Способ контроля работы экскаватора-драглайна

(19) 111) 3 4 151) Р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН) )Й И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ С ЛЬСТВ ковша, и рактериэую са, перед го ковша скавации гателя ме траченную загрузку чения мом ханизма т двигателя окончания из соотно Ухаесфф енно- эктно-конс овательс угольной втомати т АФф 1а+ г- работа атраченная приводом и на загрузкуковша;нормативное. боты для прнеобходимойки ковша,- фактическая работа, затраченная приводом тягипри загрузке ковша йа- число циклов экскавациихарактеризующих ретроспективу процесса. е 3,; з тягзначение раивода тяги, для загрузОсоб по и 1 р о я тем, что расче ь текущего цикла яют как среднее ар остей предшествую л и ч а юную дликскавации Фметическое их циклов г. с щийс тельнос определ длитель экскава(56) 1.Авторское свидетельство СССР9 343043, кл. Е 21 С 47/00, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 662820, кл. 0 01 0 19/14, 1976.3. Авторское свидетельство СССРУ 737575,кл. Е 02 Р 3/48,1976 (прототип),(54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА, основанный наизмерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении вкаждом цикле экскавации начала заполнения ковша, длительности текущегоцикла экскавации и ее расчетного зна"чения и момента окончания заполненияковша, измерения массы груженого ковша в процессе его транспортирования,определении Фактической и возможнойпроизводительности и формированииуправляющего сигнала на повторноехранение при значении фактическойпроизводительности ниже возможной,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увелиения точности контроляпутем определения динамики заполнения ковша, задают нормативное значение величины работы для привода тяги,необходимой для номинальной загрузки исло циклов экскавации щих ретроспективу процизменением массы груж каждом текущем цикле змеряют момент на валу дви анизма тяги, .вычисляют заприводом тяги работу на овша как произведение зна" вта на валу двигателя меги на угол поворота вала механизма тяги, а момент заполнения ковша определяю шенияИзобретение относится к измерениюпараметров работы, выполненной экскаватором-драглайном при ведении открытых горных работ.Известны различные способы измерения основных параметров работы экскаваторов-драглайнов, в том числеи устройства их реализующие Я , 2 .Однако указанные способы не обеспечивают в процессе. экскавации Формирование инФормации, использование 10которой позволяет увеличить производительность экскаватора за счет реа"лизации машинистом более эйбективныхприемов управления,Наиболее близким к изобретениюявляется способ контроля работы экскаватора-драглайна, основанный наизмерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении вкаждом цикле экскавации начала запол нения ковша, длительность текущегоцикла экскавации и ее расчетногозначения и момента окончания заполнения ковша, измерении массы груженого ковша в процессе его транспортирования, определении вактическойи возможной производительности и Формировании управляющего сигнала наповторное черпание при значении Фактической производительности нижевозможной 3,ЗОХотя указанный способ и позволяетФормировать основные показатели работы экскаватора-драглайна, однакоего использование не обеспечивает машиниста экскаватора информацией,объективно характеризующей ход процесса экскавации, Так, например, впроцессе заполнения ковша при производстве вскрышных работ вскальныхи полускальных забоях происходит 40снижение производительности экскаватора из-эа отсутствия информации одинамике заполнения ковша, что снижает точность контроля.В связи с этим имеют место потерипроизводительности экскаватора иувеличение себестоимости единицы переработанной горной массы как засчет излишнего протягивания заполненного до установленного уровня50ковша по забою (дополнительный расходэлектроэнергии и увеличение длительности цикла экскавации), так и эасчет выполнения повторного черпаниянедостаточно заполненного ковша илиотказа от повторного черпания,Цель изобретения - повышение точности контроля путем определения динамики заполнения ковша,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу, основанному на измерении угла поворота вала двигателя механизма тяги, определении в каждом цикле экскавации начала заполнения ковша, длительности текущего цикла экскавации ее рас- Я четного значения и момента вкончания заполнения ковша, измерении массы груженого ковша в процессе его транспортирования, определении Фактической и возможной производительности и Формировании управляющего сигнала на повторное черпание при значении Фактической производительности ниже возможной, эадают нормативное значение величины работы для привода тяги, необходимой для номинальной загрузки ковша, и число циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса, перед измерением массы груженого ковша в каждом текущем цикле экскавации измеряют момент на валу двигателя механизма тяги, вычисляют затраченную приводом тяги работу на загрузку ковша как произведение значения момента на валу двигателя механизма тяги на угол поворота вала двигателя механизма тяги, а момент окончания заполнения ковша определяют из соотношения1 Амф АФ АФ+1 Ф+ 2 где А, - работа, затраченная приводом тяги на загрузкуковша;нормативное значение работы для привода тяги,необходимой для загрузки ковша;Фактическая работа, затраченная приводом тягипри загрузке ковша в-м цикле экскавациипредшествующем выполняемому (1 +1)-му циклу;п - число циклов экскавации,характеризующих ретроспективу,процесса.При этом расчетную длительность текущего цикла экскавации определяют как среднее арифметическое длительностей предшествующих циклов экекавации Согласно предлагаемому способу, при заполнении ковша формируется инФормация о динамике его наполнения (затраченная работа приводом механизма тяги ковша при оговоренных ограничениях характеризует косвенно наполнение ковша и при достижении номинального значения наполнения, о ределяемого путем сравнения Фактической величины работы, затраченной приводом механизма тяги ковша, с ее нормативным значением, скорректированным по Фактическим результатам, достигнутым в предшествующие циклы экскавации,. определяют момент окончания заполнения ковша. Машинист экска ватора по этому сигналу производит подъем ковша, при этом обеспечивает20где 1; - ток цепи якоря двигателямеханизма подъема;О(н 1 Фня 1- углы начала и окончания сектора заполнения ковша,25 фактический угол заполненияковша,Определение в ( 1) -м цикле экскаваций начала отрыва груженого ковша от забоя при условии30 Эф 8=12 С 1+,+2,6 РОв(нз с (клав35 З а 1- са 6а;(7) ся определение бакгической загрузки ковшаЕсли загрузка ковша такова, что производительность экскаватора в данных условиях ниже возможной, то вырабатывается сигнал на повторное черпание. Поскольку заполнение ковша определяется в процессе черпания, то Формирование сигнала повторного черпания - относительно редкое событие, т.е. Ковш в процессе экскава,ции, как правило, заполняется не ниже установленного для данных условий номинала, что обуславливает повышение производительности экскаватора, поскольку длительность цикла экскавации сокращается за счет ликвидации протягивания заполненного ковша, либо выполнения повторного черпания при недостаточно заполненном ковше.При наличии технологических ограничений (недостаточная длина черпания на отдельнчх участках проФиля горной выработки) машинист экскаватора располагает объективной инфор.мацией для принятия решения о повторном черпании (по отсутстви сигнала окончания заполнения ковша), что также приводит к повышению производительности экскаватора.Предлагаемый способ включает следующие основные операции.Измерение угла поворота вала двигателя механизма тяги.Определение в текущем ( +1) -м цикле экскавации начала заполнения ковша при условии э 4=1 магнитный поток насыщениядвигателя механизма подъема;постоянная характеристикинамагничивания двигателямеханизма подъема,ток возбуждения двигателямеханизма подъема,интервал интегрирования,число интервалов интегрирования,. дн;) (2)в 65 при наматывании тягового каната на барабан,при увеличении якорноготока двигателя приводамеханизма тяги сверхноминального значения;машинная постоянная двигателя механизма подъема ковша;средние значения токацепи якоря и магнитногопотока двигателя механизма подъема ковша,диаметр барабана лебедки механизма подъемаковша,вес порожнего ковша,где Вп, Р; - длины свеаивающихся частей подъемного и тягового канатов,"ассэ - расстояние между точками схода с направляющихФШКИВОВ ТЯГОВОГО Иподъемного канатов.Определение расчетной длительности текущего цикла экскавации по Формулегде 7(1 - Фактическая длительностьпредшествующих циклов экскавации,(191 65 Измерение и запоминание Фактической длительноСти, текущего цикла экскавации по Формуле Тцщ те 1 54 и)д,С 9)61 Ц Определение момента на валу двигателя механизма тяги. в процессе заполнения ковша10 где С соп 61 - машинная постоянная 15двигателя механизма тяги ковша,1 ,Ф . - средние значения токацепи якоря и магнитного потока двигателя механиэма тяги ковша,- =;- )где Ф - магнитный поток насыщенияполя двигателя механизматяги,постоянная характеристикинамагничивания двигателямеханизма подъема,1 вт ф (12)вт1, 35 где в, - ток возбуждения двигателямеханизма тягиинтервал интегрирования,- число интервалов интегрирования.Определение работы, затраченнойна загрузку ковша5.(13) 45 гдеМ, " среднее значение моментаТ+ 1на.валу двигателя механизма тяги в процессе заполнения при повороте вала двигателя механизматяги на угол дР,где К - коэФфициент пропорциональности;значения длины свешивающейся части тягового канала снаправляющего шкива в 1моменты времени,Бчисло элементарных частейработы по заполнению ковша,Определение момента окончания заполнения ковша Ы Р = 1 при выполнении соотношения(1 5)ф 1 т 2где 4 - нормативное значение работыдля привода тяги, необходимой для загрузки ковша (устанавливается путам натурных наблюдений и статистической обработки результатов наблюдений для конкретных условий экскавации),1 ; - Фактическая работа, затраченная приводом тяги призагрузке ковша в-том цикле экскавации, предшествующем выполняемому+1 -муциклу,в=2-10 - .число предшествующих циклов экскавации, характеризующих ретроспективу процесса.Измерение массы груженого ковша после отрыва его от забоя2р.с +1 р Кк" ифо,+11+,С (16)и где К - координатный коэфФициент, 0" -) со 6 б3; вю Е (1 8) режимный коэффициент (С1,0 при двигательном режиме работы двигателя,(С1,2 при тормозном режиме),г соов 1- радиус вращения точки схода тягового каната с направляющего шкива относительно оси экскаватора,ресопэ- радиус вращения точхи схода подъемного каната с направляющих шкивов, относительно оси экскаватора,Е:сопэ 1 - угол наклона оси стрелы кгоризонту.Определение фактической производительности в цикле экскавации после отрыва груженого ковша от забоя Определение возможной.производительности при перечерпывании после отрыва груженого ковша от забоядлительность операциивозврата ковша в забойдля повторного черпания.Установление целесообразностиповТорного черпания по выполнениюсоотношения определяют Бфп Г = 1(21) Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает машиниста экскаватора информацией, характеризующей динамику процесса заполнения ковша, что позволяет машинисту более точно и эффективно осуществлять эту операцию (т,е. выдерживатьтребуемый коэффициент заполненияковша и уменьшать длительность выполнения операции черпания, снижатьэнергозатраты при черпании, принимать обоснованное решение при необходимости повторного черпания) .Предоставляемые способом возможности обуславливают повышение производительности экскаватора за счетуменьшения длительности цикла экскавации как при однократном черпании,так и при необходимости проведенияповторного черпания, Кроме того,сокращение длительности операции заполнения ковша обеспечивает снижение энергозатрат на выполнение единицы работы и приводит к сокращениюизноса ковша за счет ликвидации ненужной протяжки заполненного ковша впроцессе черпания,На чертеже приведена структурнаясхема устройства, реализующего способ контроля работы экскаваторадраглайна.В состав комплекса техническихсредств входят датчики длины подъемного каната 1, длины тягового каната 2, угла поворота платформы 3 ивычислитель 4. В состав вычислителя 4 входят следующие основные функциональные узлы, узел определенияначала заполнения ковша 5, узел определения начала отрыва груженого,ковша от забоя б, узел определениярасчетной длительности текущего цикла экскавации 7, узел измерения фактической длительности текущего цикла экскавации 8, узел определениямомента на валу двигателя механизматяги 9, таймер 10, узел 11 определения работы, затраченной на загрузку ковша, узел 12 определения момента окончания заполнения ковша, узелизмерения массы груженого ковшапосле отрыва его от забоя 13, узелопределения фактической проиЗводительности в цикле экскавации 14,узел определения возможной производительности при перечерпывании 15,узел определения целесообразностиповторного черпания 16 и узел инди 40 которые поступают в вычислитель 4.Датчики 1 и 2 вырабатывают дискретные сигналы, пропорциональные приращениям длин сматываемых частей канатов с соответствующих барабанов 45 лебедок(д 0; , ЬГ;) , которые Формируются через равные отрезки времени М ,то есть через эти отрезкивремени барабаны поворачиваются науглы дц;, которым пропорциональны 50 Ьо,д т . На выходе датчика 3 формируется сигнал, пропорциональныйуглу поворота вала привода, механизма поворота платФормы (сигнал, пропорциональный Ы) . 55 60 65 5 1 О 15 20 25 30 35 кации 17. Выход узла 5 связан с входами узлов 8 и 9, выход узла б подключен к входу узла 13, выход узла 7подключен к входам узлов 14 и 15,выход узла 8 подключен к входу узла 7, выход узла 9 связан с входомузла 11, выход которого подключенк входу узла 12, выход узла 13 подключен квходам узлов 14 и 15, а выход узла 15 связан с входом узла 16.Выходы узлов 12 и 16 подключены квходам узла индикации 17, Одни входы узла б подключены к выходам датчиков 1-3, к выходу таймера 10, другие входы по цепям 18, 20, 2 подключены соответственно к якорным цепям двигателей механизмов подъема(1;), к цепи возбуждения двигателя механизма подъема ковша(Ьп,) ик станции управления главными приводами экскаватора (4 п в) . Однивходы узла 5 по цепям 18, 20, 23,24 подключены соответственно к якорной цепи двигателя механизма подъема (1;) , к цепи возбуждения двигателя подъема (Ь и;) и к коммутирующим элементам станции управленияглавными приводами (чп Ь, зафи с)другие входы подключены к выходу датчика 3 и к таймеру 10. Входы узла 13подключены, кроме того, к выходамдатчиков 1 и 2, к якорной цепи двигателя механизма подъема (1;) - поцепи 18, к цепи возбуждения двигателя механизма подъема (Ъп) - по цепи 20. Устройство работает следующим образом. В процессе экскавации на выходахдатчиков 1-3 вырабатываются сигналы,По цепям 18-24 в вычислитель 4 поступают сигналы от станции управления, характеризующие состояния главных приводов экскаваторов. В проце се экскавации в начале выполнения операции заполнения ковша на выходе узла 5 формируется зп 1 = 1, который формируется при выполнении условий (1) . Одновременно эФо поступает на 8 и 9 узлы. В узле 8 обеспечивается измерение и запоминаниедлительности текущего цикла экскавации Т ; 9 , и узлом 7 определяфтется расчетная длительность текущего цикла экскавации Т, 8), После поступления 61 п 6 = 1 в узел 9 на его выходе Формируется сигнал Мтпропорциональный моменту на валу двигателя механизма .тяги в процессе запблнения ковша 10 , Указанный сигнал фт 1 н поступает-на вход узла"11, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный количеству работы, затраченной на загрузку ковша А,+, (3) . Сигнал Яф,+1 поступает на вход узла 12, в котором при соблюде- нии условия (15) формируется ьпР1, т.е. формируется инФормация, характеризующая момент окончания заполнения ковша. бд 2 индицируется в узле 17.По этому сигналу машинист экскаватора производит отрыв ковша от забоя и приступает к выполнению подъемно-поворотной операции. В процессе перемещения ковша в узле 13 обеспечивается измерение массы груженного ковша ,+, 16), и выходной сигнал поступает йа вход узлов 14 и 15. В узле 14 обеспечивается определение фактической производительности в данном цикле экскавации Й; (19), а в узле 15 - определение возможной производительности при выполнении повторного черпания 4 ,(20) . Сиг, налы Ц; и 9;+1 поступают на входыузла 16, Если соблюдается соотношение 21), то на выходе узла 16 Формируется %оГ = 1, по которому.машинист экскаватора производит повторное черпание, 51 о Р индицируется вузле 17.В результате повторного черпанияобеспечивается больший коэффициентзаполнения ковша и в данных условияхдостигается большая производительность экскаватора. Увеличению произ 1 О водительности экскаватора способствует также формирование зи,О = 1,по которому машинист оканчивает процедуру заполнения ковша (не допускает увеличения длительности операции15 заполнения ковша; излишних затратэлектроэнергии, излишнего износа ковша), и тем самым способствует увеличению производительности экскаватора.2 О Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет машинисту экскаватора более эффективнопроизводить операцию заполнения ковша и принимать обоснованное, решение25 при повторном черпании, которое обуславливается технологической необходимостью (например в случае формирования откоса предотвела, заданногопрофиля выработки и т,п,),Использование способа преждевсего приводит к сокращению цйклаэкскавации и к увеличению коэФФициента заполнения ковша, что в итогеобуславливает увеличение производительности драглайна,1129398 оставитель Р.Гладуехред О.Ващишина ектор С,Черни Редактор Т.Колб аказ 9427/28 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. Тираж 643 ВНИИ 1 И Государственного по делам изобретений 3035, Москва, ".(-35, Раушс