Весодозировочное устройство для роторных экскаваторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ое,.Жао 1 816969 А 1 01 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТО ВИДЕТЕЛ ЬСТ М минимально отличающимся от 3 веса дозы, Сущность: изобретени жит установленные на конвейере ерные весы с измерительной включающей в себя грузоприемн низм 2 с силоизмерительным датч датчик скорости 4 и датчик угла конвейера 5, опорно-поворотное р ное устройство 6 с подвижной разг частью 7 и приводом поворота ни ти, затвор 8 с приводом 9, При это частью весодозировочного устройс ется операционное устройство. 4 и б ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(56) Авторское свидетельство СССВ 1010930, кл. 6 01 6 11/ОО, 1985(54) ВЕСОДОЗИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВОДЛЯ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ(57) Использование: изобретение относитсяк приборостроению и может быть использовано в весодозирующей технике для формирования доз материала с весом аданного е содер- конвейчастью, ый мехаиком 3, наклона азгрузочрузочной жней часм важно: тва являИзобретение относится к дозированной загрузке единичных емкостей, в частности железнодорожных полувагонов, роторными экскаваторами и может найти применение в угольной, горнорудной и других отраслях горнодобывающей промышленности.Цель изобретения - повышение точности дозированной загрузки единичных емкостей роторными экскаваторами.На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого весодоэировочного устройства для моторных экскаваторов.Весодоэировочноеустройство для роторных экскаваторов содержит установленные на непрерывно движущемся конвейере 1 конвейерные весы с измерительной.частью, включающей в себя груэоприемный механизм 2 с силоизмерительным датчиком 3, датчик скорости 4 и датчик угла наклона конвейера 5. Кроме того, весодозировочное устройство содержит опорно-поворотное разгрузочное устройство 6 с подвижной разгрузочной частью 7 и приводом поворота нижней части, затвор (шибер) 8 с приводом 9, Опорно-поворотное разгрузочное устройство предназначено для непрерывной загрузки транспортируемым материалом конечных емкостей. Опорно-поворотное разгрузочное устройство позволяет переходить при загрузке вагонов от одного(заполненного) вагоне к другому (который необходимо заполнить) беэ остановки погрузочного конвейера Подвижная разгрузочная часть этого устройстве необходима вследствие того, что взаимное положение погрузочной стрелы экскаватора и загружаемого вагона может быть различным, а с помощью регулирования положения погрузочной стрелы и нижней части опорно-поворотного устройства достигается направленность потока материала в нужную часть железнодорожного полувагона.Важнейшей частью весодозировочного устройства является операционное устройство. Операционное устройство включает в себя множитель 10 с индикационным табло 11, являющимися известными устройствами; коммутатор 12, основной функцией которого является направление информации в зависимости от поступающей команды либо в интегратор 13, либо в запоминающее устройство полной производительности 14; ин дикационное табло суммарной производительности (дозы) 15; коммутатор 16, основная функция которого - пропускать или же прекращать выход информации с интегратора 13 в зависимости от поступившей команды; сумматор 17, основной функцией которого является суммирование дискретных значений производительности; индикационное табло сумматора (фактической загрузки вагона) 18; блок сравнения 19, в котором сравниваются значения электрического сигнала,по ступающего с интегратора 13 и задатчикадозы 20, электрический сигнал с эадатчика дозы будет соответствовать заданной дозе, которая зависит от вместимости загружае. мого вагона; элемент временной задержки 10 21, предназначенный для выдержки интервала времени, необходимого для записи электрических сигналов с множителя 10 в запоминающее устройство полной произво. дительности 14 и соответствующему време ни,равному максимальному временисрабатывания затвора 8, т.е. максимальному времени отсечения потока материала; элемент временной задержки 22, предназначенный для задержки временного интер вала, равного, примерно, половиневременного интервала элемента 21, и последующей выдачи сигнала сброса на ноль, т.е."очистке" интегратора 13 и закрытии коммутатора 16; блок формирования временных 26 задержек 23, включающий в себя первый 24и второй 25 коммутаторы, первый 26 и второй 27 вычислительные элементы; сумматор 28, счетчик времени 29, блок сравнения 30,.коммутатор 31 и элемен; временной задер жки 32. Блок формирования временных задержек 23 предназначен для задержки сигнала на начало перемещения шибера 8 на временнцй интервал, необходимый для того, что измеренный и учтенный материал, 35 довел от точки измерения, т.е. груэоприемного механизма 2, до точки отсечения, т.е.затвора 8, Временной интервал, рассчитываемый в блоке формирования временных задержек 23,зависит от скорости конвейера 40 в соответствующий момент времени, положения разгрузочной части 7 опорно-поворотного разгрузочного устройства и положения затвора 8. Выходной сигнал блока формирования временных задержек 23 46 является управляющим для запоминающегоустройства полной производительности 14 и блока управления приводом затвора 33. В измерительную часть весодозировочного устройства вводятся датчик положения ниж ней (разгруаочной) части опорно-поворотного разгрузочного устройства 34, предназначенный для регистрации положения разгрузочной части в плане по отношению к погрузочному конвейеру, и датчик 65 угла поворота затвора(шибера) 35, предназначенный для определения изменения угла положения затвора 8 и положения,в котором затвор 8 находится в соответствующий момент, с целью определения закона отсечения потока (т,е. дозы) и корректировкивременного интервала на задержку срабатывания затвора 8. Операционная часть весодозировочного устройства содержит также вычислительный блок отсечения дозы 36, который включает блок-интегратор 37, блок сумматор 38, блок разности 30, первый.интегратор 40 и второй интегратор 41. Вычислительный блок отсечения дозы осуществляет расчет закона отсечения потока в зависимости от скорости изменения угла положения затвора 8 и положения разгрузочной части опорно-поворотного разгрузочного устройства 7, т.е. рассчитывает какая часть потока при отсечении его приходится на догружаемый железнодорожный полувагон, а какая на новый, тот, который только начинают загружать. Кроме перечисленного, в операционную часть весодозировочногоустройства входят: дополнительное запоминающее устройство 42, предназначенное для регистрации сигнала, соответствующего той массе материала, которая будет приходиться на новый (пустой) вагон, при отсечении дозы; коммутатор 43, который пропускает информацию с дополнительного запоминающего устройства 42 в сумматор 17, только по соответствующему управляющему сигналу; элемент временной задержки 44, предназначенный для выдержки временного интервала, необходимого для проведения в сумматоре 17 соответствующих вычислительных операций, после чего он выдает сигнал на сброс показаний сумматора 17 и индикационное табло фактической загрузки вагона 18, и далее в схемуна элемент временной задержки 45, кото, рый предназначен для выдержки временного интервала, необходимого для сброса показаний с сумматора 17 и индикационного табло фактической загрузки вагона 18, а затем подачи сигнала на управляющие входы коммутатора 16 и коммутатора 43 и выдержка этого сигнала на время, необходимое для передачи информации с дополнительного запоминающего устройства 42 в сумматор 17. Для определения соответствия заданной дозы, полученной в операционной части весодозировочного устройства, предназначен блок разности 46, в котором, при получении разности в величине заданного (задатчик дозы 20) и полученного (сумматор 17) сигналов, формируется соответствующий сигнал в блок формирования временных задержек, для коррекции времени задержки срабатывания затвора 8.Весодозировочное устройство работаетследующим образом,Поток материала, проходящий по лентепогрузочного конвейера 1 роторного экскаватора, воздействует на груэоприемный ме ханизм 2 с усилием, пропорциональным массе находящегося в тот момент времени на весоизмерительным участке материала и через опорно-поворотное разгрузочное устройство 6 поступает в заруженную емкость (железнодорожный полувагон). Груэоприемный механизм 2 связан жесткой связью с силоиэмерительным датчиком 3. С выхода силоиэмерительного датчика 3 электриче 10 ский сигнал, пропорциональный массе находящегося на весоиэмерительном участке материала, поступает на вход множителя 10. В общем случае на вход множителя 10 поступают также электрические сигналы с датчика скорости 4 и датчика угла наклона конвейера 5, а выходной электрический сигнал с множителя 10 будет пропорционален мгновенной производительности роторного экскаватора, цифровые значения которой будут высвечиваться на табло 11, Через ком 20 мутатор 12 выходной сигнал с множителя 10 будет поступать на вход интегратора 13, где электрические сигналы, пропорциональные мгновенной производительности роторного экскаватора будут интегрироваться по вре 25 мени, Выходной сигнал с интегратора 13 поступает на вход индикационного табло суммарной производительности (дозы) 15 и через коммутатор 16, который в данный мосумматора 17,Одновременно с вышеуказанным электрический сигнал с интегратора 13 будет поступать на вход блока сравнения 19, где будет сравниваться с электрическим сигналом с выхода задатчика дозы 20 соответствующего заданнойдозе. При равенстве этих сигналов, что говорит о том, что требуемая доза отмерена, с выхода блока 19 поступает электрический сигнал на управляющий вход 40 регулятора направления информации 12, в результате чего в нем закрывается выход поступления выходного сигнала с множителя 10 на вход интегратора 13 и сигнал с множителя 10 поступает теперь в запомина ющее устройство полной производительности 14, где регистрируется. Кроме того, электрический сигнал с выхода блока 19 поступает на вход блока формирования временных задержек 23 и входы элемента 50 временных задержек 21 и 22. На входы блока формирования временных задержек 23 поступают электрические сигналы с датчика скорости 4, сигнал которого будет пропорционален скорости конвейера в данный момент времени и датчика угла наклона. конвейера 5, сигнал которого будет соответствовать углу наклона конвейера в данный момент времени, Сигнал с выхода блока формирования временных задержек 23 яв 30 мент времени открыт, поступает на вход)15 зпа; (2 зи соз ать зьа, - - =у - х 2 сова 2 2 ч, 2 х зЬа, Ч Ч соваляется командой для блока управления приводом затвора 33 на начало перемещения затвора 8 и управляющей командой для запоминающего устройства полной производительности 14 на начало поступления информации в вычислительный блок отсечения дозы 36. В общем случае, время прохождения материала от точки измерения до точки отсечения определяется следующим образом, Время прохождения материала от точки измерения до конца конвейера где Е - длина конвейера от точки измерениядо конца конвейера;ч - скорость ленты конвейера,Время прохождения материала от конца конвейера до точки отсечения определяется в следующем порядке.Уравнения движения материала будутиметь вид юъ 12х = ч соз а; у =2 - + ч ) где а- угол наклона конвейера,Уравнение траектории материала получим, исключив параметр иэ уравнения движения (определив из первого уравнения и подставив его во второе, получим уравнение параболы)х Я +хэпа 1, р)2соза 1 " 2 соза 1ЯД а Ч Ч созаПрисвоим всем величинам обозначения, принятые в нашем конкретном случае;С = 12- время прохождения материала от конца конвейера до точки отсечения;у" Н - расстояние по вертикали между концом конвейера и шибером;х = О - расстояние по горизонтали между концом конвейера и шибером.С учетом вышесказанного формула определения времени прохождения материала от конца конвейера до точки отсечения примет вид м того, что при изменении угла вейера значения Н и О будут нно изменять д, формула прищий вид Общая формула вычисления времени рохождения материала от точки измереия до точки отсечения ч ЧР)Рассчитанное значение времени кор ректируется в зависимости от уточненного значения предыдущей отсеченной дозы.Алгоритм работы блока формирования временных задержек 23 таков - после поступления управляющего сигнала на входы коммутаторов 24 и 25, они открываются, и в блок поступают сигналы с датчика угла наклона 5 и датчика скорости 4. Расчет времени задержки осуществляется по формуле (7) в вычислительном элементе 27. При наличии 30 разницы в рассчитанном и фактически загруженном (определенным после отсечения потока) весе в предыдущем вагоне, в вычислительном элементе 26 определяется временной интервал, на который 35 корректируется время задержки. Корректировка рассчитанного по формуле (7) времени задержки на переброс затвора 8 осуществляется в сумматоре 28. Одновременно с поступлением управляющего сигна ла с блока сравнения 19 на управляющие входы коммутаторов 24 и 25 на открытие их, этот же управляющий сигнал поступает на счетчик времени 29, начинающим отсчет времени, истекающим (проходящим) с мо мента Окончания измерения требуемой дозы. Равенство рассчитанного времени задержки переброса затвора 8 с фактическим временем, истекшим с момента окончания измерения дозы должно являться 50 командой на начало переброса затвора 8. Сравнение сигналов с сумматора 28 и счетчика времени 29 осуществляется в блоке сравнения 30, Равенство этих сигналов служит управляющим сигналом для открытия 5 коммутатора 31, После открытия коммутатора 31 управляющий сигнал с блока сравнения 19 поступает на блок управления приводом затвора 33 и управляющий вход запоминающего устройства полной производительности 14, начинается переброс за(8) 20 35 40 45 ла, относящейся к догружаемому вагону,После расчета в вычислительном блокеотсечения дозы величины электрического сигнала, соответствующего значению мас сы материала, приходящегося на догружаемый вагон, этот сигнал поступает с интегратора 40 на вход сумматора 17, где суммируется со значением электрического сигнала, поступившего на вход сумматора 55 17 с интегратора 13, до сброса с последнегопоказаний, и это суммарное значение соответствует фактической загрузке вагона и высвечивается на индикационном табло 18.Одновременно с этим электрический сигнал творе 8 и поступление информации с запоминающего устройства полной производительности 14 в вычислительный блокотсечения дозы 36,Одновременно с поступлением сигналас блока сравнения 19 в блок формирования,временных задержек 23 этот же сигнал поступает на входы элементов временной задержки 21 и 22, в которых выдерживаютсязаданные временные интервалы, а затемэлектрический сигнал с элемента 22 закрывает коммутатор 16 и "очищает" интегратор13 и индикационное табло 15, а затем электрический сигнал с элемента 21 поступаетна управляющий вход коммутатора 12, закрывает выход поступления выходного сигнала с множителя 10 на входзапоминающего устройства 14 и открываетвыход поступления сигнала с множителя 10вновь в интегратор 13.Как уже упоминалось, после поступления сигнала на вход блок-управления приводом затвора 33, затвор 8 начинаетперемещение, отсекая поток (дозу). Одновременно с этим, в вычислительный блокотсечения дозы 36 начинает поступать информация с запоминающего устройстваполной производительности 14, датчика по-.ложения разгрузочной части опорно-поворотного разгрузочного устройства 34 идатчика угла поворота затвора 35, В вычислительном блоке отсечения дозы 36 осуществляется расчет закона отсечения потокаматериала и определение того, какая частьматериала при этом попадает в догружаемый вагон, а какая часть в новый, которыйтолько будет загружаться.Для пояснения алгоритма работы вычислительного блока отсечения дозы принимаем ряд положений;- поток транспортируемого материалаза время отсечения одной дозы от другойпредставляется в виде пространственноготела с объемом Ч;- объем этого пространственного телабудет определяться диаметром пропускного отверстия разгрузочной воронки, являющейся величиной постоянной (о),производительностью (О) и временем поступления информации в блок 14 (т).Первые две величины будут определятьплощадь поперечного сечения потока (3),третья - высоту (Н). Зависимость площадипоперечного сечения рассматриваемого тела (Я) от производительности (О) объясняется тем, что поток материала заполняет невсе пропускное отверстие, а часть его, взависимости от величины производительности погрузочного конвейера, Приближеннаякартина поперечного сечения транспортируемого потока представлена на фиг.2. Полный объем отсекаемого потока (фиг.3) в общем случае будет состоять из двух характерно выраженных объемов - половины объема цилиндра (основание АООК) и объема в основании которого лежит сегмент (АИОО). Выражение определения полного объема рассматриваемого потока будет иметь вид Чпол=Чциа + Чсвч=- кб Н+ - б х Н;1 2 28 3 Объем отсекаемой части потока (фиг.4)определяется по формуле Чотсек,потока= 3, 21 Й УУ б У(9)2 2 где Й = ОА - радиус основания;и = ОВ - высота поперечной точки сечения.Вариантов выполнения вычислительного блока отсечения дозы (алгоритм работы,структурная схема) может быть много. С целью упрощения, в данном предложении рассматривается наиболее простой, частный случай, дающий представление о суще стве выполняемых операций. Алгоритм работы вычислительного блока.Величина полного потока рассчитывается по формуле (8) в блоке-сумматоре 38. Величина мгновенных значений отсекаемой части потока определяется по формуле (9) в блок-интеграторе 37, а затем эти мгновенные значения отсекаемой части потока интегрируются в интеграторе 41 и будут соответствовать массе материала, приходящейся на новый загружаемый вагон. Разность значений между полной и отсекаемой частью потока определяется в блоке разности 39, а затем интегрируется в интеграторе 40 и будет соответствовать массе материас интегратора 40 поступает на вход элеменсумматоре 17 и фиксации полученного результата, а затем сигнал с выхода элемента временной задержки 44 поступает на управляющий вход интегратора 40, "очищая" его, управляющий вход сумматора 17, являясь командой на "чистку" егот.е, выдачу сигна 10 15 ла, соответствующего фактической загрузке вагона на индикационное табло 18 и на вход блока разности 46, где этот сигнал сравнивается со значением сигнала задатчика доэ 20, соответствующего массе заданной дозы, и на вход элемента временной задержки 45. Получаемая в блоке разности 46 поправка вводится затем в блок формирования временных задержек 23, для корректировки временного интервала задержки сигнала на перемещение затвора 8 при дозированной загрузке следующего вагона. Поступивший на вход элемента временной задержки 45 сигнал задерживается на определенное, рассчитываемое эмпири 20 25 чески время и затем выдается на управляющие входы интегратора 41 и блок-сумматора 38, "очищая" его, а также на управляющий вход коммутатора 43 и управляющий вход коммутатора 16, являясь командой на открытие коммутатора 43 и коммутатора 16 и поступления сигнала, соответствующего 30 массе материала, приходящейся на новый загружаемый вагон при отсечении дозы с дополнительного запоминающего устройства 42 и сигнала, соответствующего массе материала измеренного конвейерными весами за промежуток времени, в котором проводились укаэанные выше операции с интегратора 13 на входы сумматора 17, где 40 они суммируются. В дальнейшем цикл повторяется в соответствии с описанным выше. Необходимо только отметить, что интегратор 13 и сумматор 17 имеют возможность ручного сброса показаний, задатчик дозы 20 - ручного ввода информации, а все 45 коммутаторы - , ручного ввода управляющеГО сигнала. Наличие в весодозировочном устройстведля роторных экскаваторов датчика угла поворота затвора, определяющего не только положение затвора, но и скорость и ускорение изменения этого угла, датчика положения разгрузочной части опорно-поворотного разгрузочного устройства, определяющего положение разгрузочной части по отношению к погрузочному конвейеру, а также соответствующих элементов операционной части (запоминающие устройства, вычислительный блок отсечения дозы ит.д.),та временной задержки 44, задерживается на временной интервал, необходимый на проведение вычислительных операций в 5055 позволяют определить характер отсечения одной дозы от другой и точнее определить какое количество материала придется на догружаемый вагон, а какое на следующий. Введение в весодозировочное устройство вышеуказанных элементов дает возможность точно знать дозу материала, загружаемого в заполненный вагон и корректировать значение временной задержки на срабатывание затвора при отсечении одной дозы от другой на следующем загружаемом вагоне, позволяя тем самым повысить точность дозирования. Формула изобретения Весодоэировочное устройство для роторных экскаваторов, содержащее конвейер с конвейерными весами, включающими в себя грузоприемный механизм с силоизмерительным датчиком, датчик скорости, датчик угла наклона конвейера, связанный с операционным устройством, включающим в себя множитель, интеграторы, задатчик доз, блок сравнения, блок разности, коммутаторы, элементы временной задержки и индикационное табло, опорно-поворотный разгрузочный узел с подвижной разгрузочной частью и затвором, о т л и ч а ю щ е е с-, я тем, что, с целью повышения точности, в него введены вычислительный блок отсечения дозы, датчик угла поворота затвора и датчик положения разгрузочной части опорно-поворотного разгрузочного устройства, выходы которых соединены соответственно . с первым и вторым входами блок-интегратора вычислительного блока, третий вход которого и вход блок-сумматора вычислительного блока соединены с выходом запоминающего устройства полной производительности, выход блок-сумматора вычислительного блока соединен с первым . входом блока разности вычислительного блока, второй вход которого и вход первого интегратора вычислительного блока соединены с выходом блок-интегратора вычислительного блока, выход блока разности вычислительного блока соединен с входом второго интегратора вычислительного блока, выход первого интегратора вычислительного блока соединен с введенным запоминающим устройством, выход которого соединен с входом первого коммутатора, выход второго интегратора вычислительного блока соединен с первым входом сумматора и входом первого элемента временной задержки, выход которого соединен с управляющими входами второго интегратора вычислительного блока и сумматора, а также входом второго элемента временной задержки, выход которого соединен с управляющим входом первого ком- ка формирования временных задержек соемутатора, первым управляющим входом динен с первым входом второго вычисли- второго коммутатора, управляющими вхо- тельного элемента блока формирования дами блок-сумматора и первого интеграто- временных задержек, выход второго коммура вычислительного блока, выход первого 5 татора блока формирования временных закоммутатора соединен с вторым входом держек соединен с вторыми входами сумматора, третий вход которого соединен первого и второго вычислительных элеменс выходом второго коммутатора, а выход - с тов блока формирования временных задервходом индикационного табло фактической жек, выход первого вычислительного загрузки вагона и первым входом блока раэ элемента блока формирования временных ности, вход второго коммутатора соединен задержек соединен с первым, а выход втос выходом интегратора конвейерных весов, рого вычислительного элемента с вторыми с выходом которого также соединены вход входами сумматора блока формирования индикационного табло суммарной произво- временных задержек, выход сумматора блодительности и первый вход. блока сравне ка формирования временных задержек, выния, вход интегратора конвейерных весов ход сумматора блока формирования соединен с первым выходом третьего ком- временных задержек соединен с первым мутатора, второй выход которого соединен входом блока сравнения блока формировас входом запоминающего устройства пол- ния временных задержек, второй блок сравной производительности, первый управля нения блока формирования временных ющий вход третьего коммутатора совместно задержек соединен с выходом счетчика врес входом третьего элемента временной за- мени блока формирования временных задержки и входом четвертого элемента вре- . держек, вход третьего коммутатора блока менной задержки соединен с выходом формирования временныхзадержексовмеблока сравнения, выход четвертого элемен стно с первым управляющим входом счетчита временной задержки соединен с управ- ка времени и первыми управляющими ляющим входом интегратора и вторым входами первого и второго коммутаторов входом второго коммутатора, выход третье- блока формирования временной задержки го элемента временной задержки соединен соединен с выходом блока сравнения, выс вторым управляющим входом третьего 30 ход блока сравнения блока формирования коммутатора, второй вход блока сравнения временных задержек соединен с первым упсовместно с вторым входом блока разности равляющим входом третьего коммутатора соединен с выходом задатчика дозы, вход блока формирования временных задержек, третьего коммутатора совместно с входом выход третьего коммутатора блока формииндикационного табло мгновенной произ рования временных задержек соединен с водительности соединен с выходом множи- входом элемента временной задержки блотеля конвейерных весов, первый вход ка формирования временной задержки, упкоторого соединен с выходом силоизмери- равляющим входом запоминающего тельногодатчика,выходдатчикаугланакло- устройства полной производительности и на конвейера соединен с вторым входом 40 входом блока управления приводом затвомножителя конвейерных весов и входом ра, выход которого соединен с приводом первого коммутатора блока формирования затвора, выход элемента временной задервременных задержек, выход датчика скоро- жки блока формирования временных задерсти соединен с третьим входом множителя жек соединен с вторым входом третьего конвейерныхвесовивходомвторогокомму коммутатора и вторым управляющим вхотатора блока формирования временных за- дом счетчика времени, вторыми управляюдержек, выход блока разности соединен с щими входами первого и второго первым входом первого вычислительного коммутаторов и управляющим входом перэлемента блока формирования временных вого вычислительного элемента блока форзадержек, выход первого коммутатора бло мирования временных задержек.ФигЧСоставитель Ю.ГолубьРедактор Техред М,Моргентал Корректор Н.Гуньаказ 17 О Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,