Устройство для управления поворотом одноковшового экскаватора

 

ОПИСА <»> 6826l5

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сояв Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.04.77 (21) 2478968/29-03 (51) М.Кл Е 02 F 9/20 с присоединением заяаки №вЂ” (23) Пр иоритет—

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 621.879.48 (088.8) ио делам изобретений и открытий (45) Дата опу6.тикования описания 30.08.79 (72) Автор изобретения

В. Я. Ткаченко

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева (71) Заяьитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УП РАВЛ EH ИЯ ПОВОРОТОМ

ОД HO KOBIOBOFO Э КСКАВАТО РА

Изобретение относится к области управления экскаваторами, а именно к области управления механизмом поворота экскаватора.

Известно устройство для управления механизмом поворота экскаватора-драглайна, содержащее узел формирования диаграммы изменения тока двигателя механизма с большой длительностью его изменения, заведомо превышающей половину периода собственных колебаний ковша (1), что позволяет уменьшить колебания ковша, но существенно увеличивает длительность переходных процессов и уменьшает производительность экскаватора.

Известно устройство для управления поворотом одноковшового экскаватора, содержащее питающий двигатель механизма поворота преобразователь, регулятор тока с датчиком тока и регулятор скорости с датчиком скорости, задатчик интенсивности, установленный на стреле экскаватора датчик угла отклонения ковша, связанный через блок вычисления относи- 25 тельной скорости отклонения ковша и ключ с входом регулятора скорости, а также нуль-орган и модель «привод поворота — ковш» с подключенными к ее входам датчиками тока длин канатов и ра- ЗО диуса инерции ковша, которая через нульорган соединена с управляющим входом ключа (21.

Недостатками такого устройства является сложность, определяемая сложностью применяемой в нем модели

«прнвод поворота — ковш» и вызывающей технические трудности установки на стреле датчика отклонения ковша, а также уменьшение производительности экскаватора вследствие затягивания переходных процессов, вызываемого введением непрерывной обратной связи по скорости отклонения ковша в том числе и при малых значениях этого отклонения, не вызываю щих опасности возникновения больших нагрузок на рабочее оборудование, прежде всего горизонтальных нагрузок на стрелу, поскольку в этом устройстве не обеспечивается контроль и ограничение этих нагрузок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления механизмом поворота экскаватора, включающее питающий двигатель механизма поворота преобразователь, регулятор тока с датчиком тока, регулятор скорости с датчиком скорости, суммирующий элемент, блок определения момента нагрузки механизма поворота и включенные между выходом последнего и входом регулятора тока варистор, операционный усилитель и блок дифференцирования (3).

Недостатком этого устройства является возможность превышения горизонтальной нагрузки на стрелу допустимого значения ири поворо ге экскаватора, особенно при большом удалении ковша от оси вращени;. экскаватора, что снижает надежность экс!

0 каватора и накладывает ограничение на величину углового ускорения экскаватора, что снижает производительность экскаватора.

Цель изобретения — повышение надежности и производительности экскава«ора за счет ограничения горизонтальных нагрузок на стрелу.

Для этого предлагаемое устройство снабжено источником постоянного напряжения, датчиком длины тягового каната, блоком перемножения — деления и иодным мостом с регулируемым источником опорного напряжения, включенным в цепь обратной связи операционного усилителя, выходом соединенного с входом регулятора тока, а к двум входам которого подключен непосредственно и через блок дифференцирования выход блока перемножезо ния †делен, к двум входам перемножения которого подключены блок определения момента нагрузки механизма поворота и датчик длины тягового каната, а его вход деления соединен через суммирующий элемент с датчиком длины тягового каната и источником постоянного напряжения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Двигатель 1 механизма. поворота питается от преобразователя 2, к входу которого подключены последовательно соединенные регулятор тока 3 и регулятор скорости 4 с подключенными к их входам 45 датчиками тока б и скорости б. В устройство дополнительно введены блок перемножения — деления 7, например, типа МДУ, блок 8 определения момента М„нагрузки механизма поворота (например, на осно- 5О ве выделения статического тока), датчик 9 длины тягового каната, элемент суммирования 10, блок дифференцирования 11, операционный усилитель 12 с двумя входами и включенным в цепи его обратной связи диодным мостом с регулируемым источником опорного напряжения 18, обеспечивающим задание зоны нечувствительности этого операционного усилителя 12, а также источник постоянного напряже- 60 ния 14.

Два входа перемножения блока перемножения — деления 7 подключены к выходам блока 8 определения момента нагрузки механизма поворота и датчика 9,„ч .ны тягового каната, а его вход делителя подключен к выходу элемента суммирования 10, к двум входам которого подключены выходы датчика 9 длины тягового каната и источника постоянного напряжения 14, выходной сигнал которого пропорционален расстоянию г блоков тяги у основания стрелы от оси вращения экскаватора. Выход блока 7 перемножения деления подключен непосредственно и через блок дифференцирования 11 к двум входам операционного усилителя 12, выход которого соединен с входом регулятора тока 8.

Выход операционного усилителя 12 может быть подключен также на вход изменения ограничения выходного напряжения регулятора скорости 4 (показано пунктиром).

Работа устройства основана на введении контроля и эффективного ограничения горизонтальной нагрузки F,. на стрелу, вызываемой отклонением ковша от вертикальной плоскост в процессе разгона реверса и тормо кения механизма поворорота и определяемой здесь из выражения:

1 R — r I l, Leos a " P Zc0s к "l,.+r (где R — радиус инерции ковша относительно оси вращения экскаватора;

L, а — длина стрелы и угол ее наклона к горизонту.

Указанная нагрузка является расчетной для стрелы, а отсутствие контроля и ограничения этой нагрузки определяет наиболее существенное ограничение на возможность увеличения ускорения механизма поворота, а вместе с тем и на производительность экскаватора.

При этом в устройстве используется вторая зависимость из приведенного выражения, которая является приближенной, но более простой для реализации, и в которой вместо информации о радиусе R инерции ковша используется информация о длине тягового каната 1,, что, однако, не ,вызывает существенной погрешности.

При горизонтальном направлении тягового каната эта замена переменных не приводит к появлению ошибки. Отклонение от горизонтального направления тягового каната хотя и вызывает появление ошибки, однако, как показал анализ, пр:: максимальном радиусе инерции ковша, наиболее опасном с точки зрения возможности возникновения больших горизонтальнь х нагрузок на стрелу, эта ошибка не превышает 1,3%. При уменьшении радиуса инерции ковша эта ошибка может возрасти до 4 — 5%, однако, во-первых, такая величина ошибки вполне приемлема для практики, во-втор ..гх, сама величина на682615

В то же время при отсутствии опасности превышения нагрузкой допустимой величины сигнал на выходе операционного усилителя 12 отсутствует, т. е. при этом устройство не вмешивается в работу механизма поворота, что способствует повышению производительности экскаватора.

Этой же цели способствует появляющаяся благодаря осуществляемому предлагаемым устройством непосредственному Коптролю и эффективному ограничению горизонтальных нагрузок на стрелу возможность увеличения ускорения механизма поворота эскаватора. При отсутствии такого ограничения горизонтальная нагрузка на стрелу может практически в два раза пре50

65 грузки при этом уменьшается, что уменьшает опасность превышения его допустимой величины.

Такая замена позволяет исключить необходимость определения радиуса инерции ковша и тем самым упростить устройство.

B соответствии с указанной зависимостью сигнал на выходе блока 7 перемножения †делен пропорционален величине горизонтальной нагрузки на стрелу 10

F„, поскольку на его входы перемножения поступают сигналы, пропорциональные величине момента,М„нагрузки механизма поворота с выхода блока 8 и длине тягового каната l, с выхода датчика 9 этой 15 длины, а на его вход делителя поступает сигнал с выхода элемента суммирования

10, пропорциональный величине (l, + r) .

С помощью регулируемого источника опорного напряжения диодного моста 18 20 задается зона нечувствительности операционного усилителя 12, пропорциональная допустимому значению горизонтальной нагрузки на стрелу F

Если в процессе транспортировки ковша выходной сигнал блока 7 перемножения — деления превышает величину зоны нечувствительности операционного усилителя 12, то на выходе последнего появляется сигнал, который подается на вход регулятора тока 8 (или вход изменения ограничения напряжения регулятора скорости 4) и осуществляет изменение режима движения механизма поворота (например, при разгоне — уменьшение ускорения

35 механизма), благодаря которому прекращается увеличение нагрузки.

Блок дифференцирования 11 позволяет увеличить эффективность ограничения нагрузки введением на вход операционного 40 усилителя 12 производной от величины этой нагрузки, обеспечивающим упреждающее ограничение. При этом сигнал на выходе операционного усилителя 12 появится тем раньше, чем больше скорость нара- 45 стания нагрузки, что позволяет практически исключить превышение нагрузкой допустимой величины. вышать величину, определяемую максимальным ускорением механизма поворота (эта двойная величина является расчетной для стрелы), что при заданных допустимых значениях нагрузки накладывает существенные ограничения на величину этого ускорения. Поскольку режимы разгона, реверса и торможения механизма поворота составляют не менее половины рабочего цикла экскаватора, это существенно ограничивает производительность экскаватора.

Устройство исключает возможность существенного превышения нагрузкой величины, определяемой максимальным ускорением механизма поворота, а вместе с тем гозволяет при этом же значении допустимой нагрузки увеличить ускорение, что повышает производительность экскаватора. поскольку режимы разгона, реверса и торможения механизма поворота составляют не менее половины рабочего цикла этой машины.

Таким образом, устройство позволяет благодаря непосредственному контролю и ограничению горизонтальных нагрузок на стрелу повысить производительность экскаватора, за счет ограничения горизонтальных нагрузок на стрелу.

Формула изобретения

Устройство для управления поворотом одноковшого экскаватора, содержащее питающий двигатель механизма поворота преобразователь, регулятор тока с датчиком тока, регулятор скорости с датчиком скорости, блок определения момента нагрузки механизма поворота, блок дифференцирования, суммирующий элемент операционный усилитель, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения надежности и производительности экскаватора за счет ограничения горизонтальных нагрузок на стрелу, оно снабжено источником постоянного напряженнч, датчиком длины тягового каната, блоком перемножения — деления и диодным мостом с регулируемым источником опорного напряжения, включенным в цепь обратной связи операционного усилителя, выходом соединенного с входом регулятора тока, а к двум входам которого подключен непосредственно и через блок дифференцирования выход блока перемножения — деления, к двум входам перемножения которого подключены блок определения момента нагрузки механизма поророта н датчик длины тягового каната, а его вход деления соединен через суммирующий элемент с датчиком длины тягового каната и источником постоянного напряженияя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

682615

Составитель Р. Гладун

Техред A. Камышиикова

Редактор О. Юркова

Корректор С. Файн

Заказ 763/967 Изд. № 484 Тираж 780 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

П3035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1. Автоматизация производственных процессов на открытых горных разработках. — Сборник. Киев, «Техника», 1971, с. 56 — 60.

2. Авторское свидетельство ¹ 281600, кл. Е 02 F 3/48, 1969.

3. Заявка ¹ 2468484/03, кл. Е 02 F

9/20, 1977, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.