уралмаш". Датчик статического тока 5 является датчиком усилия привода подъема.

Он реализуется на усилителе, решающем 15 уравнение движения привода, путем вычитания из полного тока производной скорости привода.

Применение * казанного устро 1с еа по зволяет повысить производительность и на- 20 дежность экскаватора за счет сокращения длительности образования и выбора слабины подъемного каната.

Формула изобретения 25

Система стабилизации натяжения подъемного каната экскаватора-драглайна, содержащее датчик статического тока, подключенный к релейному элементу и к первому входу первого усилителя с насыще- 30 нием, к второму входу которого подключен задатчик натяжения подъемного каната, датчик скорости подъемного каната, интегрирующий усилитель, выход которого соединен с первым входом сумматора, нелинейный элемент, второй релейный элемент, командоаппарат, соединенный с первым входом второго усилителя с насыщением и с первым входом устройства управления приводом подъема, выход первого усилителя с насыщением соединен с вторым входом второго усилителя с насыщением, выход которого подключен к второму входу устройства управления приводом подъема, отличающаяся тем, что, с целью сокращения длительности выбора слабины подъемного каната для повышения производительности и надежности экскаватора, она снабжена дополнительным нелинейным элементом, при этом, выходдатчика скорости подъема подключен к первому входу интегрирующего усилителя и через нелинейный элемент — в второму входу сумматор:-, выход первого релейного элемента соединен с третьим входом сумматора и вторым входом интегрирующего усилителя, выход которого подключен через дополнительный нелинейный элемент к третьему входу первого усилителя с насыщением, выход сумматора подключен через второй релейный элемент к третьему входу второго усилителя с насыщением.