Способ управления процессом черпания экскаватора-драглайна и устройство для его осуществления

(22) Заявлено 290530 (2) 2932307/29-03 с присоединениеет звввкн М Е 02 Г 9/20 ВеудлретиевыЯ кеетитет СССР в амек изобретений к фткрыткЯ(53) УДК 621. 879,34(088.8) Дата оаублнковання описания О 0382 зеь ниь тетиЮ.Н.Иржак, Б.Ф.Иванковз В.йаКузнецов и 8. .ЯгнятинскийВсесоюзный навине-исследовательский и лро ктйо;,конструкторский институт по автоматизиров иному электропри"в промышленности, сельском хозяйстве и на тр нспорте"ВНИИэлектроприводи Московский ордена Трудового Крй:його.Знамени инженерно-строительный институт им, В. 8. Куйбышева(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЧЕРПАНИЯ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к приводам копающих механизмов экскаваторовдраглайнов и предназначено для управления процессом черпания грунта.Известен способ управления процессом черпания драглайна, реализованный в устройстве, заключающийся в увеличении натяжения подъемного каната пропорционально пути движения ковша по забою 1.тв Недостаток этого способа заключается в отсутствии связи между нагрузкой на привод тяги и натяжением подъемного каната. Поскольку натяже 15 ние подъемного каната определяет интенсивность заглубления ковша в забой, то в легких забоях управление согласно указанному способу может привести к.стопорению привода тяги при быстром увеличении толщиныстружки. В тяжелых забоях управле ние процессом черпания: ухудшает эаглубление ковша, что приводит к сни.-жение производительности экскаватораьИзвестен также способ, основанный на регулировании величины натяжения подъемного каната в зависимости от нагрузки на привод тяги 21.Известно устройство для реализации способа, содержащее блок управления приводом подъема, подключенный к питающему двигатель преобразователю, датчики нагрузки и скорости прива вода тяги, регулятор натяжения подъемного каната с датчиком натяже- ния, нелинейный элемент и источник постоянного напряжения 2.Недостатком известного способа и устройства является то, что в ряде технологических ситуаций нагрузка на привод тяги имеет колебательный характер, что нарушает профиль забоя из-за волнистости снимаемой ков" шом стружки, затягивает процесс копания и снижает производительность, экскаватора. Объясняется это следуют91095щим. При возрастании нагрузки напривод тяги сверх заданного значения система управления процессомчерпания выдает сигнал на увеличениенатяжения подьемного каната, которыйкрепится к задней части ковша, Возрастание усилия в подъемном канатевызывает подъем центра тяжести ковшаи вместе с тем поворот ковша относительно его зубьев, что приводит к1 Оизменению угла резания грунта, При,увеличении угла резания свыше 35 40сила резания грунта, являющаяся основной составляющей усилия тяги,резко возрастает. Таким образом в оп 15ределенных технологических ситуацияхусилие тяги не уменьшается с уменьшением толщины стружки,.а наоборот,может даже увеличиться почти до выхода ковша иэ забоя, Это и приводит,20к колебательности процесса черпания.Целью изобретения является устранение колебательности процесса черпания грунта и повышение точности управления,Цель достигается тем, что определяют текущее значение косинуса угламежду подъемным и тяговым канатами,корректируют его значение на величину допустимой интенсивности изменеЭОния угла резания грунта, измеряютскорость привода тяги, изменяют еезначение на скорректированное значение косинуса угла между подъемными тяговым канатами и регулируют натяжение подьемного каната путем ограничения скорости привода подьема полученным значением.Устройство, реализующее способ,снабжено блоком вычисления косинусаугла между подъемным и тяговым кана"40тами, датчиками длин подъемного итягового канатов, сумматором, вторымнелинейным элементом, блокомо умножения, ключом и звеном ограничения,причем блок вычисления косинуса угла;входами связан с датчиками длин .подьемного и тягового канатов, а выходом - с одним из входов сумматора,второй вход которого подключен к ис"точнику постоянного напряжения, выход - к первому из входов блока умножения вторым входом связанногос датчиком скорости привода тяги, авыходом - с. звеном ограничения,включенного через ключ в цепь обратной связи регулятора натяженияподъемного каната, управляющий входключа через второй нелинейный элемент связан с датчиком натяжения подъемного каната.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способф,на фиг, 2 - план скоростей при движении ковша,Устройство содержит систему управления 1 приводом подьема, подключенную к преобразователю 2, питающему двигатель 3, Датчик нагрузки 4 привода тяги через нелинейный элемент 5связан с одним из входов. регулятора натяжения 6 подъемного каната, в обратную связь которого через ключевойэлемент 7 включено регулируемое звено ограничения 8. Датчик натяжения9 подьемного каната связан со вторымвходом регулятора натяжения 6 и черездополнительный нелинейный элемент 10 с управляющим входом .ключевого элемента 7. Выход регулятора натяжения 6 подъемного каната подключен ко входу системы управления 1 приводом подъема, Датчик длины подъемного каната 11 и датчик длины тягового каната 12 подключены ко входам блока 13 вычисления косинуса угла между подьемным и тяговым канатамиВыход этого блока связан с одним из входов сумматора 14, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения 15. Выход сумматора 14 связан с блоком умножения 16,второй вход которого соединен с датчиком скорости привода тяги 17. Выходблока умножения 16 подключен к зве ну ограничения 8 регулятора натяже ния 6 подъемного каната.Сущность способа заключается в следующем. При малой нагрузке на привод тяги поддерживают минимальное натяжение подъемного каната, не препятствующее заглублению ковша, а при возрастании нагрузки привода тя ги сверх установленноо значения натяжение подьемного каната увеличивают. Кроме того, определяют текущее значение косинуса угла между подьемным и тяговым канатами, изменяют его на величину, определяемую допустимой интенсивностью изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги и, изменив ее пропорциональ но скорректированному значению косинуса упомянутого угла, полученным значением ограничивают скорость привода подъема.Устройство .для реализации способа работает следующим образом.957 6ф" - величина, сигнала с выходаисточника постоянного напряжения 15.При отсутствии ограничения регулятора натяжения 6 скорость приводаподъема при подаче сигнала на увеличение натяжения подъемного канатаможет достигнуть значения, близкогок номинальному, что приводит к повороту ковша относительно зубьев и существенному возрастанию угла резания,Если ограничить скорость подъема значением проекции скорости тяги наподъемный канат, то осуществляетсяплоскопараллельное движение ковша спостояннойтолщиной снимаемой.струж. ки При небольшом превышении скорости привода подъема над проекциейскорости. тяги на подъемный канат движение ковша также плоскопараллельное,но уже с уменьшающейся толщинойстружки, т.е. с его выглублением,нобез значительного изменения угла резания.Блок вычисления 13 косинуса угламежду подъемным и тяговым канатамиобеспечивает решение уравнения1 я + 1 т 1 т сов 4 211 т 5 910В режиме автоматического управле-,ния процессом черпания драглайна навход системы управления 1 приводомподъема поступает сигнал . регулятора натяжения 6. подъемного каната.5При наличии слабины подъемного каната или при малом его натяжении,чтоопределяется с помощью датчика натяжения 1 подъемного каната, сигнал.с выхода дополнительного нелинейного элемента 10 равен нулю и ключевойэлемент 7 разомкнут, При разомкнутомключевом элементе 7 обратная связьрегулятора натяжения 6 подъемногоканата, в которую включено регулиру"ющее звено ограничения 8, не действует. В этом случае скорость двигателя 3 подъема не ограничивается,чтоважно при выборе слабины подъемного каната, При заглублении ковша в забой о возрастает нагрузка на привод тяги, контролируемая датчиком нагрузки 1 тяги. При возрастании нагрузки тяги выше заданного значения с нелинейного элемента 5 на регулятор натяже з ния 6 поступает сигнал на увеличение натяжения подъемного каната. Как только натяжение подъемного канатавозрастает выше минимального значения (не допускающего образования сла-зо бины), на выходе дополнительного нелинейного элемента 10 появляется сигнал, включающий ключевой элеме;т 7, В результате этого в обратную связь регулятора натяжения 6 подъем ного каната подключается регулируемое звено ограничения 8. Величина этого ограничения, определяющая скорость. привода подъема, равняется напряжению на выходе блока .умножения 4 в 16. На входы блока умножения поступают сигнал с датчика скорости 17 при- вода тяги и сигнал с сумматора 14. Сигнал с выхода сумматора 1 я равняется сумме сигналов с источника постоянного напряжения 15 и с блока вычисления 13 косинуса угла между подъемным и тяговым канатами. Таким образом, напряжение ограничения Ч,регулятора натяжения 6 подъемного каната, а следовательно, и скорость привода подъема определяются соотноше- нием где 1, ,1 ,1 - соответственно длистрф т ф тны стрелы подъемногои тягового канатов,Цлина стрелы является постоянной величиной, а длины канатов определя ются датчиком подъемного 11 и датчиком тягового 12 канатов. Сигнал с выхода источника постоянного напряжения 15 выбирается, исходя из допустимой интенсивности выглубления ковша, определяемой конструкцией режущей кромки ковша драглайна и допустимым значением угла резания грунта.Положительный эфФект от использования предложенного устройства закгпочается в устранении колебательности процесса, что по данным экспериментальных исследований позволяет сократить длительность наполнения ковша на.6-83 и уменьшить нагрузки на электромеханическую систему привода тяги.Ч = Ч. со 5 Ч +р")где Чт - скорость привода тяги,соя 4 - косинус угла между подъемным и тяговым канатами,Формула изобретения Способ управления процессомчерпания экскаватора-драглайна,осно7 91 ванный на регулировании величины натяжения подъемного каната в зависимости от нагрузки на привод тяги, . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью устранения колебательности процесса черпания и повышения точе ности управления, определяют текущее значение косинуса угла между подъемннм и тяговым канатами, корректируют его значение на величину допустимой интенсивности изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги, изменяют ее значение на скорректированное значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами и регулируют натяжение подъемного каната путем ограничения скорости привода подъема полученным значением е2. Устройство для управления про цессом черпания экскаватора-драгламна, содержащее блок управления приводом подъема, подключенный к питающему электродвигатель преобразователю, датчики нагрузки и скорости при" вода тяги, регулятор натяжения подъемного каната с датчиком натяжения, нелинейный элемент и источник ,постоянного напряжения, о т л и.-. ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено блоком вычисления косинуса угла8 0957 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Залесов О.А. Ломакин И.С. фф Петерс Г.Б. Управление процессом ко". пания драглайна регулированием натяжением подъемных канатов. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1975, У 4,с, 117-118. 36 2. Авторское свидетельство СССР Нф 642440, кл. Е 02 Р 9/20, 1979.между подъемным и тяговым канатами, датчиками длин подъемного и тяговогс канатов, сумматором, вторым нелиней" ным элементом, блоком умножения,клю чом и звеном ограничения, причем фблок вычисления косинуса угпа входами связан с датчиками длин подъемно" го и тягового канатов, а выходомс одним из входов сумматора, второй 16 вход которого подключен к источникупостоянного напряжения, выход - к одному из входов блока умножения,вторым входом связанного с датчиком скорости привода тяги, а выходом " 1% с звеном ограничения, включенного через ключ в цепь обратной связи регулятора натяжения подъемного каната, а управляющий вход ключа через второй нелинейный элемент связан с дат чиком натяжения подъемного каната.910957НИИПИ Заказ ираж 711 Под илиал ППП "ПаУжгород, ул.