Датчик угла наклона горной машины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ии 1 357569 Е 21 С 35/24, С 08 ТЕНИЯ 21) 3 22) 0 46) 0 71) Н нение п автомат дствоматгорм 72нк езбат нко, ников ство ССС8, 1977.во СССР8, 1981.ГОРНОЙ МА я к горнойвысокой точ ы наклон одержит кортрирующий бл пле- нижвиде д 5 нае ычага 4 с гру ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1254/22-0307.8512.87, Бюл. В 45чно-производственное осозданию и выпуску срзации горных машин "Ав(54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНАШИНЫ(57) Изобретение относиавтоматике и позволяетностью измерять малые угорной машины. Датчик спус 1 с опорой 2, регис3 и маятниковый узел в нем плече. На верхнем плече рычага 4 закреплена направляющая 7, в которой закреплен компенсатор возмущений (КВ) 6 перпендикулярно оси 8 подвеса и ка", .чания. Вес КВ и длину верхнего плеча рычага 4 выбирают иэ соотношения Р 1 = Р 1. - М /Ы -- 472 Е 2 у - М /Ыз, где Р - вес КВ; Рг - вес груза; 1, 1. - длина верхнего и нижнего плечрычага; Мт - момент трения в опоре закрепления датчика; Ы - статическая точность (угол застоя) датчика; Е -ф минимальная частота компенсируемых возмущений; У - суммарный момент инерции КВ 6 й,груза 5 относительно оси Я. При наличии наклона горной ма, шины корпус 1 поворачивается в опоре 2. Блок 3 регистрирует это отклонение по отношению к рычагу 4, Случайные отклонения компенсируются КВ 6. Его принцип работы основан на компенсации каждой составляющей возмущений - поперечных ускорений, периодическихвщйи случайных возмущений. 2 ил,Изобретение относится к горнойпромышленности и может быть использовано для измерения углов наклонагорной машины, например проходческого комбайна в продольной и поперечнойплоскостях,Цель изобретения - повьшение точностиизмерений при малых углах наклона горной машины, 10а фиг. 1 приведена схема датчиканаклона; на фиг, 2 - разрез А-А нафиг, 1.Датчик содержит корпус 1, установленный на опорах 2, размещенные 15внутри корпуса 1 регистрирующий блок3 и маятниковый узел, состоящий издвуплечего рычага 4 с грузом 5 наего нижнем плече и компенсатор бвозмущений, установленный в чаправ рляющей 7, закрепленной на верхнем плече рычага 4, перпендикулярно оси 8подвеса и качания,3 качестве регистрирующего блока 3может быть использован, например, поВтенциометрический или фотоэлектрический датчик, входной вал которого связан с осью 8 качания,Принцип действия датчика угла наклона основан на физической сущности Зрработы маятника как простейшего указателя вертикали.Датчик угла наклона работает следующим образом,При наклоне горной машины, например в поперечной плоскости, корпус 1с опорой 2 отклоняется от вертикали,заданной положением маятникового узла и регистрирующий блок 3 снимаетотсчет этого отклонения по отношениюк рычагу 4. При наличии наклона продольной оси машины корпус 1 поворачивается свободно под действием силытяжести в опоре 2 на угол, близкийуглу продольного наклона, чем достигается инвариантность датчика к угламнаклона в продольной плоскости и по -вышается его точность и надежность,Так как компенсатор б возмущенийзакреплен в направляющей 7 с помощьювинтов, то балансировку его осущест-вляют следующим образом: ослабляютрегулировочные винты и перемещаюткомпенсатор 6 возмущений в плоскостикачания до тех пор, пока ось рычагане совпадет с вертикальной осью (принулевом угле наклона датчика). Этимустраняется статические погрешностидатчика наклона.Р Е (Р Р ) Р (1) где Р, - масса груза, сосуда (Р + Р) = Р компенсатора и жидкости;Ы, 1 - длина соответственнонижнего и верхнего плеч рычага.Условием частичной компенсации полученных ускорений является соотно- шение(Р +Р) 1 Р Уточним соотношение (2) с учетом обеспечения требуемой статической точности, под которой понимают величину половины зоны статической нечувствительности (определяется углом забоя) Ы, величину которой выводят из условия статического равновесия Рг, з Р,з Р ( з)(3)где 1( 3) - повышение центра тяжестижидкости от основания со.суда;,М - момент трения рычага вопоре,Принцип действия компенсатора 6 возмущений основан на компенсации каждой составляющей возмущений, а именно поперечных ускорений, периодических и случайных колебаний, наиболее характерных для горных, в частности проходческих машин,Поперечные ускорения, обусловленные на проходческих машинах в основном их разворотами и изменением скорости подачи рабочих органов, менее влияют на точность измерений угла наклона, чем периодические и случайные колебания. С учетом этого в данном компенсаторе возмущений применен принцип частичной компенсации поперечных ускоренийф с учетом обеспечения требуемой статической точности угла наклона. Рассмот" рим более подробно этот принцип.При действии на датчик угла наклона, находящийся в состоянии покоя поперечного ускорения, на верхнем и нижнем плечах рычага возникают вращающие моменты, направленные в противоположные стороны. Условие полной их взаимокомпенсации (без учета момента трения) можно записать в видез 1357569Для малой величины угла забоя можно принять 1( И)Тогда зависимость (3) можно представить в виде .5 Р Ь = 472 У 2"Х и, подставив его в зависимость (6),получить общее выражение для выбораосновных параметров компенсатора возмущений Мт Р Ь сЭ Мт СЬ(10) Компенсация случайных колебаний в данном датчике угла наклона осуществляется одновременно также демпфированием возникающих колебаний за счет выбора существенно отличающихся периода колебаний жидкости в компенсаторе возмущений и периода колебаний маятникового узла.Компенсация возникающих возмущений в продольной плоскости осуществляется аналогичными способами, как и для поперечных возмущений, только колебательными системами в данном случае будут корпус 1 датчика угла наклона и компенсатор 6 возмущений, совершающие колебания относительно оси опор 2. Формула изобретения Датчик угла наклона горной машины, содержащий корпус с опорой, регистрирующий блок и маятниковый узел, выпол. ненный в виде двуплечего рычага с грузом на его нижнем плече и компенсатора возмущений, установленного перпендикулярно оси подвеса и качания на верхнем плече, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений при малых углах наклона горной машины, он снабжен направляющей, в которой закреплен компенсатор возмущений, при зтом массу компенсатора возмущений и длину верхнего плеча двуплечего рычага выбирают из соотношения Р. Ь= 2 п 7 г лебании мая никовои сисвозмущаю 40 1- суммарныи м системы, ра моментов ин сосуда с жи носительно ния, мент инерцииный суммерции грузакостью, отси колебаС учет 1 = Р Ь -- .- = 4 ПГ Ук гз где Р стота компендических возму нии;масса г альнаямых пе де Е - мини сиру щеки1,Ь -д М - м него и нижнег ечего рычага; ния в опоре з на в ч дв жения парам с7) найти оптималь. можно из вырное значениеника е ент тр ния да о маятров ни ика в 1 пс Р,Ь - (Р, + Р)11- М = О. (4) Откуда с учетом впмалых углов) ц -.Е Мт(Р + Р )1 = Р Ь -- , (6)С м т с( фз15Так как выражение (6) удовлетворяет условию (2), то оно является математическим выражением принципа оптимальной компенсации поперечных ускорений с обеспечением заданной вели чины статической точности.Для компенсации периодических колебаний, обусловленных на проходческих машинах в основном частотой вращения режущих органов (или автоколес 25 баниями скорости подачи) в предлагаемом датчике угла наклона принят известный принцип увеличения периода собственных колебаний маятниковой системы и обеспечение тем самым его нечувствительности к более высоким частотам возмущающих колебаний.Для малых колебаний датчика угла наклона с учетом известных зависи- мостей максимальный период комасса компенсатора возмуще5 1357569- статическая точность (угол ьзастоя) датчика наклона- минимальная частота компенсируемых возмущений; Составитель Г, АлексееваС. Патрушева Текред М:Ходанич Корректор Л. Тяско Реда Подписно Заказ 597730 ВНИИтираж ч 53ого комитета СССРий и открытийРаушская наб д. о 0 иэводственнолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная,4 Государствен елам иэобретеИосква, ЖУ - суммарный момент инерциикомпенсатора возмущений игруза относительно оси качания.