Способ управления движением ковша драглайна при копании и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК E02F3/48 E02F9/20 

11

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для автоматизации управления рабочим оборудованием экскаватора-драг лайна в процессе копания.

Цель изобретения - повьшение производительности экскаватора-драглайна и снижение динамических нагрузок на его рабочее оборудование и меха- низмы в процессе копания.

Согласно способу управления движением ковша, драглайна при копании, включающему измерение пути копания, измерение усилий в подъемных и тяго- вых канатах, измерение рассогласова- ;ния между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными значениями и формирование заданного изменения усилия в подъемных канатах для управления процессом копания, дополнительно формируют программу заданного изменения усилия тяговых канатов в зависимости от длины пройденного ковшом пути копания, а формирование заданного изменения усилия в подъемных канатах производят в зависимости от величины рассогласования между заданным программным и фактическим усилием тяговых канатов на протяжении всего процесса копания, при этом программу заданного изменения усилия тяговых канатов в зависимости от длинь пройденного ковшом пути копания формируют по еле-

тяговых канатов S, в начале прот. bf(A

где S.

т. i«A

дующей зависимости:

цесса KonarikH до конечного значения усилия тяговых канатов в конце заданного пути копания Ь по линей- 40 ной зависимости. Измеряют фактическое усилия тяговых канатов в процессе копания. Измеряют рассогласование между заданньш программным и фактическим усилием тяговых канатов на 45 протяжении всего процесса копания и в зависимости от величины этого рассогласования формируют заданное изменение усилия в подъемных канатах

(1,)

(U) STO STO +К.1,,

заданное усилие тяговых канатов в процессе кoпaнияi .начальное усилие тяговых канатов, которое выбирают pasHbw сопротивлению резания грунта Рр на зат. стол

К

ST.-S

то

данной глубине копания (в зависимости ; от категории разрабатываемых грунтов Рр (0,2-0,5)S,,., стопорное усилие тяговых канатовJ

коэффициент, характеризующий Интенсивность приращения усилия тяговых кана50

§5

на протяжении всего процесса копания. Измеряют фактическое усилие подъемных канатов в процессе копания. Измеряют рассогласование между заданным и фактическимусилием подъемных канатов и в зависимости от величины этого рассогласования формируют управляющее воздействие, которое подают на вход электропривода подъемной лебедки пя управления процессом копания.

5 0 0 5

ТК

L,. 5

тов в процессе копания от начального ДО конечного значения З.на заданном пути копания

конечное усилие тяговых канатов (в зависимости от категории разрабатываемых грунтов

(0,7-0,9)S,J; заданньй путь копания (в зависимости от категории грун- тов L(2-5)l,,g ,

где длина. ковша);

1 - текуш,ее значение пути копания.

Способ управления движением ковша драглайна при копании осуществляют следующим образом.

Перед началом работ, в зависимости от категории разрабатываемых грунтов, задают начальное S и конечное З-гц значения усилия тяговых канатов и длину -пути копания L.

В процессе копания измеряют текущую длину пути копания. Формируют программу заданного изменения усилия тяговых канатов в зависимости от длины пройденного ковшом пути копания от начального значения усилия

тяговых канатов S, в начале про

на протяжении всего процесса копания. Измеряют фактическое усилие подъемных канатов в процессе копания. Измеряют рассогласование между заданным и фактическимусилием подъемных канатов и в зависимости от величины этого рассогласования формируют управляющее воздействие, которое подают на вход электропривода подъемной лебедки пя управления процессом копания.

3

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего данный способ; на фиг. 2 - функциональная схема программного блока 14.

Устройство для управления движеем ковша драглайна при копании включает рабочее оборудование в виде коша 1, подвешенного на подъемных 2 и тяговых 3 канатах, двигатель 4 подъемной лебедки 5 и двигатель 6 тяговой лебедки 7. Двигатели 4 и 6 управляются блоками 8 и 9 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. На вход блока регулирования 8 подается сигнал управления от регулятора 10 натяжения подъемных канатов, на первый вход которого подается сигнал с выхода датчика 11 натяжения подъемных канатов, а на второй вход - сигнал с выхода регулятора 12 натяжения тяговых канатов Входные сигналы к регулятору 12 натжения тяговых канатов поступают от датчика 13 натяжения тяговых канатов и от программного блока 14, вхо которого через датчик 15 пути копания подключен к якорной цепи двигателя 6, причем программный блок 14 включает в себя сумматор 16, потенциометр 17 задания начального усили тяговых канатов и потенциометр 18 задания коэффициента приращения усилия тяговых канатов в процессе копания .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работ машинист задает программу регулирования усили тяговых канатов 3 в программном блоке 14, устанавливая в зависимости о категории разрабатываемых грунтов птенциометром 17 начальное усилие тя

говых канатов S и потенциометром 18 коэффициент К приращения усилия тяговых канатов - в процессе копания от начального S до конечного значения Ь. на заданном пути копания L .

После опускания ковша 1 в точку начала копания, машинист включает устройство. При этом командоаппарат ручного управления скоростью подъемной лебедки 5 отключается от электропривода подъемной лебедки 5, а сигнал заданного усилия подъемных канатов Sf, jjj, поступающий на второй вход регулятора 10 натяжения подъемных канатов с выхода регулятора 12 натяже0

5

0

5

0

ния тяговых канатов, пропорционален некоторому начальному усилию подъемных канатов S (например, весу упряжи ковша). Затем машинист начинает процесс копания, устанавливая ко- мандоаппаратом ручного управления скоростью тяговой лебедки 7 желаемую скорость движения тяговых канатов 3.

В начале процесса копания при движении ковша вдоль забоя с заданной скоростью происходит заглубление ковша в грунт на заданную толщину стружки под действием собственного веса. Заглубление происходит до тех пор, пока сигнал фактического усилия натяжения тяговых канатов S(l ), поступающий на первый вход регулятора 12 натяжения тяговых канатов с .выхода датчика 13 натяжения тяговых канатов, не превьшгает сигнал заданного усилия тяговых канатов т поступающий на второй вход регулятора 12 натяжения тяговых канатов с выхода программного блока 14, т.е. пока рассогласование между, заданным программным .и фактическим значениями усилия тяговых канатов Е имеет положительное значение (f.

5

с

у з„(1)-5(1) 0). После достижения ковшом заданной глубины копания, т.е. возрастания усилия тяго-) вых канатов до заданного значения, стабилизация заданного усилия тяговых канатов осуществляется путем регулирования усилия подъемных канатов 2 на основании сигнала задания уси

лия подъемных канатов S

я. зад

поступающего на второй вход регулятора 10 натяжения подъемных канатов-с выхода регулятора 12 натяжения тяговых канатов, следующим образом. В случае, если фактическое усилие тяговых канатов в процессе копания превысило заданное значение ) (ковш черезмерно заглубился или встретил препятствие), т.е. рассогласование между заданным и фактическим значением усилия тяговых канатов имеет отрицательное значение (

Зт.зс,(1к регулятор 12 натяжения тяговых канатов формирует

сигнал заданного усилия натяжения подъемных канатов S, для регулятора 10 натяжения подъемней канатов по закону

Snac..,-bKjedt-bK

d

dt

где S

год

по

пДиД

заданное усилие подъемных канатов-, начаУгьное усилие подъемных канатовi величина рассогласования между заданным и фактическим значением усилия тяговых канатовJ соответственно коэффициенты пропорциональной интегральной и дифференциальной составляющих ГИД - регулятора натяжения тяговых канатов (в зависимости от конкретных условий настройки регулятора K и К„ могут принимать нулевые значения) .

Натяжение подъемных канатов увеличивается, и -ковш приподнимается до тех пор, пока усилие в тяговых канатах не сравняется с заданным. Если после подъема ковша усилие тя- говьпс канатов оказалось меньше заданного (что бьшает после обхода непреодолимого препятствия), заданное усилие подъемных канатов снова равно начальному усилию S и ковш

заглубляется на заданную глубину по действием собственного веса. Таким образом обеспечивается стабилизация заданного усилия тяговых канатов в процессе копания.

При движении ковша в забое на вход программного блока 14 поступае сигнал с выхода датчика 15 пути копания, увеличивающийся пропорционално пройденному ковшом пути копания, под воздействием которого программный блок 14 формирует сигнал задания для регулятора 12 натяжения тягвых канатов, обеспечивающий увеличение усилия в тяговых канатах в фу кции пути копания для компенсации возрастающего сопротивления грунта копанию, обусловленному увеличением сил трения ковша.о грунт, под воздействием возрастающей массы ковша и сил сопротивления перемещению призмы волочения и грунта в ковше. Этим обеспечивается постоянная толщина стружки в процессе копания.

После заполнения ковша (оценивается машинистом визуально) машинист переводит командоаппараты ручного управления скоростью подъемной и тяговой лебедок в нужное для транспор

тирования ковша чает устройство.

положение и отклю0

5

0

35

45

Формула изобретения

1. Способ управления движением ковша драглайна при копании, включающий измерение пути копания, .измерение усилий в подъемных и тяговых канатах, измерение рассогласования между усилиями в подъемньк и тяговых канатах с их заданными значениями и формирование заданного изменения усилия в подъемных канатах для управления процессом копания, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности экскаватора-драглайна.и снижения динамических нагрузок на его рабочее оборудование и механизмы, в процессе копания формируют программу заданного изменения усилия тяговых канатов в зависимости от длины пройденного

5 ковшом пути копания, формируют заданное изменение усилия в подъемных канатах в зависимости от величины рассогласования между заданным программным и фактическим усилием тяго0 вых канатов на протяжении всего процесса копания, при этом программу заданного изменения усилия тяговых канатов в зависимости от длины пройденного ковшом пути копания формируют по следующей зависимости:

0

5

Т.ЗйА

(Ij STO + К-1

к

где S.

..«A(IK

го

К .STO L,,

заданное усилие тяговых канатов в процессе копанияj начальное усилие тяговых канатов;

коэффициент, характеризующий интенсивность приращения усилия тяговых канатов в процессе копания от начального

го

до на

к значение

конечного

ncL заданном пути копания L 11 - текущее

пути копания.

2. Устройство для управления движения ковша драглайна при копании, содержащее двигатели подъемной и тяговой Лебедок, соединенные с блоками регулирования скорости подъем

7

ной и тяговой лебедок, регулятор натяжения подъемных канатов, соеди- ненныг е блоком регулирования скорости йодъемной лебедки, регулятор натяжения тяговых канатов, датчики натяжения подъемных и тяговых канатов, вход которьпс соединен с подъемными и тяговыми канатами, а выход подключен к регуляторам натяжения . подъемных и тяговых канатов, датчик пути копания, вход которого соедине с двигателем тяговой лебедки, отличающееся тем, что оно снабжено программным блоком, вход которого соединен с выходом датчика пути копания, а выход подключен к второму входу регулятора натяжения тяговых канатов, при этом выход регулятора натяжения тяговых канатов соединен с вторым входом регулятора натяжения подъемных канатов, а про

Uon

1

5

0

3745

5

0

8

граммный блок состоит из сумматора, источника опорного напряжения, потенциометра задания начального усилия тяговых канатов и потенциометра задания коэффициента приращения усилия тяговых канатов в процессе копания, причем к входу по тенциометра задания начального усилия тяговых канатов подключен источник опорного напряжения, а его выход соединен с первым входом сумматора, выход потенциометра задания коэффициента приращения усилия тяговых канатов в процессе копания подключен к второму входу сумматора, вход потенциометра задания коэффи-. циента приращения усилия тяговых канатов в процессе копания является входом программного блока, а выход сумматора является его выхо - дом.

/7

Jt

WJ

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить производительность экскаватора-драглайна и снизить нагрузки на его рабочее оборудование и механизмы в процессе копания. Для этого соответствующими датчиками 15, 11 и 13 в процессе копания измеряют длину 1 пути качания и усилия в подъемных канатах (ПК) и тяговых канатах (ТК). Затем измеряют рассогласования между усилиями в ПК и ТК и их заданными заа- чениями и формируют регулятором 10 заданное изменение усилия в ПК для управления процессом копания. Дополнительно формируют программу заданного усилия ТК, в зависимости от1, для чего устр-во для осуществления способа снабжено включенным между . датчиком 15 и регулятором 12 натяжения ТК программным блоком 14. При этом формирование заданного изменения усилия в ПК производят в зависимости от величины рассогласования между заданным программным ST.JOI ч) фактическим усилием ТК на протяжении всего процесса качания. Программу заданного изменения усилия ТК в зависимости от 1 формируют по следующей зависимости: ST. зал k S jj+K-1, где - начальное уси- лие ТК, К - коэффициент, характеризующий интенсивность приращения усилия ТК в процессе копания от S до его конечного значения 8,.. на заданном пути копания. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. . /-S5 i W 00 со 00 4 сд

...,J

. 2

Составитель О.Капканец Редактор М.Недолуженко Техред М.ДиД{.1К . Корректор М.Шароши

Заказ 3929/25 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.