Способ ограничения динамических нагрузок копающих механизмов экскаваторов и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсккнСоциапкстнческкнРеспублик 1 п 765470(51) М Кл. Е 02 Р 9/20 Гоеударстввнный комитет Опубликовано 23.09.80. Бюллетень35ао делам изобретений н открытий Дата опубликования описания 28.09.80 Ю. Я. Вуль; Ю. В. Симонов, М. Б. Полинский, Г. А. Горбачев,В. И. Ключев, И. Г. Маслов и Л. И. Ушаков,тс(54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК КОПАЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ ЭКСКАВАТОРОВ И УСТРОЯСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к приводам горных машин и может быть применено для ограничения динамических нагрузок в копающих механизмах одноковшовых экскаваторов.Известен способ ограничения динамических нагрузок в экскаваторных механизмах, когда на регулятор скорости двигателя подают сигнал, пропорциональный второй производной усилия в упругом элементе копающего механизма 1 ). Этот способ не обеспечивает эффективного ограничения динамических нагрузок, так как полезный сигнал, пропорциональный величине статического момента сопротивления на зубьях ковша, появляется лишь кратковременно, только при резком увеличении нагрузки на зубьях ковша.Известен также способ ограничения динамических усилий в.упругой связи между рабочим механизмом и приводным электродвигателем в системе Г-Д, заключаюцийся в том, что в цепь обмотки возбуждения генератора вводят резистор, шунтируемый полупроводниковым ключом, управляемым в функции величины динамического усилия в упругой связи 12. 2После превышения установки срабатыванин ключа и введения резистора в цепь обмотки возбуждения скорость спадания ЭДС генератора задается параметрически и не связана с величинами скорости, ускорения и усилия в упругой связи в процессе торможения привода копающего механизма при столкновении с препятствием,Наиболее близким к изобретению является способ, реализованный в устройстве для ограничения динамических усилий в тО электроприводе рабочего органа экскаватора, основанный на задании тормозного тока двигателя в зависимости от величины усилия в упругих элементах копающих механизмов 13; Устройство, реализующее.способ, содержит регулируемый электропривод копающего механизма с регуляторами напряжения и тока, управляемым преобразователем, двигателем постоянного тока, датчиком тока, датчиком усилия в упругих элементах копающего механизма и нелинейным элементом.Недостатком этого способа и устройстваявляется отсутствие ограничения производной якорного тока, превышение допустимой величины тормозного тока, а также то, чтопосле торможения привода при столкновении с препятствием возможен реверс двигателя и образование слабины контактов с последующим рывком, что может привести к аварии, остановке экскаватора и, соответственно, к снижению его производительности.Целью изобретения является повышение производительности экскаватора за счет снижения величин усилий в упругих элементах копающих механизмов в процессе копания.Для этого определяют величины производных тормозного тока двигателя и усилия в упругих элементах копающих механизмов экскаватора и по достикении величинами усилия и его производной верхних заданных знаений задают максимально допустимую величину производной тормозного тока двигателя и изменяют величину тормозного тока до стопорого значения, после чего прекращают задание производной тормозного тока, а при достижении величиной проиэводнои усилия нижнего заданного значения прекрагцагот задание тормозного тока и его производной.Устройство, осудествляющее предлагаемый способ, снабжено датчиком производной тока двателя, сумматором, дат: чиком производной усилия и двумя ключа. ми, причем Вход Датчи(а производной тока двигателя соединен с выходом датчика тока, а вь.ход - с одним из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом датчика усилия через ключ и нелинейный элемент, управляющий вход кл",оча соединен с выходом датчика тока, а Выход сумматора соединен с входом регулятоза тока через другой ключ, два управляюгцих входа которого соединены соответственно с Выходами датчика усилия и датчи 1(а производной усилия, вход которого соединен с выходом датчика усилия.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит регулируемый электропривод копающего механизма с регуляторами 1 и 2 напряжеция и тока, управляемым преобразователем 8 дВига телем постоянного тока 4, датчиком тока 5, датчиком усилия 6 в упругих элементах копающего механизма, нелинейным элементом 7, датчиком 8 производной тока двигателя, сумматора 9, датчиком 10 производной усилия и двумя ключами 11 и 12. Вход датчика 8 производой тока двигателя соединен с выходом датчика тока 5 а выход - с одним цз входов сумматора 9, другой вход которого соединен с выходом датчика усилия 6 через 1(лю, 11 и целинеиныи элемент 7. Управляющий Вход ключа 11 соединен с выходом датчика тока 5, а Выход сумматора 9 соединен с входом регулятора тока 2 через ключ 12, два управляющих входа которого соединены соОтветственно с Выходами датчи 1(а усилия 4 6 и датчика 10 производной усилия, вход которого соединен с Выходом датчика усилия 6.Устройство работает следующим образом.Ба входе сумматора 9 задается макси.мально допустимая величина производной тормозного тока двигателя 4, получающего питание от преобразователя 3, управляемого регуляторами 1 и 2, при достижении величиной усилия в упругих элемента( копающего механизма заоанее заданного значения. Величина усилия, при достикениикоторого задают максимально допустимуювеличину производной тормозного тока,устанавливается с помощью нелинейногоэлемента 7, включенного в задающую цепьконтура регулирования производной токадвигателя между выходом датчика усилияб и ключом 11. С помощью того же нелинейного элемента 7 ограничивается величина максимального задающего сигнала на входе контура регулирования производной тока двигателя, содержащего датчик 8 и сумматор 9, и тем самым ограничивается максимальная величина производной тормозного тока.С помощью ключа 11. обеспечивается2 ограничение величины тормозного тока.Когда тормозной ток достигает стопорного значения, сигнал, поступающий с датчика тока 5, закрывает ключ1 и тем самым размыкает заданную цепь контурарегулирования производной тока двигателя.звПрактически в течение всего процессакопания задаощая цепь этого контуразамкнута, так как ключ 11 открыт все время, пока ток двигателя является движущим,а при тормозном токе - до превышенияим стопорного значения. Замыкание задающей цепи является необходимым, но недостаточным. условием включения в работуустройства ограничения динамических нагрузок.Устройство вступает в работу при замыо канин контура регулирования производнойтока двигателя с помощью ключа 12, который открывают, когда величина усилия ипроизводной усилия в упругих элементахкопающих механизмом достигли заранеезаданных значений. Замыкание контура,Осуществляющего сильную отрицательнуюсвязь по производной тока двигателя, производят ключом 12 только В процессе копания,так как действие этого контура в переходных процессах замедлит их протекание,Я снизит маневренность и производительность копающего механизма,Величины усилий в упругих элементахкопающих механизмов в переходных процессах существенно меньше величин усилийв этих элементах, возникающих в процессе копания, ПОэтому величину усилия, прикотором происходит открывание ключа 2,принимают равной величине, возникновение которой возможно только в процессеЭЭ 46 3копания, Задание величины усилия, при котором происходит открывание ключа 12,производят с поМощью . выбора величиныуправляющего воздействия,поступающегона ключ 12 с выхода датчика усилия 6.Величина производной усилия при работе в легких грунтах существенно меньше, чем при работе в тяжелых грунтах.Благодаря использованию управляющеговоздействия, поступающего на ключ 12 свыхода датчика 10 производной усилия вупругих элементах, величина усилия, прикотором открывают ключ 12 в процессекопания в тяжелых грунтах, меньше соответствующей величины усилия в процессе копания в легких грунтах. Для предотвращения образования слабины каната впроцессе работы. устройства ограничениядинамических нагрузок контур регулирования производной тока двигателя разрывают с помощью ключа 12 и тем самымснимают задание тормозного тока, когдапроизводная усилия в упругих элементахуменьшается до заранее заданного значения, Задание величины производной усилия , при котором происходит закрываниеключа 12, производят с помощью выборавеличины воздействия, поступающего наключ 12 с выхода датчика 10 производнойусилия,Для измерения усилия в канатах используют прямой метод измерения с помощью. тензодатчиков или косвенный метод измерения с .помощью операционных усилителей,Уменьшение величины динамическихнагрузок копающих механизмов обеспе.чивает уменьшение износа этих механизмов, увеличивает межремонтный срок ихслужбы и таким образом повышает производительность экскаватора.Повышение производительности экскаватора обусловлено увеличением коэффициента использования экскаватора во времени за счет сокращения времени на ремонт рабочего оборудования. двигателя в зависимости от величины усилия в упругих элементах копающих механизмов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности экскаватора за счет снижения величин усилий в упругих элементах копающих механизмов в процессе копания, определяют величины производных тормозного тока двигателя и усилия в упругих элементах копающих механизмов экскаватора и по достижении величинами усилия и его производной верхних заданных значений задают максимально допустимую величину производной тормозного тока двигателя и изменяют величину тормозного тока до стопорного значения, после чего прекращают задание производной тормозного тока, а при достижении величиной производной усилия нижне: го заданного значения прекращают задание тормозного тока и его производной.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее регулируемый элекэ 9 тропривод копающего механизма с регуляторами напряжения и тока, управляемым преобразователем, двигателем постоянного тока, датчиком тока, датчиком усилия в упругих элементах копающего механизма и нелинейным элементом, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком производной тока двигателя, сумматором, датчиком производной усилия и двумя ключами, причем вход датчика производной тока двигателя соединен с выходом датчика тока, а выход -Э, с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика усилия через ключ и нелинейный элемент, управляющий вход ключа соединен с выходом датчика тока, а выход сумматора соединен с входом регулятора тока через другой ключ, два управляющих входа которого соединены соответственно с выходами датчика усилия и датчика производной усилия, вход которого соединен с выходом датчика усилия,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРформула изобретения .1. Способ ограничения динамических нагрузок копающих механизмов экскаваторов с регулируемым электроприводом, основанный на задании тормозного тока412354, кл. Е 02 Р 9/20, 05.09.72. 2. Авторское свидетельство СССР216083, кл, Н 02 Р 5/00, 24.01.68.3, Авторское свидетельство СССР442272, кл. Е 02 Р 9/20, 24.10.72 (прототнп 1.Составитель Р. Гладун Редактор Т. Смирнова Техред К. Шуфрнч Корректор В. Бутяга Заказ 6466/32 Тираж 713 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушсхая наб., д. 415 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4