Способ контроля границы порода-уголь Советский патент 1990 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля гра(нииы порода - уголь при разработке си- сте;м автоматического управления очистными 1комбайнами.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет использования для контроля экспресс-оценки дисперсии.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа: на фиг.2 - функциональная устройства, реализующего способ.

Способ контроля границы порода - уголь заключается в следующем.

Спектральный анализ акустического сигнала при резании угольного массива показывает, что при врезании исполнительного органа в породу изменяется спектральный состав акустического сигнала. При этом в диапазоне частот 2,5 - 5 кГц отношение амплитуды сигнала при резании породы к амплитуде сигнала при резании угля не ниже двух.

Амплитуда сигнала при резании угля на информативных частотах изменяется незначительно, не более чем на 20% за один оборот исполнительного органа, а при контакте с породой изменяется не менее чем на 100% относительно амплитуды при резании угля.

Период изменения амплитуды сигнала, обусловленного контактом исполнительного органа с породой, равен времени контакс

та и определяется глубиной врезания режущего инструмента в породу.

Фиг. 1 иллюстрирует принцип предлагаемого способа, кроме того, здесь представлены формулы расчета допустимого и предельного времени контакта резца с породой, при котором происходит разрушение режущего инструмента.

На фиг.1 обозначены:

hnp - предельно допустимая глубина присечки исполнительным органом породы;

Ьдоп - допустимая глубина присечки исполнительным органом породы (задается меньше предельной на основе требований к надежности):

R - радиус исполнительного органа (по резцам);

п - скорость вращения исполнительного органа, об/мин;

а- центральный угол, на который поворачивается исполнительный орган при врезании одного резца в породу на глубину Ьдоп;

tK - время контакта резца с породой;

tKflon, tKnp - времена допустимого и предельно допустимого контакта резца с породой.

Из приведенных расчетов видно, что. время контакта

t« arccas(1-).

Подставляя, в зту зависимость значения параметров очистного комбайна, например 1К101, и глубины врезания в породу от 5 мм до 50 мм, получают следующий диапазон значений Тк для этого комбайна:

25-10с tK 100-IOc. .

Подставив значения соответствующих параметров, можно получить значение tK для любого типа комбайна, причем время контакта будет намного меньше периода , вращения исполнительного органа. Именно поэтому существенно повышается быстродействие по сравнению с прототипом.

Функциональная схема устройства, реализующего способ, приведена на фиг.2. Устройство содержит микрофон 1, связанный через усилитель 2 с полосовым фильтром 3, выход которого соединен через блок 4 усреднения и блок 5 памяти с первым входом блока 6 сравнения, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 3, а выход блока 6 сравнения - с входом таймера 7, выход которого соединен с первым входом блока 8 сравнения, на второй вход которого подается сигнал с выхода блока 9 задания времени контакта, причем выход блока 8 сравнения соединен с первым входом блока 10 управления, второй вход которого соединен с выходом блока 11 разрешения, а выход блока 10управления -с входом исполнительного механизма 12.

Устройство, реализующее предлагае- мый способ, работает следующим образом.

При включении комбайна блок 11 разрешения через блок Юуправления подает сигнал на исполнительный механизм 12 для

0 отвода исполнительного органа от породы и после врезания исполнительного органа в разрушаемый массив угля подает разрешающий сигнал на второй вход блока Юуправления, с выхода которого подается сигнал

5 на исполнительный механизм 12 для приближения исполнительного органа к породе.

Преобразованный микрофоном 1 сигнал, пропорциональный величине упругих

0 колебаний, распространяющихся в воздухе в процессе резания, усиливается усилителем 2 и подается на вход полосового фильтра 3, который выделяет сигнал в узкой полосе информативных (с точки зрения кон5 троля границы порода - уголь) частот. Для усреднения за время одного оборота этот сигнал подается на вход блока 4 усреднения, и это усредненное значение амплитуды сигнала запоминается в блоке 5 памяти.

0 Измеряемое значение амплитуды упругих колебаний с выхода полосового фильтра 3 сравнивается в блоке 6 с последним запомненным в блоке 5 средним значением амплитуды сигнала, и при превышении из5 меренным значением запомненного среднего значения таймером 7 измеряется время превышения и сравнивается в блоке 8 сравнения с заданным в блоке 9 задания времени контакта допустимым временем

0 контакта резца с породой. При превышении измеренным временем заданного констатируется присечка породы и на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, поступающий на первый вход блока 10 управления,

5 который формирует сигнал, поступающий на исполнительный механизм 12 для отвода исполнительного органа от породы.

Дальнейшее управление комбайном производится по одному из известных спо0 собов управления, позволяющих использовать предлагаемый способ контроля.

Формула изобретения Способ контроля границы порода - 55 уголь, основанный на измерении амплитуды распространяющихся в воздухе упругих колебаний в узкб й полосе информативных частот, от л и чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет использовэния для контроля экспресс-оценки дисперсии, задают допустимую глубину присеч- ки породы, определяют и задают сооУветствующее заданной допустимой глубине контакта резца с породой, определяют сре 1неезначениеамплитудыупругих колебаний за в;ремя каждого оборота исполнительного орган при резании угля,запоминают среднее зна- чен ие амплитуды за последний оборот, сравнивают измеренные значения амплитуды

упругих колебаний со средним значением амплитуды за последний оборот, при превышении измеренным значением амплитуды запомненного среднего значения за последний оборот измеряют время превышения, сравнивают его с заданным временем контакта резца с породой и при превышении измеренным временем заданого формируют сигнал присечки по- ооды.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке систем автоматического управления очистными комбайнами. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет использования для контроля экспресс-оценки дисперсии. Для этого задают допустимую глубину присечки породы и определяют и задают соответствующее ей время контакта резца с породой. Измеряют амплитуду распространяющихся в воздухе упругих колебаний /УК/ в узкой полосе информативных частот и определяют ее среднее значение за время каждого оборота исполнительного органа при резании угля. Среднее значение амплитуды за последний оборот запоминают и сравнивают его с измеренным значением амплитуды УК. При превышении измеренным значением амплитуды УК запомненного среднего значения за последний оборот измеряют время превышения. Сравнивают это время с заданным временем контакта резца с породой и при превышении измеренным временем заданного формируют сигнал присечки породы. 2 ил.

. SO J.

-fl- 73:

J,2aiccos ( bdo« Mtnccos(i - j

Редактор М.Циткина

.2

Составитель О.Капканец Техред М.Моргентал

Заказ 3715

Тираж 389

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при TKHt СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

уголь

Корректор Л.Патай

Подписное