Система управления механизмом поворота экскаватора драйглайна

(Ц И. Ил Е 02 Г 3/48 с присоединением эаввкн ЭЙ(23) Прнорнтет Гоеударстмнный номнтет ссср но дмам нзобретеннй н отщрмтнй(088,8) Опубликовано 250379,бюллетень,В 11Дата опубликований описаний 250379 В.Я.Ткаченко Московский ордена Трудового Красного Знамениинженерно-строительный институт им.В.В,Куйбышева(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИЕХАНИЗИОИ ПОВОРОТА. ЭКСКАВАТОРА;ДРАГЛАЙНА,Изобретение относится к областиуправления экскаваторами и можетприменяться на мощных драглайнахИзвестна система управленияповоротом экскаватора-драглайна, . 5которая включает узел формированияскорости нарастания тока двигателя,что позволяет уменьшить раскачивание ковша драглайна Я .Однако сУщественное демпфирова-ние раскачивания ковша достигаетсялишь при времени нарастания и спадания тока большем полупериода свободных колебаний ковша. Посколькупериод колебаний для мощных драг флайнов составляет 5-16 с, это существенно увеличивает время разгона и торможения механизма и уменьшает производительность экскаватора.Наиболее близка к предлагаемой фпо технической сущности и достигаемому результату система управлениямеханизмом поворотом экскаваторадраглайна, включающая питающий двигатель механизма, преобразователь, 45регуляторы тока и скорости с датчиками тока и скорости и включенный навходе системы эадатчик интенсивности,а также установленный на головныхблоках стрелы датчик угла отклонения .З) ковша, соединенный с блоком вычисления относительной скорости отклонения ковша, модель привод поворота- ковш, связанную с датчиком тока и датчиками длины канатов и радиуса вращения ковша, нуль-орган, соединенный с выходом модели и выходом датчика отклонения ковша,а также ключ, выходы которого связаны с выходом нуль-органа и с выходом блока вычисления относительной скорости отклонения ковша, а его выход - с входом регулятора скорости 21 .В этой системе осуществляется гашение колебаний ковша введением на ее вход сигнала, пропорционального относительной скорости отклонения ковша. Однако из-эа весьма низкой частоты колебаний ковша обеспечение гашения колебаний ковша введением такого сигнала (линейная обратная связь по скорости отклонения ковша) и в случае формирования малой скорости нарастания тока приводит к существенному увеличению времени разгона и торможения механизма, что уменьшает производительность экскаватора. -Кроме того, в такой системе необходимо устанавливать на головныхблоках стрелы датчик угла отклоненияковша (это вызывает конструктивныетрудности и уменьшает надежность системы), а также сложно реализоватьмодель привод поворота - ковш, которая должна вычислять идеальное значение угла отклонения ковша, Реалиэация этой модели требует введения датчиков длин канатов и вычисления на основе трансцендентных зависимостей радиуса инерции ковша(последний практически не может быть 10измерен достаточно простыми средствами), а также учета массы ковша,определение которой связано с существенными трудностями.Целью изобретения является упрощение системы и повышение производительности экскаватора за счет обеспечения гашения колебаний :овша,Это достигается тем, что системаснабжена последовательно соединеннымиблоком определения момента нагрузкимеханизма поворота, варистором,операционным усилителем и блоком дифференцирования, выход которого соединен с входом регулятора тока, а входблока определения момента нагрузки Юмеханизма поворота соединен с обмоткой независимого возбуждения двигателя мЕханизма.При этом блок определения моментанагрузки механизма поворота выполнен 30в виде суммирующего усилителя с тремя входами и подключенных к ним дифференцирующего усилителя, релейногоусилителя и блока перемножения, кодному из входов которого подключен 35датчик магнитного потока, а к другому входу подключен выходдатчика тока, а к входам дифференцирующего ирелейного усилителей подключен выходдатчика скорости. 40На Фиг,1 приведена принципиальнаясхема предлагаемой системы; на Фиг.2 характеристика операционного усилителя с варистором на его входе.К якорю двигателя 1 с обмоткой независимого возбуждения 2 подключены45соединенные последовательно преобразователь 3, регулятор тока 4, регулятор скорости 5 и задатчик интенсивности 6. К входам регуляторов 4 и 5подключены выходы соответственно датчика тока 7 и датчика скорости 8. Всистему введены также соединенныепоследовательно блок 9 определениямомента нагрузки механизма поворота,определяемого отклонением 9 ковша 55от вертикальной плоскости, операционный усилитель 10 с включенным наего входе варистором 11 и блок дифференцирования 12, выход которогосоединен с входом регулятора тока 4 60или входом ограничения регулятораскорости 5. Блок 9 определения момента нагрузки механизма поворота,определяемого отклонением ковша отвертикальной плоскости, включаетсуммирующий усилитель 13 с тремя входами, к входам которого подключены дифференцирующий 14 и релейный 15 усилители и блок перемножения 16, Причем к входам дифференцирующего 14 и релейного 15 усилителей подключен выход датчика 8 скорости й , а два входа блока перемножения 16 соединены с выходами датчика 7 тока Э и включенного в цепь обмотки 2. возбуждения двигателя датчика 17 магнитного потока фУстройство работает следующим образом.Блок перемножения 16 вычисляет величину момента двигателя М ф СдфЭ, где С - коэффициент пропорцйональности. Релейный усилитель 15 определяет момент сопротивления механизма поворота Мдь 1 п Ю , а дифференцирующий усилйтель 14 - динамический момент механизма поворота У где ( - момент инерции этого механизма.Алгебраическое суммирование указанных,величин с помощью суммирующего усилителя 13 позволяет получить на выходе блока 9 сигнал, пропорциональный моменту М нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскостиМтАМ 31 япфм)доиПоскольку вольт-амперная характеристика варистора 11 описывается степенной функцией, выходное напряжение операционного усилителя 10 (см.фиг.2) определяется зависимостьюО =Ь мод м"Ыдо М, (2),где и - показатель степени вольтамперной характеристики варистора;Ь - коэффициент пропорциональности.Дифференцирование этого напряжения с помощью блока 12 позволяет получить на его выходе сигнал, пропорциональный величинеи- дик1п 1 фСигнал поступает на вход регулятора тока 4 или вход ограничения регулятора скорости 5 и обеспечивает демпфирование колебаний ковша. Однако эффективность демпфирующего воздействия зависит не только от скорости нарастания момента нагрузки, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости, но и от его абсолютного значения, причем демпфирующий сигнал - выражение (3) пропорционален произведению этих величин.В начале разгона механизма вследствие малого значения отклонения ковша и вызываемого им момента М к нагрузки демпфирующий сигнал невелик нпоэтому в отличие от известной системы практически не затягивает йроцесса разгона, обеспечивая повышение производительности экскаватора. По мере приближения ковша к установившемуся значению отклонения и соответствующего ему момента Мк демпфирующий сигнал возрастает, что приводит к прекращению колебаний ковша. Чем больше отклонение ковша и величина М к , тем больше крутизна характеристики операционного усилителя 10 (см.фиг.2) и, как следует из выражения (3), больше демпфирующий сигнал, что исключает большие перерегулирования и обеспечивает быстрое гашение колебаний.В то же время при реверсе и торможении механизма, когда ковш должен изменить знак своего отклонения до нового установившегося значения, пройдя через нулевое отклонение (например, при приближении экскаватора к отвалу), обеспечивается быстрое выполнение этого. режима, способствующее повышению производительности экскаватора. В этом режиме увеличивается скорость переме" щения ковша ц соответствующая ей величинасопровождается быстрым уменьшенйем величины М и демпФирующего сигнала (при нулевом отклонении ковша этот сигнал равен нулю независимо от величины скорости). В результате обеспечивается быстрое прохождение зоны малых нагрузок и малой крутизны характеристики операционного усилителя 10. По мере приближения к новому установившемуся значению отклонения ковша противоположного знака увеличивается абсолютное значение М и величина демпфирующего сигнала, осуществляя гашение колебаний аналогично режиму разгона, В отличие от указанного нелинейного характера демпфирующего воздействия на механизм в предложенной системе, в известной системе осуществляется линейное воздействие, при котором демпфирующий сигнал линейно зависит от скорости перемещения ковша, в результате чего возрастание этой скорости всегда приводит к пропорциональному возрастанию демпфирующего сигнала, в том числе и при переходе через нулевое значение отклонения ковша в процессе реверса, что увеличивает время выполнения этого режима. Применение системы позволяет решить задачу гашения колебаний с помощью простых средств с использованием серийных вычислительных элементов, не требует установки датчика отклонения ковша на головных блоках стрелы, а также установки датчиков длин и введение сложной модели, которая должна вычислять идеальное отклонение ковша на основе громоздких нелинейных уравнений, что упрощает систему. Кроме того, введение на вход блока дифференцирования сигнала с крутизной, возрастающей вмес" те с необходимостью увеличения демпФирующего сигнала, позволяет упрос" тить реализацию этого блока дифференцирования и увеличить эффективность демпфирования.Система управления позволяет увеличить производительность экскаватора за счет сокращения длительности переходных процессбв.Формула изобретения1, Система управления механизмомповорота экскаватора-драглайна,включающая питающий двигатель механизма, преобразователь, регуляторытока и скорости с датчиками тока искорости и включенный на входе системы задатчик интенсивности, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью упрощения системыи повышенияпроизводительности экскаватора эасчет обеспечения гашения колебанийковша, она снабжена последовательносоединенными блоком определениямомента нагрузки механизма поворота,варистором, операционным усилителеми блоком дифференцирования, выходкоторого соединен с входом регулятора тока, а вход блока определениямомента нагрузки механизма поворотасоединен с обмоткой независимоговозбуждения двйгателя механизма.2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок определения момента нагрузки механизма поворота выполнен в виде суммирующегоусилителя с тремя входами и подключенных к ним диФФеренцирующего усилителя, релейного усилителя и блокаперемножения, к одному из входовкоторого подключен датчик магнитногопотока, а к другому входу подключенвыход датчика тока, а к входам дифФеренцирующего и релейного усилителей подключен выход датчика скорости.Источникиинформации, принятыево внимание при экспертизе1. Автоматизация производственных процессов на открытых горныхразработках. Киев, Техникаф,1971, с.56-60,2. Авторское свидетельство СССРМ 281600, кл. Е 02 Г 3/48, 1969,653347 тав в Р.Г абурк унорректор В,Куприянов Редактор Т.фадеееФтФевтийееве 4 вееюЗаказ 1239/24 рственн зобрете Раушск 035, М лиал ППП Патентфф, г.ужгород, ул.Проектная Техред Н4 Фе еЫ е е еТираж 7ИИПИ Госудпо деламсква, ЖПодписное го комитета ССС ий и открытий я наб., д.4/5