Способ управления горной машиной и устройство для его осуществления

до делам изобретений и открытий(53) УДК 622. 232. .72(088.8) Дата опубликования описания 07, 11. 82ю ) гНаучно-производственное объединение по с 4 здйнк 1 ивыпуску,Р Дчрсредств автоматизации горных машинс(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ ИАШИНОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к горной промышленности, а именно к автоматизации управления горными машинами, и может быть использовано для автоматицеского забуривания горных машин, в частности буровых машин, бурильных установок и очистных комбайнов.Известен способ управления горной машиной, основанный на контроле забуривания по расстоянию, и реализующее его устройство, в котором управление режимом работы горной машины осуществляется при достижении исполнительным органом заданной глубины забуривания 1 .Необходимая глубина забуривания зависит от крепости массива, которая меняется в процессе работы горной машины, Это вызывает необходимость коррекции заданной глубины забуривания, что осуществляется в известном устройстве вручную, Отмеченный недостаток снижает надежность забуривания, так как она становится зависимой от ква 2лификации машиниста, а затраты времени на перенастройку аппаратуры снижаютпроизводительность горной машины.еИзвестен также способ управлениягорной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной номинальной уставки нагрузки, включающийуменьшение коэффициента усиления регулятора нагрузки при подводе горноймашины к забою, внедрении в массив и 10 забуривании исполнительного органа иувеличение коэффициента усиления регулятора до максимальной величины послеокончания забуривания.Указанный способ реализован в устройстве, содержащем регулятор нагрузки, датчики и задатцик нагрузки, элемент сравнения, блок коррекции коэффициента усиления,В этом известном устройстве призапускебурильной машины включаетсяреле времени, которое уменьшает коэффициент усиления импульсного регулятора для подвода и забуривания горной3 9720машины. По истечении заданного времени реле времени посылает сигнал наувеличение коэффициента усиления импульсного регулятора 2 1.Необходимое время забуривания5зависит от абразивности и крепостимассива, исходного состояния режущего инструмента и пр. Поэтому установить соответствие необходимого изаданного времени практически не уда Оется. бсли заданное время забуривания больше необходимого, происходитпотеря времени при забуривании, еслиже меньше - забуривание не произойдет,что может явиться причиной поломки 15инструмента, В известном устройствеотсутствует также информация о забуривании бурильной машины в течениезаданного времени забуривания, что может привести к увеличению коэффициен- ота усиления импульсного регулятора,минуя забуривание, и явится причинойполомки инструмента при ударе его озабой на максимальной скорости подачи.Подвод и забуривание с одним и тем 25же коэффициентом усиления импульсного регулятора увеличивает время забуривания, что снижает производительность горной машины.Цель изобретения - повышение на- Зодежности управления горной машинойпутем уменьшения динамических нагрузок и увеличение быстродействия,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу управления передподводом горной машины к забою задаютуставку нагрузки равной 0,7-1,0 номинальной нагрузки и устанавливаютнулевой коэффициент усиления регулятора, после внедрения исполнительного органа в массив и по достижениинагрузкой значения, равного 0,3-0,5номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до 40-503от его максимального значения, а подостижении нагрузкой значения, равного 0,7-1,0 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до его максимальной величины,и при стабилизации фактической нагруз-,Оки увеличивают уставку нагрузки дозаданной номинальной,Устройство, реализующее способуправления, снабжено двумя пороговыми элементами и датчиком стабилизации55нагрузки, причем входы пороговыхэлементов подключены к датчику нагрузки, а их выходы - к входам блока коррекции коэффициента усиления, вход 92 4датчика стабилизации нагрузки соединен с выходом регулятора нагрузки, авыход датчика стабилизации нагрузкис задатчиком нагрузки,При этом датчик стабилизации нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера, дифференцирующего звена, выпрямителя, и фильтранизких частот.На чертеже представлена блок-схема устройства управления горной машиной.Устройство содержит регулятор 1нагрузки, горную машину 2, датчик 3нагрузки, выходной сигнал которогосоответствует уровню нагрузки горноймашины 2, а выход датчика нагрузкисоединен с элементом 4 сравнения.Выход элемента 4 сравнения соединенс входом блока 5 коррекции коэффициента усиления. Выход датчика 3 нагрузки соединен с входами первого 6 ивторого 7 пороговых элементов, настроенных соответственно на 0,3-0,5и 0,7-1,0 номинальной нагрузки забуривания горной машины 2, а выходыпороговых элементов 6 и 7 соединены свходами блока 5 коррекции коэффициента усиления. Выход регулятора 1 нагрузки соединен с входом датчика 8стабилизации нагрузки, который содержит последовательно соединенные триггер 9, дифференцирующее звено 10,выпрямитель 11 и Фильтр 12 низкихчастот, выход фильтра 12 низких частот соединен с входом задатчика 13нагрузки, выполненного, например, ввиде порогового элемента, а выходзадатчика 13 присоединен к элементусравнения.Устройство реализует способ управления следующим образом.При работе горной машины 2 вхолостую с датчика 3 нагрузки поступаетнизкий уровень сигнала: пороговыйэлемент 6 посылает сигнал на блок 5коррекции коэффициента усиления науменьшение до нуля коэффициента уси"ления регулятора 1 нагрузки, а задатчик 13 нагрузки устанавливает уставку, равную 0,7-1,0 номинальной рабочей нагрузки горной машины 2.После внедрения исполнительногооргана горной машины 2 в массив нагрузка увеличивается, и при достижении максимальной нагрузки забуривания, соответствующей 0,3-0,5 номинальной, срабатывает пороговый элемент 6, который посылает сигнал на5 97209увеличение коэффициента усиления вблок 5 коррекции коэффициента усиления, где коэффициент усиления регулятора 1 нагрузки устанавливаетсяравным чОф его максимального значения, Увеличение коэффициента усиления регулятора 1 нагрузки приводит кувеличению скорости забуривания, чтовызывает дальнейший рост нагрузки горной машины 2, и при ее достижении 1 овел 1 ины 0,7- 1,0 от номинальной срабатывает второй пороговый элемент 7,который посылает сигнал на блок 5коррекции коэффициента усиления дляувеличения коэффициента усиления регулятора 1 нагрузки до максимального,соответствующего режиму бурения,Установление Факта стабилизациинагрузки на заданном для эабуриванияуровне производится по характеру выкодных сигналов регулятора 1 нагрузки. Если нагрузка стабилизируется,то на выходе регулятора 1 нагрузкипоявляются сигналы сброса-наброса нагрузки (знакопеременные сигналы); 25если же стабилизация не произошла,то на выходе регулятора нагрузки преобладают сигналы одного знака. Поканагрузка горной машины 2 не достигламаксимального уровня забуривания на зОвыходе регулятора 1 нагрузки следуютимпульсы наброса нагрузки при эабуривании, т. е. одного знака если женагрузка достигла максимальной величины, то при нормальном процессе эабуривания она стабилизируется назаданном уровне.Характерной особенностью стабилизации нагрузки является наличие на выходе регулятора 1 нагрузки знакопере-оменных импульсов. Эти импульсы переключают триггер 9, на выходе которогопоявляются импульсы в той же последовательности, в какой следуют знакопеременные импульсы на выходе регулято ра 1 нагрузки. Импульсные сигналы стриггера 9 проходят дифференцирующеезвено 10 и через выпрямитель 11 поступают на фильтр 12 низких частот, гдепроисходит их накопление. При достижении определенной величины выходного сигнала фильтра 12 низких частот сзадатчика 13 нагрузки на элементсравнения задается уставка, соответствующая рабочей нагрузке бурения.При заклинивании исполнительногоФоргана горной машины или по другоипричине перегрузки на выходе регулятора 1 нагрузки будут следовать им 2 6пульсы сброса нагрузки. При этом задатцик 13 нагрузки не произведет увеличения установки и она остается равной 0,7- 1,0 номинальной нагрузки забуривания, так как в этом случае,на выходе датчика 8 стабилизации нагрузки уровень сигнала будет недостаточен для срабатывания задатчика 13 нагрузки, Достигается это следующим образом, При появлении однонаправленных сигналов на выходе регулятора 1 нагрузки триггер 9 переводится в какоето определенное состояние и на его выходе устанавливается сигнал постоянного тока, который не проходит через дифференцирующее звено 10.Использование предлагаемых способа и устройства управления горной машиной предотвращает удары ее исполнительного органа о забой при подводе и внедрении в массив, что достигается уменьшением коэффициента усиления регулятора нагрузки до нуля. Этим предотвращаются поломки режущего инструмента и обеспечивается безопасность ведения работ, Также сокращается время забуривания исполнительного органа горной машины благодаря увелицению коэффициента усиления ре" гулятора нагрузки при забуривании. Надежность управления машиной обеспечивается своевременным увелицением коэффициента усиления регулятора на-, грузки с помощью пороговых элементов и, как следствие, это приводит к увеличению быстродействия устройства управления при возникновении заштыбовок и ударов исполнительного органа о забой, Этой же цели служит плавное увеличение нагрузки при забуривании путем увеличения коэффициента усиления регулятора нагрузки от нуля на 0-50/ при срабатывании первого по" рогового элемента и до максимального после срабатывания второго порогового элемента, что позволяет уменьшить динамические нагрузки при переходе горной машины от забуривания к бурению и повысить ее долговечность. Для буровь 1 х машин направленность бурения зависит от забуривания, Улуцшение режима забуривания улучшает условия для направленного бурения, Это достигается за счет того, что при забуривании осевая нагрузка на буровую штангу не превышает критическую и буровая штанга остается прямолинейной, а увеличение нагрузки для бурения производится после определения момента стабилизации92 8коэффициент усиления регулятора увеличивают до его максимальной величи..ны, и при стабилизации фактическойнагрузки увеличивают уставку нагрузки до заданной номинальной,2. Устройство управления горноймашиной, содержащее регулятор нагрузки, датчик и задатчик нагрузки, элемент сравнения, блок коррекции коэффициента усиления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, оно снабженодвумя пороговыми элементами и датчиком стабилизации нагрузки, причемвходы пороговых элементов подключенык датчику нагрузки, .а их выходы - квходам блока коррекции коэффициентаусиления, вход датчика стабилизациинагрузки соединен с выходом регулятора нагрузки, а выход датчика стабилизации нагрузки - с задатчиком нагрузки.3. Устройство по и. 2, о т л и -ч а ю щ е, е с я тем, что.датчик ста.билизации нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных триггера,дифференцирующего звена, выпрямителя,и фильтра низких частот. формула изобретения 1. Способ управления горной машиной по отклонению фактической нагрузки от заданной установки нагруз-. ки, включающий уменьшение коэффициен та усиления регулятора нагрузки при подводе горной машины к забою, внедрении в массив и забуривании исполнительного органа и увеличение коэффициента усиления регулятора до мак- щ симальной величины после окончания забуривания, о т л и ч а ю, щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности управления горной машиной путем уменьшения динамических нагрузок и у 5 увеличения быстродействия, перед подводом горной машины к забою задают уставку нагрузки равной 0,7-1,0 но" минальной нагрузки и устанавливают нулевой коэффициент усиления регулятора, после внедрения исполнительного органа в массив и по достижении нагрузкой значения, равного 0,3-0,5 номинальной нагрузки, коэффициент усиления регулятора увеличивают до 4035 50 от его максимального значения, а по достижении нагрузкой значения, равного 0,7-1,0 номинальной нагрузки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРйф 485218, кл. Е 21 С 11/02, 1974.2, Блок автоматического управленияБАР для электровращательных бурильныхмашин БУЭМ. Техническое описание иинструкция по эксплуатации БАР 00.000ИЭ, Донецк, Донавтоматгормаш, 1977прототип). 7 9720 нагрузки забуривания на заданном уровне с помощью датчика стабилизации нагрузки, когда, как показывают расчеты, нагрузка может быть увеличенав 16 раз по сравнению с начальной нагрузкой при подводе исполнительного органа к забою.