Способ ограничения динамических усилий в механизме экскаватора и устройство для его осуществления

"Уралмаш", Всесоюзный научно-исследвательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированномэлектроприводу в промышленности,сельском хозяйстве ц на транспортеи Харьковский автомобильно-дорожньинститут им, Комсомола Украины(56) Авторское свидетельство СССРР 442272, кл. Е 02 Р 9/20, 1972,Авторское свидетельство СССРУ 866074, кл. Е 02 Е 9/20, 1977.(57) Из опению эл аниз цение н эЛЬекти ческих личении скорос (ЗД) 6 меряют вязи.аданно 2 уров люч ают с 6 Аорми ров ателяного тока перс рекуперативно изменяя знак екупе6 в ратирежи(рт) о торможения величину эад ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ СОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ДИНАГПЧГСКИХ В Г 1 ЕХАН 113 Г 1 Е ЭКСКАВАТОРА И ВО ДЛЯ ЕГО ОСУГЕСТВЛЕН 11 Я бретение относится к упраьектроприводами копающих ов экскаватора. Цель - повыадежности за счет увеличения ности ограничения динамисилий при одновременном увепроиз-сти. Для этого задаютвращения электродвигателя ограничивают ток якоря и изатчиком 9 усилие в упругой При превышении этим усилием го значения сигналом с вы)дпЧеш 3 пепи Об.)чтий с,.з и П(.Нс дцаОГО 3 й:3(М;-. (В):И( КЛ; )Ч 14. 3(ХГ)Д :ГОРОтО ПОДКЛсЕ )( .,3 РЕ- гу.".Тор. токд п(ор 1) д у рд 3,15)ий хо, 15 -) сгГ, ",1;1 сое;.Нец через д;од 16 с д)г ик.)7 ско 1)ости.11) с) ( 1 р О й с т в О у , ) ( 13): Ги я ди Ол и 1 ТЕ Ь По В 3 ЕД(ЕЦМ Ц Д 1(3 Г 01.;) Р Дзмм 1(дс - г:и клдч7 ЧТО 1 Ой дц;5101 ОВЙ зд ГП(д)ЮИ К:П)с 18 И Ау:. )Оцд;Ьцй преобрдзопдтел) 10 б(ПГк 13 Огргпп) чешя г Пепи .)р,т 30 Связи Аорм ро Г".ЯЛЯ 1 уро)Ня ) Г)(уПРр Т 1113 01 О ТО кд вкп)олцец упр(153,)(. )Мм, при этои(;01)"(дЦиоцц ЯУ.:)Д 11:",дсоепи- ЦЕ 1 Г ИГТОЧ 1 П 1 ЕОМ )Хс);.ЦО 0 ЦДГР 5 СцЯ),ро(.ти ярдения, а его выход подклдк входу зддат пк, 1 ицтецсивпости, ПИАормдциоццмй вход клч а 1 Я :;Одсоединеп к вмходу пропор)циоцдльиого усилителя 20 с целицейцмм эления 1) 01 сл)то") уток 1 як 01).1 дт емопрел("к)( цдпрдзлецие р;п)1 еци) Э;16 И ПС"Е сПИ)(ОНИ 5) ГКОр Г)Г Тс 3, 6 допуля прекрдсс)т ре)ким Р 1, 11 ри .)то.51 опо)цитюьпо и пдчдле рс)ки.1 :". с ПОМГП с, ПК;вГЦЦП( К ВХОДД. З,)ДДТЧИКд 1 ИП- Е;СИВПОСТЕИ ЗаП 3 ГсГО1 й И р .),.),И дс(3 О 17 дцдОГВ)Лу. К.Нчей уець)аот,0 нуля злдацгу) ско- ) ОрОС Г 1) 3,.с у 3 )ИвВ(3 т П")(.с )С -сР)ИЯ ( 31 ь АуПК 1 ИО.дЛЬП,) , )") РОр,с)дсли;пя к пия б)-10) 1 30 р;ПП ЕПя ", д(чц Обрат)ей СЯЗИуп дЗПЯе:ОГ) А 01)ми 130) дтел ) 3 д 5ДДПОЕ ЗД)ЕГПЕ т ОКД ЯКОРЯ РЕИЕРТ по е;,)с сци(епия измер)( ои дд гчи 11 з оеар) (1 Р т).Остся к ур;),с)е"1 ПЛ Э;(.1 РПРИ 130(: Ко 0101.Х МСУДПИЭ 1(ЭВ .):(.(Д 1 ДТОРД 1) ПР,")(ЭЦДЧ(Одс О;)и)е)15 д;1)Р( (у с(сВ Р;дл 1: Стс)П( Р( ПИ. 1( )ь) пэс ГРП 5 155 зтс по)ыС ПИД, )Г( 1,) (3;( Г. )(,)И)СПЯ ОАи;с.);) .,)О 1и(Нди -с.; . ":ПГ) )э ,) ); 1 пом усе -)3 05 1: В;" .3 дддцОР .31 дч(ПП сТ( якоря: р. .и",е реку:,е)ти 3 о ( т(;рмотания по мере (пиу(сипя ск 01;Оспг д тел я, д пОГ и е пр е (р д:Р пи р О:идрекупердтииого тормо(еция ) .) Ня(тэл(ктро,:)и,тсл уве ии( ПИР. С)длд з 1 ддпиЯ скОРОГт 131)дВ 1 п 15,ко; 7 и рег 1)лируемой регулятором 2скорости э)1 6. после прекрд)ения режим( РТ рдзгоняит Э 1 6 )яеличегиемСИГЦД:Д ЗаДаппЯ СКОРОСти ВРа)ЕЦИЯпуте 1 подачи вхогпого п 1 пряжени Наз(3,.,дтчк 1 и откп 101351 р(.Гуляторд 4к)п;са:4 от Аормиропдтеля 12. РасЧЕТГй тСМП РаЗГОа, ТОРМОУ(ЕЦИ 5 И РГ)перс;( Х 1 ,) во всех ре);Мдх его рабсть Обеснсчивается путе;И( кл)че 315целине цо. обрдтцой связи по току,тим обеспечивается Гци(епие вреМсП П(.Р ЕХОДПЬХ П) П ДСС О 3 И УВ РЛИЧИвдетГЯ прои сн-(.ть и эд)д)екгивцост.03) д 1 п(ч Рци Дицд; я 1 се ".Их пдгруз Окс.;, А-л, 1;1).5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 ментом 21 в цепи обратной связи задатчикаинтенсивности, а выход этого ключа соединен с резистором 22 во входной цепи интегрирующего усилителя 23 эадатчика 1 интенсивности, управляющие входы 24 и 25 ключей 17 и 18 подключены к выходу ключа 14, вход Функционального преобразователя 19 соединен с выходом датчика 7 скорости а выход подключен к управляющему входу 26 блока 13 ограничения Формирователя 12 уровня рекуперативного тока. В цепи обратной связи усилителя 23 имеется конденсатор 27.Устройство работает следующим образом.Если усилие в упругой связи механизма превысит заданное, например стопорное значение Р то стабилитроны 1 О и 11 пробиваются и сигнал с выхода датчика 9 усилия механизма поступает на вход Формирователя 12 уровня рекуперативного тока, На выходе Формирователя 12 появляется напряжение 11 , величина которого существенно больще максимального значения напряжения на выходе регулятора 2 скорости 11 , которое определяется блоком 3 ограничения в цепи обратной связи этого регулятора и соответствует заданию на статический стопорный ток якоря 1Напряжение 11 г с выхода Формирователя 12 через аналоговый замыкающий ключ 14, который открыт при положительном значении скорости двигателя, соответствующем режиму копания, поступает на вход регулятора 4 тока, Полярность напряжения формирователя 11, противоположна полярности регулятора скорости Гс и поскольку 11,р ) П, , то изменяетсяскполярность напряжения на входе регу лятора 4 тока, при этом ЭДС двигателя 6 становится меныче ЛДС преобразователя 5, ток якоря изменяет знак и двигатель 6 переводится в режим рекуперативного торможения.В начапе режима рекуперативного торможения при появлении напряженияна выходе аналогового ключа 14 это напряжение поступает на управляющие входы 24 и 25 аналоговых ключей 17 и 18.Ключ 17 при этом размыкается и отключает вход эадатчика 1 интенсивности от источника входного напряжения И, ключ 18 замыкается и соединяет выход усилителя 20 через резистор 22 с входом интегратора 23. Напряжение на выходе усилителя 20 приобретает максимальное значение обратной полярности, конденсатор 27 в цепи обратной связи интегрирующего усилителя 23 разряжается и напряжение на выходе задатчика 1 интенсивности становится равным нулю.Благодаря включению резистора 22 во входную цепь усилителя 23, процесс разряда конденсатора 27 и снижения до нуля напряжения на выходе задатчика интенсивности происходит с темпом, значительно больним, чем этоимеет место в режимах разгона и торможения двигателя от задатчика интенсивности,В процессе рекуперативного торможения двигателя при стопорении часть накопленной в приводе кинетической энергии преобразуется в электрическую и возвращается в сеть, благодаря чему снижаются динамические стопорные усилия в упругой связи механизма.По мере уменьщения скорости двигателя 6 напряжение на выходе Функционального преобразователя 19 возрастает, при этом увеличивается также напряжение ограничения блока 13, которое определяет собою величину напряжения11,рт на выходе Формирователя 12уровня рекуперативного тока. Поэтому по мере снижения скорости двигателя6 задание регулятору 4 тока возрастает, т,е, растет ток якоря двигателярежиме рекуперативного торможе 1 пя.Ото обеспечивает полное использованиепредельных н о з можно стей эл ектр одни г ателя по условиям коммутации на коллекторе, увеличение эФФективностиограничения динамических нагрузок,т.е. повыпение надежности,Процесс рекуперативного торможения происходит до тех пор, пока скорость двигателя не снизится до нуля.При этом исчезает напряжение на управляющем входе 15 ключа 14. Ключ 14размыкается и снимает с входа регулятора 4 тока напряжения Формирователя 12 - 11,Одновременно исчезает напряжение на управляющих входах 24 и 25, ключей 17 и 18, Ключ 17 замыкается и подключает к входу задатчика 1 интенсивности напряжение 11 , ключ 18 приФэтом размыкается, 11 ачинается процесс разгона электродвигателя 6 от задат 149023345 50 чика 1 интенсивности, Разгон электродвигателя происходит с расчетным темпом, определяющим темп нарастаниянапряжения поступающего ца вход регулятора скорости от задатчика 1 интенсивности,Благодаря этому исключается появление дополнительных динамическихусилий в упругой связи механизма,что обеспечивает повышение надежности,Расчетный темп разгона, торможения и реверса электропривода во всехрежимах его работы обеспечиваетсяв техническом решении путем исключения нелинейной обратной связи по току, которая снижает темп переходных процессов при увеличении заданной скорости двигателя в направлении подъема ковша, а также в режиме торможения после опускания ковша.Благодаря этому обеспечиваетсяснижение времени переходных процессов, т,е. увеличение производительности,Таким образом, устройство дляосуществления предлагаемого способаограничения динамических усилий вмеханизме экскаватора,по сравнениюс прототипом позволяет повысить надежность за счет увеличения эйАективности ограничения динамических усилий при одновременном увеличениипроизводительности. Увеличение эЬдективности ограничения,чинамическихусилий при стопорении осуществляется пут м роста тока якоря в режимеРекупе; ативного торможьп;я по мере 40снижения скорости двигателя,чтообеспечивает полное использованиепредельных возможностей электродвигателя по условиям коммутации ца кол Увеличение надежности обеспечивается также за счет того, что разгон электродвигателя после окончания режима рекуперативного торможения осуществляется с расчетным темпом изменения скорости, с помощью эадатчика интенсивности, что исключает возникновение чрезмерных дополнительных динамических усилий на этом этапе работы электропривода,Увеличение производительности обеспечивается путем исключения влця ния на темп переходных процессв нелинейной гибкой обратной связипо току якоря,Формул а изобретения 1, Способ ограничения динамических усилий в механизме экскаватора, заключающийся в том, что задают скорость вращения электродвигателя, ограничивают ток якоря электродвигателя, измеряют усилие в упругой связимеханизма и при превышении этим усилием заданного значения переключаютэлектродвигатель в режим рекуперативного торможения изменением знакаи величинъ задания регулятору токаякоря, определяют напрац.:ние вращения электродвигателя и после синяения скорости вращения электродвигателя до нуля прекращают режим рекуперативного торможения о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности эа счет увеличенияэААективности ограничения динамических усилий, в начале режима рекуперативного торможения уменьшают донуля заданную скорость вращенияэлектродвигателя, увеличивают заданное значение тока якоря в режиме рекуперативного торможения по мере сни-женч я скорости вращения электродвигателя, а после прекращения режима рекуперативного торможения разгоняютэлектродвигатель увеличением сигналазадания скорости вращения,2. Устройство для ограничения динамических усилий я механизме экскаватора, содержащее соединенные последовательно задатчик интенсивности,регулятор скорости с блоком ограничения в цепи обратной связи, регулятор тока, вентильнкй преобразовательк выходу которого подключен якорьэлектродвигателя датчики скорости итока якоря, выходы которых подк 1.ючецы к входам соответствуюах регуляторов, датчик усилия, выход которогочерез последовательно включенныестабилитрон, формирователь уровнярекуперативного тока с блоком ограничения в обратной связи и первый аналоговый замыкающий ключ подключен квходу регулятора тока якоря, а управляющий вход первого аналогового ключа через диод соединен с выходомдатчика скорости, источник входногонапряжения, задатчик интенсивности,которнй содержит последовательно сое1490233 Составитель В, Чуприн Техред М.Ходанич Редактор 10, Гереда Корректор А. Козориэ Заказ Вб 78/33 тираж 589 ПодписноеВН 1 П 1 П 11 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР111)3 5, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 11 раизводстяевчо-издательский комбинат "Патент, г,ужгород, ул. Гагарина,01 диненные пропорциональный усилительс нелинейным элементом в цепи обратной связи и интегрирующий усилитель,охваченные обратной связью, о тл и ч а и щ е е с я тем, что, сцелью повыщения надежности за счетувеличения эААективности ограничения динамических усилий, оно дополнительно снабжено аналоговым размыкающим ключом, функциональным преобразователем и вторым аналоговым замыкающим ключом с резистором на выход,а блок ограничения в цепи обратнойсвязи формирователя уровня рекуперативного тока выполнен управляемым,при этом источник входного напряжения подключен к информационному входу аналогового размнкающего ключа,выход которого подключен к входузадатчика интенсивности, информационный вход второго эамыкаищего ключа подсоединен к выходу пропорционального усилителя эадатчика интенсивности, а выход этого ключачерез резистор подключен к входуинтегрирующего усилителя эадатчикаинтенсивности, причем управляющиевходы размыкающего и второго замыкающего аналоговых кличей подключенык выходу первого аналогового замыкающего ключа, вход функциональногопреобразователя соединен с выходомдатчика скорости, а в 1 ход подключенк управляющему входу блока ограничения формирователя уровня рекуперативного тока.