Устройство диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора

Цель изобретения - поньппение долговечности оборудования за счет контроля переменной составляющей нагрузки привода ротора.На. Фиг.1 представлена структурнаясхема устройства диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора; на фиг.2 - функциональнаясхема блока управляемьй генераторов;на фиг,3 - функциональная схема блока регулируемой задержки сигнала; нафиг,4 - функциональная схема интегратора; на фиг.5 - функциональная схемаразделительного фильтра; на Фиг.6 - 5функциональная схема логического блока; на фиг.7 - временные диаграммыработы трехстабильного пороговогоустройства с элементом НЕ на выходеи логического блока в зависимости 20от отношения интегральных значениймомента к производительности.Устройство диагностики состояниярабочего органа роторного экскаватора содержит датчик 1 производительности, датчик 2 мощности, датчик 3скорости привода ротора, делительныйблок 4, блок 5 регулируемой задержки,интегратор 6, делительный блок ,логический блок 8, блок 9 индикации, 30разделительный фильтр 10, усилитель11 блок 12 управляемых генераторов,интегратор 13 и датчик 14 скоростиконвейера рото ной стрелы. Позициями15 и 16 обо чены двигатели роторного ковша конвейера роторнойстрелы.Блок управляемых генераторов содержит масштабные блоки 17-19, сумматор 20, преобразователь 21 напряжение - частота, масштабный блок 22,преобразователь 23 напряжение - часто та,Блок регулируемой задержки сигнала содержит аналого-циФровой преобразователь 24 и сдвиговый регистр 25,Интегратор содержит сдвиговый регистр 26, реверсивный счетчик 27 ицифроаналоговый преобразователь 28,Раздельный фильтр содержит инвертор 29, сумматор 30 и конденсатор 31,Логический блок содержит пороговый элемент 32, сумматор 33, трехстабильное пороговое устройство 34,элементы НЕ 35 - 41, элементы И-НЕ,42-45, выпрямители 46 и 47, ключевойэлемент 48 и компаратор 49 йулевогоуровня,Блок 1.2 управляемых генераторов представляет собой генератор инфра- низкой частоты.Масштабные коэффициенты 1 блоков 17 - 19 соответственно пропорциональны времени разгрузки ковшей до конвейера роторной стрелы, времени подъема горной массы в ковшах ротора до разгрузки и времени перемещения горной массы по конвейеру роторной стрелы до места установки датчика производительности, Таким образом выходной сигнал сумматора 20 пропорционален времени запаздывания в канале измерения производительностиПреобразователь 21 напряжение - частота преобразует аналоговый сигнал в последовательность импульсов инфранизкой частоты, пропорциональной времени запаздывания в канале производительности. Масштабный коэффициент блока 22 пропорционален времени полного оборота роторного колеса Его выходной сигнал также посредством преобразователя 23 напряжение - частота преобразуется в частотный, характеризующий скорость ротора,Блок 5 регулируемой задержки сиг- нала сдвигает сигнал нагрузки со скоростью, пропорциональной сумме скоростей вращения ротора, передвижения конвейера роторной стрелы и перемещения породы от места разгруз- ки до конвейера роторной стрелы, так как на второй вход сдвигового регистра 25 подается частотный сигнал от блока 12 управляемых генераторов.В интеграторе 6 на суммирующий;. вход реверсивного счетчика 27 и на первый вход сдвигового регистра 26 поступает сигнал нагрузки привода ро" тора, одновременно на второй вход сдвигового регистра 26 поступает частотный сигнал от блока 12 управляемых генераторов, в результате информация в этом регистре сдвигается со скоростью, пропорциональной действительной скорости ротора, Таким образом, сигнал на выходе регистра 26 содержит информацию, задержанную на время, равное действительному приводу оборота ротора. Этот сигнал поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 27 где производится вычислениеразности входных величин этого счетчика и непрерывное опреде1479574 5ление интеграла во времени от этой.разности, т.е. определение интегра-,ла от разности входной функции времени (в данном случае нагрузки привода ротора) и в этой же функции, запаздывающей по отношению к текущемумоменту на время, равное действительному периоду оборота ротора. На выходе счетчика 27 образуется, такимобразом, непрерывно изменяющийся вовремени кодовый сигнал, соответствующий интегралу нагрузки на скользящем временном интервале, равном периоду оборота ротора. Этот сигнал15преобразуется в аналоговую величинуцифроаналоговым преобразователем 28 .и поступает на вход делительного блока 7. Интегратор 13 выполнен аналогичным образом.20Сигнал нагрузки привода ротораодновременно поступает на конденса"тор 31 и на один вход сумматора 30,переменная составляющая сигнала сконденсатора 31 преобразуется в противофазный, одинаковый по абсолютному значению сигнал через инвертор29 и поступает йа другой вход сумматора 30.Устройство работает следующим образом.Сигналы от датчика 2 мощности поступают на первый вход делительногоблока 4, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 3 скоростипривода ротора. С выхода,делительного блока 4 значение момента двигателя 15 привода роторного ковша поступает на вход разделительного фильтра 10. Постоянная составляющая мо 40мента с второго выхода разделительного фильтра 10 поступает на первыйвход блока 5 регулируемой задержкисигнала нагрузки, где сигнал М(й) задерживается на времязапаздывания в канале измерения производительнос 45 ти. Выходной сигнал блока задержки 5 М(- ) поступает на первый вход интегратора 6, в то же время на первый вход интегратора 13 поступает сигнал Ч(С) от датчика 1 производительности, т.е, выходные сигналы интеграторов 6 и 13 соответствуют одному . масштабу времени. Преобразование сигналов осуществляется в соответст, вии с выражениями: 55. для интегратора 6лМин И-)= ---МИ-С)йе,.Т ) для интегратора 13О.,И)= Т-( 3 ЧИ)1 Е,Т,(е)Е -тр(1)где Т р - период оборота ротора;Ч - величина текущего значения производительности.В делительном блоке 7 выходной сигнал интегратора 6 делится на выходной сигнал интегратора 13, Выходной сигнал блока 7 соответствует веМинтй-Л личине соотношения--- и пой ,(е) ступает на первый вход логического блока 8. Переменная составляющая момента.с первого выхода разделительногофильтра 10 подается на усилитель 11,формирующий сигнал с частотой и амплитудой, пропорциональной амплитуде и частоте переменной составляющей.Этот сигнал поступает на второй входлогического блока 8. В логическомблоке 8 сигналы с блоков 7 и 1 анализируются и в блоке индикации появляется сообщение о состоянии рабочего органа экскаватора и о прочностных свойствах экскавируемой породы.В работе логического блока 8 возможны четыре режима, на каждый изкоторых в блоке 9 индикации зажигается световое табло с надписью. Независимо от режима постоянно находятсяв работе компаратор 49 нулевого уровня, у которого при наличии сигналана входе на выходе присутствует сигнал "1", пороговый элемент 32, подающий единичный сигнал, если амплитуда переменной составляющей сигналапревысит максимальное значение, сумматор 33, трехстабильное пороговоеустройство 34 и элемент НЕ 35, причем сигнал на выходе элемента НЕ 35может принимать значения +Б ; 01 -Б(где П р - напряжения "1") в зависимости от величины входного сигналаМ интЕ-Я,0 интДля компаратора 49 нулевого уровня можно записать( - ) ) О то БМинтииЦ интУыХ 9 1( -- )Отой М инт1 УОВВЭбых зинт Для порогового элемента 32( -- )М интЯ интМ интМинтl Работа логического блока поясняет ся таблицей состояний выходов элементов. 20Появление "1" на выходе элемента НЕ 38 означает "нарушен режим черпания", на, выходе элемента НЕ 39 -нормальныи режим , на выходе элемента НЕ 40 - "снижение нагрузки", на выходе элемента НЕ 41 - "увеличение нагрузки". Формула и з о б р е т е н и я 1. Устройство диагностики состояния рабочего органа роторного экскаватора, содержащее датчики производительности, скорости привода ротора и скоро и конвейера роторной 35 стрелы, пер А делительный блок, блок регулируемой задержки сигнала, выход которого соединен с первым входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго де лительного блока, выход второго интегратора соединен с вторым входом второго делительного блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности рабочего ор гана роторного экскаватора за счет контроля переменной составляющей нагрузки привода ротора, в устройство введены блок управляемых генераторов, разделительный фильтр, усилитель, логический блок, блок индикации и датчик мощности, выход которого соединен с первым входом первого делительного блока, вьход которого соединен с входом разделительного55 фильтра, первый выход которого через усилитель соединен с первым входом логического блока, выход которого соединен с блоком индикации, выход М , - пороговое значение переменной составляющей момента. Для трехстабильного порогового устройства 34 с инвертором на выходето Н вых 111датчика скорости привода ротора соединен с вторым входом первого делительного блока и первым входом блока управляемых генераторов, первыйвыход которого соединен с первым входом блока регулируемой задержки сигнала, выход датчика скорости конвейера роторной стрелы соединен с вторым входом блока управляемых генераторов, второй выход которого соединен с вторым входом первого интегратора и первым входом второго интегратора, выход разделительного фильтра соединен с вторым входом блокарегулируемой задержки сигнала, выходдатчика производительности соединенс вторым входом второго интегратора,выход второго делительного блока соединен с вторым входом логическогоблока. 2, Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что логический блок содержит семь элементов НЕ, четыре элемента И-НЕ, два выпрямителя, ключевой элемент, трехстабильное пороговое устройство, сумматор, пороговый элемент и компаратор нулевого уровня, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ и входом первого элемента НЕ, выход компаратора нулевого уровня является вторым входом логического блока и соединен с входом сумматора, выход которого через последовательно соединенные трехстабильное пороговое устройство и вто- рой элемент НЕ соединен с катодом первого выпрямителя и анодом второго.выпрямителя, катод которого соеди"НЕ НЕ ЗБ 37 НЕ НЕ НЕ НЕ 38 39 40 41 КомпаИ-НЕ44 раторнулевого элетор ЧТ 1 мент32 уровня 0 0 0 1 1 1 0 10 1 0 0 0 - 1 1 1. 0 1 О 1 О 0 1 0 О - . 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 Х Х 0 Х Х 11 1 О 0 О П,р и м е ч а н и е, Х - безразличное состояние, означает, чтоможет присутствовать как п 1, так и 0. нен с вторым входом второго элементаИ-НЕ и через третий элемент НЕ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, анод второго выпрямителя соединен с входом ключевого элемента, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И-НЕ и через четвертый элемент НЕ с третьими входами второго ичетвертого элементов И-НЕ, выходы второго, третьего и четвертого эле ментов И-НЕ соединены с входами пятого, шестого и седьмого элементов 5НЕ, выходы первого, пятого, шестого и седьмого элементов НЕ являются выходом логического блока, выход порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, вход порогового элемента является первым входом логического блока.1479574 Оимпг Уы Составитель Б,Барбаразоренко Техред Л.Сердюкова ончаков рект Редакто аказ 2509/28 Тираж 590 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина