Устройство для управления процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора Советский патент 1984 года по МПК E02F9/20 

Изобретение относится к автомати эированному управлению многолвигаjTenbHbiMH электроприводами механизмов поворота одноковшовых и роторных экскаваторов, отвалообразователей и кранов, имеющих относительно большие значения приведенных к валу двигателя зазоров механических передач и момента инерции механизма (в десять и более раз превышающего суммарный момент инерции двигателей), оборудованных электроприводами постоянного тока по системе УП-Д со структурой подчиненного регулирования координат

При переходных процессах в указанных электроприводах неизбежны моменты, когда двигатели не имеют механической связи с маховой массой поворотной платформы, т.е. в зубчатых передачах есть зазор. При этом двигатель может разгоняться до значительных скоростей, накапливать большую кинетическую энергию. В момент зацеппения передач .практически вся накопленная кинетическая энергия затрачивается на деформацию зубьев и валов, вызьшает существенные динамические нагрузки, что в конечном счете приводит к преждевременному выходу из строя механизмов, снижает производительность машин.

Известно устройство для управления электроприводами механизмов экскаватора, которое содержит последовательно включенные управляемый преобразователь и двигатели постоянного тока в силовой части электропривода. В системе управления имеютс последовательно включенные между собой звено ограничения и интегральньй регулятор тока, выход которого подключен к входу управляемого преобразователя. Для ограничения динамических нагрузок при выборе зазоров в устройстве используется цепь регулирования уровня отсечки звена ограничения. Подключенная через пороговый элемент к датчику тока якоря электродвигателей и

Однако данное устройство не учитывает равномерность окончания выбора зазоров двигателями в многодвигательном приводе. В резу льтате после окончания выбора зазоров в передача:: первого двигателя этот двигатель останавливается, а к второму двигателю, в передачах которого зазоры еще открыты, прикладывается

все напряжение преобразователя и ускорение этого двигателя увеличивается в два раза. Существенно возрастают и динамические нагрузки в момент окончания выбора зазоров в передачах второго двигателя.

Известно устройство для управления процессом выбора зазоров меха;ническ их передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора содержащее- датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора тока, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, выходы которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям 2

Недостатком этого устройства является то, что применение датчиков ускорения двигателей требует наличия на валу каждого двигателя техогенератора или применения устройств вычиления ЭДС двигателей, которая при постоянстве потока дает информацию о скорости. Тахогенератор не нашел пpи teнeния в серийных экскаваторных электроприводах ввиду его недостаточной надежности в специфических тяжелых условиях эксплуатации экскараторов. Однако при любом типе датчика скорости введение датчиков ускорений, которые призваны дифференцировать медленно меняющиеся сигналы, имеющие частоту в десятые доли герца и высокочастотные помехи, существенно снижает помехозащир1;енность и, следовательно, надежность привода в целом. Этот недостаток особенно важен для систем электропривода ТП-Д.

Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора тока, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, выходы которого оди непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям, снаб31жено датчиком напряжения управляемого преобразователя, датчиком напряжения одного из двигателей, компаратором, нелинейным элементом с зоной нечувствительности и двумя ограничителями тока, выходы датчика напряжения управляемого преобразователя и датчика напряжения одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемен та,- выкод датчика тока подключен к входу звена ограничения, выход кото рого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу ключевого элемента непосред ственно к через один ограничитель тока к второму входу интегрального регулятора тока, выход ключевого эл мента подключен через другой ограни читель тока к третьему входу интегрального регулятора тока. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство для управления процес сом выбора зазоров механических пер дач в двухдвигательном электроприво де поворота экскаватора содержит последовательно включенные звено 1 ограничения и интегральный.регулято 2 тока, подключенный своим выходом к входу управляемого преобразователя 3. Двигатели 4 и 5 включены последовательно и подключены к выходу управляемого преобразователя 3, к которому подключен также датчик 6 напряжений управляемого преобразова теля. Датчик 7 нйпрлжения двигателя подключен к якорным зажимам двигателя 5. В силовой цепи двигателей включен шунт, к которому подключен датчик 8 тока якоря электродвигателей, выход которого подключен к вто рому входу звена 1 ограничения. Ком паратор 9 первым входом подключен к датчику 6 напряжения управляемого преобразователя, вторым входом - к датчику 7 напряжения двигателя, а в ходом - к управляющему входу ключев го элемента 10, коммутирующая цепь которого связывает выход нелинейног элемента 11 с зоной нечувствительности, второй и третий входы интегрального регулятора 2 тока через ограничитель 12 и 13 тока. Вход нелинейного элемента 11 под ключен к выходу звена 1 ограничения 1а Устройство работает следующим образом. Элементы 1, 2, 3, 4, 5 и 8 представляют собой типовую схему управления экскаваторным электроприводом - астатический подчиненный контур регулирования тока якоря электродвигателей . Звено 1 ограничения осуществляет алгебраическое суммирование сигнала задания на ток и сигнала обратной связи по току, поступающей с датчика 8 тока якоря двигателей. На выходе звена 1 ограничения в пределах линейной части его характеристики вход-выход выделяется сигнал, пропорциональньй величине динамичес-t кой ошибки регулирования тока якоря электродвигателей. Статическая механическая характеристика электропривода имеет экскаваторный вид и, следовательно, практически в течение всего переходного процесса сигнал задания на входе звена 1 ограничения остается неизменным, соответствующим току стопорения. Устройство будет работать наилучшим образом, если ускорение двигателей поддерживается в процессе выбора зазоров постоянным, независимо от порядка окончания выбора зазоров двигателями, и не превышающим рабочего ускорения механизма. В этом случае в момент окончания выбора зазоров последним во времени двигателем динамический момент, развиваемый двигателями увеличится минимум в 10 раз и динамическая ошибка уменьшится также, как минимум, в 10 раз. Зона нечувствительности характеристики вход-выход нелинейного элемента 11 устанавливается примерно равной сигналу динамической ошибки при максимальном рабочем ускорении механизма. Сигнал динамической ошибки с выхода звена 1 ограничения поступает по основной цепи управления на инвертирующий вход, а также через нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности по вспомогательным цепям управления через ключ 10 с последовательно включенным ограничителем тока и через ограничитель 12 тока на второй и третий входы интегрального регулятора 2 тока. Любое управляющее воздействие со стороны приводит к такому изменению

сигнала на входе контура тока, которое выводит звено 1 ограничения в насьпцение. Сигнал динамической ошибки при этом в несколько раз превышает ширину зоны нечувствительности нелинейного элемента 11. На вход регулятора 2 тока поступают сигналы по инвертирующему и неинвертирующему входам, разность их обеспечивает постоянный минимальный темп разгона двух двигателей, одновременно имеющих разомкнутые зазоры в механических передачах.

Двигатели 4 и 5 вращаются при этом с одинаковыми скоростями. Ввиду того, что коэффициент передачи датчика 6 напряжения преобразователя устанавливается в два раза меньше коэффициента передачи датчика 7 напряжения двигателя, разность сигналов датчиков 6 и 7 напряжений, выделяемая на входе компаратора 9, близка к нулю. На выходе компаратора под действием напряжения смещения имеется положительный потенциал, который попадает на управляющий вход ключевого элемента и поддерживает его коммутирующую цепь в разомкнутом состоянии. На неинвертирующий вход сигнал поступает в этом режиме только через ограничитель 13 тока.

I

Окончание процесса выбора зазоров в передачах любого из двигателей вызывает торможение этого двигателя до скорости вращения платформы, разность сигналов на входе компаратора 9 становится отличной от нуля, компаратор 9 переключается - на выходе его появляется отрицательный потенциал. Коммутирующая цепь ключевого элемента 10 замыкается. В результате на неинвертирующий вход регулятора 2-тока поступает сигнал по двум параллельным цепям - через ограничитель тока 13 и через ключевой элемент 10 и ограничитель 12. Коэффициент передачи по. этому входу возрастает настолько, что обеспечивается вдвое меньший суммарный сигнал на входе регулятора 2 тока и, следовательно, вдвое меньший темп изменеHrfH напряжения на выходе управляемого преобразователя 3, сохраняя тем самым ускорение двигателя, в передачах которого зазор еще не выбран, на прежнем уровне.

Окончание процесса выбора зазоров в передачах второго двигателя также

приводит к торможению этого двигателя до скорости вращения платформы. Двигатели начинают вращаться с приблизительно одинаковыми скоростями

и напряжения на двигателях выравниваются. ,Коммутирующая цепь управляемого ключевого элемента 10 размыкается. Задание, поступающее на регулятор 2 тока, возрастает вдвое, увеличивается вдвое темп изменения напряжения преобразователя, а ускорение двигателей в начальный момент останется минимальным, необходимым для мягкого выбора зазоров. Однако

это будет длиться доли секунды, так как момент инерции вращающихся частей механизма, связанных с валом двигателей, увеличился минимум в 10 раз, следовательно, в 10 раз

уменьшится динамическая ошибка. Сигнал на выходе звена 1 ограничения станет мал-меньше зоны нечувствительности нелинейного элемента 11. Сигнал по вспомогательной цепи управления перестанет проходить на неинвертирзпощий вход регулятора 2 тока. Задание на входе регулятора тока увеличится до рабочего и ускорение дви, гателей гакже возрастет до рабочего.

При следующем изменении сигнала управления и открытии зазоров в зубчатых передачах процесс повторяется. Эф 5 ективность изобретения заклю- , чается в повышении производительности.

машины. Так, применяемые устройства управления процессом выбора зазоров для обеспечения д пустимых динамически: нагрузок при любых начальных условиях процесса настраиваются на

наихудший вариант начального расположения зубьев шестерен, когда один зазор полностью закрыт, а другой полно.стью открыт. Темп изменения напршкения преобразователя при выборе зазоров всегда поддерживается минимгшьным и не регулируется. В то же время, если оба зазора открыты полностью при тех же динамических нагрузках, темп изменения напряжения

преобразователя можно было бы увеличить вдвое и сократить длительность процесса в 2 раза. Предлагаемое устройство обеспечивает регулирование темпа изменения напряжения преобразователя и способно обеспечить Сокращение длительности процесса в

среднем в

раз,

7

Для мощных экскаваторов-драглайнов длительность процесса выбора зазоров доходит до 5% длительности цикла экскавации.

Таким образом, в случае, если .длительность поворотных движений экскаватора превышает длительность подъема ковша на выгрузку и опускание в забой (низкий отвал, угол по1293018

ворота платформы больше 120), сок 1

ращение длительности поворота в J-Sраз обеспечивает увеличение произ5 водительности экскаватора на 1%. Учитывая возможные отклонения от указанных условий, применение предлагаемого устройства обеспечивает увеличение производительности экска ° ватора на 0,5%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫБОРА ЗАЗОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ В ДВУХДВИГАТЕЛЬНОМ ЭЛЕСТРОПРИВОДЕ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора трка, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, вькоды которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности работы, оно снабжено датчиком напряжения управляемого преобразователя, датчиком напряжения одного из двигателей, компаратором, нелинейным -элементом с зоной нечувствительности и двумя ограничителями тока, выходы датчика напряжения управляемого преобразователя и датчика напряжения одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемен(Л та, выход датчика тока подключен к входу звена ограничения, выход которого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу ключевого элемента непосредственно и через- один ограничитель .тока к второму входу интегрального регулятора тока, выход ключевого элемента подключен через другой ограничитель тока к третьему входу интегральнг)го регулятора тока.