Устройство для управления роторным экскаватором

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН и Е 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОМИТЕТ СССРИй И ОТНРЫТИй с НИЕ РЕТЕ ВУ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(72) Д.Н.Шапаренко и Л.И,Балагуров (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности(56) 1. Акутин Г.К. и др, Автоматизация технологических процессов на карьерах. М , Недра, 1977, с. 1532Авторское свидетельство СССР В 304333, кл. Е 02 Р 3/26, 1964,3. Авторское свидетельство СССР В 302444, кл Е 02 Р 3/26, 1969 (прототип) .(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ; содержащее датчик и задатчик производительности, подключенные к первому блоку сравнения, выход которого соединен с блоком коррекции производительности и привода поворота и подъема роторной стрелы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности управления экскаватором путем, демпфирования колебаний приводов и конструктивных элементов, в устройство введены датчики виброускорений роторной стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Формирователи сигнала среднего значения, сумматор, Формирователь порога отсечки, ключевые элементя, задатчик положения привода подъема, второй, третий и четвертый блоки сравнения, блок коррекции положения, блок коррекции скорости поворота, датчики скорости и положения привода подъема, компараторы, блоки дифференцирования, элемент ИЛИ, датчик скорости привода поворота, блок коррекции скорости -привода подъема, при этом задатчик производительности соединен через последовательно соединенные первые блок дифференцирования и компаратор с первым входом элемента ИЛИ, выход датчика производительности через последовательно соединенные вторые блок дифференцирования и компаратор соединены с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго ключевых элементов, выходы датчиков виброускорений роторной стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях соединены соответственно с вторым входом первого ключевого элемента и с первым входом третьего ключевого элемента непосредственно и через соответствующий формирователь сигнала среднего значения подключены к входам сумматора, выход которого через формирователь порога отсечки подключен к управляющим входам первого, второго и третьего ключевых элементов и блока коррекции скорости привода подъема, причем зацатчик положения привода подъема подключен через последовательно соединенные второй блок сравнения, блок коррекции положения к первому входу третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего ключевого элемента, третий вход третвего блока сравнения соединен с выходом датчика скорости привода подъема, а выход третьего блока сравнения соединен с входом блока коррекции скорости привода подъема, выход которого соединен с приводом подъема роторной стрелы, выход которого соединен с датчиками скорости привода подъема и положения привода подъема, выход последнего соединен с другим входом, второго блока сравнения, выход блока коррекции .производительности соединен с первым входом четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого ключевогоэлемента, а выход через последовательно соединенные1059073 блок коррекции скорости привода поворота и датчик скорости привода пово-рота соединен со своим третьим вхоИзобретение относится к автоматизации производственных процессов на карьерах,Известно устройство для управления роторным экскаватором, содержа" щее объект управления, задатчик нагрузки, блок сравнения контура стабилизации нагрузки, блок коррек" ции нагрузки, датчик нагрузки Я ,.Известно также устройство, содер- жащее объект управления, задатчик производительности, блок коррекции производительности, блок сравнения контура регулирования производительности, датчик производительности 2,Однако указанные устройства, под-. держивая на заданном уровне производительность или нагрузку привода роторного рабочего органа, не снижают динамических нагрузок в приводах и конструктивных элементах роторного 20 экскаватора.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления роторным экска. ватором, содержащее датчик и задат чик производительности, подключенные к первому блоку сравнения, выход которого соединен с блоком коррекции нроизводительности и привода поворота и подъема роторной стрелы 31 . З 0Известное устройство, ие использует демпфирующих свойств приводов поворота и подъема роторной стрелы для снижения динамических нагрузок в приводах и конструктивных элементах роторного экскаватора. Снятие укаэанных выше нагрузок позволяет существенно увеличить производитель ность и срок службы экскаватора. 140Демпфирующие свойства приводов поворота и подъема роторной стрелы могут изменяться в процессе работы за счет изменения динамических и статистических характеристик блоков коррекции контуров регулирования ско 45 ростей поворота и подъема роторной стрелы, особенно за счет регулирования коэффициентов передачи этих блоков, т.е. коэффициентов жесткости механических характеристик приво дов, в функции сигналов, пропорциональных динамическим нагрузкам, например, виброускорения роторной стре. яые дом, при этом выход второго ключевогоэлемента подключен к другому входу блока коррекции скорости привода поворота. Целью изобретения является повышение надежности управления экскаватором путем демпфирования колебаний приводов и конструктивных элементов экскаватора.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления роторным экскаватором, содержащее датчик и задатчик производительности, подключенные к первому блоку сравнения, выход которого соединен с блоком коррекции производительности и привода поворота и подъема роторной стрелы, введены датчики виброускорений роторной стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, формирователи сигнала среднего значения, сумматор, формирователь порога отсечки, ключевые элементы, задатчик положения привода подъема, второй, третий и четвертый блоки сравнения, блок коррекции положения, блок кор-з рекции скорости привода поворота, датчики скорости и положения привода подъема, компаратора, блоки дифференцирования, элемент ИЛИ, датчик скорости привода поворота, блока коррекции скорости привода подъема, нри этом эадатчик производительнбсти соединен через последовательно соединен" ные первые блок дифференцирования и компаратор с первым входом элемента ИЛИ, выход датчика производительности через последовательно соединенные вторые блок дифференцирования и компаратор соединены с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго ключевых элементов, выходы датчиков виброускорений роторной стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях соединены соответст. венно.с вторым входом первого ключевого элемента и первым входом третьего ключевого элемента непосредственно и через соответствующий формирователь сигнала среднего значения подключены к входам сумматора, выход которого через формирователь порога, отсечки подключен к управляющим вхо:; дам первого, второго и третьего ключевых элементов и блока коррекции скорости привода подъема, причем задатчик положения привода подъема поди ключен через последовательно соединенные второй блок сравнения, блоккоррекции положения к первому входу третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего ключевого элемента, третий вход третьего блока сравнения соединен с выходом датчика скорости приво" 5 да подъема, а выход третьего блока сравнения соединен с входом блока коррекции скорости привода подъема, выход которого соединен с приводом подъема роторной стрелы, выход которого соединен с датчиками скорости привода подъема и положения привода подъема, выход последнего соединен с другим входом второго блока сравнения, выход блока коррекции 15 производительности соединен с первым входом четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого ключевого элемента, а выход через последовательно соединенО ные блок коррекции скорости привода поворота, привод поворота и датчик скорости привода поворота соединен со своим третьим входом, при этом выход второго ключевого элемента 25 подключен к другому входу блока коррекции скорости привода поворота,На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит эадат.ик 1 производительности, блок 2 сравнения, блок 3 коррекции производительности, блок 4 сравнения, блок 5 коррекции скорости привода поворота, привод б поворота роторной стрелы, объект 7 управления (роторный экскаватор), датчик 8 производительности, датчик 9 скорости привода поворота, блок 10 дифференцирования, компаратор 11,.элемент ИЛИ.12, компаратор 13 блок 14 дифференцирования, ключевые 40 элементы 15 и 16, датчик 17 виброус) корения роторной стрелы в горизонтальной плоскости, формирователь 18 сигнала среднего значения, сумматор 19, Формирователь 20 порога от сечки, датчик 21 виброускорения ро" торной стрелы в вертикальной плоскости, формирователь 22 сигнала среднего значения, ключевой эле мент 23, задатчик 24 положенйя привода подъема, блок 25 сравнения, блок 26 коррекции положения, блок 27 сравнення, блок 28 коррекции скорости привода подъема, привод 29 подъема роторной стрелы, датчик 30 скорости привода подъема, датчик 31 положения привода подъема.Устройство работает следующим образом.Управляемой координатой роторного экскаватора (объекта 7 управления) бО является производительность (может быть нагрузка), которая измеряется датчиком 8 производительности. Текущее значение производительности в блоке 2 сравнения сравнивается с 65 заданным, формируемым эадатчиком 1производительности, Отклонение производительности, выявленное блоком 2,преобразуется блоком 3 коррекциипроизводительности в сигнал управления следящим приводом поворота, включающим блок 4 сравнения, блок 5 коррекции скорости привода поворота(с регулируемым коэффициентом передачи), привод б поворота роторнойстрелы и датчик 9 скорости приводаповорота. Сигнал упраЪления, изменяяскорость поворота роторной стрелы,компенсирует возникшее отклонениепроизводительности за счет измененияширины стружки,Следящим приводом подъема роторной стрелы (угол подъема стрелы),включающим эадатчик 24 положенияпривода подъема, блок 25 сравнения,блок 26 коррекции положения, блок 27сравнения, блок 28. коррекции скорости привода подъема. (с регулируемымкоэффициентом передачи), привод 29подъема роторной стрелы, датчик 30скорости привода подъема, регулируется высота стружки,Датчиками 17 и 21 измеряется соответственно виброускорение роторнойстрелы в горизонтальной и вертикальной плоскости,.Сигнал, пропорциональный виброускорению, усредняется Формирователями 18 и 22, Выходные сигна"лы формирователей суммируются и ихсумма с сумматора 19 подается навход Формирователя 20 порога отсечки,Сигнал на выходе Формирователя 20будет появляться только в том случае,если .уровень вибрации достигнет заданного значения, определяемого порогом отсечки. Выходной сигнал формирователя 20 подается на вход блока 28 и через ключевой элемент 15на вход блока 5, изменяя коэффициентыпередачи этих блоков. Чем выше выходной сигнал формирователя 20, темменьшими должны быть коэффициентыпередачи блоков 5 и 28. Таким жеобразом будут изменяться коэффициенты жесткости механических характеристик следящих приводов поворота иподъема роторной стрелы, обуславливая повышение демпфирующих свойствприводов и снижение динамических нагрузок в роторной стреле.После появления сигнала на выходеформирователя 20 сработают ключевыеэлементы 16 и 23, которые подключатсигналы датчиков виброускорения непосредственно на входы блоков 4и 27 сравнения, вводя в контуРы Регулирования скорости обратную связьпо ускорению, также обеспечивающуюдемпфирование колебаний в роторвойстреле, а, следовательно, во всехэлементах экскаватора.Введенные демпфирующие связи снижают быстродействие системы регули1059073 оставитель И.Назаркинаехред С.Легеза Корректор В.Бутяга Редактор ано аж 673твенногоетенийиЖ, Р Подпкомитета ССоткрытийУшская наб. ное д.4 Проектная, 4 лиал ППП Патент, г.ужгород рования производительности при отработке задающего сигнала илн резкихизменениях производительности. Дляустранения этого недостатка в устройство введены блоки 10 и 14 диф"ференцирования и компараторь 1 11 и 13. 5.при изменении сигнала задатчикана выходе блока 10 появится сигналпроизводной. Если этот сигнал превы"сит порог срабатывания компаратора 11, то через элемент ИЛИ 12 ключевые элементы 15 и 1 б закроются,отключая контуры демпфирования. Таким же образом будет работать устройство при резких изменениях выходного сигнала датчика производительности,Современные роторные экскаваторыоснащаются устройствами стабилизациинагрузки привода ротора или их проаказ 9730/28 ТиВНИИПИ Госуда по делам изо 113035, Москв изводите 3 ьности. Эти устройства н 6обеспечивают снижение динамическихнагрузок в приводах и конструктивныхэлементах. роторного экскаватора,что снижает срок их службы. В связис этим источником экономической эффективности предлагаемого устройствапо сравнению с известным устройствомявляется повышение эксплуатационнойпроизводительности роторного экскаватора за счет повьааения надежностиего работы. Рост производительностипри этом составит не менее 3 наодин экскаватор. При средней годовойпроизводительности роторного экскаватора 3 10 ф т дополнительный приростдобычи составит не менее 90 зыс, т.угля в год, Экономический эффект отвнедрения изобретения составит йеменее 10 тыс. руб. в год.