Способ управления электрическими приводами драглайна и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ихСоциалистическихРеспублик оц 742542по делам изобретений н открытий(72) Автор изобретения В. Я, Ткаченко Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно.строительныйинститут им. В. В. Куйбышева Министерства высшего и среднегоспециального образования СССР(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРИВОДАМИ ДРАГЛАЙНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к одноковшовымэкскаваторам, а именно к управления электроприводами драглайна,Известны способы управления электрическими приводами драглайна для его защитыот аварийного режима растяжки путем управ.ления приводом тяги в функции нагрузок приводов подъема и тяги 1 или в функции сум.мы углов между осью стрелы и канатами подь.ема и тяги (21.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результатуявляется способ управления электрическимиприводами драглайна. для защиты от аварийного режима растяжки путем управления приводом тяги в функции суммы длин подъемного и тягового канатов, с изменением уставкизащиты в функции алгебраической суммы ско.ростей приводов подъема и тяги Щ,Недостатком этого способа является недостаточная точность и надежность защиты, пос.кольку обеспечиваемая при этом способе граница приближения ковша к стреле, соответствующая постоянной сумме ллин подъемного и тягового канатов с коррекцией у вершиныи основания стрелы пропорционально уменьшению длины подъемного или тягового канатов,не совпадает с требуемой границей, соответствующей допустимым нагрузкам в канатах ирабочем оборудовании, а это несовпадение приводит либо к ограничению рабочей зоны, либок превышению нагрузками допустимых значений, что снижает точность н надежность защиты,1 оИзвестно устройство для осуществления способа управления электрическими приводамидраглайна, содержащее датчики длин подъемного и тягового канатов, датчики скоростей 15приводов подъема и тяги, источник постоянного напряжения, суммирующий усилитель, выходкоторого подключен к управляющему входублока привода тяги, а его входы соединеныс выходами датчиков скоростей приводов псдьема и тяги и с.источником постоянного напряжения (41.Недостатки этого устройства аналогичны указанным выше недостаткам способа, которыйосуществляется этим устройством.742542 10 гг Д Г 3Цель изобретения - повышение точности и надежности защиты драглайна от аварийного режима растяжки.Эта достигается тем, что определяют сигнал рассогласования между величиной отношения усилия в подъемном канате к весу ковша и постоянным значением этого отношения, соответствующим положению ковша на границе зоны растяжки и формируют сигнал управления приводом тяги, пропорциональный положительному значению сигнала рассогласования. Устройство для осуществления указанного способа снабжено включенным в цепь обратной связи суммирующего усилителя стабилитроном,15 блоком перемножения - деления и блоком оп- ределения ортогональных проекций вектора положения ковша относительно основания стрелы, три входа которого соединены с выходами датчика длин подъемного и тягового канатов и источника 20 постоянного напряжения, а два выхода подключены к первому входу перемножения и ко входу делителя блока перемножения-деления, ко вто. .рому входу перемножения которого подключен выход датчика длины подъемного каната, выход которого и выход блока перемножения-деления подключены ко входу суммирующего усилителя. При этом блок определения ортогональных про. екций вектора положения ковша относительно основания стрелы выполнен на двух операционных усилителях, двух линейных резисторах и пяти нелинейных резисторах, причем один линейный резистор и один нелинейный резистор включены в цепи обратных связей соответственно первого и второго операционных усилителей,35 при этом ко входу первого усилителя подключены второй и третий нелинейные резисторы и второй линейный резистор, а ко входу вто. рого усилителя подключены соединенный со входом третьего нелинейного резистора четвертый нелинейный резистор и через пятый нелинейный резистор выход первого усилнтеля,На фиг. 4 приведена схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - графики, показывающие границы зоны растяж 45 ки относительно стрелы и траекторию ковша,Устройство для реализации предложенного способа, содержащее датчики длин подъемного 1,и тягового 2 канатов, датчики 3 и 4 скоростей приводов подъема 5 и тяги 6, источник постоянного напряжения 7 и суммирующий усилитель 8, снабжено стабилитроном 9, блоком перемйожения-деления 10 и блоком 11 определения ортогональных проекций вектора положения ковша относительно основания стрелы,55 который содержит два операционных усилителя 12 и 13, два линейных резистора 14 и 15 и пять нелинейных резисторов с пара(олической характеристикой 16 - 19 и 20. 4Устройство работает следующим образом.Сигналы с выходов датчика 1 длины Е подъемного каната, датчика 2 длины ь тяго. вого каната и выходной сигнал источника постоянного напряжения 7, пропорциональный квадрату длины стрелы 1., поступают на три входа блока 11 определения ортогональных проекций г, и г вектора положения ковша относительно стрелы, одна из которых направлена вдоль оси стрелы, а другая перпендикуляр. но этой оси.На входы первого операционного усилителя 12 через второй линейный резистор 15 подается сигнал, пропорциональный величине 1., а че. рез второй 17 и третий 18 нелинейные резисторы, благодаря их параболическим характерису. кам, сигналы, пропорциональные величинам (и и 1, При этом выходной сигнал первого опетрационного усилителя пропорционален величинеГ 1 +2 21.На входы второго операционного усилителя 13 через четвертый 19 и пятый 20 нелинейные резисторы, благодаря их параболическим характеристикам, поступают сигналы, пропорциональные соответственно величинам 1 и г а включение такого же первого нелинейного резистора 16 в цепь обратнойсвязи этого операционного усилителя обеспечивает извлечение корня квадратного из алгебраической суммы входных сигналов, вследствие чего выходной сигнал второго операционного усилителя 13 пропорционален величине г Выходные сигналы с первого и второго выходов блока 5, пропорциональные величинам г, и гз, поступают соответственно на первый вход перемножения и вход делителя блока пе. ремножения - деления 10, второй вход перемножения которого соединен с выходом датчика 1 длины подъемного каната. При этом выходное напряжение блока перемножения.деления 10 пропорционально величинег которое вместе.с выходным напряжением датчика 1 длины подъемного каната поступает на входы суммирующего усилителя 15 и, при под. боре соответствующих коэффициентов усиления по этим входам, формируют на входе это. го суммирующего усилителя 8 сигнал, пропорциональный величине отношения усилия в подь. емном канате Г и весу ковшаСоят 1 пйпп +еР гзп где а - угол наклона стрелы драглайна к го.ризонту.742542 40 Если при движении ковша 22 его траектория (например, траектория 26) направлена иэ рабочей зоны в зону растяжки, то при подходе ковша к границе 21 зоны растяжки сигнал рассогласования (Р /Р - С) становится положиительным, пропорционально этому сигналу рассогласования (при положительном его значении) формируют ситнал управления приводом тяги, который исключает движение ковша в зону растяжки. Если при этом происходит подъем 50 ковша, то он будет продолжать движение к вершине стрелы вдоль границы зоны растяжки. 5Осуществляемое в этом устройстве определение отношения п через величины длинрподъемного 1 п н тяговогоканатов позволяет исключить необходимость определения усилия Р в подъемном канате и веса Р ковша.пС выхода источника постоянного напряжения 7 на вход суммирующего усилителя 8 поступает сигнал, пропорциональный постоянному значению указанного отношения С, равному уставке защиты нсоответствующему положению ковша на границе зоны растяжки. Вместе с указанным выше сигналом, пропорциональным отношению п, на входе суммирующего усилиРтеля 8 формируется при этом сигнал рассогласования ( нРР Граница 21 (на фнг. 2) зоны растяжки соответствует положению ковша 22 относительно стрелы 23 драглайна, при котором усилие Рп в подъемном канате 24 при груженом ковше достигает допустимого значения, соответствующего допустимым нагрузкам в механизме и стреле (при транспортировке ковша усилие в тяговом канате 25 всегда меньше усилия в подъемном канате). На этой границе отношение усилия Е к весу ковша Р равно постояннойивеличине С (С,9). Прн этом знак рассогласования величины отношения усилия в подъемном канате к весу ковша Г /Р и постояннымизначением С этого отношения, равным уставке защиты и соответствующем положению ковша на границе зоны растяжки, характеризует положение ковша либо в рабочей зоне (при Гп/Р -- С ( 0), либо в зоне растяжки (при Рп/Р -- С ) 0). Это обстоятельство используется в способе. 51015 20 25 30 35 6Сигналы, поступающие на входы суммирующего усилителя с выходов датчиков 3 и 4скоростей приводов подъема и тяги, обеспечивают изменение уставки защиты в функцииалгебраической суммы этих скоростей,Если ковш находится в рабочей зоне иотсутствует опасность возникновЕния аварий.ного режима растяжки, формируемьй на входесуммирующего усилителя 8 сигнал рассогласования междуотношением усилия в подъемномканате к весу ковша и уставкой защиты отри.цателен, стабилитрон 9, который работает приэтом в режиме диода, открыт и закорачиваетцепь обратной связи суммирующего усилителя 8,обеспечивая нулевое значение его выходногонапряжения. При положительном знаке указанного сигна. ла рассогласования ковш приближается к границе зоны растяжки, в результате неправильных действий машиниста на выходе суммирующего усилителя 8 появляется пропорциональ. ный величине этого рассогласования сигнал (отрицательного знака), который поступает на управляющий вход привода тяги 6 н исключает возможность дальнейшего движения ковша к стреле. Если при этом происходит подъем ковша, то выходной сигнал суммирующего усилителя 8, величина которого ограничивается напряжением пробоя стабилнтрона 9, скорректирует неточные действия машиниста н обес печит продолжение подъема ковша по траектории вдоль границы зоны растяжки (при Носта. точно большом коэффициенте усиления суммирующего усилителя 8 эта траектория будет практически совпадать с границей зоны растяжки). Способ управления электрическими приводами драглайна обеспечивает более точное ограничение зоны растяжки границей, на всем протяжении соответствующей допустимым усилиям в канатах и рабочем оборудовании драглайиа, что увеличивает точность и надежность защиты от аварийного режима растяжки, а также способствует повышению маневренности и производительности драглайна за счет обеспечения возможности более полного использования рабочей зоны траектории ковша. Формула изобретенияБлагодаря изменению уставив защиты в функции алгебраической суммы скоростей при 55 водов подъема и тяги исключается колебания н перерегулирование во время переходного процесса. 1. Способ управления электрическими приводами драглайна, заключающийся в том, что управление приводом тяги производят в функции суммы длин подъемного и тягового канатов, а уставку защиты от аварийного режима растяжки изменяют в функции алгебраической742542 8 суммы скоростей приводов подъема и тяги, множения-деления, ко второму входу перемно. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью жения которого подключен выход даника дли. повышения точности и надежности защиты, оп- ны подъемного каната, выход которого и выределяют сигнал рассогласования между величи- ход блока перемножения-деления подключены ной отношения усилия в подъемном канате к5ко входу суммирующего усилителя. весу ковша и постоянным значением этого от. Устройство по и. 1, о т л н ч а ю щ еношения, соответствующим положению ковша е с я тем, что блок определения ортогональна границе зоны растяжки, и формируют сит. ных проекций вектора положения ковша откопал управления приводом тщи, пропорциональ- сительно основания стрелы выполнен на двух иый положительному значению сигнала рассог. 1 О операционных усилителях, двух линейных ре. ласования. зисторах и пяти нелинейных резисторах, причем2. Устройство для осуществления способа один линейный резистор и один нелинейный по и. 1, включающее дащики длин подъемного резистор включены в цепи обратных связей и тягового канатов, датчики скоростей приво- соответственно первого и второго операционных дов подъема и тяги, источник постоянного усилителей, ко входу первого усилителя подклюнапряжения и суммирующий усилитель, выход ., чены второй и третий нелинейные резисторы н которого подключен к управляющему входу второй линейный резистор, а ко входу второго блока привода тяги, а входы соединены с вы- усилителя подключены соединенный со входом ходами датчиков скоростей приводов подъематретьего нелинейного резистора четвертый нели. и тяги и с источником постоянного напряже-о нейный резйстор и через пятый нелинейный рения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно зистор выход первого усилителя. снабжено включенным в цепь обратной связи Источники информации, суммирующего усилителя стабилитроном, бло- приняые во внимание при экспертизе ком перемножения - деления и блоком оп. Авторское свидетельство СССР Но 202281, ределения ортогональных проекций вектора 25 кл. Е 02 Е 3/48, 1966. положения ковша относительно основания стре, Авторское свидетельство СССР М 503855, лы, три входа которого соединены с выхода. кл. Е 02 Е 3/86, 1969. ми датчиков длин подъемного и тягового ка 3. Авторское свидетельство СССР У 186551, натов и источника постоянного напряжения, а кл, Е 02 Е 3/48, 1965 (прототип). два выхода подключены к первому входу пе. Зо 4, Авторское свидетельство СССР Х 195077, ремйожения и ко входу делителя блока пере. кл. Е 02 Е 3/48, 965 (прототип).Редактор Н. Горват Техред К С. Шекмар аказ 35 одписное раж твены тенинЖ.З, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул; Проектная, 4 ЦНИИПИ Гос по делам и