Способ управления электроприводами подъема и напора экскаватора и устройство для его осуществления

Номер патента: 2005135

Авторы: Березовский, Садовников, Петухов, Бессонов, Рехтман

Скачать ZIP файл.

Текст

Смотреть

119) Щ 111) (1) Е 62 Р 20 ИЗОБРЕТЕ ОПИС ьт,- л ПАТЕНТУ 3 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(64) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗЛЕКТРОПРИВОДАМИ ПОДЪЕМА И НАПОРА ЭКСКАВАТОРАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(67) Изобретение относится к управлению электроприводами копающих механизмов экскаваторалопаты, т.е. механизмов подъема и напора Цельизобретения - повышение надежности эа счет снижения динамических усилий. Для этого измеряют задание скорости от командо-контроллера 8 и текущей скорости тахогенератором 10 электродвигателя 3 электропривода подъема 1 и напора 2, задают пороговое значение скорости и сравнивают в пороговом элементе 18. задают пороговое значе-. ние текущей скорости и сравнивают в пороговом элементе 11, определяют производную в дифференцирующм блоке И и сравнивают все три значения в элементе И 21, В случае, если одновременно сравниваемые значения скоростей выше пороговых при отрицательном знаке производной, формируют управляющий сигнал, приводящий к снижению напряжения электродвигателей. 1 ип, 2005135Изобретение относится к управлениюэлектроприводами копающих механизмовэкскаватора-лопаты, т,е, механизмов подьема и напора. Оно направлено на ограничение динамических нагрузок в оборудованииэкскаватора, возникающих в режиме копания, путем воздействия на электроприводыкопающих механизмов экскаватораКопающие механизмы содержат электроприводы подъема и напора, работа которых взаимосвязана. Каждый из этихприводов обеспечивает так называемые"экскаваторные" (или упорные) характеристики, которые уже сами по себе ограничиваат максимальные усилия в механизме, нолишь при медленном приложении нагрузки,т,е, условно в статике,В изобретении идет, речь об ограниче-,нии динамических усилий, возникающих. 20при внезапном. торможении ковша в забоепри копании (чдрпании), когда ковш движет- .ся со сравнительно большой скоростью. Исследования показывают, что при скоростяхмеханизма подьема, не превышающих 0,7 25от паспортных, для подъема ковша и выдвижения рукоятки со скоростью, не превышающей 0,5 от паспортной, динамическиенагрузки при копании не превышают допуатимых, т.е, существенную роль в возникновении динамических нагрузок играютусилия, возникающие под влиянием кинетической энергии, запасенной в движущихсячастях механизма.Механизм напора больше, чем подъема,подвержен возникновению динамическихнагрузок. Здесь возникают динамическиенагрузки не только при стопорении выдвигаемой рукоятки, но и при стопорении механизма подъема.Известны способы и устройства дляснижения динамических нагрузок, возникающих в режиме копания,Известно ограничение динамических 45нагрузок посредством фрикционных уст-,ройств, например муфт предельного момента. Они используются в механизме напора,При достижении предельного момента муфта пробуксовывает, 50Недостатками этих технических решений являются: усложнение кинематическойцепи и увеличение момента инерции механизма, следовательно, и увеличение динамических нагрузок: значительная 55зависимость величины усилия срабатывания фрикционных устройств от внешних условий (температура. состояние трущихсяповерхностей и т.п.). Например, нэ экскаваторах Ра Н 2300, Ра Н 2800 Фирмы Хэрпиш фегер, США, фрикционное устройстно помещается в герметизированный кожух. куда подается очищенный воздух; трудность настройки и контроля срабатывания фрикционной пары; ограничение усилий происходит независимо от скорости механизмов подъема и напора, т,е, в условиях, где опасные значения усилий не возникают и происходит лишь. снижение эффективности использования экскаватора,Известны также способ и устройство, основанные на интенсивном снижении (или даже реверсе) питающего напряжения преобразователей приводов копающих механизмОв при достижении усилием критичЕской величины, близкой к стопорному усилию статической механической характеристики. Этот способ и устройство приняты за прототип.Недостатки этого способа заключаются в том, что приходится выбирать критическое значение усилия вблизи стопорного не менее усилия отсечки. При этом снижается только та составляющая динамического.усилия, которая связана с электромагнитным моментом приводных двигателей копающего механизма. На вторуюсоставляющую указанных нагрузок, связанную с кинетической энергией движущихся масс, указанный способ не влияет.Кроме того, ограничение усилий происходит независимо от сКорости механизмаиподъема и напора, что снижает эффективность работы экскаватора в режимах,"где скорости подъема и напора нэ выдвижение рукоятки соответственно значительно ниже 0,7 и 0,5 от номинальной.Таким образом задачей является создание способа управления капающими механизмами, воздействующего нэ обе составляющие динамического усилия, т,е, связанные и с.электромагнитным моментом, и с кинетической энергией движущихся частей механизма, Кроме того, ограничение усилий должно иметь место только при скорости подъема не менее 0,7 от паспортной и напора не менее 0,5 от паспортной.Целью изобретения является повышение надежности экскаватора зэ счет эффективного снижения динамических усилий. В предлагаемом способе реализуется новый принцип огрэничения динамических усилий; признаков возникновения недопустимых динамических усилий является снижение скорости черпэнич нт н определенных условиях, э именно. если г,о;1 ость механизма превышает зал:нн .и.н ляу 0.7 номинала Лля пол г л 1 :и нлч,л и40У 45 50 если это снижение, побуждается заданием оператора,В результате сравнительного анализа осциллограмм выявлено, что по сравнению с прототипом интенсивное торможение начинается приблизйтельно на 0,2 с раньше. Этого достаточно, чтобы избежать недопустимых динамических усилий, Новым свойством здесь является то, что способ действует только при скоростях подъема более 0,7 от номинальной, не препятствуя работе оператора в случаях, когда он сознательно ограничивает скорость черпания (разборка тяжелых забоев и т.п.), Способ реализуется автоматически за счет действия блоков, заложенных.в систему управления.В предлагаемом устройстве два логических элемента И с тремя входами каждый и элемент ИЛИ в совокупности образуют логический блок предотвращения недопустимых динамических нагрузок. Этот блок объединяет два привода и является новым для этого класса устройств,Исходя из изложенного, можно утверждать, что по обоим объектам техническое решение отвечает критерию "Существенные отличия",На чертеже изображена упрощенная схема электроприводов копающих механизмов.Оператор(машинист экскаватора) с помощью командоконтроллеров подьема и напора задает желаемую величину скорости черпания. Электроприводц в соответствии со своими свойствами отрабатывают это задание. Если задана скорость менее критической (т.е. 0,7 от номинальной для подьема и 0,5 для напора), она задана выше, но не достигнута, система ограничения динамических усилий в рабату не встуйает.Для выполнения этих условий непрерывно измеряют. напряжение задания и фактические скорости электроприводов механизмов и сравнивают с соответствующими эталонами,Если задание скорости при копании превышает для подъема 0,7 и напора 0,5 от номинальной и достигнута фактическая такая скорость, то при встрече с препятствием возникают предпосылки для ограничения динамических усилий, Как только скорость начинает снижаться, уменьшают напряжение питания якорной цепи и в случае необходимости увеличивают коэффициент обратной отрицательной связи привода по току. Слособ реализуется автоматически за счет аппаратуры,На экскаваторах-лопатах имеется двамеханизма подьема 1 и напора 2, участвующих в копании (или черпайии),Электроприводц этих механизмов па5 структуре идентичны, поэтому подробнораскрыт только привод подьема 1 и общаявыходная часть, а к приводу напора 2 показаны только связи,Привод подъема содержит двигатель 3,преобразователь 4, систему управления 5включающую, в частности, регулятор напряжения 6 и регулятор тока 7, На входе системы ууравления установлен задатчик 8,выполненный, например, в виде сельсинного командоконтроллера, выход которого соединен с регулятором 6 через ключ 9, Длянаглядности ключ показан контактным, нообычно использу.отся транзисторные клю 0С валом двигателя соединен тахогене.ратор 10, который имеетдве выходных цепи,Первая из них проходит через пороговоеустройство 11, состоящее из потенциометра12 и диода 13. Диод 13 предназначен длятого, чтобы цепь работала только при однойполярности: на подьем или выдвижение рукояти.Вторая выходная цепь тахогенератора10 проходит через дифференцирующийблок 14, состоящий из потенциометра 15 иконденсатора 16. Вьход цепи проходит через диод 17, пропускающий только отрицательную производную скорости,35 Выходное напряжение командоконтроллера 8 подключено к пороговому устройству 18 аналогичному устройству 11),состоящему из потенциометра 19 и диода 20,Выходы пороговых устройств 11 и 18, а также дифференцирующего блока 14 подключены к входам логического элемента И 21. Аналогично для привода напора 2 предусмотрены логический элемент И 22. Выходц логических элементов И 21 и 22 соединены с входом логического элемента ИЛИ 23. Выход этого элемента 23 соединен с ключом 9 (и аналогичной цепью напора), а также с регуляторами тока 7 через ключи 24 и 25. Это цепи интенсивного гашения напряжения. Входные цепи логического элемента И 22, идущие от привода напора 2,обозначены позициями 26, 27 и 28.Устройство работает следующим образом.В процессе работй на логические элементы И 21 и 22 поступают сигналы. О задании скорости от командоконтроллерд 8 через пороговое устройство 18, о вепичинедостигнутой скорости от измерителя скорости через пороговое устройство 11, о знаке производной скорости от измерителя скорости 10 через блок дифференцирования 14.Условно можно принять, что если на пряжение задания скорости выше порогового напряжения на потенциометре 19, т.е. Оз 0,70 змакс (0,5 для напора), сигнал равен 1.Аналогично сигнал о превышении фак- "0 тической величиной скорости значения 0,7 пмакс (0,5 напора) равен 1.Отрицательное значение производной скорости привода принимается за 1.При наличии трех единиц на входе любого из логических элементов И 21 или 22 на выходе появится сигнал, который вызовет срабатывание логического элемента ИЛИ 23. Выход этого элемента снимает задание 8 с входа системы регулирования 5 и усиливает коэффициент передачи регулятора тока 7.Таким образом видно, что воздействие на привод осуществляется только при скоФормула изобретения1. Способ управления электроприводами подъема и напора экскаватора, осно ванный на измерении задания скорости от 30 комайдоконтроллера и текущей скорости электродвигателей электроприводов подьема и напора экскаватора и формировании управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за 35 счет снижения динамических усллий, задают пороговое значение задания скорости от командоконтроллера и сравнивают с величйной задания скорости, задают пороговое значение текущей скорости и 40 сравнивают с величиной текущей скорости, вычисляют производную текущей скорости и определяют ее знак, в случае, если одновременно сравниваемые значения скоростей выше пороговых при отрицательном знаке производной, формируют управляющий сигнал, приводящий к снижению напряжения электродвигателей,2. Способ по п,1, отличающийся тем, 50что пороговые значения текущей скорости устанавливают в пределах 0,6 - 0,7 номинальной скорости для привода подьема и 0,5 -0,6 для привода напора. рости одного знака(на подъем или выдвижение рукоятки). При этом задание скорости должно также превышать 0,7; 0,5 от максимального.При выполнении этих условий любое снижение скорости приводит к срабатыванию устройства, которое вызывает торможение привода снижения напряжения электродвигателя.Описанное устройство реализует заявляемый способ, Пороговые устройства 11 и 18, блок дифференцирования 14 могут быть выполнены по-разному. Ключи 9, 24, 25 показаны условно.Изобретение позволит исключить неприемлемые по величине динамические усилия и позволит отказаться от применения фрикционных устройств, что упростит кинематику и удешевит привод копающих механизмов экскаватора,(56) Авторское свидетельство СССР% 1490233, кл. Е 02 Р 9/20, 1987.3. Устройство для управления электро- приводами подьема и напора экскаватора, содержащее в каждом приводе командоаппарат, последовательно соединенные регулятор скорости и регулятор тока, подключенные к электроприводу экскаватора, и датчик скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности ограничения динамических нагрузок, оно снабжено элементом ИЛИ, а в каждый привод дополнительно введены два пороговых элемента, дифференцирующий блок, два ключа и элемент И, причем выход командоаппарата соединен через первый ключ с регулятором скорости и через первый пороговый элемент с первым входом элемента И, выход датчика скорости подключен через второй пороговый элемент к второму входу элемента И и через дифференцирующий блок - к третьему входу элемента И, выходы элементов И каждого привода подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому ключу каждого привода непосредственно и через второй ключ - к дополнительному входу регулятора то

Заявка

04865991, 19.07.1990

Производственное объединение "Уралмаш"

Садовников Евгений Михайлович, Бессонов Игорь Владимирович, Березовский Василий Викторович, Рехтман Арнольд Петрович, Петухов Павел Александрович

МПК / Метки

МПК: E02F 9/20

Метки: напора, подъема, электроприводами, экскаватора

Опубликовано: 30.12.1993

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-2005135-sposob-upravleniya-ehlektroprivodami-podema-i-napora-ehkskavatora-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ управления электроприводами подъема и напора экскаватора и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты