Способ автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта и устройство для его осуществления

Союз СоветскихСоциалистическихРеспубт 1 ик ВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬС 61) Дополнительное к ву -(22) Заявлено 29.07.81 (21) 3324738/22-03с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет 53) УДК 622.2 .72 (088.8) юллетень Мо 1 убликовано 07.01,8 пе делам кзебретеннй к еткрмтий(72) Автор Д, Игнатьев, А В. Ильюша, В. И.и В. Б. Солнце изобретенУ" с Кр асцого кого Ордена Октябрьской Революции и орде Знамени институт горного дела им. удового . Скочи(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯБАЙНОМ ПО ГИПСОМЕТРИИ ПЛАСТА И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к автоматическо му управлению горными машинами, а именно к способам и устройствам автоматического вождения комбайна по гипсометрии пласИзвестен способ управления горными машинами по гипсометрии пласта, основанный на определении усилия, действующего на специальный измерительный резец во время прохождения им у кровли или у почвы пласта. При этом сигнал, пропорциональный усилию резания, получаемый за каждый оборот исполнительного органа, сравнивается с заданной постоянной уставкой при резании угля или породы и по результату этого сравнения вырабатывают команду для поддержания необходимого положения исполнительного органа относительно границы уголь - породаУстройство для осуществления указанного способа, включает чувствительный резец с датчиком, токосъемник и датчик положения резца, которые воздействуют на электронный блок управления 1.Известные способ. и устройство обладают сложностью технической реализации, низкой надежностью и точностью контроля и управления.Известен также способ автоматическогоуправления комбайном по гипсометрии пласта, основанный на измерении давления в гидродомкрате подъема-опускания исполнительного органа при рабочей нагрузке горной машины с помощью двух датчиков давления и вычислении взаимной корреляционной функции за определенный промежуток времени.Известно устройство для осуществленияэтого способа, содержащее гидродомкрат подъема-опускания исполнительного органа, электрогидрораспределители, два датчика давления, установленные в поршневой и што ковой полостях гидродомкрата и подключенные к усилителям, коррелятор, блок задания временного интервала и генератор тактовых импульсов, выход которого через блок задания временного интервала подключен к коррелятору 2.Недостатками известного способа и устройства для его осуществления являются низкая точность, связанная с получением на выходе коррелятора только сигнала Порода, и низкая экспрессность, обусловленная необходимостью получения взаимно корреляционной функции за длительный интервал времени.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматичесого управления комбайном по ипсометрии пласта, основанному на измерении давления в гидродомкрате подъема-опускания исполнительного органа при рабочей нагрузке горной машины, выделяют составляющую давления на частоте вращения исполнительного органа и составляющую давления на частотах, превышающих частоту вращения исполнительного органа, и регулируют положение исполнительного органа в зависимости от наличия выделенных частот.Кроме того, устройство для автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта, содержащее гидродомкрат подъема- опускания исполнительного органа, электрогидрораспределители и датчик давления, установленный в гидродомкрате и подключенный к усилителю, снабжено полосовым фильтром, фильтром верхних частот, двумя схемами отрицания, датчиком рабочей нагрузки горной машины и двумя схемами совпадений, причем выход усилителя соединен с входами полосового фильтра и фильтра верхних частот, выход которого соединен с первым входом первой схемы совпадений и через первую схему отрицания с первым входом второй схемы совпадений, второй вход которой через вторую схему отрицания соединен с выходом полосового фильтра, а выход датчика рабочей нагрузки горной машины - со вторым входом первой схемы совпадений и третьим входом второй схемы совпадений, при этом выходы схем совпадений соединены с входами электрогидропереключателей.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - графики получаемых сигналов и соответствующие им амплитудно-частотные характеристики.Устройство содержит датчик 1 давления, подключенный ко входу усилителя 2,. выход которого соединен с входами блока 3 обработки сигнала, и датчик 4 рабочей нагрузки горной машины. В состав горного комбайна входят электрогидрораспределители 5 и 6. Блок 3 обработки сигнала содержит поло- совой фильтр 7, фильтр 8 верхних частот, трехвходовая схема 9 совпадений, схема 10 отрицания, двухвходовая схема 11 совпадений и схема 2 отрицания. Датчик 1 давления установлен в гидродомкрате 13 и соединен с усилителем 2, выход которого соединен с входами полосового фильтра 7, и фильтра 8 верхних частот, выход которого соединен с первым входом первой схемы 11 совпадений и через первую схему 12 отрицания соединен с первым входом второй схемы 9 совпадений, второй вход которой через вторую схему 10 отрицания соединены с выхо 9870944дом полосового фильтра 7, а выход датчика 4 рабочей нагрузки горной машины соединен со вторым входом первой схемы 11совпадений и третьим входом второй схемы 9 совпадений, при этом выходы схемы 9и 11 совпадений соединены с входами электрогидрораспределителей 5 и 6, подающихрабочую жидкость в поршневую или штоковую полости гидродомкрата 13 подъемаопускания исполнительного органа комбайна. На исполнительном органе комбайна нао одной и той же образующей(с вылетом, превышающим вылет рабочих резцов) установлены контрольные резцы 14,Способ с помощью устройства осуществляется следующим образом.С датчика 1 давления сигнал поступает15 в усилитель 2, С усилителя сигнал поступаетна полосовой фильтр 7 и фильтр 8 верхнихчастот в блоке 3 обработки сигнала. Еслиисполнительный орган производит выемку составлением пачки угля больше заданной,то на выходе полосового фильтра 7 и фильтра 8 верхних частот йет сигнала, а на выходе логических схем 10 и 12 отрицания появляются сигналы 1, за счет чего и навыходе схемы 9 совпадений, на которуютакже воздействует датчик 4 рабочей на 25 грузки горной машины, появляется сигнал 1, Этот единичный сигнал включаетгидрораспределитель 5, и исполнительныйорган гидродомкратом 13 перемещается всторону границы уголь - порода,Если исполнительный орган производитЗО выемку по границе уголь - порода, т.е.резцы 14 присекают породу, а сам исполнительный орган двигается по углю, то навыходе полосового фильтра 7 появляетсясигнал, так как на амплитудно-частотнойхарактеристике (см. фиг. 2 б), соответствуюЗ 5 щей данному случаю, явно видно преобладание амплитуды с частотой, равной частотевращения исполнительного органа. Тогдана выходе логической схемы 10 отрицаниясигнал стает равным О.40Нулевой сигнал будет при этом и на выходе фильтра 8 верхних частот. Появлениенулевых сигналов на входах схем 9 и 11совпадений приводит к тому, что сигналына их выходах отсутствуют и электрогидрораспределители 5 и 6 отключены, и исполни 45 тельный орган удерживается в неизмененномранее установленном положении, осуществляя при этом выемку угля только по границе уголь - порода.Если далее исполнительный орган присекает породу, то в гидродомкрате подъе 50 ма-опускания исполнительного органа резкоувеличивается частота вибраций, что такжехарактерно видно на амплитудно-частотнойхарактеристике, (см. фиг, 2 а, б), котораявоспринимается датчиком 1 давления и через усилитель 2 выделяется на выходефильтра 8 верхних частот. Сигнал с выходафильтра 8 верхних частот поступает на входсхемы 11 совпадений, куда также поступаетсигнал с датчика 4 рабочей нагрузки, что987094 О 5 26 25 30 35 5заставляет схему 11 совпадения выдать на выходе сигнал 1, который приводит к включению гидропереключателя 6 и к перемещению исполнительного органа гидродомкратом 13 в сторону угольного массива, т.е. от границы уголь - порода.Таким образом, устройство работает непрерывно, осуществляя ведение исполнитель ного органа по гипсометрии пласта.Пример 1. Исполнительный орган производит выемку с оставлением большой пачки угля. Амплитудно-частотная характеристика (фиг. 2 б) имеет постоянную небольшую амплитуду на всем диапазоне 1 контролируемых частот. В этом случае на выходах полосового фильтра 7 и фильтра 8 верхних частот сигнал равен О вследствие отсутствия соответствующих частот в спектре сигнала, получаемого с датчика 1 давления и усилителя 2. Сигналы 1 с выходов логических схем 10 и 12 отрицания поступают на вход схемы 9 совпадения, На нее также поступает сигнал с датчика 4 рабочей нагрузки горной машины. Эти сигналы вызывают появление на выходе схемы 9 совпадения сигнала 1, что приводит к срабатыванию электрогидропереключателя 5. Поэтому исполнительный орган перемещается в сторону границы уголь в поро. Пример 2. Исполнительный орган производит выемку по границе уголь - порода, т.е. выдвинутые контрольные резцы 14 присекают породу, а сам исполнительный орган двигается по углю. В этом случае в сигнале, поступающем от датчика 1 давления, наблюдается периодическая составляющая большой амплитуды с частотой, равной частоте вращения исполнительного органа, т.е. с частотой примерно равной 1= 0,5 Гц. Г 1 ри наличии этой частоты на выходе полосового фильтра 7 появляется сигнал, а на выходе логической схемы,10 отрицания сигнал стает равным О, На выходе фильтра 8 верхних частот.также сигнала нет. Гидропереключатели 5 и 6 остаются отключенными, и исполнительный орган остается в установленном положении, осуществляя выемку по границе уголь, - порода. Пример 3. Исполнительный орган присекает породу, например, на 10 см. В этом случае частота пульсаций давления в гидродомкрате 13 подъема-опускания исполйительного органа увеличиваетея до 5 - 7 Гц (см. фиг. 2 а, б). Тогда на выходе фильтра 8 верхних часто 1 появляется сигнал 1, который поступает на схему 11 совпадения. Туда же подходит и сигнал от датчика 4 рабочей нагрузки горной машины. На выходе схемы 11 совпадения появляется сигнал 1, который приводит к включению гидро- переключателя 6 и перемещению исполнительного органа в сторону угольного массива, т,е. от границы уголь - порода.Основной особенностью способа и устройства является то, что предлагаемый принцип автоматического управления двию 45 50 55 6жением исполнительного органа горной машины позволяет работать с оставлением заданной пачки угля, т.е. практически без присечки породы и, следовательно, с высокой эффективностью. При этом весьма важно то, что настройка работы устройства может быть осуществлена непосредственно в процессе его изготовления,.т.е. практически в заводских условиях, поскольку скорость вращения исполнительных органов горных. машин при нормальном режиме работы является достаточно стабильной. Не менее важно и то, что эффективность работы устройства по предлагаемому способу практически не зависит (в отличие от известного способа и устройства) от углового положения поворотного редуктора (качалки) исполнительного органа, т.е, от вынимаемой мощности пласта,Преимуществом ивобретения является . также возможность автоматического и дистанционного управления комбайном, повыше. ние безопасности иулучшение условий работы машиниста.Формула изобретения1. Способ автоматического управления комбайном по гипсометрии пласта; основанный на измерении давления в гидродомкрате подъема-опускания исполнительного органа при рабочей нагрузке горной машины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, выделяют составляющую давления на частоте вращения исполнительного органа и составляющую давления на частотах, превышающих частоту вращения исполнительного органа, и регулируют положение исполнительного органа в зависимости от наличия выделенных частот.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее гидродомкрат подъема-опускания исполнительного органа электрогидрораспределители, и датчик давления, установленный в гидродомкрате и подключенный к усилителю, отличающееся тем, что оно снабжено полосовым фильтром, фильтром верхних частот, двумя схемами отрицания, датчиком рабочей нагрузки горной машины и двумя схемами совпадений, причем выход усилителя соединен с входами полосового фильтра и фильтра верхних частот, выход которого соединен с первым входом первой .схемы совпадений и через первую схему отрицания с первым входом второй схемы совпадений, второй вход которой через вторую схему отрицания соединен с выходом полосового фильтра, а выход датчика рабочей нагрузки горной машины - со вторым входом первой схемы совпадений и третьим входом второй схемы совпадений. при этом. выходы схем совпадений соединены с входами электрогидропереключателей.987094 7 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. 8М Недра, 1977, с. 286 - 287 (регулятор Рубин).2. Авторское свидетельство СССР по заявке2903270/22-03, кл. Е 21 С 35/24,1980 (прототип)., Онишенкс едактор М. Келемешаказ 10240/11ВНИИПИ Госудапо делам и113035, Москва, ЖФилиал ППП Патент СоставительТехред И. ВерТираж 600твенного комретений и о35 Раушскаг. Ужгород,ректор А. Ференписное итета СССРткрытийя наб., д. 4/5ул Проектная 4