Система автоматического управления подачей исполнительного органа горной машины на забой Советский патент 1983 года по МПК E21C29/00 

Изобретение относится к горной тех иике н касается системы автоматическо«го управления поцачей исполнительного органа горной мшлины на забой, которая может быть использована в прохоцчес- Kftx, цобычньос и камне1зеэных машинах. Известна система автоматического управления подачей испоянительрого ор- гана горной машины на забой, соцаржаща электродвигатель постоянного тока с послеаовательным воабухсцением для привоца испогшительного органа и привод механизма подачи .13 , .Недостатком этой системы является то, что при изменении крепости пород электродвигатель привода исполнитель- ного органа будет работать з проиэволь; ном режиме. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система автоматического управления поцачей исполнительного органа гюрной машины на забой, включающая электродвигатель привода исполнительного opraisa, имеющий мягкую характеристику, гидропривод подачи, регулятор потока, насос подачи и пинии управления С 2 . Недостатком известной системы явля ется низкая надежность ее работы, о6условленная отсутствием возможности стабилизации работы электродвигателя пркво да исполнительного органа в зонах но« мииальных режимов. Целью изобретения является повыще™ ние надежности системы в рабоге пу™ твм автоматической стабилизации р0.боты двигателя в зонах номинальных режимов. Поставленная цель достигается тем, что в системе автомат1«еского управпе ния поцачей исполнительного органа горной мадпшы на забой, вклк ающей тродвигатель привода испош-штепьного органа, имеюший мягкую характеристику, гидропривод подачи, регулятор потока насос пояаЧи и л1-шии управления, гиаро привод подачи снабжен гицроцплиндром подачи к дросселем, сообщенным С одной стороны с поршневой полостью гидроци линдра подачи и с управляющей полостью регулятора потока, а с другой стороны с торцевой полостью регулятора потока, при этом насос подачи кш ематически связан с электродвигателем привода испо нитеяьного органа. На фиг. 1 изображена прннцйшюльная схема системы автоматического управ- Л6НИЯ поцачей исиогагительного органа горной мащш1ы на забой; на фиг. 2 типовая характеристика электродвигате« ля постоянного тока с последовательным возбуждением, построенная в коорцина тах оборотов (И) и момента на валу (М); на фиг. 3 - графики зависимости удельной подачи (QhW от оборотов (У)) элек- тродвигателя, где Q - график зависимо- . сти без применения в системе регулиро вочного устройства и при открытом цросселе, и - график зависимости с исполь-. зованием в системе регулировочного устройства при открытом дросселе, d и dn - графшси зависимости с использованием в сихзтеме регулировочного уст- ройство и дросселя. Система автоматического управления подачей исполнительного органа горной мштшы на забой содержит электроцви- гач-епъ 1 постоянного тока .с последо ва1«лькым возбуждением, который обла дает м ягкой .характеристикой и приводит одновременно исполнительный орган 2 и регулируемый, гидравлический насос 3 по дачи. Вал электродвигателя 1 кинематически связан с валом насоса 3 подачи. Гидравли-ческий насос 3 подачи, гидро распределитель 4, гидроцилиндр 5 пода чи и дроссель 6 образуют привод меха низма подачи. Дроссель 6 установлен в линии 7 нагнетания насоса 3 подачи. На параллельном отводе 8 линии нагнетания смонтировано регулировочное устройство 9 для отделения потока рабочей жидкости постоянной величины, которое также входит Е. привод механизма подачи. Регулировочное устройство 9 выпол- нено в виде регулятора 1О потока, гидравлически соединен с дросселем 6 линии 7 нагнетания посредством линий 11 и 12 управления. В линиях 11 и 12 управления установлены демпферы 13 и 14. Регулятор 10 потока выполнен в фор- ме плунжера 15, который удерживается в крешнем положении пру киной 16, имеет возможность регулировочного возвратнопо ; ту па тельного перемещения и образует при этом Ц1:х)ссельную щель 17 для про- хода рабочей жкцкостк, Регулятор 10 потока имеет регулировочный винт 18, который предназначен ; ДЛИ ручной регулировки регулятора 10 потока и определяет величину первона™ чального потока рабочей жидкости от насоса 3 поцачи, В системе прецусмогрен гидрорас™ прецелигель 19, преаназначенный для обеспечения вспомогательных перемещений исполнительного органа 2 при неработаю щем электродвигателе 1. Поцвод рабочей жидкости к регулировочному устройству 9 от линии 7 наг.нетания производят по линии 20. Система автоматического управления подачей исполнительного органа горной маидины на забой работает следующим об разом. При включении электродвигателя 1 он одновременно приводит в действие исполнительный орган 2 и насос 3 подачи. При этом поток рабочей жидкости от насоса 3 подачи через гидрораспреде литель 4 поступает на слив. Подача исполнительного органа 2 горной машины на забой осуществляется при включении гидрораспределителя 4 в положение, при котором рабочая жидкост поступает от насоса 3 подачи в гидро цилиндр 5 подачи (рассматриваем случай когда регулировочное устройство 9 для отделения потока рабочей жидкости постоянной вели ины отключено, а дроссель 6 открыт).При изменении нагрузки на исполнительном органе 2 изменяются и обороты электродвигагеля 1 вспедствие его мягкой характеристики,а именно, при увеличении нагрузки на исполнительном органа 2 об роты электродвигателя 1 падают при возрастании момента на его валу и, наоборот, при уменьшении нагрузки обороты электродвигатепя 1 возрастают (фиг. 2). Из-за жесткой связи вала электродвигателя 1 с валом насоса 3 подачи указанное изменение оборотов электродвигателя 1 сообщается насосу 3 подачи. В результате этого подача насоса 3 изменяется в строгом соответствии с изменением оборотов электродвигателя 1 привода исполнительного органа 2. Следовательно, сохраняется соотношение скоростей резания и подачи и соответственно толщины снимаемой исполнительным органом 2 стружки. При сохранении постоянства вел1гчины удельной поцачи, т.е. при отключенном регулировочном устройстве 9 (график С( фиг. 3), максимальным оборотам электр двигателя 1 будет соответствовать максимальная подача, а увеличение нагрузк вызывающее падение оборотов и увеличе ние момента на ва-лу электродвигателя 1 вызывает пропорциональное снижение по дачИо Мощность электродвигателя при этом на всем диапазоне регулирования остается постоянной (фиг. 2). 1 044 При возникновении случайнььх нагрузок на исполнительном органе 2 электродвигатель 1 работает произвольно на любых параметрах своей характеристики, отвечающих данной величине нагрузки. Если нагрузка выше его номшшльных параметрров, то электродвигатель 1 работает в зоне больших моментов и малых оборо-™ тов при больших значениях токовой наг рузки, т.е. в зоне, отличной от его но- минального режима работы. При максимапьнон подаче насоса 3( т.е.при . больших его оборотах) поля отводимогопо . тока рабочей жидкости в общем потоке станет меньше и наоборот. Наклон пря мой о (фиг. 3) зависит от величда1ы от- водимого потока. Это означает, что, например при перегрузках исполнительного органа 2, отклонения от ном1ша;;ь}Г1-.чоборотов будут меньше, чем в без регулировочного устройства, а при равных отклонениях от номинальных оборотов система с регулировочным устройством обеспечит обработку породы большей крепости, т.е. в системах без регулировочного устройства при необходимости корректировки величины удельной по дачи в связи с изменением крепости породы оператор вручную должен изменить расход насоса подачи. В предлагаемой схеме с установленным регулировочным устройством такая корректировка происходит автоматически. Аналогичные процессы происходят и при отклонении оборотов исполнительного органа въиие номинальных. При неизменяемой удельной подаче электродвигатель 1 разовьет оборюты больше, чем при увеличенной удельной подаче, и при этом отпадает необходимость в ручной корректировке. Задавая различные значения расходов рабочей жидкости на регулировочном уст ройстве 9, влияют на крутизну изменения графика зависимости удельной подачи от оборотов (график 6, фиг. 3). Чем разнороднее порода по крепости, тем должна быть характеристика, тем больший поток необходимо отводить через регулировочное устройство 9. Рассмотрим случай, когда в системе работает регулировочное устройство 9 и дроссель 6. В этом случае подача исполнительного органа 2 горной машины на забой осуществляется также при вклк чении любым известным способом гидрораспределителя 4 в положение, при котором рабочая жидкость поступает от насо са 3 подачи в гиа{юцилинир 5 поаачи через гидрораопределитвль 4, линию 7 нагнетания и проссель 6, Вытесняемая при этомиз гидродилинцра Б подачи рабочая жидкость через гидрораспределитель 4 поступает на слив. Одновреме но часть рабочей жидкости проходит чер регулятор расхода 9 посредством линии 20. Создаваемый на дросселе 6 перепад давления по линиям 11 и 12 управлени сообщается торцам плунжера 15, в результате этого, преодолевая действие пруж1шы 16, плунжер 15 перемещается вправо по чертежу (фиг. 1). Причем большему перепаду давления рабочей жидкости на дросселе 6 соответствует большая величина перемещения плунжера 15 и, следовательно, меньший размер дроссельной щели 17 для прохода рабочей жидкости через регулятор 9 расхода. Таким образом, происходит автомати ческая перестройка регулировочного уст ройства 9 для отделения потока рабочей жидкости насосом 3 подачи. При изменении нагрузки на исполнительном органе изменяются и обороты электродвигателя 1 вследствие его мягкой характеристики, а именно при увеличении наг рузки на исполнительном органе 2, обороты электродвигателя 1 падают при возрастании момента на его валу и, наоборот (фиг. 2). Из-чза кинематической связи вала электродвигателя 1 с валом насоса 3 подачи указанное изменение сообщается насосу 3 подачи,, т.е. чем больше обороты исполнительног органа 2 (чем меньше нагрузки на нем тем больше обороты насоса 3 подачи, тем больше величина перепада давления на дросселе 6, тем больше перемещение плунжера 15 и тем меньше размер дроссельной щели 17. Следовательно, при увеличении числа оборотов исполнительного органа 2 (малая нагрузка) регулировочное устройство 9 (регулятор расхода) отделяет меньший поток рабочей жидкости от потока насоса 3 подачи, что обеспечивает большую величину удельной поцачи исполнительного оргада 2. В зоне перегрузок, т.е. в зоне малых оборотов электродвигателя 1.происходит обратный описанному процесс и величина удельной подачи снижается. Взаимосвязь перепада давления на дросселе 6 и расхода через него может быть разнообразной в зависимости от конструкции дросселя. То же самое можно утверждать и о дроссельной щели 17 на плунжере 15. Например, если зависимость перепада давления от расхода рабочей жидкости на дросселе 6 графически выражается прямой линией, а на дроссельной щели 17 - квадратичной кривой, то зависимость удельнойподачи исполнительного органа 2 от его оборотов выражается графически квадратичной кривой. При подобной зависимости повьшается эффективность стабилизации работы электродвигателя в зоне номинальных режимов. Задаваясь конструкцией дросселя 6 и формой дроссельной щели 17 плунжера 15, комбинируя эти параметры, можно получить большой диапазон зависимостей удельной .подачи от оборотов электродвигателя 1 для увеличения эффективности процесса стабилизации работы электродвигателя в зоне номинальных режимов (кривые 3 и dg, фиг. З), что, в конечном итоге, повысит надежность работы всей системы в цепом.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ГОРНОЙ JMAIUIIHU НА ЗАБОЙ, включающая электроцвигатель привода исполнительного органа, имеющий мягкую характеристику, гидропривод подачи, регулятор потока, насос подачи и линии управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы в работе путем автоматической стабилизации работы электродвигателя в зоне номинальных режимов, гидропривод подачи снабжен гидроцилйндром подачи и дросселем, сообщенным с одной стороны с поршневой полостью гидродилиндра подачи и с управляющей полостью регулятора потока, i . а с другой стороны - с торцевой полостью регулятора потока, при этом насос (Л подачи кинематически связан с электродвигателем привода исполнительного органа.

/

/

)(

Л7

/7,

fft/H

/l.fifl

фш. 2

П

фиг.З

C/jegy/f /r7ff/ o

f / ff 77/l i,

/fffCC f f