Устройство автоматического контроля загрузки ковша экскаватора

Союз Советских Социалистических спуб К АВ КОМ ЕТЕЛЬСТВУ(51) М. К, Е 02 Г 9/2 21) 2686015 29-03 явки М Государственный коми Опубликован Бюллетень35 3) УДК 621.879. .34 (088.8) елам изооретени и открытий ания описания 28.09.81 та опублик атагов 2) Автор изобретен и В. Кибизов таллургичекий инс него специЬдщого об Северо-Кавказский Министерства выс титут азования Р ФС орно 71) Заявитель го и(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОН ЗАГРУЗКИ КОВША ЭКСКАВАТОРА Изобретение относится к области автоматизации экскаваторов, в частности к способам и устройствам измерения загрузки ковша и может быть использовано для учета выработки экскаватора за любой промежуток времени, а также для дозирования загрузки и учета выработки обслуживающего транспорта.Известно устройство контроля загрузки ковша экскаватора с материалом. Устройство осуществляет суммирование синусоидальных сигналов статической составляю О щей токов двигателей подъема и тяги, сдвигаемых по фазе на углы наклона соответствующих канатов в вертикальной плоскости, и вычитание йз суммы сигнала, пропорционального центробежной силе, и содержит фазовращатели, фазовые дискриминаторы, амплитудные модуляторы, интеграторы и т.п. 1 .Недостатком устройства является то, что одна аппаратурная погрешность съедает весь эффект от учета центробежной силы, не говоря уже о сложности наладки, эксплуатации и ремонта таких устройств в рабочих условиях. Известно устройство определения степени загрузки ковша одноковшового экскаватора, реализующее способ, основанный на одновременном измерении задаваемой моделью автоматически и непрерывно изменяемой в зависимости от положения груженного ковша в пространстве эталонной величины, пропорциональной натяжению подъемного каната от действия веса порожнего ковша, и величины текущего натяжения каната с их последующим вычитанием и делением сигнала разности на непрерывно изменяемую указанным образом эталонную величину 2.Известно устройство автоматического контроля загрузки ковша экскаватора, включающее датчик натяжения каната, датчики вылета рукоятки и длины выбираемой части подъемного каната, подключенные к трем входам вычислителя загрузки ковша 3.Недостатком известного устройства является необходимость в специальной физической (кинематической) модели для непрерывного воспроизведения эталонной величины, а при использовании на карьерных мехлопатах-даже в двух моделях равной слож 86607615 2 О 25 зо 35 40 45 50 55 ности. Кроме того, способ и устройство не учитывают значительную и случайно изменяющуюся динамическую составляющую напряжения подъемного каната, обусловленную переменной инерционностью и сложным движением рабочего оборудования.В цикле экскавации нет такого момента, когда динамика натяжения каната отсутствовала бы полностью или ее влиянием можно было пренебречь. Зависимость от различных, в том числе неподдающихся прямому измерению, факторов не позволяет автоматически вычислять динамическую составляющую и в пределах требуемой точности устра. нить ее влияние, Однозначность связи между исходными (натяжение подъемного каната и координаты ковша в плоскости копания) и выходным (вес горной массы в транспортируемом ковше) параметрами автоконтроля в цикле нарушается вызывая большую часть погрешности,Цель изобретения - повышение точности и простоты контроля.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено узлом распознавания момента контроля, индикатором загрузки ковша и управляемым ключом, ко входам которого подключены выходы узла распознавания момента контроля и вычислителя загрузки ковша, а к выходу - индикатор загрузки ковша. при этом вычислитель загрузки ковша выполнен в виде источника опорного напряжения, трех блоков возведения в квадрат, трех блоков умножения, двух последовательно соединенных операционных усилителей с входными сопротивлениями и переключателями полярности по числу входов, при этом каждая пара входов операционных усилителей подключена к двум неподвижным контактам переключателеи полярности, а подвижные контакты через входные резисторы подключены соответственно на выходы источника опорного напряжения блоков возведения в квадрат, блоков умножения и к трем входам вычислителя, к которым подключены входы блоков возведения в квадрат и блоков умножения, причем последние соединены между собой попарно.На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 опорного стабилизированного напряжения, датчики 2 - 4 натяжения каната, вылета рукоятки и длины выбираемой части подъемного каната, блоки 5, 6 и 7 возведения в квадрат, блоки 8, 9 и 10 умножения, операционные усилители 11 и 12 с входными сопротивлениями К 1 - К 10 и переключателями полярности В 1 - В 10, узел 13 распознавания момента взвешивания, управляемый ключ 14 и индикатора 15 загрузки ковша.Действительно четырехмерную зависи- мость можно аппроксимировать зависимостью ви 6,6,5 Ь,Р+6.655 У 6,У+6,+65 У++6,р Е+ЬЕ 5,где б - действительный вес горной массы втранспортируемом ковше;Ь - текущее натяжение подъемного каната;)э, - текущие координаты ковша: вылетрукояти (или длина выбираемойчасти каната тяги у драглайна) идлина выбираемой части подъемного каната соответственно;6 - расчетное значение веса горной массы.Выбором момента измерения загрузкиковша, а также величин и знаков коэффициентов 6- 61 О можно свести к минимумуошибку автоконтроля Ьб в цикле.При работе экскаватора исходные параметры непрерывно преобразуют датчиками 2, 3 и 4 в соответствующие напряженияпостоянного тока. Одновременно сигналыэтих напряжений возводят в квадрат на блоках 5, 6 и 7 и попарно перемножают на блоках 8, 9 и 10. Сигнал опорного напряженияи мгновенные значения полученные от датчиков, квадраторов и умножителей сигналовскладывают с соответствующими весами,пропорциональными коэффициентам 6, - брагрессии, на операционном усилителем 12.Коэффициенты 5, - 6, находят следующим образом: в каждом экспериментальномцикле экскавации в выбранном для измерения загрузки периоде фиксируют действительный вес горной массы в ковше и величины сигналов от датчиков, квадраторов и умножителей устройства. Совокупности этихданных в доверительном числе экспериментальных циклов являются исходным материалом для отьскания количественных характеристик связи между выходным и первичными параметрами автоконтроля. В результате расчета например с помощью аппарата регрессионного анализа, вычисляют абсолютные величины и знаки весовых коэффициентов 6 - 6, задаваемые в схеме устройства входными сопротивлениями К 1-К 10 и переключателями полярности В 1-В 10 соответственно. Расчет прост и может быть выполнен вручную, но для большей точности объективности и быстроты вычислений желательно использовать ЦБМ, посольку в их матобеспе. чении всегда имеются стандартные программы регрессионного анализа.В частном случае какой-либо весовой коэффициент (или коэффициент) может оказаться нулем, тогда соответствующее входное сопротивление равно бесконечности, а цепь данного параметра должна быть отключена. Полярность слагаемых можно изменять переключателями В 1 - В 10 благодаря инвертирующим свойствам операционного усилителя 11.В период отбора информации, распознаваемой в цикле по некоторым атрибутивнымпризнакам узлом 13, этот узел выдает сигнал на управляющий вход ключа 14 и череззамкнутую коммутируемую цепь последнегона индикатор 15 загрузки ковша, с выхода фоперационного усилителя 12 проходит сигнал расчетного веса, минимально отличающийся в этот период от сигнала действительного веса горной массы в регистрируемомковше. 1 ОПриведенные в описании исходные параметры автоконтроля: натяжение каната, егодлина и вылет рукояти не являются единственно возможными как в качественном,так и в количественном смысле. Например,вместо длины выбираемой части подъемного 15каната можно вполне пользоваться параметром - угол наклона рукояти к стреле -это зависит только от наличия соответствующих датчиков. При необходимости большейточности или непрерывности автоконтроляпарк исходных параметров может быть расширен за счет включения в схему устройства датчиков дополнительных координатковша (например угла наклона платформык горизонту, скорости или ускорения поворота и т. п.) Сущность изобретения при этом 25не изменяется, лишь в устройстве возрастаетколичество блоков умножения и возведенияв квадрат. Устройство нечувствительно к таким недостаткам первичных датчиков как нелинейность выходной характеристики.Использование изобретения позволяет существенно повысить точность автоконтроляв цикле,Формула изобретенияУстройство автоматического контроля загрузки ковша экскаватора, включающее датчики натяжения каната, вылета рукоятки и длины выбираемой части подъемного каната, подключенные к трем входам вычислителя загрузки ковша, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и простоты контроля, оно снабжено узлом распознавания момента контроля, индикатором загрузки ковша и управляемым ключом, ко входам которого подключены выходы узла распознавания момента контроля и вычислителя загрузки ковша, а к выходу - индикатор загрузки ковша, при этом вычислитель загрузки ковша выполнен в виде источника опорного напряжения, трех блоков возведения в квадрат, трех блоков умножения, двух последовательно соединенных операционных усилителей с входными сопротивлениями и переключателями полярности по числу входов, при этом каждая пара входов операционных усилителей подключена к двум неподвижным контактам переключателей полярности, а подвижные контакты через входные резисторы подключены соответственно на выходы источника опорного напряжения, блоков возведения в квадрат, блоков умножения и к трем входам вычислителя, к которым подключены входы блоков возведения в квадрат и блоков умножения, причем последние соединены между собой попарно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 469893, кл. б 01 б 23/36, 1972.2. Авторское свидетельство СССРЖ 411199, кл. Е 02 Г 9/20, 1970.3. Авторское свидетельство СССРЮо 594262, кл. Е 02 Р 9/20, 1976.Составитель С. Санамова Редактор В. Данко Текред Л. Бойкас Корректор О. Билак Заказ 802247 Тираж 696 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Ра у нская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г Ужгород, ул. Проектная, 4