Роторный экскаватор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И 1) 4 Е 02 ."32 ИСДНИК ИЗ 0 БРКтЬН СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Дружбы народов университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы и Производственное объединение Жданов- тяжмаш(57) Изобретение относится к экскаваторостроению и позволяет с высокой эффективностью гасить колебания металлоконструкций экскаватора и снизить затраты энергии на гашение колебаний. Экскаватор включает шарнирно связанное с его надстройкой 1 трехплечее коромысло (К) 2. Одно плечо К 2 соединено с подвеской 3 роторной стрелы (РС) 4, а другое через гидроцилиндр (ГЦ) 5 - с надстройкой 1. Установленные на металлоконструкции датчики 6 и 7 колебаний подключены через блок 8 сигнала формирования к блоку 9 управления ГЦ 5 и к блоку 10 управления ГЦ 11. Одно из плеч шарнирно связанного с надстройкой двуплечего К 12 соединено с подвеской 13 консоли противовеса 14. Свободные плечи К 2 и 12 соединены при помощи ГЦ 11. Датчики 6 и 7 фиксируют суммарные перемещения различных форм колебаний и подают непрерывные сигналы на блок 8. Здесь происходит разделение сигналов каждой формы колебаний. При появлении различных форм колебаний ГЦ 5 и 1 по сигналам блоком 9 и 10 создают соответствующие демпфирующие силовые воздействия на колебания РС 4 и консоли противовеса 14. При этом проис- а ходит движение не всего экскаватора, а лишь двух К 2 и 12. В одном случае К 2 и 2 поворачиваются вокруг шарнира как единое целое, а в другом - каждое К 2 и 12 поворачивается в разные стороны. В результате этого увеличивается точность отработки ГЦ 5 и 11 сигнала управления и снижаются затраты на энергию для гашения колебаний.3 ил.апйЮИзобретение относится к экскаваторостроению, а именно к роторным экскаваторам, применяемым на открытых горных разработках и в строительстве.Цель изобретения - повышение надежности и долговечности металлоконструкций за счет снижения затрат энергии на гашение колебаний.На фиг. 1 представлена схема роторного экскаватора с устройством для гашения колебаний металлоконструкций; на фиг. 2 принципиальная схема формирователя сигналов; на фиг. 3 - принципиальная схема блока управления демпфирующими движениями.Роторный экскаватор содержит шарнирно связанное с надстройкойтрехплечее коромысло 2, одно из плеч которого соединено с подвеской 3 роторной стрелы 4, а другое через гидроцилиндр 5 - с надстройкой 1. Установленные на роторной стреле и консоли противовеса датчики 6 и 7 колебаний соединены с входами блока 8 формирования сигналов, выходы которого соответственно подключены к блокам 9 и 10 управления демпфирующими движениями гидроцилиндров 5 и 11. Одно из плеч шарнирно связанного с надстройкои двуплечего коромысла 12 соединено с подвеской 13 консоли противовеса 14. Свободные плечи коромысел 2 и 12 связаны одно с другим при помощи второго гидроцилиндра 11.Блок 8 (фиг. 2) выполнен по схеме двух- полосного фильтра, включающего инвертор, операционные усилители 15 - 19 и делитель 20 напряжения.Блок 9 управления дем пфиру ю шими движениями гидроцилиндра 5 (фиг. 3) содержит элемент 21 сравнения, усилитель 22 мощности, золотник 23 гидрораспределителя с электромагнитным преобразователем 24, датчик 25 обратной связи по перемещению из тока гидроцилиндра, в качестве которого используется потенциометр. Аналогичную структуру имеет блок 10,Принцип работы блока основан на сле. дующем, Математическая модель колебаний металлоконструкций экскаватора с учетом демпфирующего воздействия со стороны гидроцилиндров 5 и 11 имеет следующий видах,+вх,+вх+ д,ц,+е,ц:= 0; ах+ вх, + в,х+ дц+ й йд= 0; (1) где х, и х, - вертикальные перемещенияроторной стрелы и противовесной консоли соответственно;ию и л- составляющие демпЧ)ирующихперемещений штоков гидроцилинд ров 5 и 11 по каждой из форм колебаний;а, Ь, Ы, е - постоянные, зависящие от геометрии и массы элементов конструкций.Из теории колебаний известно, что перемещения х и х представляются как суммы г Я)х 1 -- х, +х,(Ю с)ха =к,х, +кх (2) 10 о) с)где х х,гармонические составляющие, соответствующие первой и второй форме колебаний;К,К- коэффициенты распределения амплитуд по данным формам, вы числяемые из характеристическогоуравнения системы (1) без учетац и ь 2Поскольку сигналы, соответствующиеперемещениям х и х, известны, так как они поступают от датчиков 6 и 7, то из равенств (2) можно найти х ) и х" т е. 25(5) фпад = ) х), (6) гдето и ) - постоянные коэффициенты.З 5 Этот эффект объясняется тем, что еслив систему (1) подставить соотношения (3) - (6), то в уравнениях колебаний появляются члены, содержащие первые производные от перемещений, что эквивален тно введению вязкого сопротивления колебательному движению.Экскаватор работает следующим образом При взаимодействии рабочего органа сзабоем возникают переменные силы, которые возбуждают в металлоконструкциях 45 колебания, сопровождающиеся перемещениями роторной стрелы 4 и консоли противовеса 14 за счет деформации их подвесок и надстройки 1. Наибольшую опасность представляют две главные формы колебаний. При колебаниях первой формы происходит движение роторной стрелы 4 и консоли противовеса 14 в противоположные от положения равновесия стороны, например, роторная стрела 4 движется вниз, а консоль противовеса - вверх (показано пунктиром). Колебания. второй формы сопровождаются одновременным движением роторной стрелы и противовесной консоли либо вниз, либо вверх, Датчики 6 и 7 колех) хт-кгХ . (Ъ)(4)к, - кЭффект раздельного демпфирования каждой из форм колебаний имеет место, еслисоставляющие демпфирующих перемещений штоков гидроцилиндров 5 и 11 изменяются по законам305 10 15 20 25 30 Формула изобретения 35 40 45 50 55 баний фиксируют суммарные перемещения по обеим формам колебаний и подают в непрерывной форме сигналы на блок 8, который работает следующим образоМ (фиг. 2). Электрические сигналы от датчиков 6 и 7 колебаний поступают на входы оперативных усилителей 15 и 16, реализующих зависимости (3) и (4) соответственно, и далее подаются на операционные усилители 17 и 18, работающие в режиме интегрирования и реализующие зависимости (5) и (6). На вход блока 10 подается сигнал 1 ц , соответствующий второй форме колебаний, а на вход блока 9 помимо сигнала Ац 1, соответствующего первой форме колебаний, через делитель 20 напряжения и сумматор 19 подается часть сигнала 3 ц ( 3 - коэффициент пропорциональности) . С выхода блока 8 сигналы поступают на блоки 9 и 10 отрабатывающими задаваемое в электрической форме перемещение штоков гидроцилиндров 5 и 11,Работа блоков 9 и 10 происходит следующим образом (фиг. 3) При отсутствии входного сигнала электромагнитный преобразователь 24 не возбуждается, золотник 23 находится в среднем положении, когда трубопроводы, питающие гидро цилиндр 5, перекрыты и шток его неподвижен. При подаче электрического сигнала со стороны блока 8 на вход элемента 21 сравнения на выходе усилителя 23 мощности появляется напряжение, возбуждающее электромагнитный преобразователь 24, золотник 23 гидрораспределителя перемещается, соединяя одну из полостей гидроцилиндра с напорной магистралью, а другую - со сливной. Шток приходит в движение и перемещается до тех пор, пока электрический сигнал, поступающий на элемент 21 сравнения со стороны датчика 25 обратной связи по перемещению, не сравнивается с управляющим сигналом, поданным блоком 8. Напряжение на выходе элемента 21 сравнения исчезает и золотник 23 возвращается в среднее положение, шток останавливается, отработав заданное в электрической форме перемещение. При непрерывном изменении управляющего сигнала, поступающего от блока 8 сигналов, штоки гидроцилиндра 5 и 11 перемещаются непрерывно в соответствии с управляющим сигналом, производя демпфирование колебаний металлоконструкций за счет силового воздействия на роторную стрелу и консоль противовеса через коромысла, т.е, под воздействием сигнала от первой формы колебаний, поступающего с выхода блока 8 на вход блока 9, первый гидроцилиндр 5 поворачивает коромысла 2 и 12 вокруг шарнира. Шток второго гидроцилиндра 11 при этом неподвижен, так как сигнал от первой формы колебаний на блок его управления не поступает. Следовательно, коромысла 2 и 12 движутся как единое целое, производя через подвески 3 и 13 силовое воздействие на массы роторной стрелы 4 и консоли противовеса 14 таким образом, что это воздействие уменьшает колебания первой формы. Сигнал от второй формы колебаний с выхода блока 8 поступает на входы блоков 9 и 1 О. В результате согласованных движений штоков гидроцилиндров 5 и 11 происходит поворот каждого из коромысел 2 и 12 вокруг шарнира в разные стороны, благодаря чему через подвески 3 и 13 на роторную стрелу 4 и консоль противовеса 14 оказывается силовое воздействие, препятствующее колебаниям второй формы.Поскольку в нормальном режиме экскавации моменты от усилий в подвесках относительно шарнира приблизительно уравновешивают друг друга, то статическое усилие в первом гидроцилиндре 5 близко к нулю. Следовательно, потери на трение в нем минимальны, так как гидроцилиндры воспринимают вес всей машины. Снижение энергии, затрачиваемой на гашение колебаний металлоконструкций, происходит также за счет того, что при создании демпфирующего силового воздействия на колебания роторной стрелы и консоли противовеса происходит движение не всего экскаватора, а лишь двух коромысел, масса которых несоизмеримо мала по сравнению с массой экскаватора. По этой же причине увеличивается точность отработки гидроцилиндрами сигнала управления и соответственно повышается эффективность гашения колебаний. Роторный экскаватор, содержащий подвески роторной стрелы и консоли противовеса, соединенные с надстройкой, первый гидроцилиндр, устройство для гашения колебаний металлоконструкций, включающее датчики колебаний, установленные на роторной стреле, и консоли противовеса, выходы которых подключены к входам блока формирования сигнала, первый выход которого через блок управления демпфирующими движениями соединен с указанным гидроцилиндром, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности металлоконструкций за счет снижения затрат энергии на гашение колебаний, он снабжен вторым гидроцилиндром, дополнительным блоком управления демпфирующими движениями, а также трехплечим и двуплечим коромыслами, шарнирно закрепленными на надстройке, первые плечи которых соответственно соединены с подвесками роторной стрелы и консоли гротивовеса, при этом первый гидроцилиндр установлен между вторым плечом трехплечего коромысла и надстройкой, а второй гидро- цилиндр - между третьим плечом трехпле1271942 Составитель И. Назаркина Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор А. Тяско Заказ 63 4/28 Тираж 641 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4чего коромысла и вторым плечом двуплечего коромысла, причем вход дополнительного блока управления демпфирующими движениями соединен с вторым выходом блокаформирования сигнала, а выход - с вторым гидроцилиндром.