Способ управления процессом копания экскаватора-драглайна и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХЕСПУБРИК 19) (11) 5 Е 02 Е 9/ АВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТВ продержащее блоки уп дами тягового ме подъема, датчики подьемного канато го и подъемного к подключены к вхо косинуса угла ме жения и сумматор, ния условий работ тягового каната, за вого каната, коман Изобретение отн мышленности и мож при управлении про ватора-драглайна. Целью изобрете ние производительно намических нагр оборудование. Для реализации известное устройств цессом копания экскосится к горной ет найти примен цессом копания э ени ска шения является пов сти при снижени узок на раб указанного способа в о для управления проаватора-драглайна, соГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте. (56) Ломакин М.С. Исследование на электронных модулирующих установках динамических пооцессов в рабочем оборудовании шагающего экскаватора ЭШ 50.125 при от- рыве ковша от грунта. - Изв. ВУЗов, Горный журнал, 1963, ЬЬ 10.Ткаченко В,Я, и Ломакин В.П. Динамические усилия в канатах экскаватора-драглайна при совместной работе электромеханических систем подъема и тяги, - Изв, ВУЗов, Горный журнал 1967, %11.Ломакин М.С. Динамические нагрузки рабочего оборудования мощных драглайнов. - Автореферат докторской диссертации. М.; МГИ, 1987.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОПАНИЯ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ-НИЯ(57) Сущность: способ включает формирование сигнала, пропорционального усилиям в подъемном и тяговом каналах, сигналов, пропорциональных длине этих канатов, и сигнала, пропорционального косинусу угла между подъемным и тяговым канатами, задание скорости тягового механизма и усилия в тяговом канате, формирование сигнала рассогласования между заданным значением усилия в тяговом канате и его текущим значением, формирование в функции сигнала рассогласования сигнал, про.порциональный заданию по скорости изменения усилия в тяговом механизме. Сигнал задания по скорости подьемного механизма определяют по формуле Ь- =р-р Ят - От,к соз Е, где и - задание по Зпп, з 3скорости привода подъема; Зт - задание по скорости изменения усилия в тяговом канате; Яп - усилие в подьемном канате; Ят - усилие в тяговом канате;и -длина подъемного каната; От.к - напряжение, пропорциональное заданию по скорости тягового механизма; Е - модуль Юнга; Р - площадь поперечного сечения кайата. 1 ил. равления злектропривоханизма и механизма натяжения тягового и в, датчики длины тяговоанатов, выходы которых дам блока определения жду канатами, блок умновведены блок определе-ы, регулятор натяжения датчик натяжения тягодоаппарат тяги и допол 1819949нительные сумматор и блок умножения, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход блока умножения, выход сумматора подключен к входу блока 5 управления приводом подьемного механизма, датчик натяжения подъемного каната подключен к первому входу блока определения условий работы, к второму входу которого подключен выход датчика длины 10 подъемного каната, к третьему - датчик на- тяжения тягового каната, причем выход блока определения условий работы подключен к первому входу дополнительного блока умножения, к второму входу которого подклю- И чен регулятор натяжения тягового каната, э выход датчика натяжения тягового каната подключен к первому входу дополнительного сумматора, к второму входу которого подключен задатчик натяжения тягового 20 каната, выход дополнительного сумматора .подключен к входу регулятора натяжения тягового каната, а командоаппарат тяги подключен к входу блока управления приводами тяги и первому входу блока умноже ния, к второму входу которого подключен выход блока определения косинуса угла между канатами.Соответствие данного технического решения критерию "Существенные отличия" 30 доказывается тем, что известные технические решения не позволяют создать высоко-. производительного экскаватора-драглайна иэ-за того, что отсутствует связь между нагрузкой на привод тяги и натяжением. подь емного каната; так как натяжение подъемного каната определяет интенсивность заглубления ковша в забой, то в легких забоях управление согласно указанному способу может привести к стопорению при вода тяги при быстром. увеличении толщиныстружки. В тяжелых забоях управление процессом черпания ухудшает заглубление ков-. ша, что приводит к снижению производительности экскаватора; при вы боре слабины подъемного каната не учитываются величина и значение проекции скорости тяга на подъемный канат, вследствие чего ограничение скорости подьема при большой слабине вызывает значительное 50 увеличение длительности ее выбора. Отсутствие учета проекции скорости тяги на подьемный канат приводит к существенному возрастанию динамических нагрузок на стреловую конструкцию при одних положе ниях ковша или к увеличению длительности выбора слабины при других положениях; формирование скорости привода подьема производится без учета конкретных горно- технологических условий работы экскавэтора, что приводит к недоиспользованию технических возможностей привода тяги в легких забоях, а в тяжелых забоях возможны значительные динамические нагрузки на рабочее оборудование и тяговый механизм драглайна.Предлагаемое техническое решение позволяет автоматически перестраивать процесс регулирования натяжения тяговых канатов в соответствии с изменением горно-технологических условий при выполнении операции копания что дает возможность повысить производительность экскаватора-драглайна и снизить динамические нагрузки на рабочее оборудование и механизм тяги драглайна.На чертеже показано устройство, реализующее способ,Оно содержит блок управления 1 электроприводом механизма подьема, блок управления 2 электроприводом тягового механизма, командоаппарат тяги 3, датчик 4 натяжения подъемного каната, датчик 5 натяжения тягового каната, датчик 6 длины подъемного и датчик 7 длины. тягового канатов, блок 8 определения косинуса угла между канатами, блок 9 определения условий работы, регулятор 10 натяжения тягового каната, задатчик 11 натяжения тягового каната, первый 12 и дополнительный 13 блоки умножения, первый 14 и дополнительный 15 сумматоры.Выход командоаппарата тяги 3 подключен к входу блока управления 2 электропри- . водом тягового механизма.и первому входу дополнительного блока умножения 13, второй вход которого соединен с выходом блока 8, первый вход блока 8 подключен к выходу датчика 6. а второй вход - к выходу датчика 7, первый вход блока 9 подключен к выходу датчика 4, второй вход - к выходу датчика 6, третий вход связан с выходом датчика 5, выход блока 9 соединен с первым входом блока 12, второй вход которого подключен к выходу регулятора 10. вход последнего соединен с выходом дополнительного сумматора 15, первый вход которого соединен с задатчиком 11, а второй - с датчиком 5; причем выход блока 12 подключен к первому входу сумматора 14, второй вход которого соединен с выходом блока 13, э выход - с входом блока управления 1 электроприводом механизма подьема.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что осуществляется автоматическая перестройка процесса регулирования натяжения тяговых канатов в соответствии с изменением горно-технологических условий при выполнении операции копания, 1819949Устройство, реализующее предлагаемый способ, функционирует следующим образом,Автоматическое управление копаниемосуществляется путем регулирования скорости механизма подъема в функции изме нения усилия в тяговых канатах. Для этого впроцессе копания датчиком 5 измеряют текущее значение усилия в тяговом канате исумматором 15 вычисляют рассогласованиемежду заданной величиной усилия в тяговом канате и его текущим значением. В фун.кции рассогласования регулятор 10формирует сигнал управления электроприводом механизма подьема, Этот сигнал в. блоке 12 умножается на корректирующийкоэффициент, отражающий текущее состояние горно-технологических условий работыэкскаватора. Значение коэффициента определяется в блоке 9 на основании информации, поступающей от датчиков 4-6. Блоком9 решается следующее уравнениеЗп -иИ:%где Кк - корректирующее воздействие;Яп - усилие в подъемном канате;Ят - усилие в тяговом канате,Ь - длина подъемного каната;Е - модуль Юнга;Г - площадь поперечного сечения каната.Блок 9 определения условий работы,как следует из приведенного выражения,выполняет функции умножения двух величин и деления полученного произведенияна третью величину, а также умножения результата на постоянный коэффициент, Этотблок может быть реализован с использованием серийно изготавливаемых схем умножения и.деления,Влияние сигнала задания по скороститягового механизма на процесс формирования сигнала управления приводом подъемаучитывается путем суммирования в блоке 14выходного сигнала блока умножения 12 исигнала командозппзрата тяги 3, умноженного в блоке 13 нз выходной сигнал блока 8определения косинуса угла между подьемным и тяговым канатами, который обеспечивает решение уравнения. -1-д - т2 2 2.соз Р- - - ;Сгде- длина стрелы драглайнз;Ь - длина тягового каната,Выходной сигнал сумматора 14 поступает на вход блока управления 1 электроприводом подьемз и обеспечивает такое изменение этой скорости, при котором усилие в тяговом канате стабилизируется назаданном уровне.После заполнения ковша (оцениваетсямашинистом визуально) машинист перево 5 дит командоаппараты ручного управленияскоростью подьемной и тяговой лебедок внужное для транспортировки ковша положение и отключает устройство.Таким образом, предлагаемое устройст 10 во позволяет автоматически перестраиватьпроцесс регулирования натяжения тяговцханатов в соответствии с изменением горно-технологических условий при выполнении операции копания.15 Формула изобретения1. Способ управления процессом копания экскаватора-драглайна, заключающийся в том, что формируют сигнал;,пропорциональный усилиям в подьемном и20 тяговом канатах, сигналы, пропорциональ-:ные длине этих канатов, затем суммируютсигнал, пропорциональный косинусу угламежду подъемным,и тяговым канатами,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью25 повышения производительности при снижении динамических нагрузок на рабочееоборудование, задают скорость тяговогомеханизма и усилия в тяговом канате, затемформируют сигнал рассогласования между30 заданным значением усилия в тяговом канате и его текущим значением, после чего вфункции сигнала рассогласования формируют сигнал, пропорциональный заданиюпо скорости изменения усилия в тяговом35 механизме, при этом сигнал задания по скорости подъемного механизма определяютпо следующей зависимости:и -Зт - Отк сов Г,з ЗпЬ, зЕ ЕЗтз40 где 1 и - задание по скорости привода подьема;"зЗт - задание по скорости измененияусилия в тяговом канате;Яп - усилие в подъемном канате;45 Зт - усилие в тяговом канате;Ь - длина подъемного каната;Отк - напряжение, пропорциональноезаданию по скорости тягового механизма;соз Е - косинус угла между подъемным50 и тяговым канатами;Е - модуль Юнга;Р - площадь поперечного сечения каната,2. Устройство для управления процес 55 сом копания экскаватора-драглайна, содержащее блоки управленияэлектроприводами тягового механизма имеханизма подъема, датчики натяжения тягового и подъемного канатов, далики дли1819949 ставитель А. Михантьехред М.Моргентал рректор В, Петрэа едактор С, Кулаков Заказ 2009 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва; Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина ны тягового и подьемного канатов, выходы которых подключены к входам блока определения косинуса угла между канатами, блок умножения и сумматор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при снижении динамических нагрузок, устройство снабжено блоком определения условий работы, регулятором натяжения тягового каната, задатчиком натяжения тягового каната, командоаппаратом тяги и дополнительными сумматором и блоком умножения, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход блока умножения, а выход сумматора подключен к входу блока управления приводом подьемного механизма, датчик натяжения подьемного каната подключен к первому входу блока определения условий работы, ко второму входу которого подключен выход датчика длины подьемного каната, а к третьему - , датчик натяжения тягового каната, причем выход блока:определения условий 5 работы подключен к первому входу дополнительного блока умножения, к второму входу которого подключен регулятор натяжения тягового каната, а выход датчика натяжения тягового каната подключен к 10 первому входу дополнительного сумматора,к второму входу которого подключен задатчик натяжения тягового каната, выход дополнительного сумматора подключен к входу регулятора натяжения тягового кана та, а командоаппарат тяги подключен к входу блока управления приводом тяги и к первому входу блока умножения, к второму входу которого подключен выход блока определения косинуса угла между канатами. Ф