Способ управления электроприводом напора экскаватора и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК E02F9/20 

4

00 о

4

сд

треобразователя подъема. При превышении скорректированным значением усилия ПП 1ад первым ПЗ уменьшают скорость (тривода 5 напора пропорционально их разности. При превышении скорректированным значением усилия ПП второго ПЗ одновременно снижают стопорное уси- .|1ие привода 5 напора. Устр-во для осу- }и,ествления способа дополнительно содер- |кит нелинейное звено 9, узел 10 гальва- 1Нической развязки и пассивный нелинейный етырехполюсник (НЧП) 1 1. К входу узла 10

через звено 9 подключен соединенный с датчиками производной 8 преобразователя ПП и усилия 7 ПП сумматор 6, а выходы узла 10 подключены к входам НЧП 11. По мере увеличения нагрузки ПП сверх первого ПЗ на выходе звена 9 появляется напряжение, которое через узел 10 воздействует на вход НЧП 11. Выходное сопротивление НЧП 11 уменьшается, а-значит уменьшается и коэффициент усилия пропорционального регулятора 1 привода 5 напора. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматизации управления процессом наполнения ковша грунтом. Цель - сокраш,ение длительности процесса копания при одновременном снижении динамических нагрузок в копающих механизмах экскаватора и повышенне надежности. Способ основан на измерении величины усилия привода подъема (ПП) определении производной напряжения нреоб- пазователя подъема и задания порогового значения (ПЗ), равного усилию отсечки

1

Изобретение относится к управлению

чектроприводом напора карьерного экскаиггора и предназначено для автоматизации

правления процессом наполнения ковша

|рунто.1.

; Це.:1ью изобретения яв.чяется сокращение 4;|ите.1ьности процесса копания при одновре- Ч1ен11ом снижении динамических нагрузок в (топающих механизмах экскаватора, а также ipOBbinienne надежности.

I На чертеже изображена ()ункциональ- йая схема устройства, реализуюпгего предлагаемый способ управления электроприводом напора экскаватора. В способе управления электроприводом ijianopa экскаватора, основанном на изме- ||)ении усилия привода подъема, производпой I апряжения преобразователя подъема, задания порогового значения усилия подъема в 1 ределах 0,65 - 0,7 его стопорного значения п уменьшении скорости привода напора при г|ревышении усилия под ьема над задаппым (Пороговым значением, задают дополнительное пороговое значение усилия привода |одъема в пределах 0,75-0,8 его стопорно- 1Ю значения, корре тируют величину усилия привода подъема увеличением его на значение сигнала, пронорционального производной напряжения преобразовате.ля подъе.ма, и при превышении скорректир01занным значением УСИЛИЯ привода подъема над пороговым значением уменьи1ение скорости осу- 1цеств;1яют пропорционально их разности, а при Г1ревын1ении скорректированным значением усилия привода под ьема дополнительного порогового значения одновременно снижают стопорное усилпе привода напора.

Устройство д,1Я управления электроприводом напора экскаватора, включает в себя пропорциональный регулятор 1 напряжения преобразователя со звеном 2 ограничения в цепи обратной связи, регулятор 3 тока, преобразователь 4 lianopa, нривод 5 напора, содержит сумматор 6, датчик 7 усилия привода подъема, датчик 8 производной напряжения преобразователя подъема, нелинейное звено 9 с характеристикой типа «зона нечувствительности, узел 10 5 гальванической развязки, пассивный нелинейный четырехполюсник 11. выполненный на транзисторе 12 обратной проводимости, первом 13, втором 14 и третьем 15 резисторах и диоде 16. Сум.матор 6 входами подклюQ чен к датчику 7 усилия привода подъема и к датчику 8 производной напряжения преобразователя подъема, а выходом через гюс- .ледовательно включенные нелинейное звено 9 с характеристикой типа «зона нечувствительности и узел 10 гальванической раз5 вязки - к входу пассивного нелинейного четырехполюсника 11. Выход пассивного не- .линейного четырехполюсника 11 подключен параллельно звену 2 ограничения в цепи обратной связи регулятора 1 напряжения.

Величина зоны нечувствительности нелинейного звена 9 выбирается равной ве,ти- чине сигнала на выходе су.мматора 6 при усилии привода подъема, равном значению отсечки и составляюш.ем 0,65-0,7 от стопорного значения. Коэффициент усиления пели5 нейного звена 9, коэффициент передачи узла 10 гальванической развязки и параметры пассивного нелинейного четырехполюсника 1 1 должны выбираться такими, чтобы обеспечить следующий закон изменения выходного сопротивления Rjmx последнего.

0При отсутствии сигнала на выходе нелинейного звена 9 величина выходного сопротивления Rnbix пассивного нелинейного четырехполюсника 1 1 должна быть в несколько раз больше сопротивления Roc В Цепи обратной связи регулятора 1 напряжения. При сигнале на выходе сумматора 6, соответствующем стонорному значению усилия привода подъема, сопротивление RBWX должно становиться в несколько раз меньше соппотпв, 1ения Roc.

0

5

При увеличении сигнала на выходе сумматора 6 сверх уровня, соответствующего усилию привода подъема в пределах 0,75- 0,8 стопорного значения, сопротивление Rsbjx должно уменьшаться настолько, чтобы максимальное выходное напряжение регулятора 1 напряжения становилось меньше, чем напряжение ограничения Uao звена 2 ограничения. Исходя из этого, получено выражение для определения сопротивления резистора Rsbix при указанном значении усилия:

JJ: o-Roc--R,BX Квь,хЛ; дд-„-- - - --,

лом

где УЗ - максимальное значение напряжения задания на входе регу- лятора I напряжения; RBX - сопротивление резистора по за- даюш.ему входу регулятора 1 напряжения.

В устройстве регулятор 1 напряжения, регулятор 3 тока, датчик 7 усилия привода подъема и датчик 8 производной напряжения преобразователя подъема могут быть выполнены на основе использования операционных усилителейтипаК553УДТА, КР544УД1А или аналогичных. В качестве звена 2 ограничения может быть использован двуханодный стабилитрон КС210Б. Узел гальванической развязки целесообразно выполнить на оптронных тиристорах типов ТО125-10 или ТО 25-12,5 с высоким значением электрической прочности изоляции меж- ду силовой и управляющей цепями. При этом можно использовать- нелинейность управляющей цепи для реализации нелинейного звена 9, в кЬтором для обеспечения требуемой величинь зоны нечувствительности и коэффициента усиления могут быть применены, кроме того, диоды, стабилитроны и резисторы. Пассивный нелинейный че- тыре.хполюсник 11 можно выполнить на транзисторе типа КТ315, диоде КД521 и трех резисторах.

Способ осуществляют с помош.ью устройства следующим образом.

До тех пор, пока величина сигнала на выходе сумматора 6 не превышает порога срабатывания нелинейного звена 9 с характеристикой типа «зона нечувствительности, скорость выдвижения рукояти имеет значение, как правило максимальное, заданное машинистом. По мере увеличения нагрузки механизма подъема сверх значения отсечки, составляющего 0,65-0,7 от стопорного, на выходе нелинейного звена 9 появляется напряжение, которое через узел 10 гальванической развязки воздействует на вход пассивного нелинейного четырехполюсника II. Это приводит к уменьшению его выходного сопротивления, а значит, и коэффициента

усиления пропорционального регулятора I привода напора. При этом уменьшается коэффициент усиления контура регулирования напряжения, вследствие чего скорость выдви

5

0 5 0 5

j 0

5

жения рукояти начинает уменьшаться. Пачи- нает замедляться также рост то. ицины срезаемой стружки. Постепенное уменыиение скорости выдвижения рукояти у.менынает вероятность резкого изменения усилия привода подъема, а наоборот, способствует его плавному нарастанию вплоть до значения, составляющего 0.75-0,8 от стопорного усилия. Плавному характеру изменения уси.чия привода подъема способствует также воздействие на вход сумматора 6 сигнала с выхода датчика 8 производной напряжения преобразователя под1)ема.

Указанное значение усилия является оптимальным с точки зрения величины мощности, идущей на разрушение грунта, а значит, и времени копания. Если нагрузка привода подъема начинает превосходить это значение, что возможно при увеличении плотности грунта или встрече ковша с препятствием, то коэффициент усиления регулятора 1 напряжения уменьшается настолько, что начинает уме1 ыпаться также максимальное значение его выходного напряжения. Поэтому по мере роста величины превышения усилия привода подъема над значением 0,75-0.8 от стопорного происходит не только уменьшение скорости привода напора, но и его стопорного тока. Если усилие привода подъема приближается к стопорному значению, то стопорное усилие привода напора уменьшается, практически, до нуля. При этом происходит не только прекращение выдвижения рукояти, но и ее возврат. Возврат вызывается состав.чяющей усилия привода подъема, направленной вдоль рукояти. В этот момент контакт ков- с забоем пе нарушаетс я, рукоять отодвигается от забоя только на расстояние, достаточное для того, чтобы уменьшить усилие привода noдъe ia до оптимального значения, так как но мере уменьшения усилия привода подъема увеличивается стопорное усилие привода напора, который препятствует дальнейшему отводу рукояти и меньшенпю толщины срезаемой стружки.

Таким образом, нагрузка привода подъема при копании поддерживается на оптимальном уровне и не нарушается контакт ковша с забоем. При этом мопиккпъ, направленная на разруп1ение грунта, максимальна, чем обеспечивается N iiHiiMH3auim времени наполнения ковша. Плавность изменения усилия привода подьема. обеснечн- вае.мая -устройством, приводит, кроме того, к снижению нагрузок в копающих механизмах. В связи с тем, что управ.ченне приводом напора о. -уществляется то.чько к функции нагрузки привода подъема, ycTpoii- ство будет эффективно ограничивать нагрузки привода подъема при любых величинах сигналов задания приводов подъема п напора, т. е. будет корректировать действия машиниста, если они могут вызвать наброс

: нагрузки на привод подъема на уровне сто- : норного значения.

Формула изобретения

5

0

5

0

включающее в себя пропорциональный регулятор напряжения с узлом ограничения в цени обратной связи, подключенный через регулятор тока к управляющему преобразователю, датчик производной напряжения преобразователя привода подъема и датчик усилия привода подъема, подключенные к входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, сокращения длительности процесса копания при одновременном снижении динамических нагрузок в копающих механизмах экскаватора, дополнительно содержит нелинейные звено, узел гальванической развязки и пассивный нелинейный четырехполюсник, при этом выход сумматора через последовательно соединенное нелинейное звено подключен к входу узла гальванической развязки, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами пассивного четырехполюсника, первый и второй выходы которого подключены параллельно узлу ограничения пропорционального регулятора напряжения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что пассивный нелинейный четырехполюсник содержит транзистор обратной проводимости, диод и три резистора, причем база транзистора подключена к первому входу, а коллектор - к второму входу четырехполюсника, первый резистор включен между базой и коллектором транзистора, второй между базой транзистора и первым выходом четырехполюсника, третий резистор включен между эмиттером транзистора и первым выходом, катод диода соединен с вторым входом, а анод - с вторым выходом четырехполюсника.