Устройство для управления поворотом одноковшового экскаватора

682615 ОПИСАИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сояв Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт, свид-ву -51) М. Кл г Е 02 Г 9/20 ено 25,04.77 (21) 247 с присоединением заяакиГосударственный иомит 23) Приоритет -3) Опубликовано 30.08,79, Бюллетень32 5) Дата опуб,тикования описания 30.08.79(088.8) ио делам изобретении и открытий(72) Автор изобретени В. Я, Ткаченко Московский ордена Трудового Красного Знамени нженерно-строительный институт им. В, В, Куйбышева(71) Заяьит ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТОШОВОГО ЭКСКАВАТОРА 54) УСТРОЙС ОДНОдиуса органключН гр узок.Наиболее близким технической сущности зультату является уст ния механизмом по включающее питающи низма поворота преобр тока с датчиком тока с датчиком скорости, мент, блок определен к изобретению по и достигаемому реройство для управлеворота экскаватора, й двигатель мехаазователь, регулятор регулятор скорости суммирующий элсия момента нагрузки Изобретение относится к области управления экскаваторами, а именно к области управления механизмом поворота экскаватора.Известно устройство для управления механизмом поворота экскаватора-драглайна, содержащее узел формирования диаграммы изменения тока двигателя механизма с большой длительностью его изменения, заведомо превышающей половину периода собственных колебаний ковша 11, что позволяет уменьшить колебания ковша, но существенно увеличивает длительность переходных процессов и уменьшает производительность экскаватора.Известно устройство для управления поворотом одноковшового экскаватора, содержащее питающий двигатель механизма поворота преобразователь, регулятор 20 тока с датчиком тока и регулятор скорости с датчиком скорости, задатчик интенсивности, установленный на стреле экскаватора датчик угла отклонения ковша, связанный через блок вычисления относи тельной скорости отклонения ковша и ключ с входом регулятора скорости, а также нуль-орган и модель привод поворота - ковш с подключенными к ее входам датчиками тока длин канатов и ра инерции ковша, которая через нуль- соединена с управляющим входом 121 достатками такого устроиства явсложность, определяемая сложприменяемой в нем модели од поворота - ковш и вызывающей ческие трудности установки на стретчика отклонения ковша, а также ш ение производительности экскаваследствие затягивания переходных ссов, вызываемого введением непрей обратной связи по скорости отклоковша в том числе и при малых ниях этого отклонения, не вызываюпасности возникновения больших нана рабочее оборудование, прежде горизонтальных нагрузок на стрелу, льку в этом устройстве не обеспечиконтроль и ограничение этих наляетсян остьюпрнвтехниле дауменьтора впроцерывнопениязначещих огрузоквсегопосковается5 0 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 механизма поворота и включенные междувыходом последнего и входом регуляторатока варистор, операционный усилитель иблок дифференцирования 13.Недостатком этого устройства являетсявозможность превышения горизонтальнойнагрузки на стрелу допустимого значенияпри поворо ге экскаватора, особенно прибольшом удалении ковша от оси вращени,.экскаватора, что снижает надежность экскаватора и накладывает ограничение навеличину углового ускорения экскаватора,что снижает производительность экскаватора,Цель изобретения - повышение надежности и производительности экскаватора за счет ограничения горизонтальных нагрузок на стрелу.Для этого предлагаемое устройствоснабжено источником постоянного напряжения, датко длины яооо каната,блоком перемножения в делен и "иодным мостом с регулируемым источникомопорного напряжения, включенным в цепьобратной связи операционного усилителя,выходом соединенного с входом регулятора тока, а к двум входам которого подключен непосредственно и через блок дифференцирования выход блока перемножения в делен, к двум входам перемножения которого подключены блок определения момента нагрузки механизма поворотаи датчик длины тягового каната, а еговход деления соединен через суммирующий элемент с датчиком длины тяговогоканата и источником постоянного напряжения.На чертеже изображено предлагаемоеустройство.Двигатель 1 механизма. поворота питается от преобразователя 2, к входу которого подключены последовательно соединенные регулятор тока 3 и регуляторскорости 4 с подключенными к их входамдатчиками тока б и скорости б. В устройство дополнительно введены блок перемножения - деления 7, например, типа МДУ,блок 8 определения момента Мнагрузкимеханизма поворота (например, на основе выделения статического тока), датчик 9длины тягового каната, элемент суммирования 10, блок дифференцирования 11,операционный усилитель 12 с двумя входами и включенным в цепи его обратнойсвязи диодным мостом с регулируемымисточником опорного напряжения 18, обеспечивающим задание зоны нечувствительности этого операционного усилителя 12, атакже источник постоянного напряжения 14.Два входа перемножения блока перемножения - деления 7 подключены к выходам блока 8 определения момента нагрузки механизма поворота и датчика 9 длины тягового каната, а его вход делителя подключен к выходу элемента суммирования 10, к двум входам которого подключены выходы датчика 9 длины тягового каната и источника постоянного напряжения 14, выходной сигнал которого пропорционален расстоянию г блоков тяги у основания стрелы от оси вращения экскаватора. Выход блока 7 перемножения деления подключен непосредственно и через блок дифференцирования 11 к двум входам операционного усилителя 12, выход которого соединен с входом регулятора тока д.Выход операционного усилителя 12 может быть подключен также на вход изменения ограничения выходного напряжения регулятора скорости 4 (показано пунктиром).Работа устройства основана на введении контроля и эффективного ограничения горизонтальной нагрузки 1 на стрелу, вызываемой отклонением ковша от вертикальной плоскости в процессе разгона реверса и торможения механизма поворорота и определяемой здесь из выражения:1 Р - г= 1,сов ахи Р =Лсоз к ф 1,.+г(" где ХГ - радиус инерции ковша относительно оси вращения экскаватора;Ь, а - длина стрелы и угол ее наклона к горизонту.Указанная нагрузка является расчетной для стрелы, а отсутствие контроля и ограничения этой нагрузки определяет наиболее существенное ограничение на возможность увеличения ускорения механизма поворота, а вместе с тем и на производительность экскаватора.При этом в устройстве используется вторая зависимость из приведенного выражения, которая является приближенной, но более простой для реализации, и в которой вместо информации о радиусе Р инерции ковша используется информация о длине тягового каната 1 что, однако, не ,вызывает существенной погрешности.При горизонтальном направлении тягового каната эта замена переменных не приводит к появлению ошибки. Отклонение от горизонтального направления тягового каната хотя и вызывает появление ошибки, однако, как показал анализ, пр максимальном радиусе инерции ковша, наиболее опасном с точки зрения возможности возникновения больших горизонтальньх нагрузок на стрелу, эта ошибка не превышает 1,3. При уменьшении радиуса инерции ковша эта ошибка может возрасти до 4 - 5%, однако, во-первых, такая величина ошибки вполне приемлема для практики, во-вторых, сама величина нагрузки при этом уменьшается, что уменьшает опасность превышения его допустимой величины.Такая замена позволяет исключить необходимость определения радиуса инерции ковша и тем самым упростить устройство.В соответствии с указанной зависимостью сигнал на выходе блока 7 перемножения в делен пропорционален величине горизонтальной нагрузки на стрелу 1 О Р, поскольку на его входы перемножения поступают сигналы, пропорциональные величине момента,М нагрузки механизма поворота с выхода блока 8 и длине тягового каната 1, с выхода датчика 9 этой 15 длины, а на его вход делителя поступает сигнал с выхода элемента суммирования 10, пропорциональный величине (1, +).С помощью регулируемого источника опорного напряжения диодного моста 13 20 задается зона нечувствительности операционного усилителя 12, пропорциональная допустимому значению горизонтальной нагрузки на стрелу Ргдоп .Если в процессе транспортировки ковша выходной сигнал блока 7 перемножения - деления превышает величину зоны нечувствительности операционного усилителя 12, то на выходе последнего появляется сигнал, который подается на вход регулятора тока 3 (или вход изменения ограничения напряжения регулятора скорости 4) и осуществляет изменение режима движения механизма поворота (например, при разгоне - уменьшение ускорения35 механизма), благодаря которому прекращается увеличение нагрузки.Блок дифференцирования 11 позволяет увеличить эффективность ограничения нагрузки введением на вход операционного 40 усилителя 12 производной от величины этой нагрузки, обеспечивающим упреждающее ограничение. При этом сигнал на выходе операционного усилителя 12 появится тем раньше, чем больше скорость нара стания нагрузки, что позволяет практически исключить превышение нагрузкой допустимой величины. В то же время при отсутствии опасности превышения нагрузкой допустимой величины сигнал на выходе операционного усилителя 12 отсутствует, т. е. при этом устройство не вмешивается в работу механизма поворота, что способствует повышению производительности экскаватора.Этой же цели способствует появляющаяся благодаря осуществляемому предлагаемым устройством непосредственному контролю и эффективному ограничению горизонтальных нагрузок на стрелу возможность увеличения ускорения механизма поворота эскаватора. При отсутствии такого ограничения горизонтальная нагрузка на стрелу может практически в два раза пре вышать величину, определяемую максимальным ускорением механизма поворота (эта двойная величина является расчетной для стрелы), что при заданных допустимых значениях нагрузки накладывает существенные ограничения на величину этого ускорения. Поскольку режимы разгона, реверса и торможения механизма поворота составляют не менее половины рабочего цикла экскаватора, это существенно ограничивает производительность экскаватора. Устройство исключает возможность существенного превышения нагрузкой величины, определяемой максимальным ускорением механизма поворота, а вместе с тем гозволяет прц этом же значении допустимой нагрузки увеличить ускорение, что повышает производительность экскаватора. поскольку режимы разгона, реверса ц торможения механизма поворота составляют не менее половины рабочего цикла этой машины.Таким образом, устройство позволяет благодаря непосредственному контролю и ограничению горизонтальных нагрузок на стрелу повысить производительность экскаватора, за счет ограничения горизонтальных нагрузок на стрелу. Устройство для управления поворотом одноковшого экскаватора, содержащее питающий двигатель механизма поворота преобразователь, регулятор тока с датчиком тока, регулятор скорости с датчиком скорости, блок определения момента нагрузки механизма поворота, блок дифференцирования, суммирующий элемент операционный усилитель, о т л ц ч а ю щ ц йся тем, что, с целью повышения надежности ц производительности экскаватора за счет ограничения го. рцзонтальных нагрузок на стрелу, оно снабжено источником постоянного напряженцч, датчиком длины тягового каната, блоком перемножения - деления и дцодным мостом с регулируемым источником опорного напряжения, включенным в цепь обратной связи операционного усилителя, выходом соединенного с входом регулятора тока, а к двум входам которого подключен непосредственно и через блок дифференцирования выход блока перемножения - деления, к двум входам перемножения которого подключены блок определения момента нагрузки механизма поророта ц датчик длины тягового каната, а его вход деления соединен через суммирующий элемент с датчиком длины тягового каната ц источником постоянного напряженияя. Источники информации, принятые вовнимание прц экспертизе: 50 55 60 65 Формула изобретенияТираж 780 ПодписноеСР по делам изобретений и открытий шская наб., д. 4/5 ип. Харьк. фил. пред. Патент 1. Автоматизация производственных процессов на открытых горных разработках. - Сборник. Киев, Техника, 1971, с. 56 - 60. Заказ 763/967 Изд.484 НПО Поиск Государственного комитета 113035, Москва, Ж, 2. Авторское свидетельство281600,кл. Е 02 Е 348, 1969. 3. Заявка2468484/03, кл. Е 02 1." 9/20, 1977, по которой принято решение о 5 выдаче авторского свидетельства.