Устройство программного управления роторной погрузочной машиной

(19) (1 419 1)4 Е 02 РЗ/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ Н АВ-.О(71) Донецкоединение по гор(56) АвторскоеУ 203034, кл.Авторское сУ 870596, кл,Бюл. Ф 33нко, О.М.Шн к производственное объе юму машиностроениюельство СССР 9/04, 1967. ство СССР /26, 1979. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯ РОТОРНОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ МАШИНОЙ, содержащее датчик угла поворота машины в плане, датчик угланаклона стрелы, датчик нагрузки роторного колеса и блок управления,соединенный с исполнительным элементов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности программного управления, оноснабжено дополнительным датчикомугла поворота машины в плане, блокомопределения произведения функцииугла наклона и величины выдвиженияверхней части машины, датчиком величины выдвижения верхней части машины, блоками дистанционной установки нуля, шестью операционными усилителями и пультом управления, выполненным и.1 выключателей, переключателя и задатчиков, при этом выключатели подключены к узлам дистанционной установки в "0, которые соединены с соответствующим датчиком угла поворота машины в плане, выходы которых подключены к входам первого и пятого операционных усилителей, выход датчика наклона стрелы подключен к одному из входов блока определения произведения функций уг ла наклона и величины выдвижения верхей части машины и к первым входам второго, третьего и четвертого операционных усилителей, выход датчика величины ввдвижения верхней части машины соединен с другим входом блока определения произведения функций угла наклона и величие ны выдвижения верхней части машиныи к вторым входам второго, третьего и четвертого операционных усилите- . лей, третьи входы которых подключены к соответствующим задатчикам пульта управления, при этом четвертые входы второго и четвертого операциойных усилителей подключены к выходу блока определения произведения функций угла наклона и величины выдвижения верхней части машины, пятые входы второго и четвертого операционных усилителей соединены с соответствующими датчиками угла поворота машины в плане, выходы операционных усилителей подключены к входам блока управления, другие входы которого соединены с переключателем пульта управления, информационные входы блока управления под-. ключены к клеммам устройства "Влево", "Вправо1 11774Изобретение относится к устройствам программного управления роторнойпогрузочной машиной и может бытьиспользовано в погрузочнотранспортных и экскавационных машинах. 5Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональнызвозможностей устройства программного управления.Устройство позволяет автоматизировать отработку,как забоев роторными экскаваторами с невыдвижнойили выдвижной стрелой с углом поворота до 180 , так.и кольцевых складов роторными погрузочными машинами 15с любым углом поворота в плане,внутренними боковыми откосами с заданным углом откоса и горизонтальными сечениями типа спиралей, внешними боковыми откосами любой формы 20и переднего откоса с заданным угломоткоса.На фиг. 1 изображена схема отработки кольцевого склада полезных ископаемых с помощью роторной погрузочной машины на фиг. 2 " то же,вид в плане, на фиг. 3 и 4 - функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство программного управления установлено на роторной погрузочной машине (фиг. 1 и 2), котораясодержит мост 1, выдвижную верхнюючасть 2 со стрелой 3 и роторным колесом 4, Для определения положенияв пространстве роторного колеса 4устройство программного управлениясодержит датчик 5 угла поворота машины в плане (относительно левогоначального радиуса копания ОА Алкв) 40датчик 6 угла поворота машины в плане(относительно правого начальногорадиуса копания ОЕ с драв ), датчик7 угла наклона стрелы 3 относительноее крайнего верхнего положения (уголЯ), датчик 8 величины выдвижения яверхней части 2 относительно ее крайнего заднего положения (величина 9)и блок 9 произведения функций угланаклона 75 и величины выдвиженияверхней части машины 3, Датчики 5 и6 снабжены блоками 10 и 11 дистанционной установки в "0 с соответствующими начальными радиусами ОА и ОЕ. Входы восьми групп входов И эле -мента И-ИЛИ 24 блока 19 управлениясоединены следующим образом: входы1 1первой группы И - с ыходом Влевоэлектропривода 22 хода моста,выходом "1" переключателя 34 пульта,20 управления, итходом успячтеля 14 ф 55 Для определения. величины нагрузки (велг.цтна 1, ) электропривода роторного колеса 4 установлен дат 19 г ик 12 нагрузки роторного,колеса 4(фиг. 3). Решающая часть устройства (фиг,3 и 4) содержит операционные усилители 13-18, блок 19 управления, пульт 20 управления и исполнительный элемент 21 с электроприводами 22 и 23.Блок 19 управления содержит логический элемент И-ИЛИ 24, имеющий восемь групп входов И, два П-триггера 25 и 26, два ключа 27 и 28 (например, транзисторы), Пульт 20 управления содержит выключатели 29 и 30(например, тумблеры), задатчики 31- 33 и переключатель 34,Кинематические входы блоков 10 и 11 дистанционной установки нулевых положений датчиков 5 и 6 механически связаны с осью 0 поворота в плане моста 1, а выходы соединены с входами датчиков 5 и 6 соответственно, Электрические входы узлов 10 и 11 соединены с выходами выключателей 29 и 30 пульта 20 управления. Входы датчиков 7 и 9 соединены с осью качания стрелы 3, вход датчика 8 - с механизмом выдвижения верхней части 2, а его выход - с электрическим входом датчика 9. Входы усилителей 13, 17 и 18, включенных по схеме компараторов, соединены с выходами датчиков 5, 6 и 12 соответственно. Усилители 14-16 включены по схеме масштабного суммирования. Входы усилителя 14 соединены с выходами датчиков 5, 7, 8 и 9 и с выходами задатчика 31 пульта 20 управления, входы усилителея 15 - с выходами датчиков 7 и 8 и задатчика 32 пульта 20 управления; входы усилителя 16 - с выходами датчиков 6-9 и задатчика 33 пульта 20 управления. Управляюцие входы (С-входы)П-триггеров 25 и 26 соединены с выходами усилителей 17 и 13 соответственно. Информационные входы(Р-входы) 0-триггеров 25 и 26 соединены с выходами электропривода 22 хода моста, информируюцими о направлении поворота машины в плане "Вправо" нли "Влево"соответственно."1" переключателя 34, выходами усилителя 18 и 0-триггера 25 входытретьей группы И - с выходом иВлевоэлектропривода 22, выходом "2" переключателя 34, выходами усилителя 18и Р-триггера 26, входы четвертойгруппы И - с выходом Вправо" электропривода 22, выходом "2" переключа Отеля 34, выходом усилителя 16, входыпятой группы И - с выходом "Влево"электропривода 22, выходом "3" переключателя 34, выходом усилителя14; входы шестой группы И - с выходом "Вправо" электропривода 22,выходом "3" переключателя 34, выходом усилителя 16, входы седьмойгруппы И - с выходом Влево электропривода 22, выходом "4" переключателя34, выходамиусилителя 18 и П-триггера 26; входы восьмой группы И - свыходом "Вправо" электропривода 22,выходом "4" переключателя 34, выходами усилителя 18 и 0-триггера 25.Выходы элемента И-ИЛИ 24 и усилителя 15 соединены с входами ключей27 и 28 соответственно, а выходыпоследних - с входами выходного элемента 21, выходы которого подключенык входам разрешения работы электроприводов 22 и 23 соответственно ходамоста 22 и выдвижения верхней части.Работа аналоговой части устройства основана на решении аналитических зависимостей между координатами35рабочего органа. Математический анализ требуемой поверхности внутреннего бокового откоса кольцевого складапоказывает, что точное математическое описание этой поверхности представляет собой систему трансцендентных уравнений, в которой координа-ты роторного колеса связаны между.собой рядом показательных, тригонометрических и обратных тригонометрических зависимостей,С, целью упрощения схемы устройства быпи графоаналитически найденыприближенные уравнения,. описывающиеповерхности внутреннего боковогооткоса и переднего откоса; Кздп с- К,зп ь.г 1 + К зп г 2 зы , /+Кб зп г+ Кзп з где К, - К - масштабныеты; 4о, , ф - координаты роторногоколеса (фиг. 1);- коэффициенты передачиот механизмов к датчикам величин соответственно а(, 1., (С С - постоянные величины,1компенсирующие ненулевые начальные условия.Так как уравнения (1) и (2) являются эмпирическими, их, составляющие не имеют четкого геометрического смысла и не могут быть представлены в виде отрезков, характеризующих положение роторного колеса в пространстве. Однако, как показывают выполненные расчеты и построения, данные уравнения аппроксимируют требуемые поверхности с достаточной степенью точности. Выполнение устройства в соответствии с приближенными уравнениями (1) и (2) имеет ряд преимуществ, так как позволяет избежать реализации нежелательных (с точки зрения простоты. схемы) математических операций (возведение в степень, зависящую от угловой. координаты Ы и др.), применить простые известные датчики координат, например бесконтактные сельсиндатчики, и использовать одни и те же датчики для решения уравнений внутреннего бокового и переднего откосовДля реализации уравнений (1) и (2) выходы датчиков 5-9 координат и задатчиков 31-33 подключены (фиг. 3) к входам усилителей 14-16 для масштабного суммирования: по уравнению (1) для внутреннего левого бокового откоса на входы усилителя 14 вводятся составляющие от датчиков 5 (величина здп зЫ ), 7 (величина здпр), 8 (величина з 1 п з Х), 9 (величина за д 1, Д) и от задатчика 31 (величина Сц ); по уравнению (1) для внутреннего правого бокового откоса на входы усилителя 16 вводятся составлящцие от датчиков 6 (величина з 1 пЫ драв) 7 (величина здпд), 8 (величина зп г 3), 9 (величина зп .г 1 х, ф) и от эадатчика 33 (величина С); по уравнению (2) для переднего откоса на входы усилителя 15 вводятся составляющие от датчиков 7 (величина15 20 25 30 35 40 45 50 55 Перед началом работы машинист программирует устройство при помощи пульта 20 управления, переключателем 34, устанавливая его в положение "1", вводит в блок 19 управления на первую и вторую группы И элемента И-ИЛИ 24 задание формы забоя "Слева. внутренний, а справа внешний откос", выключателями 29 и 30 включает блоки 10 и 11, дистанционно устанавливая нулевые положения датчиков 5 и 6 поворота соответственно, на начальных радиусах ОА и ОЕ, задатчиками 31 и 32 вводит начальные условия в суммирующие усилители 14 и 15. Величины коэффициентов К-К, 11-1, уравнений (1) н (2) и знаки сйгналов, поступа 1 щих на входы усилителей 14 и 15, ус"ановлены таким образом, что при нахождении колеса 4 в любой точ,9), 8 (величина зп , У) задатчика 32 (величина С).Логическая часть схемы построена следующим образом.Для отработки внутреннего бокового откоса сигнал "Стоп" должен формироваться на входе электропривода 22 хода моста при совпадении условий: поворот происходит в направлении внутреннего откоса и уравнение (1) для данного направления движения обратилось в тождество.Для отработки внешнего бокового откоса сигнал Стоп должен формироваться на входе электропривода 22 ходаГ моста при совпадении условий:пбворот происходит в направлении внешнего откоса, машина вьппла в плане за границу рабочего сектора (например, машина при движении слева направо пересекла вертикальную плоскость, проходящую через правый начальный радиус ОЕ, фиг. 2) и рабочая нагрузка привода роторного колеса отсутствует, т, еколесо вышло из забоя.Для отработки переднего откоса сигнал "Стоп" должен формироваться на входе электропривода 23 выдвижения верхней части при обращении уравнения (2) в тождество.Устройство работает следующимобразом.По технологии отработки штабеля формы забоя (фиг. 2) левую границу , рабочего сектора машины образует внутренний боковой откос АВСЭ, правую - внешний откос ВРОН,ке поверхности внутреннего бокового откоса АВСП Уравнение (1) обращается в тождество, при этом сигнал на выходе усилителя 14 становится равным логической "1", а при установке колеса 4 в любой точке поверхности переднего откоса ВЕЕС уравнение (2) обращается в тождество, при этом становится равным "1" сигнал на выхо.де усилителя 15. При положении колеса 4 в произвольной точке пространства сигналы на выходах обоих усилителей равны логическому нО",В процессе копания при движении машины справа налево на первый и второй входы первой группы входов И элемента И-ИЛИ 24 блока 19 управления поступают сигналы "1", отвечаю-, щие режимам "Влево от электроприво- да 22 хода моста и "Слева внутренний, а справа внешний откос от переключателя 34 блока 20 управления.В момент касания колесом 4 поверхности АВСР усилитель 14, решая уравнение (1), вьдает сигнал "1" на третий вход первой группы входов И элемента И-ИЛИ 24 блока 19 управления, Элемент И-ИЛИ 24 через ключ 27 и исполнительный элемент 21 выдает на вход электропривода 22 хода моста сигнал Стоп", чем достигается отработка поверхности внутреннего бокового откоса по требуемомузакону.При движении машины слева направо в момент ее прохождения через вертикальную плоскость, проведенную через правый начальный радиус ОЕ, датчик 6 вьдает нулевой сигнал на вход усилителя 17. Последний при этом формирует сигнал "1" на С-входе Р- триггера 25 блока 19 логики, где этот сигнал запоминается при наличии на 0-входе сигнала нВправо, поступающего от электропривода 22 хода моста.При дальнейшем движении машины вправо, в момент выхода роторного колеса 4 через внешний откос произвольной формы ЕРСН в свободное пространство, усилитель 18, управляемый датчиком 12 нагрузки, выдает сигнал "1" на вход второй группы И элемента И-ИЛИ 24 блока 19 логйки,При появлении сигнала н 1о.усилителя 18, наличии в нпамяти"1177417теля 17, а также в присутствии сигналов "Вправо" от электропривода22 хода моста и "Слева внутренний,а справа внешний откос," от переключателя 34 пульта 20 управления, 5элемент И-ИЛИ 24 через ключ 27 иисполнительный элемент 21 выдает сиг.нал Стоп" на вход электропривода22 хода моста, чем достигается отработка внешнего бокового откоса произвольной формы.При других заданных формах забояв работе схемы при внутреннем откосе справа и внешнем слева (переключатель 34 во втором положении) при 15ходе влево на третьей группе входов:И элемента И-ИЛИ 24 совпадают сигналы от переключателя 34, усилителя 13 через П-триггер 26, от электропривода 22 хода моста "Влево", 2 Оот усилителя 18 при выходе ротораиз забоя; при ходе вправо на четвертой группе И элемента И-ИЛИ 24 совпадают сигналы от. элементов 16,22 и 34, при внутренних откосах сле-.25ва и справа (переключатель .34 втретьем положении) при ходе влевосовпадают сигналы на пятой группе И 9 8от элементов 14, 22 и 34, а при ходевправо - на шестой группе И от элементов 16, 22 и 34; при внешних откосах слева и справа (переключатель34 в четвертом положении) при ходевлево совпадают сигналы на седьмойгруппе И от элементов 13 (через 0 триггер 26), 18, 22 и 34, а при ходевправо - на восьмой группе И от элементов 17 (через 0-триггер 25), 18,22 и 34.Совпадение всех сигналов на любойиз групп входов И вызывает остановкуэлектропривода 22 хода моста в заданной точке,При увеличении радиуса копания машины по мере выдвижения верхней части 2 для набора стружки, в момент"касания" колесом 4 поверхности ВЕС,усилитель 15, решая уравнение (2),выдает сигнал "1" на вход ключа 28блока 19 логики. Ключ 28 через исполнительный элемент 21 выдает сигнал "Стоп" на вход электропривода 23 выдвижения, чем обеспечивается отработка переднего. откоса заданной формы.1177419 2 Составитель 1 Техред Т,Дуби азаркин гк К актор С.Сае ктор В.Бутяг каз 5477/2 11 атент", г. Ужгород, ул . Проектная,Филиал Тираж 649 НИИПИ Государствен по делам изобрет 5, Москва, Ж, РПодписноео комитета СССРй и открытийская наб., д. 4