Устройство для ограничения динамических усилий в канатах экскаватора

(43) ОпубликованаО асударственный намнтеСоната Министров СССРно делам иэабратанийн открытий ллетеиь 21. Ткаче осковский ордена Трудового нженернь-строительный инст сного Знамениим. В, В. Куйбышев(7) Заивител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧБНИЯ ДИНАМ УСИЛИЙ В КАНАТАХ ЭКСКАВАТОРАнии в режиме стопорения ковша. Устройство вступает в действие только после превышения атими усилиями стопори ог о значения, поэтому вследствие инерционности механиз-ма и регулятора в этом режиме возможносущественное превышение допустимого значения усилий, что снижает надежность экскаватора.Целью изобретения является повышение р надежности акскаватора за счет увеличенияэффективности ограничения динамических усилий в канатах в режиме стопоренияковш Эта цель д во дополнитель ментом, операц тором и двумя включен в цеп а второй подклю и одним из вх ко второму вх тор подключен операционного нелинейный ре льегоодклюИзобретение касается управления акскаваторами.Известно устройство для ограничения динамических усилий в канатах акскаватора, содержащее амортизаторы, встраиваемые между подвеской ковша и блоком или между блоком и головой стрелы 11.Это устройство позволяет уменьшить жесткость механизма и за счет атого снизить динамические усилия в канатах. Однако при атом усложняется конструкция экскаватора, а низкая надежность и долговечность амортизаторов не позволяют эффективно решить задачу ограничения усилий.Наиболее близким по технической сущное ти к предложенному является устройство для ограничения динамических усилий в канатах экскаватора, включающее двигате экскаваторного механизма с питающим преобразователем, на входе которого п чен регулятор тока, связанный с выходом датчика тока, и датчик скорости 2 .Недостатком этого устройства является недостаточная аффективность ограничения усилий в канатах при быстром их нарастаостигается тем, что устройстно снабжено нелинейным алеионным усилителем конденсавентилями, один нз которых ь обратной связи усилителемчен между датчиком тока одов операционного усилителя, оду которого через конденсадатчик скорости, а выход усилителя соединен через зиятор с регулятором токаНа чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство включает двигатель 1, валкоторого соедин;и с лебедкой 2 экскаваторного механизма, которая через канаты 3соединена с ковшом 4, Двигатель 1 питается от преобразователя 5, на входе котороговключен регулятор 6 тока, связанный с выходом датчика 7 тока, Дополнительно Вустройство включен операционный усилитель 108 с двумя входамиВ цепи его первоговхода включен конденсатор 9, в цепи второго входа включен первый вентиль 10, ав цепи обратной связи операционного усилителч вкгпсчен второй вентиль 11, Выход 15операционного усилителя 8 через дополнительный нелинейный резистор 12 с возраставшей в функции приложенного к немунапряжения проводимостью соединен со/входом регулятора тока 6, Первый вход 2операционного усилителя 8 с включенным вего цепи конденсатором 9 соединен с выходом датчика 13 скорости, а второй входэтого Операционного усилителя с включен:н,.1 м в его цепи первым Вентилем 10 соединен с Выходом датчика 7 тока,Нелинейный резистор 12 с возрастающей в функции приложенного к нему напряжения проводимостью мое быть выполнен,например, путем параллельного включениялинейного резистора 14 и карборундовогсрезистора 15.Ус тр сйств с работает следующим образом,Вентиль 10 включается так, что при зназфке тока двигателя 1, соответствующем усилиям в канате 3, вызываемым нагрузкойна ковш 4 в процессе копания, сп заперт(для приведенной на чертеже схемы напряжение на выходе датчика 7 тока при этом40имеет отрицательный знак).Включение вентиля 11 согласовано свключением вентиля 10 так, что при противоположном знаке тока и соответствующемему моменте двигателя 1, обеспечивающем45ускорение: лебедки 2 в сторону сматывавания каната 3, вентили 10 и 11 открытыдля приведенной на чертеже схемы этосоответствует положительному знаку выход.ного напряжения датчика 7 тока и отрицательному знаку выходного напряжения операционного усилителя 8).Одновременно полярность подключенногок первому входу операционного усилителя 8через конденсатор 9 датчика 13 скоростисогласуется с полярностью включения вентиля 11 таким образом, что при запертомвентиле 10 вентиль 11 также заперт призамедлении двигателя 1 в режиме стопоре-иия ковша 4 (при уменьшении положительно го напряжения датчика скорости 13),В режиме копания вентиль 10 заперт. Если при этом в результате увеличения нагрузки на ковш 4, например, при встрече ковша с непреодолимым препятствием, возрастают усилия в канатах 3, замедляется двигатель 1 .и уменьшается напряжение на выходе датчика 1 З скорости, приводя к появлению сигнала на выходе операционного усилителя 8 (вентиль 11 заперт), поступающего на вход регулятора тока 6 через нелинейный резистор 12 с возрастающей в функции приложенного к нему напряжения проводимостью. Двигатель 1 переводится В режим торможения, чем обеспечивается ограничение динамических усилий в канатах 3 причем это ограничение начинает действовать в момент начала возрастания усилий в канатах еще до достижения ими допустимого значения и продолжается до момента окончания вызываемого этими усилиями замедления двигателя, что увеличивает эффективность ограничения этих усилий.Увеличение проводимости нелинейногорезистора 12 с увеличением приложенногок нему выходного напряжения операционного усилителя 8 также увеличивает эффективность ограничения усилий в канатах 3, поскольку благодаря этому величина тока через этот резистор, т,е. величина поступакьщего на вход регулятора тока сигнала, осущесгвляющего ограничение усилий в канатах,возрастает быстрее, чем возрастает напряжение иа выходе операционного усилителя 8,В то же время в режимах управления (разгон, торможение, реверс двигателя) при отссутствии опасности возникновения большихусилий в канатах выходное напряжение,операционного усилителя 8 равно нулю, благодаря чему регулятор 6 тока осуществляет вэтих режимах юграничение тока и соответствующего ему момента двигателя, а следовательно, и вызываемых этим моментомускорений и динамических нагрузок в экскаваторном механизме и рабочем оборудовании,Равенство нулю выходного напряжения операционного усилителя 8 в режиме разгона двигателя 1 в сторону наматывания каната 3 на лебедку 2 обеспечивается за счет того, что сигнал, поступающий на первый вход операционного усилителя 8 через конденсатор 9 с выхода датчика 13 скорости вызывает появление на выходе этого операционного усилителя напряжения со знаком при котором открывается вентиль 11, закорачиваюший обратную связь этого усилителя, Точно так же осуществляется равенство нулю выходного напряжения операционного усилителя 8 с помощью открывающегося вентиля 11 в режимах торможения и реверса,когда вследствие изменения направлениятока двигателя 1 изменяется знак выходного напряжения датчика 7 тока, вентиль10 открывается и на второй вход операционного усилителя 8 поступает сигнал,исключающий возможность появления напряжения на выходе этого усилителя при любом сигнале на его первом входе. Таким образом, устройство обеспечивает ограничение допустимыми значениями тока и момента двигателя и вызываемых им ускорений и динамических нагрузок в механиз ме и рабочем оборудовании в режимах управления, а в режиме нагружения при сто порении ковша обеспечивает увеличение эффективности ограничения динамических усилий в канатах за счет подачи на вход 20 регулятора тока, осуществляющего это ограничение сигнала в момент начала возрастания этих усилий еще до дэстикения ими допустимых значений и сохранения этого сигнала до момента окончания вызывае мого этими усилиями замедления двигателя, а также за счет введения нелинейного резистора с возрастающей в функции приложенного к нему напряжения проводимостью, через который подается этот сигнал.ЗО Формула изобретения Устройство для ограничения динамических усилий в канатах экскаватора, включаю:щее двигатель экскаваторного механизма с питающим его преобразователем, на входе которого подключен регулятор тэка, связанныи с выходом датчика тока, и датчик ско. рости, о т л и ч а ю ш е е с я тем, чтэ, с целью повышения надежности экскаватора за счет увеличения эффективности ограничения динамических усилий в канатах в режиме стопорения ковша, эно снабжено нелинейным элементом, операционным усилителем, конденсатором и двумя вентилями, один из которых включен в цепь обратной связи усилителем, а второй подключен между датчиком тока и одним из,входов опер- ционного усилителя, ко второму вхэду которого через конденсатор подключен датчик скорости, а выход операционного усилителя соединен через нелинейный резистор с регулятором тока.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Волков Д. П, Динамика и прочностьодноковшовых экскаваторов. Машиностроение, М., 1965, с, 318-320.2. Авторское свидетельство СССР442272, кл, Е 02 Р 9/20, 1972.