Способ определения крепости грунта при драгировании

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН З(51) Е 02 Г 3/16 ЗОБРЕТ ИСА ВТОРСНОМ е объеди 1 ие грунтов "Машиново СС 1967КРЕПОСТИованныйа черпаусредЮ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯГРУНТА ПРИ ДРАГИРОВАНИИ, осна измерении нагрузки приводковой цепи, выделении из не,801129289 А ненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих и опре делении отношения выделенных амплитуд, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью цовышения точности определения крепости грунта при переменных скоростях режима черпання, дополнительно выделяют частоту переменнойсоставляющей нагрузки привода черпаковой цепи, определяют произведениеотношения усредненных во времениамплитуд переменной и постояннойсоставляющих нагрузки привода черпаковой цепи на частоту переменнойсоставляющей нагрузки привода черпаковой цепи и о крепости грунта судятпо величине полученного произведенпри создании систем регулирования производительности землечерпательных агрегатов и драг.Известен способ определения крепости горных пород, основанный на измерении сопротивления вдавливанию стержня, имеющего заранее обусловленную форму 13.10Согласно этому способу стержень ударяют специальным приспособлением, позволяющим дозировать и выдерживать постоянную силу ударов, и углубляют стержень в измеряемый грунт на определенную .заданную величину, а по ко 15 личеству ударов, затраченных на это углубление, судят о крепости исследуемого грунта.Недостатком способа является низкая точность определения крепости,20 вызванная тем, что представительность исследуемой пробы чрезвычайно мала в применении характеристики крепости для целого забоя. Кроме того, способ25 определения крепости носит дискретный характер, не пригодный для решения задач непрерывного регулирования процессом драгирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяспособ определения крепости грунтапри драгировании, основанный на измерении величины нагрузки привода черпаковой цепи, выделении из нее усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих и определении отношения выделенных амплитуд 23,Недостатком способа определениякрепости грунта является низкая точность определения, вызванная тем,что результат определения крепостизависит от изменения скоростных режимов резания грунта. Изменение скоростного режима резания черпающего аппарата драги (скорости движения черпаковой цепи) вызывает изменение кинетической энергии, запасаемой в маховых массах привода черпаковой цепи. При этом изменяется момент на валу движения, т.е. переменная составляющая тока нагрузки двигателя.Таким образом, при одной и той же 55 крепости грунта и величине постоянной составляющей тока нагрузки привода черпаковой цепи результаты определе 89 2 ния крепости грунта оказываются зависимьпи от скорости черпания.Изменение скоростного режима черпающего аппарата драги может происходить в любой момент работы драги в результате оперативного вмешательства со стороны драгера или в результате воздействия системы авторегулирования.Цель изобретения - повышение точности определения крепости грунта при переменных скоростях режима черпания.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения крепости грунта при драгировании, основанному на измерении нагрузки привода черпаковой цепи, выделении из нее усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих и определении отношения выделенных амплитуд, дополнительно выделяют частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи, определяют произведение отношения усредненных во времени амплитуд переменной и постоянной составляющих нагрузки привода черпаковой цепи ;на частоту переменной составляющей нагрузки привода черпаковой цепи и о крепости грунта судят по величине полученного произьедения.Введение корректирующего сигнала по частоте переменной составляющей тока нагрузки привода черпаковой пепи, который характеризует скорость черпания, в качестве указанного множителя позволяет автоматически компенсировать изменения величины сигнала, пропорционального усредненной во времени амплитуде переменной составляющей тока нагрузки привода черпания, происходящие при набросах нагрузКи на черпающий аппаратдраги при врезании черпаков в грунт,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг, 3 - диаграмма работы устройства; на фиг, 4 - зависимость уровня непрерывного входного сигнала от частоты переменной составляющей нагрузки.Способ осуществляется следующим образом.В процессе драгирования непрерывно регистрируют одновременно три па3 112928раметра тока нагрузки привода черпания: усредненную во времени амплитуду переменной составляющей, которуюпреобразуют в электрический сигналА , усредненную во времени амплиту 5ду постоянной составляющей, которуюпреобразуют в электрический сигналА=, частоту переменной составляющей,которую преобразуют в электрическийсигнал А. Затем последовательно осу ществляют операцию деления, т.е, сначала определяют отношениеЯн:к1где К характеризует крепость грунтадля постоянных значений скоростейрезания грунта, и умножения, т.е.на блоке 6 вырабатывают сигналК А - К,где К характеризует крепость грунта,инвариантную к изменениям скоростичерпаковой цепи.При регулировании скорости черпания эффективность действия маховыхмасс, применяемых в существующихприводах для сглаживания нагрузки срезко выраженным переменным характером, меняется. Кинетическая энергия,запасаемая в маховых массах, определяется из выражения30ОЭ 23 -2где 1 - момент инерции маховиков;м - угловая скорость маховиков.В случае неизменной жесткости механических характеристик электропривода, которые характерны для применяемых электроприводов постоянного тока, при наборе нагрузки от М - до40.М, на валу привода черпания моментна валу электродвигателей изменяется от М, до М при установленнойскорости ыили от Мо до М 2 нри установленной скорости ы, При этом ско 245рость черпания снижается в первомслучае на величину ы, во второмслучае - на величину Ьы 2. Энергия,отдаваемая маховиками на преодолениепика нагрузки, определяется в первом50случае 1 2ДЫ 2 ю- аЮ 2 частоте врезания черпаков в грунт и,следовательно, пропорциональна скорости черпания.Способ осуществляется устройством, которое состоит из последовательно соединенных фильтра 1 высоких частот, нуль-органа 2, преобразователя 3 дискретного сигнала в аналоговый сигнал, множительного устройства 4, детекторов амплитуды высокого уровня 5 и низкого уровня 6, суммирующего усилителя,7 делительного устройства 8, причем входы детекторов амплитуды 5 и 6 соединены с входом фильтравысоких частот, а выходы - с входами суммирующего усилителя 7, выход которого соединен с входом делитель- ного устройства 8, выход которого подключен к другому входу множитель" ного устройства 4. Кроме того, устройство включает сглаживающий фильтр 9, вход которого соединен с входом 2 во втором случае 55 О) (Ы -ДШ ). 2 3 -- Э -Эи 3 дю -Дш ). г г 2 2 2 29 4Обозначим отношение скоростей (диапазон регулирования) как2С= -Расход энергии маховиков на преодоление одного и тогоже пика нагрузки в первом и во втором случаях один и тот же, т,е. отсюдаш - 2О 21 1 2 2 2Пренебрегая величинами йщи дФ ,.получают гало 5 Ы =2 ш Ди/г г Это значит, что снижение скорости при набросе нагрузки и соответствующее ему изменение момента на валу двигателя (переменная составляющая нагрузки) пропорциональны диапазону регулирования скорости привода черпания, таким образом, величина амплитуды переменной составляющей нагрузки привода черпания обратно пропорциональна скорости черпания.Величина постоянной составляющей нагрузки остается. неизменной на любой скорости черпания.,Частота переменной составляющей на, рузки привода черпаковой цепи равна3 11292 фильтра 1 высоких частот, а выход с входом делительного устройства 8. Выходом устройства для определения крепости грунта при драгировании является выход множительного устройства 4. Входным сигналом является5 сигнал с датчика 10 тока привода черпаковой цепи.Фильтр высоких частотсобран.по схеме Баттерворга на операционном усилителе 11; в качестве нуль-органа 2 использован усилитель для сравне;ния сигналов по амплитуде; преобразователь 3 дискретного сигнала в аналоговый сигнал построен с использованием транзистора 2 и преобразователя 13; делительное 8 и множительное 4 устройства выполнены на основе аналоговых перемножителей; детекторы амплитуды 5 и 6 собраны на диодах 14, 15 и 16, конденсаторах 17, 18 и 19 и резисторах 20, 21 и 22,сумми - рующий усилитель 7 и сглаживающий фильтр 9 выполнены на основе операционных усилителей,Устройство работает следующим,образом.фильтр 1 высоких частот вьделяет из входного сигнала (фиг. За) переменную составляющую низкой частоты30 (фиг. Зб), соответствующую частоте врезания черпаков в грунт. Нуль-орган 2 преобразует сигнал переменной составляющей в переменный сигнал прямоугольной формы той же частоты (фиг. Зв), транзистор 12 пропускает импульсы только одной полярности (в данном случае положительной, фигЗг). Преобразователь 13 преобразует импульсы прямоугольной формы в непрерывный сигнал (фиг. Зд), уровень ко 40 торого находится в прямой зависимости от частоты входного сигнала (фиг. 4).Детекторы амплитуды высокого 5 и45 низкого 6 уровней и суммирующий усилитель 7 образуют устройство вьделения усредненной вр времени амплитуды переменной составляющей исходного сигнала.Исходный сигнал, получаемыи с дат50 чика 10 тока привода черпаковой цепи 89 6(фиг. Зе, кривая 3) уровней.Через диод 14 конденсатор 7 заряжается мгновенно до амплитуды высокогоуровня исходного сигнала, а разрядпроисходит медленно через входнойрезистор суммирующего усилителя 7,подключенного к инвертирующему входу.Конденсатор 18 заряжаетсямедленночерез диод 15 и резистор, когда исходный сигнал имеет высокий уровеньнапряжения, а разряжается мгновеннодо самого низкого уровня исходногосигнала через диод 16. Сигнал с конденсатора 18 подается через другой входной резистор на неинвертирующий вход суммирующего усилителя 7.На выходе усилителя, 7 формируетсяусредненный во времени с помощью конденсатора 19 сигнал, пропорциональный амплитуде переменной составляющей исходного сигнала,Сглаживающий фильтр 9 формируетусредненный во времени сигнал, пропорциональный амплитуде постояннойсоставляющей исходного сигнала. Делительное устройство 8 производитделение сигнала, пропорциональногоамплитуде переменной составляющейисходного сигнала на сигнал, пропорциональный амплитуде постоянной составляющей исходного сигнала.Множительное устройство 4 производит перемножение сигналов с выходаделительного устройства 8 на сигнал,пропорциональный частоте переменнойсоставляющейисходного сигнала, поступающий с выхода преобразователя 13. На выходе множительного устройстваформируется сигнал, пропорциональныйкрепости грунта при драгировании.Использование способа позволяет повысить точность определения крепости грунта при драгировании с переменной скоростью черпания и, соответственно, с большей точностью формиро-, вать сигнал задания по нагрузке черпаковой цепи в устройствах управления производительностью драгирования.1129289 е у, 6 орректор О.Луговая Тираж 643Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийПодпис ное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна Составитель Р. ГладунРедактор Л,Веселовская Техред С,Мигунова