Способ управления процессом копания одноковшового экскаватора

Т Б ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО скорость ковша энного значения, и пределяют по формбЧк=Чд капающего связи;ем механизме.на блок-схемаа фиг,2 - осцилти ковша. электропривоа с управляе ком 3 управлему входу котор ка 4 скорости лод 1мымнияогореОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И(71) Московский горный институт, Государственный проектно-конструкторский инаучно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности(56) Авторское свидетельство СССРВ 897968, кл. Е 02 Р 9/20, 1982.Авторское свидетельство СССРМ 977623, кл. Е 02 Е 9/20, 1982,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМКОПАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА Изобретение относится к горнои промышленности и может быть использовано для управления рабочим оборудованием одноковшового экскаватора.Цель изобретения - повышение производительности, надежности и долговечности экскаватора за счет снижения длительности копания и динамических нагрузок копающего механизма.Сущность способа заключается в том, что при условии, что скорость копания меньше заданной, а сумма усилия и производной усилия в капающем механизме равна или больше заданного значения, формируют управляющее воздействие, пропорциональное сумме ускорения ковша и отклонению величины скорости движения ковша от за 1664981 А 1(57) Изобретение относится к горной промсти и позволяет повысить произв-сть экскаватора за счет сокращения длительности копания. Способ основан на измерении скорости двигателя чд, усилия Гу и его производной вупругихэлементах копающего механизма (КМ). По величинам скорости и производной усилия КМ определяют величину скорости ковша по фоРмУле чк - чд-(1/с)(бГу/о 1), гДе с - жесткость упругой связи. Затем путем дифференцирования величины чк определяют ускорение ковша, После чего при условии, что скорость КМ меньше заданной, э сумма величин усилия и ее производной в упругих элементах КМ больше или равна заданному значению, формируют управляющее воздействие, Последнее пропорционально сумме величины отклонения величины скорости движения ковша от заданного значения и ускорения движения ковша, 2 ип,де чк - скорость ковша;чд - скорость двигате ханизма;с - жесткость упругои РУ - усилие в копающ На фиг.1 представле осуществления способа; н грэмма измерения скороУстройство содержит регулирующего механизм преобразователем 2 и бл электроприводом,к перво подключен выход задатчгулирующего механизма, а к второму - выход управляемого ключа 5. Основной первый вход управляемого ключа 5 соединен с выходом сумматора 6, Управляющие (второй и третий) входы ключа 5 подключены соответственно к выходам первого 7 и второго 8 компараторов. На первом компарато ре 7 сравниваются сигналы, поступающиена его первый, второй и третий входы от задатчика 9 усилия, датчика 10 усилия и датчика 11 производной усилия копающего механизма. На втором компараторе 8 , сравниваются сигналы, поступающие на его первый и второй входы от эадатчика 12 и датчика 13 скорости копающего механизма. Первый и второй входы датчика 14 скорости ковша соединены с выходами датчика 11 производной усилия и датчика 13 скорости копающего механизма. Выход датчика 14 скорости ковша подключен к входу датчика 15 ускорения ковша и к первому входу нелинейного элемента 16, второй вход которого соединен с выходом задатчика 12 скорости капающего механизма. Выходы нелинейного элемента 16 и датчика 15 ускорения ковша подключены к первому и второму входам сумматора б.Решение уравнения осуществляется с помощью датчика 14 скорости ковша, реализованного на операционном усилителе на интегральной микросхеме в виде сумматора,На фиг.2 представлена осциллограмма работы датчика косвенного измерения скорости ковша, полученная при моделировании на ЭВМ процесса отрыва ковша от грунта. На осциллограмме зафиксированы следующие переменные;чд - скорость двигателя копающего механизма экскаватора;чк - скорость ковша при моделировании процесса отрыва ковша;чк.расч - скорость ковша, определенная в соответствии с указанным выражением;Гу - усилие в канатах копающего механизма;Ед - усилие на валу двигателя.Датчик 15 ускорения ковша может быть выполнен в виде дифференциатора на основе операционного усилителя на интегральной микросхеме. Нелинейный элемент 16 может быть реализован в виде сумматора с ограничителем в цепи обратной связи на базе интегральной микросхемы.Устройство работает следующим образом.1,При копании машинист экскаватора с помощью эадатчиков 4 и 12 скорости регулирующего и копающего механизмов осуществляет изменение скорости этих ме 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ханизмов, Измерение скорости и усилия в копающем механизме обеспечивается соответствующими датчиками 13 и 10 этих параметров. Величина производной усилия в копающем механизме определяется датчиком 11 производной усилия путем рифференцирования сигнала, поступающего на его вход с выхода датчика 10 усилия копаю- щего механизма, Датчик 14 скорости ковша обеспечивает косвенное измерение скорости ковша по величинам скорости и производной усилия копаощего механизл 1 а в соответствии с указанным выражением. Для этого на первый и второй входы датчика 14 скорости ковша поступают выходные сигналы датчика 11 производной усилия и датчика 13 скорости копающего механизма. Величина ускорения ковша определяется датчиком 15 ускорения ковша путем дифференцирования сигнала, поступающего на его вход с выхода датчика 14 скорости ковша.К первому и второму входам нелинейного элемента 16 подключены выходы датчика 14 скорости ковша и задатчика 12 скорости копающего механизма, При этом выходной сигнал нелинейного элемента 16 типа "звено ограничения" пропорционален величине отклонения между заданным и измеренным значениями скорости ковша. Выходной сигнал нелинейного элемента 16 ограничен по величине значением, соответствующим заданию номинальной скорости электропривода регулирующего механизма, Путем сложения сигналов, поступающих на первый и второй входы сумматора 6 с выходов нелинейного элемента 16 и датчика 15 ускорения ковша, формируется управля 1 ощее воздействие, пропорциональное величине отклонения между заданным значением скорости и измеренными значениями скорости и ускорения ковша. Выходной сигнал сумматора поступает на основной (первый) вход ключа 5, который выполняет логическую функцию И. При этом подключение выхода сумматора б к второму входу блока 3 управления электроприводол 1 регулирующего механизма производится только при наличии разрешающих сигналов на втором и третьем входах ключа 5, которые поступают с выходов первого 7 и второго 8 компараторов, Разрешающий сигнал на выходе первого компаратора 7 появляется при превышении величиной суммы выходных сигналов датчика 10 усилия и датчика 11 производной усилия заданного значения усилия в копающем механизме, которое устанавливается на задатчике 9 усилия копающего механизма и соответствует 0,75 - 0,85 от стопорного значения усилия.Разрешающий сигнал на выходе второго компаратора 8 появляется при условии, что выходной сигнал датчика 13 скорости является меньше выходного сигнала задатчика 12 скорости копающего механизма, т.е. 5 при условии, что управляющие действия машиниста не направлены на уменьшение скорости копающего механизма. Таким образом, если величина суммы усилия и производной усилия в капающем механизме 10 больше его заданного значения, а скорость копающего механизма меньше его заданного значения, через ключ 5 на второй вход блока 3 управления электроприводом регулирующего механизма поступает выходной 15 сигнал сумматора 6, пропорциональный величине отклонения между заданной скоростью и измеренными значениями скорости и ускорения ковша. Под действием этого сигнала происходит изменение величины под ачи регулирующего механизма так, чтобы обеспечить стабилизацию заданной скорости движения ковша при копании.Таким образом, способ управления процессом копания одноковшового экскавато ра позволяет повысить производительность экскаватора, надежность и долговечность его рабочего оборудования и механизмов. Формула изобретения Способуправления процессом копания одноковшового экскаватора, основанный на измерении скорости, усилия и его производной в упругих элементах капающего механизма и формировании управляющего воздействия при условии, что скорость копающего механизма меньше заданной. а сумма величин усилия и ее производной в упругих элементах капающего механизма больше или равна заданному значению, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения производительности экскаватора за счет сокращения длительности копания, определяют величину скорости ковша по формулечх = чд - 1/с) 1 уй).где чк - скорость ковша;чд - скорость двигателя капающего механизма;с - жесткость упругой связи;Ру - усилие в копающем механизме, ускорение движения ковша и формируют управляющее воздействие копающего механизма пропорционально сумме величины отклонения скорости движения ковша от заданного значения и ускорения движения ковша с учетом изложенных условий., Шмакова ор В еда як Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ио у 1 юоМрф3 Заказ 2373 ВНИИПИ Госуда Составитель А, МартыновТехред М,Моргентал Ко Тираж 394 П венного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская н дписное открытиям при ГКНТ СС , 4/5