Устройство для определения загрузкиковша драглайна

(23) Приоритет -51) М. Кл.Е 02 Г 3/48 Е 02 Г 9/20 Гааударстааинык кемитет СССР аа делам изабретений и аткрытийОпубликовано 15.03,81, Бюллетень10Дата опубликования описания 25.03,81 72) Автор изобретен Я. Ткаченк сковский ордена Трудового Красного Знамен строительный институт им. В. В. Куйб Заявите(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРУЗК КОВША ДРАГЛАЛНАм Р 1Изобретение относится .к одноковшовым экскаваторам и предназначено для определения загрузки ковша мощных драглайнов в процессе транспортировки ковша.Известно устройство для определений загрузки ковша драглайна, содержащее датчики усилий в этих канатах, блоки суммирования, амплитудные модуляторы, фазовые дискриминаторы, фазовращатели, источник переменного напряжения, индикатор веса, причем выходы датчиков длин подъемного и тягового канатов вместе с выходом фазовращателя напряжения источника переменного напряжения подключены ко входу пер. вого блока суммирования, выход которого соединен со входами двухканального регулятора, каждый канал которого образован последовательно включенными фазовым дискриминатором, интегратором и фазовращателем, выход которого подключен к первичной обмотке соответствующего поворотного трансформатора, а вторые входы фазовых дискриминаторов через фазовращатель соединены с источником переменного напряжения, при этом вторичные обмотки поворотных трансформаторов соединены также со входами амплитудных модуляторов, другие входы которых подключены к соответствующим датчикам усилий в подъемном и тяговом канатах, а выходы амплитудных модуляторов подключены ко второму блоку суммирования, выход которого подключен ко входу третьего блока суммирования вместе с выходами еще одного двухканального регулятора, каждый канал которого образован последовательно включенными фазовым дискриминатором, блоком интегрирорования и амплитудным модулятором, выход которого соединен со входом третьего блока суммирования, причем вторые входы двух фазовых дискриминаторов и одного из двух амплитудных модуляторов двухканального регулятора соединены с выходом источника переменного напряжения, вход второго амплитудного модулятора .подключен к источнику переменного напряжения через фазовращатель, а выход первого амплитудного одулятора подключен ко входу индикатоа веса 111. Недостатками этого устроиства являютего сложность и недостаточная точность,также необходимость переналадки послемены канатов.812886 50 55 Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения загрузки ковша драглайна, содержащее датчики усилий в подъемном и тяговом канатах, подключенные к двум входам вычислительного блока, включающего узлы суммирования и перемножения 12.Недостатками устройства являются его сложность и неточность, определяемая влиянием неизбежного в процессе работы драглайна вытягивания канатов. Кроме того, устройство требует переналадки после каж. дой замены канатов (а также при их вытягивании), что усложняет его эксплуатацию.Целью изобретения является повышение точности и упрощение устройства.Цель достигается тем, что устройство снабжено измерителем углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами, подключенными к двум другим входам вычислительного блока. При этом устройство имеет три варианта выполнения измерителя углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами и соответственно вычислительного блока. По первому варианту измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами выполнены в виде двух соответствующих синусно-коси нусных врагцающихся датчиков, причем синусная и косинусная роторные обмотки датчика угла между осью стрелы драглайна и тяговым канатом подключены к первичной и квадратурной обмоткам датчика угла между осью стрелы и подъемным канатом, синусная роторная обмотка которого подключена к одному из входов вычислительного блока, ко второму входу которого подключена косинусная роторная обмотка датчика угла между осью стрелы и тяговым канатом,Вычислительный блок снабжен узлом перемножения-деления и двумя входными выпрямителями, выход одного из которых подключен ко входу перемножения узла перемножения-деления, ко второму входу перемножения которого подключен датчик усилия в подъемном канате, а выход делителя узла перемножения-деления соединен со вторым входным выпрямителем,По второму варианту измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами выполнены в виде синусно-косинусного вращающегося датчика угла между осью стрелы драглайна и подъемным канатами, а вычислительный блок снабжен узлом преобразования постоянного напряжения в переменное и функциональным преобразователем, ко входам которого подключены датчик усилия в тяговом канате и выход одного из входных выпрямителей напряжения, выход второго выпрямителя подключен ко входу узла суммирования, ко второму входу которого подключен выход функционального преобразо 10 15 20 25 30 35 40 45 4вателя, а узел преобразования постоянного напряжения в переменное входом соединен с датчиком усилий в подъемном канате, а выходом с датчиком угла между осью стрелы драглайна и подъемным канатом.По третьему варианту измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами выполнен в виде двух сельсинных датчиков синусов углов между осью стрелы и подъемным и тяговым канатами, а вычислительный блок снабжен дополнительным узлом перемножения, расположенным вместе с первым узлом перемножения на входе вычислительного блока и выходы обоих узлов перемножения соединень со входом суммируюшего узла.На фиг. 1 - 3 представлена принципиаль. ная схема выполнения измерителя углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым драглайном и вычислительного блока, варианты 1 - 3.Устройство содержит датчики 1 и 2 усилия в подъемном канате, измеритель 3 углов между осью стрелы драглайна и подьемным и тяговым канатами, подключенный ко входам вычислительного блока 4,При этом по первому варианту исполнения измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами (фиг. 1) состоит из двух синусно-косинусных врашаюшихся датчиков 5 и 6 углов между осью стрелы драглайна и канатами тяговым и подъемным и вычислительный блок 4 из двух выпрямителей 7 и 8 и блока 9 перемножения-деления, причем синусная 1 О и косинусная 11 роторные обмотки первого синусно-косинусного вращающегося датчика 6 угла у, между осью стрелы и тяговым канатом подключены к первичной 12 и квадратурной 13 статорным обмоткам второго синусно-косинусного враФ шающегося датчика 6 угла (р, между осью стрелы и подъемным канатом, синусная роторная обмотка 14 которого через первый выпрямитель 7 подключена к первому входу блока 9 перемножения-деления, ко второму входу перемножения которого подключен выход датчика 5 усилия Га в подъемном канате, а вход делителя этого блока через второй выпрямитель 8 соединен с косинусной роторной обмоткой 11 первого синус- но-косинусного вращающегося датчика 5 угла между осью стрелы и тяговым канатом. По второму варианту измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами (фиг. 2) состоит из двух сельсинных датчиков 15 и 16 синусов углов между осью стрелы драглайна и канатами подъемным и тяговым, а вычислительный блок из блока 7 суммирования и двух блоков 18 и 19 перемножения. Причем выходы указанных сельсинных датчиков 15 и 16 подключены к первым входам первого 18 и второго 19 блоков перемножения, вторые входы которых соединейы с выходамисоответственного первого 1 и второго 2 датчиков усилий в подъемном и тяговомканатах, а их выходы подключены ко входамблока 17 суммирования. По третьему варианту измеритель угловмежду осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами (фиг. 3) состоитиз одного синусно-косинусного врашаюшегося датчика 20 угла между осью стрелы угла драглайна и подъемным канатом, а вычислительный блок состоит из блока 21 суммирования, блока 22 преобразованияпостоянного напряжения в переменное, двухвыпрямителей 7 и 8 и функционального преобразователя 23.При этом выход первого датчика 1 усилия в подъемном канате через блок 22 преобразования постоянного напряжения в переменное подключен к первичной обмотке24 синусно-косинусного вращающегося датчика 20 угла между осью стрелы драглайна и подъемным канатом, синусная выходная обмотка 10 которого через первый выпрямитель 7 подключена ко входу блока 21 суммирования, а его косинусная выходная обмотка 11 подключена через второй выпрямитель 8 к первому входу функционального преобразователя 23 извлечения корня квадратного из алгебраической суммы квадратов входных сигналов, второй вход которого соединен с выходом второго датчика 2 усилия в тяговом канате, а его выход подключен ко входу блока суммирования 2Функциональный преобразователь 23 извлечения корня квадратного из алгебраической суммы квадратов входных сигналов может быть выполнен, найример, в виде операционного усилителя 25 и нелинейных резисторов с параболической характеристикой 26, 27, 28, включенных на его входе и в цепи обратной связи. Входные нелинейные резисторы 26 и 27 обеспечивают формирование на входе операционного усилителя 25 квадратов входных сигналов, а нелинейный резистор 28 в цепи его обратной связи обеспечивает извлечение корня квадратного.Работает устройство по первому варианту следующим образом,Выходные напряжения синусной 10 и косинусной 11 роторных обмоток первого синусно-косинусного вращающегося датчика 5 угла между осью стрелы и тяговым канатом, пропорциональные синусу и косинусу этого угла, подаются на взаимно перпендикулярные первичную 12 и квадратурную 13 статорные обмотки второго синусно-косинус- ного врашаюшегося датчика 6 угла между осью стрелы и подъемным канатом. Благодаря этому, в магнитопроводе второго синусно-косинусного датчика 6 создается магнитный поток, величина которого постоянна, угол между вектором этого потока и статорными обмотками указанного датчика равен углу поворота ротора первого синусно го 25 Зо 35 40 45 50 55 бкосинусного вращающегося датчика 5. При этом угол между вектором магнитного потока и магнитной осью синусной роторной обмотки 14 второго синусно-косинусного вращающегося датчика 6 равен сумме углов поворота роторов датчиков 5 и 6, вследствие чего выходное напряжение второго синусно-косинусного вращающегося датчика 6, снимаемое с его синусной роторной обмотки 14, пропорционально величине з 1 п (р+ у,). Это напряжение после выпрямления умножается на выходное напряжение датчика 1 усилия Гп в подъемном канате и делится на выпрямленное напряжение, снимаемое с косинусной роторной обмоткн первого синусно-косинусного вращающегося датчика 6 ч пропорциональное величине сов (у - Ы,), где а - угол наклона стрелы к горизонту, в результате чего на выходе блока 9 перемножения-деления получают сигнал, пропорциональный весу ков- ша Р Ь Бил(1 +Ф )Сов(Е - Отем самым обеспечивая определение загрузки ковша при любом его положении.Начальная фаза - ( в выражении сов (р -обеспечивается предварительным сдвигом ротора первого синусно-косинусного врашаюшегося датчика 6 на угол 4. На такой же угол в противоположном направлении смещается ротор второго синус- но-косинусного вращающегося датчика 7 для исключения влияния этой начальной фазы на величину з 1 п (Щ+ (у ).По второму варианту устройство работает следующим образом.Выходные напряжения сельсинных датчиков 15 и 16 пропорциональны соответственно выражениямЬсФ Р и Ь 1 м.тгде ри у - углы между осью стрелы и канатами подъемным и тяговым.Указанные выходные сигналы сельсинных датчиков 15 и 16 умножаются на выходные сигналы соответственно первого датчика 1 усилия .Е в тяговом канате, а результаты этого перемножения поступают на входы блока 3 суммирования, выходной сигнал которого при этом пропорционален весу ковша Р, причем указанный сигнал поступает непрерывно в процессе транспортировки ковша независимо от его положения, а поскольку вес порожнего ковша известен, при этом определяется вес грунта в ковше. Работа по третьему варианту осуществляется следуюшим образом.Напряжение, поступающее с выхода преобразователя 22 постояьного напряжения в переменное на первичную обмотку 24 еинусно-косинусного врашаюшегося датчика 5 угла рмежду осью стрелы драг 828861 о 15 го 25 30 Формула изобретения лайна и подъемным канатом, пропорционально величине усилия Г в подъемном канате, измеряемого с помощью датчика 1 этого усилия. При этом выходные напряжения на вторичных синусной 10 и косинусной 11 обмотках синусно-косинусного вращающегося датчика 5, ротор которого повернут относительно нулевого положения (при р = О) на угол с наклона стрелы драглайна к горизонту, пропорциональны соответственно величинам Рп 51 п (ср+ 4) и Есов (ср + 4). Выпрямленное выходное напряжение косинусной обмотки 11 и выходное напряжение второго датчика 2 усилия Е, в тяговом канате с разными знаками подают соответственно на первый и второй входы функционального преобразователя 23 извлечения корня квадратного из алгебраической суммы входных сигналов, выходное напряжение которого при этом пропорД 7 Сь рование этого напряжения с выйрямленным выходным напряжением синусной обмотки 10 позволяет получить на выходе блока 21 сигнал суммирования, пропорциональный весу ковша драглайнаР= и тем самым определяет загрузку ковша; поскольку вес порожнего ковша известен.Предлагаемое устройство проще известных устройств аналогичного назначения, а поскольку вытягивание канатов не оказывает влияния на выходные сигналы синус- но-косинусного вращающегося датчика угла между осью стрелы и подъемным канатом (в отличие от используемых в известных устройствах датчиков длин канатов, где это влияние может быть существенным), тем самым исключается вызываемая вытягиванием канатов ошибка определения загрузки ковша.Таким образом, устройство позволяет упростить и повысить точность определения загрузки ковша драглайна. Кроме того, оно не требует переналадки после замены канатов (и при их вытягивании), что упрощает его эксплуатацию, уменьшает время, необходимое для его обслуживания, что способствует повышению производительности драглайна, а также уменьшает вероят ность появления дополнительных субъективных ошибок, которые могут возникнуть при частых переналадках. 1. Устройство для определения загрузк ковша драглайна, содержащее датчики уси лий в подъемном и тяговом канатах, под ключенные к двум входам вычислительног блока, включающему узлы суммирования перемножения, отличающееся тем, что,целью повышения точности и упрощения устройства, оно снабжено измерителем углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами, подключенными к двум другим входам вычислительного блока.2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами выполнен в виде двух соответствующих синусно-косинусных вращающихся датчиков, причем синусная и косинусная роторные обмотки датчика угла между осью стрелы драглайна и тяговым канатом подключены к первичной и квадратурной обмоткам датчика угла между осью стрелы и подьемным канатом, синусная роторная обмотка которого подключена к одному из входов вычислительного блока, ко второму входу которого подключена косинусная роторная обмотка датчика угла между осью стрелы и тяговым канатом.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что вычислительный блок снабжен уз. лом перемножения-деления и двумя входными выпрямителями, выход одного из которых подключен ко входу перемножения узла перемножения-деления, ко второму входу перемножения которого подключен датчик усилия в канате, а выход делителя узла перемножения-деления соединен со вторым входным выпрямителем.4, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами выполнен в виде синусно-косинусного вращающегося датчика угла между осью стрелы драглайна и подъемным канатом. 5. Устройство по пп. 1, 3 и 4, отличающееся тем, что вычислительный блок снабжен узлом преобразования постоянного напряжения в переменное и функциональным преобразователем, ко входам которого под ключены датчик усилия в тяговом канате и выход одного из входных выпрямителей, 40 выход второго выпрямителя подключен ковходу узла суммирования,ко второму входу которого подключен выход функционального преобразователя, а узел преобразования постоянного напряжения в переменное 45входом соединен с датчиком усилий в подьемном канате, а выходом с датчиком угла между осью стрелы драглайна и подъемным канатом. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель углов между осью стрелы драглайна и подъемным и тяговым канатами выполнен в виде двух сельсинных датчиков синусов углов между осью стрелы и подъемным и тяговым канатами.7. Устройство по пп. 1 и 6,отличающееся тем, что вычислительный блок снабжен дополнительным узлом перемножения, расположенным вместе с первым узлом перемножения на входе вычислительного блокаи выходы обоих узлов перемножения соединены со входом суммирующего узла. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставителедолуженко Техред А. БойТираж 693НИИПИ Государственного кпо делам изобретений и035, Москва, Ж - 35, Раушл ППП Патент, г. Ужгоро 101. Авторское свидетельство СССР547648, кл. б О 1 б 19/18, 1975.2. Авторское свидетельство СССР411199, кл. Е 02 Г 9/20, 1970 (прототип).