Способ автоматического учета основных показателей работы драглайна Советский патент 1988 года по МПК E02F3/48 

Изобретение относится к измерению параметров выполненной работы при проведении горных работ открытым способом с применением экскаватора-драг- лайна, а именно при выполнении вскрышных работ по бестранспортным технологическим схемам, и, в частности, предназначается для учета количества вы- полненной основной работы (подсчет числа циклов экскавации), длительности выполнения основной работы и длительности простоя.

Цель изобретения - увеличение точности автоматического учета основных показателей работы драглайна.

Согласно изобретению измеряют длительности неподвижного состояния и вращения поворотной платформы, устанавливают два уровня загрузки ковша, измеряют длительности работы двигателя механизма, подъема ковша с низким (,. ) и высоким (Т ду.) уровнями загрузки, длительность выполнения ос- - новной работы, включающую длительно- сти вьтолнения операции черпания, разгрузки ковта и длительности периода между этими операциями в каждом цикле экскавации, угол между физической вертикалью и осью подвески инер- ционной массы к вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы . длительность простоя, при этом состояние простоя (sign ) определяют как совпадение в течение t сигнала неподвижного состояния -экскаватора и Величины тока в якорной цепи.двигателя механизма подъема ковша, не превьш1ающей 2 - 5% его номинального значения, а неподвижное состояние экскаватора определяют как вьшолненйе условия равенства нулю отношения приращения в единицу времени угла между физической вертикалью и осью подв«гс- ки инерционной массы к вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы к этой же единице времени, при этом операцию черпания определяют как одновременное в течение не менее 2 с выполнение условий .

IH; 1

h«

TH , ,

sign НТК 1,

операцию транспортировки груженого ковша определяют после выполнения

операции черпания, как одновременное в течение не менее 2 с выполнение условий

Ifl.ycT

ер 1

- Т,

7/ С

1

sign НТК 0,

операцию разгрузки ковша определяют после вьтолнения операции транспортировки груженого ковша как одновременное в течение не менее 2 с выполнение условий

sign НТК 1;

Тиу. - Tsy.7,C:i;

0 5 0 5 0 5 0

5

где 1.

п. ст

-ток якорной цепи двига- теля механизма подъема

ковша;

-С - установленное превьш1вние длительности отсутствия вращения поворотной . платформы наддлитель- ность наличия ее вращения;

-установленный уровень тока якорной цепи двигателя механизма подъема ковша при транспортировке груженого ковша;

С - установленное превьшгение длительности работы двигателя механизма подъема ковша с низким уровнем загрузки длительности его работы с высоким уровнем загрузки;

sign НТК 1 - сигнал, характеризующий положение командеаппарата управления привода механизма тяги ковша, обеспечивающего наматывание тягового каната на барабан лебедки,

цикл экскавации определяют как последовательное вьтолнение операций черпания, транспортировки груженого ковша и его разгрузки, а длительность въг- полнения основной работы определяют как сумму длительности между операциями черпания и разгрузки ковша и длительности между операциями разгрузки ковша и черпания в последующем ци кле экскавации.

n.VcT

1,3 К p.

+ (0.6-0,8)Р.„,

где Р,

гр.нои

- номинальная загрузка

ковша.

При выполнении этой операции, как и в случае черпания, существенную роль могут играть вариации параметров забоя и индивидуальных приемов по управлению экск аватором. Учет . этих факторов в предлагаемом способе обеспечивается контролем вьтолнения

- Т

н С,

В предложенном способе обеспечивается с большей надежностью контроль вьтолнения операций цикла. Так, при определении операции черпания ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша может достигать 30% номинального его значения, но при этом не может превысить If, „, так как в случае IM; 1., ковш отрывается Ю от забоя и операция черпания прекращается. Поэтому-выполнение первого условия выполнения операции черпания If,. If, позволяет машинисту при необходимости создавать значительные нагрузки привода механизма подъема (например, при быстром выборе слабины подъемного каната, при глубинах черпания, близких к предельным и 20 Т.д.). Кроме. того, при черпании по-, воротная платформа преимущественно должна находиться в неподвижном состоянии, в противном случае операция черпания также физически неосуществи- 25 дежно фиксировать в указанных усло- ма. Это обстоятельство в способе виях выполнение операции транспорти;ровки .груженого ковша.

При в ьшолнении операции разгрузки

второго условия Т ер,

которое характеризует цреимуществен- ное состояние вращения поворотной платформы. Третье условие sign НТК О является также обязательным, при осуществлении операции транспортировки груженого ковша (при sign .НТК 1 ковш может разгрузиться).. Совокупность всех трех условий в течение времени t, после выполнения операции черпания (sign 4 1) позволяет научитывается контролем вьтолнения второго обязательного условия Т ц. - Тер-, С,, где С, 4 - 8 с.

Третье условие sign НТК 1 является также обязательным при физическом осуществлении операции черпания. Совокупность же всех трех условий в .течение времени t, (t 2 с) позв о- ляет надежно фиксировать выполнение операции черпания при всех возможных вариациях параметров забоя и индивидуальных .приемов по управлению экскаватором.

При вьшолнении операции транспортировки груженого ковша, очевидно, должно вьшолняться первое условие I,,. / 1)1.VcT .обеспечивающее контроль уровня заполнения ковша,Величина

ковша обязательным условием является 30 sign. НТК 1 и вторым - Tj,,.- Т ву.

7/ С ( 3 - 5 с) , которое обеспечивает надежный контроль установленной загрузки, порожнего ковша. Если после разгрузки ковша длительность

35 Тцу превьщгает длительность Tgy не

е .

менее, чем на С, то подтверждается в

данной ситуации наличие разгруженного ковша.

Совокупность указанных условий в.

40

течение времени t . после выполнения операции тр анспортировки груженого ковша позволяет надежно фиксировать вьтолнение операции разгрузки при

ID.VCT определяется из следуюпщх сооб- 45 вариациях параметров паспорта экска- ражений. Известно, что 1. kS. 1,3 kP|, где k - коэффициент про

порциональности, S.; - усилие в подъемном канате от действия концевой нагрузки Р- в зоне разгрузки ковша. Поскольку Р. Р р + Р гр; . где

Рд масса порожнего ковша; Р г{4 масса грунта в ковше,то, устанавливая минимальный уровень загрузки ковша в зависимости от условий, экскавации в пределах 60 - 80% от номинального значения, величина I , т может быть определена из выражения

50

вации и приемов по управлению экскаватором.

Таким образом, при определении указанных операций цикла экскавации реализуется принцип неопределенности, заключающийся в надежном формировании информации о факте свершения события (выполнении операции цикла) за счет потери информации о gg моменте времени свершения этого события.

Объективньй контроль вьтолнения операций цикла в последовательности Uign 4 1 i - ТГК 1 1) n.VcT

1,3 К p.

+ (0.6-0,8)Р.„,,

о фиксировать в указанных усло- выполнение операции транспортигде Р,

гр.нои

- номинальная загрузка

ковша.

При выполнении этой операции, как и в случае черпания, существенную роль могут играть вариации параметров забоя и индивидуальных приемов по управлению экск аватором. Учет . этих факторов в предлагаемом способе обеспечивается контролем вьтолнения

дежно фиксировать в указанных усло- виях выполнение операции транспорти- Т

н С,

дежно фиксировать в указанных усло- виях выполнение операции транспортивторого условия Т ер,

которое характеризует цреимуществен- ное состояние вращения поворотной платформы. Третье условие sign НТК О является также обязательным, при осуществлении операции транспортировки груженого ковша (при sign .НТК 1 ковш может разгрузиться).. Совокупность всех трех условий в течение времени t, после выполнения операции черпания (sign 4 1) позволяет наковша обязательным условием является sign. НТК 1 и вторым - Tj,,.- Т ву.

7/ С ( 3 - 5 с) , которое обеспечивает надежный контроль установленной загрузки, порожнего ковша. Если после разгрузки ковша длительность

Тцу превьщгает длительность Tgy не

е .

менее, чем на С, то подтверждается в

данной ситуации наличие разгруженного ковша.

Совокупность указанных условий в.

течение времени t . после выполнения операции тр анспортировки груженого ковша позволяет надежно фиксировать вьтолнение операции разгрузки при

вариациях параметров паспорта экска-

вации и приемов по управлению экскаватором.

Таким образом, при определении указанных операций цикла экскавации реализуется принцип неопределенности, заключающийся в надежном формировании информации о факте свершения события (выполнении операции цикла) за счет потери информации о моменте времени свершения этого события.

Объективньй контроль вьтолнения операций цикла в последовательности Uign 4 1 i - ТГК 1 1) 5

-f (sign P lj,B свою очередь обеспечивает надежное определение цикла экскавации и длительности вм- полнения основной работы, включающей длительности выполнения операций черпания 5 разгрузки ковша и длительности периода между этими операциями.

Состояние простоя определяется как совпадение в течение t, сигнала неподвижного состояния экскаватора (sign НС 1) и величины тока в якорной цепи двигателя механизма подъема ковшаJ не превьшающей (0,02-0,05)1 где 1 „р номинальный ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша.

При этом неподвижным экскаватором считают, если

-1

п. но

-О,

где AV- « с VP . приращение

1 . i 1+4

угла меяоду физической вертикалью и осью подвески инерционной массы и вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы в течение отрезка времени t .

Vr.

Следовательно, при --

idt

О от

сутствует изменение положения поворотной части экскаватора в трехмерном пространстве, т.е. экскаватор находит ся в неподвижном состоянии. Дополнительное условие по ограничению вели- чины тока в якорной цепи двигателя механизма йодъема ковша исключает из состояния простоя состояние неподвижного экскаватора с поднятым ковшом без включения механического тормоза.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализаций предлагаемого способа; на фиг. 2 - структурная схема вычислителя.

Способ реализуют следующим образом.

В прбцессе экскавации измеряют ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша „. и, определяют наличие неподвижного состояния (sign II I) , отсутствие нагрузки привода механизма поворота и наличие вращения (sign Вр 1) поворотной платфор- Мы (наличие нагрузки привода ма поворота).

Измеряют длительность вращения поворотной платформы на интервале Т

бр,

и,

6

dT

9Pl

(О

5 вр.

TfK

где п. - число периодов dTgp. на

sign Вр

J

интервале Т ; Т 20 - 30 с;

сигнал, характеризующий вращение поворотной платформы в любую сторону

sign Вр 1, если sign Н О (3)

«

(стрелкой показан переход от одного контролируемого состояния, например sign Вр 1, к другому контролируемому состоянию, например sign Н 1);

Измеряют длительность неподвижного состояния поворотной платформы на интервалах

к

Xl4T

Kj

(А)

ЛТ.

TfKj

-t

TtK

sign Н sign Вр

sign Вр J

sign H 1 (5)

где n - число периодов Л Т ц. на интервале Т,. Определяют положение командоаппа- рата управления привода механизма тяги ковша, обеспечивающего наматьшанив тягового каната на барабан лебедки (sign НТК 1) и вьшолнение операции черпания sign , если в течение t вьшолняются условия

I

Ьп

TH, - Tgf sign НТК

/ С,; 1,

(6)

t -. длительность совпадения кон-;

контролируемых сигналов; 1 - средний ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша при транспортировке порожнего ковша;

С« - принимаемая константа, С

4 - 8 с.

Определяют выполнение операции транспортировки груженого ковша sign ТГК 1, если после выполнения операции черпания (sign ) в течение t, вьтолняются условия

I... т

h.VCT j

Тер - Т„. С,;

U218308

Устанавливают низкий и зысоктп

ВЧ

уровни загрузки ковша

при „. 1,3 I

при 1.7/1,3 I

hn

(13)

10

Определяют выполнение операции разгрузки ковша sign Р 1, если после вьтолнения операции транспортировки груженого ковша (sign ТГК 1) в течение t, выполняются условия .

Изобретение относится к измере- .нию параметров выполненной работы при провед«гнии горных работ открытым способом с применением экскаватора-драглайна. Цель - повышение точности учета основных показателей работы драглайна. Для этого состояние простоя определяют как совпадение в течение tj сигнала неподвижного состояния экскаватора и величины тока в якорной цепи двигателя механизма подъема ковша, не превьшающей 2-5% его номинального значения. Неподвижное состояние экскаватора определяют как вьтолнение условия равенства нулю отношения приращения в единицу времени угла между физической вертикалью и осью подвески инерционной массы к вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы к этой же единице времени. Цикл экскавации определяют как последовательное вьтолнение операций черпания, транспортировки груженного ковша и его разгрузки. Длительность основной работы определяют как сумму длительности между операциями черпания и разгрузки ковша и длительности между операциями разгрузки ковша и черпания в последующем цикле. Т.обр., при определении указанных операций циклов экскавации реализуется принцип неопределенности. Он заключается в надежном формировании информации о факте свершения события (вьшолнении операции цикла) за счет потери информации о моменте свершения этого события. 2 ил. (Л 4 00 оэ

sign НТК - О,

1 ст ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша при транспортировке груженого ковша с принятым уровнем его загрузки.

п. чет

(0,5 - 1,0)1,.

h. мем

;

где 1 - номинальный ток якорной цепи двигателя механиз| а подъема ковша;

Измеряют в процессе экскавации на интервалах Т (Т. 15-20 с) длительность работы двигателя механизма подъема ковша с низким уровнем загрузки

и.

Hi,

Тнч ;

dT

КЧ;

Ttk

тек

In.- 1.3 I

hn

I...3 I

nn

(10)

Измеряют в процессе экскавации дпительз;ость выполнения основной работы (работы по перемещению горной массы из забоя в отвал и возврат по- где.Пз - число периодов йТц,,,. на ий- рожнего ковша в забой)

тервале Т.-Измеряют на интервалах Т длитель- kocTb работы двигателя механизма с I t -t+&

подъема ковша с высоким уровнем загрузки

оси i

тек

50

sign

sign (17)

пз

: йТ ;

ЙТ

15

sign НТК 1;

(14)

НЧ;

- Т

ev,

7 С,

где С - принимаемая константа,

20 С, 3-5с.

Определяют выполнение цикла экскавации путем контроля последовательного выполнения операций черпания (sign Ч 1), транспортировки груже25 кого ковша (sign ТГК 1) и его разгрузки (sign Р 1), т.е. sign Ц 1, если

sign sign ТГК Р 1 (15)

30 Суммируют.в процессе экскавации выполненное число циклов экскавации 35 в течение смены длительностью t.

CW

N. (sign Ц l)j. (16)

40

nn

(10)

ий-

с I t

оси i

тек

50

sign

sign (17)

где пЧ - число периодов на

интервале смены Tj 8- 12 ч;

Л. - длительность операции транспортирования порожнего ковша в i-M цикле экскавации;

Чп., ЧпкИ V 1 4; О,.если. Цп / Cj. (19)

тпк.

тек

-t

ГГРс

sign Ч

+1

sign Р 1 (20)

где Сд - принимаемая константа,

С, 30 - 40 с;

sign Ч,1 -сигнал вьшолНения операции черпания в (1+1)м цикле экскавации. Измеряют в процессе экскавации угол между физической в ертикаль}о и осью подвески инерционной массы к вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы Vc- .

)0пределяют неподвижное состояние экскаватора

где dt 1 - 5 с,

Определяют состояние простоя экскаватора sign 11 1 , если в течение tj выполняются условия

sign НС 1;

Ip. 40.02-0,05)1,

(22)

ном

где t - длительность совпадения кон- Тролируемьк сигналов, t . / 30 с. Измеряют длительность простоя

Ч

Тпр; - пр ,

(23)

- t

тек

-t

тек

sign П О sign П 1 где rij - число периодов л Т пр. на интервале смены Tj. Устройство содержит датчик 1 тока якорной цепи двигателя механизма подъема ковша, датчик 2 положения рукояти командоаппарата управления приводом поворота платформы, обеспечивающего неподвижное состояние платформы, датчик 3 положения рукояти командоаппарата управления приводом механизма тяги Ковша, обеспечивающего на- матьшание тягового каната на барабан лебедки, датчик А угла между физической вертикалью и осью подвески инерционной массы к вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы, вычислитель 5, индикатор 6. Датчики 1-4 подключены к соответствующим входам

вычислителя 5, выходы которого связаны с индикатором 6.

Вычислитель 5 (фиг. 2) содержит таймер 7, узел 8 измерения длительности вращения поворотной платформы,

узел 9 измерения длительности нахождения поворотной платформы в неподвижном состоянии,узел 10 контроля операции Черпания, узел П контроля операции, транспортирования груженого ковша,

узел 12 измерения длительности работы даигателя механизма подъема ковша с низким уровнем загрузки, узел 13 измерения деятельности работы двигателя механизма подъема ковша с высоким

уровнем загрузки, узел 14 контроля операции загрузки ковша, узел 15 контроля неподвижного состояния экскаватора, узел 16 контроля состояния прос-тоя экскаватора, узел 17 измерения длительности простоя экскаватора, уз ел 18 измерения длительности выполнения основной работы , узел 19 кон троля выполнения цикла экскавации. I.. . .

Выход узла 7 подключен к,входам узлов 8-18, выход узла 8 связан с входами узлов 10 и 11, выход узла 9 подключен к входам узлов 1Q и 11, выход узла 10 подключен к входам, узлов 18 и

19, выход узла 11 связан с входом узла 19, выходы узлов 12 и 13 подключены к входам узла 16, выход которого связан с входами узлов 18 и 19, выход узла 15 подключен к входу узла 16,

выход которого подключен к входу узла 1 7 .

4

Выход датчика 1 подкл1йчен к входам узлов 10-13, выход датчика 2 подключен

к входам узлов 8 и 9, В1,гход датчика 3 подключен к входам узлов 10., П и 14, выход датчика 4 подключен к.входам узла 15.-Выходы узлов 17-19 подключены к входам индикатора 6.

Устройство работает следующим об- .разом.

В процессе работы экскаватора с выходов датчиков 1-4 на входы вычислителя 5 поступают соответственно

II

пропорциональный длительности Hok работы экскаватора - формулы (17) - (20). Выходные сигналы узлов 17-19 поступают на индикатор 6 для

сигналы, пропорциональные току якорной цепи двигателя механизма подъема ковша Ift. , сигнал положения рукояти командоаппарата управления приводом поворота платформы sign Н, сигнал положения рукояти командоаппарата управления приводом механизма тяги ковша sign НТК, сигнал, пропорциональный углу между физической вертикаль- ю новных показателей работы драглайна, ной 9 осью подвески инерционной массы основанный на измерении тока якоря к вращающейся части экскаватора в

визуального наблюдения машинистом.

Форму ла изобретения Способ автоматического учета осдвигателя механизма подъема, определении наличия или отсутствия , Кагруз ки механизма поворота, определении 15 вращения барабана тяговой лебедки, в

плоскости стрелы v. . В результате этого на выходе узла 8 формируется сигнал Tgp. , пропорциональный длительности вращения поворотной платформы - формулы (1) - (3), на выходе узла 9 сигнал Т HJ пропорциональный .длительности неподвижного состояния пороротной платформы - формулы (4) и (5). На выходе узла 10 формируется sign Ч 1 при соблюдении в течение

времени t условий (6). На выходе узла 11 формируется sign ТГК 1 после поступления на его вход сигнала sign Ч 1 и при соблюдении в течение времени t условий (7).. На выходе узла 12 формируется сигнал, пропорциональный длительности работы двигателя механизма подъема ковша с низким уровнем загрузки Т,,, - формулы (9)

и (ТО), на выходе узла 13 - сигнал, пропорциональный длительности работы двигателя механизма подъема ковша с высоким уровнем загрузки Т ц,. - формулы (11) и (12). Сигналы Тцл,. и Tgv, поступают на входы узла 14, на выходе которого формируется sign Р 1 40 вижного состояния экскаватора и вели- посде поступления сигнала sign ТГК 1 чины тока в якорной цепи двигателя и вьтолнения в течейие времени t, механизма подъема ковша, не превыша- условий (14).. После формирования сиг- нщей 2-5% его номинального значения, налов sign , sign ТГК 1 , а неподвижное состояние экскаватора sign Р 1 узел 19 формирует sign Ц g определяют как выполнение условия

равенства нулю отношения приращения в единицу времени угла между физической вертикалью и осью подвески инерционной массы к вращающейся части

1 - условие (21), который поступает 50 экскаватора в плоскости стрелы к этой на вход узла 16. На выходе узла 16 единице, времени, при этом операцию формируется сигнал sign П 1, если черпания определяют как одновременное в течение времени t вьтолняются уело ВИЯ (22). В результате этого на выхо 1 - формула (15) и суммирует на интервале смены число вьшолненных циклов N. - формула (16). На выходе узла 15 формируется сигнал sign НС

в течение не менее 2 с выполнение условий

С I

де узла 17 формируется сигнал, пропор-55 щональный длительности простоя экскаватора Т пр . - формулы (23) и (24) ,

а на выходе узла 18 - сигнал Tjcu.,

1А2183012 ;

пропорциональный длительности Hok работы экскаватора - формулы (17) - (20). Выходные сигналы узлов 17-19 поступают на индикатор 6 для

ь ю новных показателей работы драглайна, ы основанный на измерении тока якоря

новных показателей работы драглайна, основанный на измерении тока якоря

визуального наблюдения машинистом.

Форму ла изобретения Способ автоматического учета основных показателей работы драглайна, основанный на измерении тока якоря

двигателя механизма подъема, определении наличия или отсутствия , Кагруз- ки механизма поворота, определении вращения барабана тяговой лебедки, вывьтолнении операций черпания, транс- портирования груженого .ковша, 1щкла экскавации, о тлич я

тем. Что, с целью уве шчения точности

5

автоматического учета, измеряют длительности неподвижного состояния Tj,- и вращения Tgp. поворотной платформы

устанавливают два уровня загрузки двигателя механизма подъема, измеряют длительности работы двигателя механизма подъема с первьгм Т ft-. и с вторым Tg,,, уровня ми загрузки. Длительность выполнения основной работы,

0 включающую длительность вьшолнения операций черпания, разгрузки и время между этими операциями в каждом цикле, экскавации, угол между физической вертикалью и осью подвески инерс ционной массы к вращающейся части экскаватора в плоскости стрелы ((.. длительность простоя, при э-том состояние простоя определяют как.совпадение в течение t сигнала неподэкскаватора в плоскости стрелы к этой единице, времени, при этом операцию черпания определяют как одновременное

в течение не менее 2 с выполнение условий

в плоско ремени, еделяют

С I

ь.ъ I

Tff, - Твр, С, ; sign НТК 1,

операцию транспортировки груженого ковша определяют после вьтолнения операции черпания, как одновременное в течение не менее 2 с выполнение ус- ловий

i .VCT

i н, С,; .

sign НТК О,

операцию разгрузки кЬвша определяют {после вьтолнения операции транспортирования груженого ковша, как одно временное в течение не менее 2 с выполнение условий

sign НТК 1

H-i,

i. gs,, 7/ Cj ,

n

30

-ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша;

средний ток якорной цепи двигателя механизма подъема ковша при транс портировке порожнего ковша;

-установленное превьштение длительности отсутствия з.5

5

h.VcT

15

0

25

30

з.5

вращения поворотной плат формы рад длительностью наличия ее вращения при выполнении операции черпания ;

установленньй уровень тока якорной цепи двигателя подъема при транспортировании груженого ковша;

Cj - установленное превьш1ение длительности работы двигателя механизма подъема ковша с первым уровнем загрузки над длительностью его рабо ты с вторым уровнем загрузки;

sign - сигнал, характеризующий положение командоаппарата управлемяя привода . механизма тяги ковша, обеспечивакщего наматывание тягового каната на барабан лебедки,

цикл экскавации определяют как последовательное выполнение операций черпания , транспортировки груженого ковша и его разгрузки, а длительность выполнения основной работы определяют как сумму длительности между операциями черпания и разгрузки ковша и длительности между операциями разгрузки ковша и черпания В последующем цикле экскавации.

epi

SiffffH

TV/

Signflf

Sign

m

L.

SLgnTrK

3

SLgtjHC

П

I

77

syi

M

i

OMi

J

Фиг.2