Способ оценки качества управления экскаватором-драглайном

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 44 9) Я 511 4 Е 02 О ЗОБРЕТЕНИ НИ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК)Д1 кий нко тво СССР 6, 1984, во СССР2, 1984.( ) изме ннои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промьппленности "Гипроуглеавтоматизация"(56) Авторское свидетельс М 1084393, кл. Е 02 У 3/2Авторское свидетельст1097765, кл. Е 02 Р 5/О ПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УПРАВ- ЭКСКАВАТОРОМ-ДРАГЛАЙНОМ зобретение относится к облас ния параметров работы, выполэкскаватором-драглайном при ии открытых горных работ. Цел;изобретения - повышение точности оценки качества управления, Для этого определяют среднее значение показателя неустановившегося режима работы на принятом интервале Т =30- 60 мин. По характеру изменения этого показателя определяют длительность Т; установившегося режима работы машиниста экскаватора на интервале Т . За ш циклов экскавации оп 3ределяют количество работы Япо2. перемещению горной массы. По отношению ЦвТ Ропределяют показательв чкачества уйравления П . По этому показателю машинист оценивает реализацию своих профессиональных навыков и определяет предельно допустимый по- ф рог снижения П , По достижении ПЭ-Эпорога П необходима подмена машйнис.1та экскаватора помошником. В произ- С водственных условиях Фактическая величина П 1 для помоцника вышее, чемЭвеличина П 1, 4 ил., 2 табл.1344868 а 11 одпи сн оенного комитета СССР аказ 4894/3 Тираж 606ВНИКПИ Государспо делам изоб13035, Москва, Жний и Раушс ткрытиия наб. я,4 1 роизводственно-поли аттическое предприятие, г, Ужгород,е Составитель И.НаэаркинаА.Ревин Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчи(12) 45 Бцп 1-1 50 Л1 1;(3) г Изобретение относится к областиизмерения параметров работы, выполненной экскаватором-драглайном приведении открытых горных работ, и может быть использовано для оперативной оценки качества управления экскаватором-драглайном,Цель изобретения - повышение точности оценки качества управления 10экскаватором-драглайном.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для осуществления предлагаемого способа; на фи-. 2-4 -блок-схема специализированного вы 5числителя.Способ включает следующие основные операции.. Измерение углов поворота валовприводов механизмов тяги (Ч,), подьема (Ч,;) ковша и поворота (,).платформы.Измерение якорных токов двигателей механизмов тяги (1 т ), подъема(1) ковша и поворота (1 .) платй 1Ь 11формы.Измерение токов цепей возбуждениядвигателей механизмов тяги ( ),Т 1 фподъема ( .) ковша и поворота ( )Н 1 ВР 1платформы. 30 Измерение угла наклона плоскости поворотной платформы (Е; ) в плоскости стрелы,Определение операции начала отры 35 ва груженого ковша Бцп А=1, как одновременного выполнения условий: где Беп а=1 - при вращении двигателя механизма тяги в направлении, обеспечивающем сматывание каната с барабана: Кл Сп 1 п 1 Фп 1"пЛа.:Ф"(1- ), (4) 55где Ф - магнитный поток насыщенияНдвигателя механизма подъемаковша; постоянная характеристикинамагничивания двигателя механизма подъема ковша;Сг,. -- Е " - 1 и1 с,-,где С - постоянйая электродвигателяпривода механизма подъема;1 - диаметр барабана подъемнойлебедки;Ро - масса порожнего ковша;К - коэффициент, зависящий отрежима работы двигателя(при работе двигателя в тормозном режиме К =1,2, в двигательном режиме К,=1,0);а, =Би-Ьф; (6) где 1 и 1 - длины подъемной и тяцП цтговой цепей;,К и К - коэффициенты пропор 2 3циональностнЬ - расстояние между точками схода тягового иподъемного канатов снаправляющих шкивов.Определение операции начала разгрузки ковша Бдп В=1, как одновре- менного выполнения условий: Ь 1 К 1КП 1 где 7 = ви 7 = ---- скоросТ 1 П 1ти движения тяговогои подъемного канатов;" Бдп Ь=1 - при уменьшении величины 1 ;, т.е. при д/йС ( О;Определение операции начала черпания Б;и С=1, как одновременного выполнения условий:(22),30 3где К К и К - коэфйициенты пропор 4 е 5 бциональности;Ф,и Й , - определяют аналогич-.но ф; (формулы 4и 5);41 .и 1 , - определяют аналогично 1,. (йормула 3).Определение количества выполненной работы при неустановившихся режимах работы приводов тяги (А,ц., )подъема (А,.) ковша и поворота (А;)платформы в, каждом цикле экскавациипри транспортировке груженого ковша,его разгрузке и транспортировке порожнего ковша:т( т 1(6)151 цпС= 1 51 дп А = 1,)Ф В( х(1, (17)1 апС+( -- 1 5 оп А = 1;1 5 дпС = 1 1 Ь(9 п А =где текущие значения выполняемой работы каждым приводом экскаватора при Цт( Яп РТ=1,(2 З)Бдп А=1; 55 Лап РП=1Ып С,=1.п(вп рП=(24)Бхп А=1; где Б 1;и Й= - при условии вращениядвигателя механизма тяги в направлении, обеспечивающем наматывание каната на барабан лебедки;Яхцп е=1 - при увеличении 1т.е, при Определение выполнения цикла экскавации Бардл Ц=1, как последовательного выполнения операций: Бпкп с=11 -1 япкп А=11Яап В=1 ЫКп С=11,где Мп С =1 - начало операции чер- Ф( ,пания в (х+1)-омцикле экскавации и подсчет числа выполненных циклов экскавации.Определение текущих значений усредненных моментов на валах двигателей механизмов тяги (Й т ), подъема (М;) ковша и поворота.(М ;) платформы: Мт) - - К 41 т)фт(1)Мвр 1 Кб 1 Вр фвр неустановившихся режимах определяются по формулам Ат) Кт (пт , (19)59 п ОТ = 11А, = к "е,"(п ( ,(20)51 рп ОП = Ядп Р 11= если=( -- )),( Юаъ-(- Чп )ЭИзмерение длительности неустановившихся режимов работы приводов тяги (1 т; ), подъема (т ) ковша и поворота (т ,) платйормы в каждом ;цикле экскавации при транспортировке груженого ковша, его разгрузке и 50 транспортировке порожнего ковша:(36 Бцпти ци ло циклов экска олненных на инт ации, рвале 5 экскавациигося режима рабо авных приводов н гл а вале Тколичества гй в -ом цикл Определениы, перемещеавации: рнои масе экс". и.г - радиусыда тягоканатоввов;- угол на Емкостьковша экскаватора, 1з эффициент пропорциональО) Ь,.) - Ь( - 2525 м 10,0 5 ие высоты подъема ковша в-х-ом кле экскавации: Определение среднего знаказателя неустановившегосяботы на интервале ТИ ие длительности устаножима работы машинистана интервале Т вращения точек схоого и подъемногос направляющих шкилона оси стрелы ки платформы экскава(90- Е; - О); (34 Определение угла поворота платформы при перемещении груженого ко 0 ша: р вр = ър 1 ЧБ 3.цп А=1Определение длительчБдп С =1Определение количестперемещению горной массьэкскавации (при условииБ 1 цп УР=1): е ; - коэффициент перевода горноймассы, выраженной в тоннах,в м горной массы в целике;К; - коэффициент, зависящий отвысоты подъема груженогоковша;); - коэффициент, зависящий откатегории экскавируемостигорной массы;С; - коэффициент, зависящий отугла поворота платформы приперемещении груженого ковша(при Ч, ;135, С;=1,0,0,93)В таблице 1 приведена зависимостьэффициента К; от высоты Ь подъегруженого ковша В табл. 2 приведена зависимосткоэффициента Ъ; от категории эксквируемости горной массыТ а б л и ц а 2 Значения коэффициента ;при Ь С - 25 мЧ5 Емкостьковша экскаватора, м Категория экскавируемости 1 2 О 0,137 0,329 0,46310 0 0,136 0,318 0,454 О 0,118 0,312 0,441 10 15 Определение показателя качества управления экскаватором на интервале 2030 П=- (39)Т ТУрТаким образом, в процессе экскавации формируется показаель качества25 управления экскаватором и у машиниста появляется возможность оценить реализацию своих профессиональных навыков и определить предельно допустимый из соображений эффективногод использования экскаватора порог П снижения. При достижении указанного порога П снижения необходима подмеЭна машиниста экскаватора помощником. В этом случае даже при более низкой профессиональной подготовке помощни ка машиниста эксплуатационная производительность экскаватора за смену возрастает, поскольку в производственных условиях фактическая величина П для помощника машиниста выше, 40 чем величина П5Устройство дпя осуществления предлагаемого способа содержит датчик 1 угла поворота вала привода механизма тяги ковша, датчик 2 уг ла поворота вала привода механизма подъема ковша, датчик 3 угла поворота вала привода поворота платформы, датчик 4 угла наклона плоскости поворотной платформы, специализи рованный вычислитель 5 и выходной , блок 6. Вычислитель 5 по цепям 7-14 через шину А подключен к системе управления главными приводами экскаватора и через шину А связан с датчи ками 1-4. По цепям 15-48 (шинаБ) в вычислитель 5 вводится нормативносправочная информация для определения информационных показателей. Вычислитель 5 по шине В подключен к выходному блоку 6.Специализированный вычислитель 5 (аппаратурный вариант) содержит узлы 49-54 Формирования информации о положении ковша в пространстве, узлы 55-63 определения основных операций цикла экскавации (начала отрыва груженого ковша Б.дп А=1, начала разгрузки ковша Ыдп В=1, начала операции черпания Бхдп С=1 и исполнения цикла экскавации Бхдп Ц=1), узлы 64-70 формирования средних значений токов якорных цепей и цепей возбуждения главных приводов экскаватора, узлы 71-76 Формирования средних значений моментов и углов поворотов главных приводов подьема на интервалах д 1, узлы 77-79 формирования сигналов неустановившихся режимов работы главных приводов экскаватора (Б.дп ЭТ=1, Бдп Ц 1= =1 и Бцп ЭВ =1), узлы 80-88 формирования информации о количестве выполненной работы главными приводами экскаватора при неустановившихся режимах работы, узел 89 формирования показателя неустановившегося режима работы главных приводов экскаватора, узлы 90-91 формирования сиг- налов длительности неустановившегося режима работы машиниста экскаватора, узлы 92-99 формирования информации о количестве выполненной работы по перемещению горной массы за ш циклов экскавации при установившемся режиме работы машиниста экскаватора и узел 10 формирования информации о реализованной профессиональной подготовленности машиниста экскаватора. Указанные узлы вычислителя 5 соединены между собой следующим образом; выход узла 49 (фиг. 2) через узел 50 подключен к входам узлов 53, 54, 80-85, 93, 97 и 98; выход узла 53 подключен к входам узлов 54, 56, 58 и 95; выход узла 54 подключен к входам узлов 56, 58, 93 и 95; выход узла 51 подключен к соответствующим входам узлов 52 и 58; выход узла 52 подключен к входам узлов 53 и 97; выход узла 55 связан с входами узлов 56 и 61 выход узла 56 подключен к входам узлов 63, 92, 94 и 96; выход узла 57 подключен к входу узла 64, выход которого связан с входами узлов 55 и 73; выход узла 60 подклю 1344868 10чен к входам узлов 55 и 73; выход узла 61 подключен к входам узлов 63 и 80-85; выход узла 63 через последовательно соединенные узлы 89, 90 и5 91 подключен к одному входу узла 100 и через узел 99 - к другому входу узла 100; выход узла 58 связан с входами узлов 63, 92 и 96; выход узла 59 подключен к входу узла 58; 10 выход узла 62 подключен к входу узла 61; выход узла 65 через узел 66 подключен к входу узла 72; выход уэ" ла 67 через узел 68 подключен к входу узла 71; выход узла 69 (фиг. 3) подключен к входу узла 71, выход которого связан с входом узла 85; выход узла 72 подключен к входу узла 83; выход узла 73 подключен к входам узлов 84 и 92; выход узла 80 подключен к выходу узла 89;.выход узла 70 подключен к входу узла 72; выход узла 74 через узел 77 подключен к входу узла 85; выходы узлов 86, 87 и 88 подключены к соответствующим входам узла 89; выходы узлов 83, 84 и 85 подключены соответственно к входам узлов 86, 87 и 88; выход узла 75 через узел 78 подключен к входу узла 84; выход узла 76 через узел 79 подключен к входу узла 83; выходы узлов 81 и 82 подключены к соответствующим входам узла 89; выход узла 98 (фиг. 4) подключен к входу узла 99; выход узла 97 подключен к входу узла 98; выход узла 96 подключен к входу узла 99; выход узла 92 связан с входом узла 99; выход узла 95 через узел 93 подключен к узлу 92; выход узла 94 подключен к входу узла 99.40Устройство работает следующим образом,В процессе экскавации на выходах датчиков 1-4 формируются текущие значения сигналов 9 т;, 9 п;ьр и Гл 45Ца по цепям 7-14 из системы управления главными приводами экскаваторапоступают сигналы 1 т,й 1 п; 1 ерф т 1Ыап а и Б.дп й. ПеречисП 1 ф Ьрфленные сигналы по шине А вводятся 50 в вычислитель 5. По шине Б в вычислитель 5 вводится нормативно-справочная информация: Ф Фт Фьрп .т0 1)р 1, К -К, Й;, 3-цп 1 цтйф 1 тиом тмин ф пп"д тр щах т ф 55В вычислителе 5 в момент отрыва груженого ковша от забоя на выходе узла 56 формируется сигнал Б;и А=1(условия 1), что обеспечивается формированием на выходах узлов 55, 60, 64, 57, 54, 50, 52, 49 и 51 сигналов, пропорциональных Б; (формула 2), 1 ; (формула 3), Ф,(формула 4), 7 (формула 5), й; (формула 6), 1; (фоРмула 7), 1 т 1 (формула 10), 1 кп, (формула 8) и 1,; (формула 11). При разгрузке ковша на выходе узла 58 формируется сигнал Бдп В=1 (условия 12), .что обеспечивается формированием на выходах узлов 54, 53 и 59 сигналов, пропорциональных Й; (формула 6), Ь;(формула 9) и Бп Ъ,После разгрузки ковша и транспортировки порожнего ковша в забой в начале операции черпания формируется сигнал Бхцп С=1 (условия 13), что обеспечивается формированием на выходах узлов 55 и 62 сигналов, пропорциональных Б;(формула 2) и Ып е,При завершении цикла экскавации на выходе узла 63 формируется сигнал Бдп Ц=1 (условия 14). В процессе экскавации на валах двигателей механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы узлами 71, 73 и 72 определяются текущие значения уседненных моментов 11 ф И и М , (формула 15), при этом используется информация о Ф Фп иФ (формулы 4 и 5), формируемая узлами 67,68, 57, 64, 65 и 66 и информация с 1;, 1;и 1 р, (формула 3), формируемая узлами 69, 60 и 70, На выходах узлов 88, 87 и 86 формируются сигналы, характеризующие количество выполненной работы при неустановившихся режимах работы приводов тяги (А;) подъема (А.) ковша и поворота (А ;) платформы (формулы 16-18). При этом используются вспомогательные сигналы, формируемые узлами 85, 84 и 83 (текущиезначения выполняемой работы каждым приводом при неустановившихся режимах работы Ат;, Ап и Апр определяемые по формулам 19-21, сигналы формируемые узлами 77, 78 и 79 (значения неустановившихся (динамических)режимов работы главных приво- . дов - Бдп ЭТ, Бцл ЭП и Бдп ЭВр, сигналы, формируемые узлами 74, 75 и 76 (текущие значения усредненных углов поворотов валов главных приводов - ЮЮ; и Ф ,. ). На основе указанной информации в процессе экскавации узлом 89 формируется сигнал, характеризующий среднее значениеФормула изобретения5 50 показателя неустановившегося режима работы на интервале Т (Формула 26), при этом используются вспомогательные сигналы, Формируемые узлами 80, 81 и 82 длительностиС .,неустановившихся режимов работы ВВР 1 фглавн:. х приводов, определяемые по формулам 23-25) .Узлом 91 формируется сигнал, пропорциональный длительности Т10 установившегося режима работы машиниста экскаватора (Формула 27), при этом используется вспомогательный сигнал, Формируемый узлом 90 Бдп УР). Узлом 92 формируется сигнал, пропор 15 циональный количеству горной массы, перемещенной в 1-ом цикле экскавации Р; (Формулы 28-30), при этом используются вспомогательные сигналы, Формируемые узлами 93 , - координатный коэффициент К (Формула 31), узлом 73 - текущее значение усредненного момента Й; на валу привода механизма подъема ковша, и узлами 56, 58 и 61 - сигналы Брп А, Бдп В и Бхцп С Узлом 95 формируется сигнал, характеризующий абсциссу 1 ковкч ша в плоскости стрелы формулы 32 и 33), узлом 98 Формируется сигнал, пропорциональный высоте Ь подъема груженого ковша (Формула 34), при этом используется вспомогательный сигнал, Формируемый узлом 97, - текущее значение угла 8; между струной подъемного каната и прямой, проведенной через точки схода тягового и З 5 подъемного канатов с направляющих шкивов (Формула 35). На выходе узла 96 Формируется сигнал, пропорциональный углу Ч , поворота платформы при перемещении груженого ковша (Форму ла 36), на выходе узла 94 Формируется сигнал длительности 1,; цикла экс. - кавации (Формула 37), на выходе узла 99 формируется сигнал пропорциональный количеству работы Я по пеЕ 1 ремещению горной массы за ш циклов экскавации (Формула 38). На выходе узла 100 на интервале Т формируется показатель П качества управления экскаватором (Формула 39), который является выходным сигналом вычислителя 5. Выходной сигнал П поступает в выходной блок 6, где Фиксируется и преобразуется для возможности его ,считывания машинистом экскаватора,В качестве вычислителя 5 могут быть использованы микро-ЭВМ или программируемый контроллер с соответствующим программным обеспечением,реализующим указанные вычислительныепроцедуры и их последовательностьСпособ оценки качества управления экскаватором-драглайном, включающий определение массы движущегося ковша по измеряемым значениям якорного тока и тока цепи возбуждения двигателя механизма подъема ковша, с учетом режимов работы двигателя механизма подъема и координат движущегося ковша в плоскости стрелы, определяемых по измеренным значениям углов поворота валов приводов механизмов подъема и тяги ковша, определение перемещаемой в каждом цикле экскавации массы нетто по разности масс груженого и порожнего ковша, определение операции начала отрыва груженого ковша, основанное на измерении и контроле направления вращения двигателя механизма тяги ковша, усилия в подъемном канате и положения ковша относительно стрелы, определение операции начала разгрузки ковша, основанное на измерении тока якорной цепи двигателя механизма тяги ковша и определении характера его изменения, определении и контроле направления вращения нала двигателя механизма тяги ковша, положения ковша относительно стрелы и величины отношения скоростей движения тягового и подъемного канатов, определение цикла экскавации, определение количества работы в единицу времени по перемещению горной массы с учетом измеряемых значений высоты подъема груженого ковша, длительности цикла экскавации с учетом категории экскавируемости горной массы, перемещенной массы нетто и угла поворота платФормы экскаватора, определяемого по измеренной величине угла поворота вала привода механизма поворота платформы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности оценки качества управления экскаватором-драглайном, измеряют ток якорной цепи двигателя привода механизма поворота платформы, измеряют токи цепей возбуждения двигателей механизмов тяги ковша, поворота платформы, угол наклона плоскости поворотной платформы в плоскости стрелы, определяют операцию начала черпания путем д контроля величины усилия в подъемном344868 о канате, характера изменения тока якорной цепи и направления вращения вала двигателя механизма тяги ковша,определяют координаты движущегосяковша в плоскости стрелы с учетомугла наклона плоскости поворотнойплатформы в плоскости стрелы, определяют цикл экскавации как последовательное выполнение операций началочерпания, начало отрыва груженогоковша, начало разгрузки ковша, начало черпания в последующем цикле экскавации, определяют усредненные значения углов поворотов валов, ускорений их вращения, моментов на валах двигателей механизмов тяги, подьема ковша и поворота платформы, позначениям которых определяют длительность и количество выполненной работы приводами тяги, подъема ковша иповорота платформы экскаватора принеустановившихся режимах работы притранспортировке груженого ковша,его разгрузке и транспортировке по"рожнего ковша, по которым определяют среднее значение показателя неустановившегося режима работы на при-.нятом интервале, по характеру из-менения которого определяют длительность установившегося режима работымашиниста экскаватора на принятоминтервале, а оценку качества управления экскаватором-драглайном определяют отношением количества работыв единицу времени по перемещению горной массы к длительности установившегося режима работы машиниста экскаватора, 1.3448 бЯ