Устройство контроля положения исполнительного органа горной машины в профиле пласта Советский патент 1983 года по МПК E21C35/24 

ISD

О) СХ)

Изобретение относится-к автоматизации горных машин, а более конкретно к авто матическому вождению добывающих машин по гипсометрии угольного пласта.

Известно устройство контроля положения режущего органа комбайна, содержащее электрогндравлический датчик порода-уголь типа «Рубин I).

Однако устройство ненадежно в работе из-за расположения чувствительного элемента в зоне разрушения массива и трудности съема информации со шнеков комбайна.

Известно -устройство контроля положения исполнительного органа горной машины, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно соединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок усреднейия (2)..

Известное устройство обладает рядом недостатков. Так, для оценки момента перехода границы уголь-порода используется зависимость формы и амплитуды огибающей спектральной компоненты вибрации. Лежащей в области собственной частоты рабочего органа, от изменения механических свойств среды при переходе границы уголь-порода. В этом устройстве для оценки момента перехода режущим органом границы уголь-порода используется зависимость формы и амплитуды огибающей спектральной компоненты вибраций,.совпадающей с резонансной частотой рабочего органа, от изменения механических свойств среды при переходе границы уголь-порода.

Однако, как показывает опыт, использование лишь одной указанной компоненты не обеспечивает необходимой точности контроля границы перехода, так как в этом случае малый сигнал, несуилнй полезную информацию, накладывается на сигнал большой амплитуды собственного резонанса рабочего органа, что приводит к уменьшению сггносительной величины полезного сигнала.

И, наконец, использование резонансной частоты в качестве сигнальной не позволяет применять ее для формирования опорного, (нормализующего) сигнала, хотя именно для этой цели она является самой подходящей как наиболее стабильная и малоподверженная действию случайных шумов.

Это заставляет нормировать полезный сигнал при изменении общей мощности вибраций по неконтролируемым причинам путем введения автоматической регулировки усиления (АРУ), которая в данном случае является малоэффективной, так как необходимая постоянная времени АРУ и скорость изменения полезного сигнала в значительной степени перекрываются, что при водит к дополнительным потерям доли полезпого сигнала, а в конечном счете к малой точности контроля границы уголь-порода.

Цель изобретения - повышение точноети контроля положения рабочего органа комбайна в профиле пласта.

Указанная цель достигается тем, что устройство контроля положения исполнительного органа горной машины в профиле пласта, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно соединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок усреднения, снабжено фазоинвертором, последовательно соединенными фильтром, интегратором, сумматором и последовательно соединенными узкополосным фильтром, усили.телем-ограничителем и частотным дискриминатором, причем вход фильтра соединен с выходом усилителя, вход узкополосного 0 фильтра соединен с выходом вибропреобразователя, выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом сумматора, вход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднения, а выход - с входом -нормализатора и третьим входом суммато5 ра, выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора соединен с другим входом усилителя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вибропреобразователь }, выход которого соединен с первым входом усилителя 2 и входом узкополосного фильтра 3. Выход усилителя 2 соединен с входом фильтра 4 резонансной частоты и входом фильтра 5, а второй вход усилителя 2 соединен с выходом нормализатора 6.

Выход фильтра 4 резонансной частоты -соединен с входом блока 7 усреднения, выход которого соединен с входом фазоинвертора 8, а выход фазоинвертора соеди0 ней с первым входом сумматора 9 и Входом нормализатора 6. Выход фильтра 5 соединен с входом интегратора 10, выход которого соединен с вторым входом сумматора 9, который своим выходом подсоединен к вхЪду логического блока 11. Вь1ход узко5 полосного фильтра 3 соединен с вводом уСи. .лителя-ограничителя 12, подсоединенного своим вь/ходом к входу частотного дискриминатора 13, выход которого подсоединен К третьему входу сумматора 9.

Устройство работает следующим обра

зом..

Усиленный усилителем 2 сигнал, снимаемый с вибропреобразоватедя (акселерометра) 1, фильтруется фильтрами 4 и 5. Рильтр 4 вырезает из всего спектра сигка)1Й узкую нолос 6 Ъкресностй предварительно определенной резонансной частоты рабочего органа. Из нее блок 7 усреднения и фазовый инвертор формируют опорный си1нал отрицательной полярности, используемый для нормировки вибросигнала. Нормировка осуществляется в двух блоках: с помощью нормализатора 6 регулируется коэффициент усиления усилителя 2, причем постоянная времени управляющего сигнала в данном случае, в отличие от прототипа, может быть выбрана достаточно большой с тем, чтобы не подавить полезный сигнал, и в сумматоре 9, где происходит вычитание опорного сигнала из сигналов, формируемых интегратором 10 к частотным дискриминатором 13. Детальные исследования спектральной структуры вибраций позволяют выделить ряд компонент, несущих информацию о переходе режущим органом границы породауголь, как в амплитудных изменениях сигнала, так и в фазовых. Причем фазовая информация оказывается значительно более устойчивой по отношению к шуму как ударного .(разового), так и регулярного характера. Использование в устройстве, фазовой информации позволяет повысить точность кон троля границы уголь-порода и значительно увеличить помехозащищенность устройства в условиях различных шахт и комбайнов. С целью повыщения надежности работы в устройстве применен принцип дополнительности. При малых внешних шумах и стабильном отношении упругих свойств угольного пласта и породы основная информация о границе формируется цепочкой, составленной из фильтра 5 и интегратора 10. При этом для формирования выходного сигнала и блоке 11 используется главным образом амплитудная составляющая вибрации; При появлении шума система нормировки подавляет прохождение сигнала по цепи 2, 5 и 10. При этом основной информационный вклад в формирование выходного сигнала осуществляется цепочкой, составленной из блоков 3, 12 и 13. в которой используется фазовая составляющая полезной информации. Таким образом достигается устойчивая работа устройства в различных условиях выемки . - Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на вход логического блока 11, где в зависимости от выбранной системы индикации формируется необходимое напряжение в аналоговом или дискретном виде. В простейшем случае момент перехода границы уголь-порода фиксируется переключением двух лампочек различного, цвета, например; уголь - горит зеленая лампа, порода - красная. При необходимости автоматического управления положением режущего органа выходной сигнал в аналоговой или дискретной форме передается на управляющее устройство сервопривода. Преимущество предлагаемого устройства перед базовым состоит в том, что оно предназначено для использования на узкозахватиых комбайиах с диаметром шнеков меньше 900 мм, и позволяет осуществлять кoнtpoль положения с высокой точностью.

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГА;НА ГОРНОЙ МАШИНЫ В ПРОФИЛЕ ПЛАСТА, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно сЬединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок: усреднения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено фазоинвертором, последовательно соединенными фильтром, интегратором, сумматором и последовательно соединенными узкополосным фильтром, усилителем-ограничителем и частотным дискриминатором, причем вход, фильтра соединен с выходом усилителя; вход узкополосного фильтра соединен с выходом вибропреобразователя, выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом сумматора, твход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднения, а выход - с входом нормализатора и третьим входом сумматора, выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора соединен с другим входом усилителя.