Способ оперативного контроля использования экскаватора-драглайна Советский патент 1987 года по МПК E02F9/20 E02F3/26 

Изобретение относится к измерению параметров работы, выполненной драглайном при ведении открытых горных работ, и предназначено для оперативного контроля использования экскаватора-драглайна путем измерения загрузки главных приводов экскаватора при выполнении операций цикла экскавации ,

Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета фактического использования главных приводов экскаватора.

Способ, основанный на измерении угловых перемещений валов приводов механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы, токов якорньк цепей двигателей приводов механизмов тяг И, подъема ковша и поворота плат- формы, формировании сигналов начала подъема груженого ковша и начала его разгрузки, дополняют операциями: измеряют токи цепей возбуждения двигателей приводов механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы, определяют начало операции заполнения ковша и текущие значения средней величины работы, производимой приводами механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы, с учетом которых определяют текущее значение суммарной величины работы, производимой приводами механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы при транспортировке груженого и порожнего ковша, определяемые по формулам

А.р, (т + ) )/ 518пА 1;

lr4- - A,,g, )/ si8nB 1,

де А , Л . , А „

П1 поВ I

si,o;n

s В 1

-текущие значения средней величины работы, производимой приводами механизмов ТЯГ И, подъема ковша

и поворота платформы;

-сиг нал начала подъема 1 ружено- го ковша;

-сиг нал начала разгрузки ковша;

гном

- номинальное значение работы

привода механизма тяги при

транспортировке ковша.

Использование экскаватора-драглайна при определенных параметрах пас- порта экскавации и перемещаемой горной массы зависит от реализуемых управляющих воздействий машиниста экскаватора, определяющих длительность заполнения ковша до установленного значения и. продолжительность транспортировки груженого и порожнего ковша.

При заполнении ковша привод меха-. низма тяги играет определяющую роль, а привод механизма подъема - вспомогательную, при этом энергозатраты привода механизма подъема приблизительно постоянны и составляют порядг ка 20% общих энергозатрат на процесс заполнения. Привод механизма поворота при этом не работает. Следовательно, интенсивность процесса заполнения ковша при определенных параметрах экскавируемой горной массы и паспор- та экскавации может характеризоваться энергозатратами (произведенной работой) привода механизма тяги в каждьй момент времени.

При транспортировке груженого ков- ша при допущении постоянства уровня- заполнения ковша производительность экскаватора обратно пропорциональна длительности цикла экскавации. В свою очередь длительность цикла экскавации минимальна, если при транспортировке и разгрузке ковша операции цикла экскавации совмещены, а главные приводы развивают максимальную мощность, при этом ковщ дви- г ается по траектории, наиболее удаленной от стрелы экскаватора.Известно, что усилия в подъемном и тяговом канатах при постоянной массе ковша уменьшаются при удалении траекто- рии движения ковша от стрелы,и что усилие в подъемном ка.нате может быть выражено формулой

cos Sn, Ь при 0,0,

где Р - масса ковша;

Ч- - угол между тяговым канатом и горизонталью;

угол меячду подъемным канатом и вертикалью;

угол между прямой, проходящей через точки схода подъ- емнот о и тягового канатов с направляющих шкивов, и горизонталью;

угол между прямой, проходящей через точки схода ПОДЪ- Q производимой указанными приводами емного и тягового канатов

АП, л

л тм т;

С направляющих шкивов, и струной тягового каната. Тогда усилие в тяговом канате определяется по формуле

(

+ А„„„. ) /signA

no8i

15

где 5ign - сигнал начала подъе груженого ковша;

ST,

sinct

S in ч).

Sn

где

i. ,

arc cos

гТГТ

в.

HI

г. длины свешивающихся

I 1

частей подъемного и тягового канатов с направляющих шкивов- L - расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с направляющих шкивов.

ные от стрелы траектории ковша характеризуются большим значением отношения

/S.

И| -TI

Следовательно, показатель эффективности траектории переноса груженого ковша может быть определен выражением

+ S

Tl

nofti

де

S

rp,

THOM

поб ,

текущее среднее значение усилий, развиваемых главными приводами при транспортировке груженого ковша;

номинальное усилие, развиваемое приводом механизма тяги ковша; текущее среднее значение усилия, развиваемого приводом механизма поворота платформы.

Текущее среднее значение усилий

S|.p имеет тем большую величину, чем дальше траектория отстоит от стрелы экскаватора.

Аналогичное выражение можно записать, если использовать вместо усилий, развиваемых главными приводами, текущие средние значения работы.

л

тм

+ А„„„. ) /signA b

no8i

где 5ign - сигнал начала подъема груженого ковша;

b.i.

К.

no6i

АтГ

К

к ч

hi

пов &t

it

поб-:

Tl

noSi

При переносе порожнего ковша отношение должно быть не менее такового для груженого ковша,поскольку ковш может транспортироваться в опрокинутом состоянии, т.е. удален от стрелы за линию саморазгрузки ковша. Следовательно, для оценки зффек- тивности транспортировки порожнего ковша может быть использовано выражение, аналогичное для груженого ковша

А

ПОР

(

д но

+ А

П0в1

) /

/ sign В 1,

где

40

sign В 1 - сигнал начала разгрузки ковша.

Проведенные исследования подтверждают, что значение А увеличивается при удалении траектории ковша от оси стрелы. Следовательно, если при вы- полнении операций транспортирования груженого и порожнего формиро- Ар. , А,.„: , маши rpl (10Р

максимизируя этот показатель.

вать показатели

нист,

может увеличить произ водительность

экскаватора за счет более полного использования мощности главных приводов, при этом обеспечивается снижение энергозатрат на единицу перемещенной горной массы за счет обеспечения перемещения ковша по наиболее эффективным траекториям для данных условий работы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего

513284

предлагаемьсй способ; на фиг. 2 - структурная схема вычислительного устройства.

Предлагаемый способ включает измерение в процессе экскавации угловых перемещений валов приводов механизмов тяги ( Ч ) , подъема („1 ковша и поворота платформы (), якорных токов и токов цепей возбуждения двигателей приводов механизмов тяги (1.. ; i ) 10 подъема (Iг,, inf) ковша и поворота платформы dnoft, , inoft, ) формирование в процессе экскавации сигнала начгша подъема груженого ковша sign А 1 при одновременном вьшолне- }5 НИИ условий

sign а 1

d:

2,6 Р, 0,6

sign В О sign С О

де sign а 1

при условии.вращения двигателя механизма тяги в направлении, обеспечивающем сматывание каната с барабана; усилие в подъемном канате;

-С-П

I

П|

Ф.

5/2

и.

где Cf, - постоянная электродвигателя механизма подъема ковша;

q Л, 11(4

dt.

1

где q 5-15 - число интервалов интегрирования ;

ta t,

At 0,05-0,1 с-длительность интервала интегрирования;

Ф Ф ч п

(1 -

-магнитньш поток насьпцения двигателя механизма подъема ковша;

-постоянная намагничивания двигателя механизма подъема ковша;

(1)

20

25

30

35

40

тей тягйвого и подъемного канатов; .. L - расстояние между точками схода тягового и подъемного канатов с неправлякяцих шкивов;

sign отсутствие начала разгрузки ковша;

sign С 0-отсутствие начала операции заполнения ковша..

Сигнал sign в течение време- ни, начиная от момента выполнения условий (1) и до момента формирования сигнала sign . „J Формируют в процессе экскавации сигнал начала разгрузки ковша sign при одновременном выполне-г НИИ УСЛОВИЙ

45

(12}

(4)

50

где

скорость движения тягового каната;

скорость движения подъемного каната;

sign b 1, если

О,

14 гЧ

T btlAr t - t.

dt

) j.(13)

Сигнал sign в течение времени, начиная от момента вьшолнения условий (12) и до момента формирования сигнала sign .

Определяют начало операции заполнения ковша sign при одновременном вьшолнении условий

i 0,5 Р„ d 1 1 , A 0 В 0

(14)

sign d 1 при условии вращения двигателя механизма тяги в направ лении, обеспечивающем наматывание каната на барабан;

sign f 1,

если

Сигнал sign в течение времени начиная от момента выполнения условий (14) и до момента формирования сигнала sign в очерёдном цикле экскавации.

Определяют текущие значения средней величины работы, производимой приводами механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы

0

«.

at К Ч I

Л г. .

1

,поъ. I

nobi

(15) (16) (17)

де

Ч

л

Кз - KB

ПЧ 7

noBf

коэффициенты пропорциональности;углы поворота валов привода механизмов тяги,подъема, поворота в течение t t.;

-iru,/

q 1

2

-no8i

S dtj . (18)

Определяют текущее значение суммарной величины работы, производимой приводами механизмов Тяги, подъема ковша и поворота платформы при ; транспортировке груженого ховша

(

X

т ном

noM / siBnA 1, (19)

где - номинальное значение работы привода механизма тяги при транспортиров- : ке ковша; Определяют текущее значение суммарной величины работы,производимой приводами механизмов тяги,подъема ковша и поворота платформы при транспортировке порожнего ковша

nopi

. 20

Г «ом- А„об, )/sisn 1. (20)

Использование главных приводов драглайна характеризуется при заполнении ковша величиной А

Tt

при транс

,

портировке груженого ковша величиной

, при транспортировке порожнего ковша величиной .

Комплекс технических средств для реализации предлагаемого способа

30 (фиг, 1) содержит датчики 1 углов поворота валов приводов механизмов тяги 2 подъема, 3 поворота платформы, вычислительное устройство 4.и связан- ньй с ним выходной узел 5. Вычисли35 тельное устройство 4 по цепям 6-13 подключено к электрическим цепям электрооборудования экскаватора, а по цепям 14-27 в вычислитель 4 вводится нормативная информация,

40

Вычислительное устройство 4 содержит (фиг. 2) узлы 28 вычисления среднего значения тока возбуждения двигателя механизма подъема i. , 29

.вычисления среднего значения тока цепи якоря 1„,- , 30 и 31 вычисления текущих значений длин подъемного

КП1

и тягового t

кТ1

канатов, 32

вычисления среднего значения намагни- чивающиего потокаЯ двигателя механизма подъема, 33 определения усилия в подъемном канате 34 и 35 вычисления длин свисающих частей подъемного Tj, и тягового кана- тов, 36 формирования сигнала начала подъема ковша sign А-, 37 определения расстояния d,- между центром ковша и прямой, соединяющей точки схода тягового и подъемного канатов с направля9-13

ющих шкивов, 38 определения текущего значения проекции свисающей части подъемного каната на ось стрелы, 39 формирования сигнала начала разгрузки ковша sign В, 40 вы- числения среднего значения тока цепи якоря механизма тяги 1-, 41 опреде- дения уровня среднего значения 1. ., 42 формирования сигнала начала заполнения ковша sign С, 43 определения скорос ти изменения среднего значения тока , 44 вычисления среднего значения тока цепи якоря механизма поворота I pg., 45-47 определения текуие- го среднего значения работы, произво- ДИМОЙ приводами механизмов тяги ( ) подъема (А ) и поворота платформы (, сумматоры 48 и 49.

Выходы узлов 28 и 29 подключены к соответствующим входам узлов 32 и 33,выход узла 32 подключен к соответствующему входу узла 33, выход которого подключен к входам узлов 36 и 42-, выходы узлов 30 и 31 подключены соответственно к входам 34 и 35, вы- ход .узла 34 подключен к входам узлов 37 - 39, выход узла 35 подключен к входам узлов 38 и 39, выход узла 38 подключен к входам узлов 36, 37 и 39., выход последнего, подключен к входам узлов 36, 42 и 49, выход, узла 37 подключен к входам узлов 36 и 39 выход узла 36 -подключен к входам узлов 39, 42 и 48, выход узла 40 подключен к входам узлов 41, 43 и 45,, выход узла 41 подключен к входу узла 39., выход узла 42 связан с вxoдa ш узлов 36 и 39, выход узла 47 подключен к входам узлов 48 и 49, выход узла 43 подкпючен к входу узла 42,выход 5 зла 44 подключен к входу узла 47,выходы узлов 45-47 связаны с соответствующими входами узлов 48 и 49.

Устройство работает следующим об- разом.

В процессе экскавации с выходов датчиков 1-3 на вход вьмислителя 4 по шине А поступают сигнах1ы iJj , Ч .., Ч и, 5 характеризующие соответст вующие текущие, значения угловых перемещений валов приводов механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы. Одновременно по шине А в вычислитель 4 поступают сн1 налы 1., ,

-nt nofel - -Tl -ni 1106. S1R11 и.,

sign d . По шине В в вычислитель 4 ВЕО-- дится нормативная информахщя: коэффи1 . 10

.диенты К, - KS,.L, Е, , 1., Р,

п п - п тном

На выходе узла 28 вычислителя 4

формируется сигнал, пропорциональный ipii (формула 5), в результате чего на выходе узла 32 формируется величина Я п,- (формула 4) . На выходе узла 29 формируется сигнал, пропорциональный 1 (формула 3), который поступает на вход узла 33. На выходе последнего формируется сигнал,пропор цион альный усилию в подъемном канате S,- (формула 2). На выходах узлов 30 и 31 формируются сигналы,пропорциональные {„„, Г. (формулы 10

л

и 11), которые поступают на входы узлов 34 и 35. На выходах последних формируются сигналы, пропорциональные текущим значениям длин подъемного 1 и тягового f. канатов (формулы 7 и 9), которые поступают на входы узлов 37-39. В результате этого на выходе узла 38 формируется величина Ь (формула 8), на выходе 37 - dj (форм1 ла 6). В момент отрыва груженого ковша от забоя на выходе узла 36 формируется sign (формула 1), который поступает на узел

48,sign в теченне операции транспортировки груженого ковша и sign при sign В 1 или

sign .На выходе узла 40 формиру- ется сигнал,пропорциональный l. (формула 13), который поступает на входы узлов 41, 43 и 43 по цепи 3 шины Б в выходной узел 5. На выходах узлов 41 и 43 формируются сигналы sign b, sign , которые поступают в узлы 39 и 42.

В начале ра;1грузки ковша в отвале на выходе узла 39 формируется сигнал sign (формула 12), который поступает на входы узлов 36, 42 и

49,sign в течение операции транспортировки порожнего ковша,и при sign sign . На выходе узла 44 формируется сигнал, пропорциональный rtoe (формула 18), который поступает на вход узла 47.На выходах узлов 45-47 формируются сигналы, пропорциональные выполненным работам приводов механизмов тяги

(формула 15, подъема формула 16) ковша и поворота платформы noRi (формула 17) . Указанг ые сигналы поступают на соответствующие входы узлов 48 и 49, на-выходах которых вырабатываются сигналы, пропорциональные текущему значению суммарной величины работы, производимой приводами механизмов тяги, подъема и поворота платформы при транспортировке груженого А|.р (формула 19) и порожнего . (формула 20) ковша. Вьжодные сигналы с узлов 48 и 49 по цепям 1 и 2 шины Б поступают в выходной узел 5, где индицируются их значения.

Машинист экскаватора, наблюдая в процессе заполнения ковша фактическое значение I

Т)

при транспортировrt

rPi

И при

ке груженого: ковша А транспортировке порожнего ковша пор имеет возможность сопоставлять их с соответствующими норматив- .ными значениями для данных условий экскавации и реализовывать соответствующие управляющие воздействия на главные приводы экскаватора,направленные на устранение рассогласования между фактическими величинами 1 , А,. , А,ру и их нормативными значениями.

Таким образом, наличие указанной . информации о загрузке главных приводов экскаватора в процессе экскавации позволяет машинисту экскавато- ра при выполнении каждой операции цикла экскавации производить оценку эффективности ее выполнения и тем самым дает возможность лучше использовать мощности главных приводов, что приводит к увеличению эксплуатационной производительности экскаватора.

Формула изобретен, ия

Способ оперативного контроля использования экскаватора-драглайна, включающий измерение угловых перемещений валов и токов якорных цепей двигателей приводов механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы, формирование сиг налов начала подъема груженого ковша и начала его разгрузки, отличающийся тем,что, с целью повьш1ения точности контро

ля путем учета фактического использования приводов механизмов экскаватора, дополнительно измеряют токи цепей возбуждения двигателей приводов механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы, определяют начало операции заполнения ковша и текущие значения средней величины работы, производимой приводами механизмов тяги, подъема ковша и пово- . рота платформы, с учетом которых определяют текущие значения суммарной величины работы, производимой приводами механизмов тяги, подъема ковша и позворота платформы при транспортировке груженого и порожнего ковша по формулам

0

А. fPi

А

nopi

(bi

-с.

Т1

А„. )/signA 1 ;

.т«ом

)/signB 1,

5

0 5

0

5

0

где А

Т)

по

текущие средние значения работы,производимой приводами механизмов тяги, подъема ковша и поворота платформы;

sign А 1 - сигнал начала подъема груженого ковша;

sign В 1 - сигнал начала разгрузки ковша;

номинальное : значение работы привода механизма тяги при транспортировке ковша,

сравнивают полученные текущие значения суммарной величины работы с нормативными и по величине рассогласования формируют управляклр1е воздействия на приводы механизмов экскаватора.

т ком

Фаг. /

©

Фиг. 2

©

Составитель В.Чуприн Редактор И.Горная Техред И.Верес Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3460/33 Тираж 606Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к способам измерения параметров работы,выполненной драглайном при ведении открытых горных работ. Цель изобретения - повьшение точности контроля путем фактического использования главных приводов (П) экскаватора. В процессе экскавации измеряют угловые перемещения валов и токи якорных .де-) пей двигателей главных П: механизмов тяги, подъема и поворота платформы. Формируют сигнал начала подъема груженого ковша sign и сигнал начала разгрузки ковша sign . Измеряют токи цепей возбуждения двиг зте- -лей П экскаватора. Определяют текупще значения А hi 0061 средней величины работы , производимой главными П, текущие значения суммарной величины работы,производимой главныгруженого А ми П при транспортировке ковша . и порожнего ковша по формулам Арр, t (А,,,- А Ji Aftoeiljsign А 1; , пор t тном АГ,+ А AoBi I/sign t(A,, В 1, где А-гном номинальное значение работы П механизмов тяги при транспортировке ковша. Использование главных П драглайна характеризуют при заполнении ковша величиной А а при транспортировке порожнего ковша - величиной А„.. . По сопоставлению величин . и . с А Тном формируются соо тветствующие управляющие воздействия на главные П экскаватора. 2 шт. Ь