Устройство управления электроприводом копающего механизма экскаватора Советский патент 1991 года по МПК E02F9/20 H02P5/06 

нелинейного элемента; на фиг.4 - характеристика первого компаратора; на фиг.5 - характеристика второго компаратора; на фиг 5 - принципиальная схема управляемых звеньев ограничения в цепях обратных связей дополнительного усилителя и регулятора напряжения преобразователя.

Устройство для управления электроприводом копающего механизма экскаватора содержит командоаппарат 1, дополнительный усилитель 2 с управляемым звеном ограничения 3 в цепи обратной связи, регулятор напряжения 4 преобразователя с управляемым звеном ограничения 5 в цепи обратной связи, регулятор тока 6, преобразователь 7, двигатель 8, датчик тока 9, датчик напряжения 10, блок определения минимальной температуры 11, датчики температуры 12 металлоконструкций,узел выделения наименьшей температуры 13, электронный ключ 14, первый 15 и второй 16 нелинейные элементы, блок выявления операции копания 17, датчик скорости 18 привода поворота, узел формирования модуля сигнала 19, первый компаратор 20, датчик скорости привода подъема 21, диод 22 и второй компаратор 23.

Устройство для управления электроприводом копающего механизма включает в себя командоаппарат 1, подключенный к первому входу дополнительного усилителя 2 с управляемым звеном ограничения 3 в цепи обратной связи. Выход дополнительного усилителя 2 соединен с первым входом регулятора напряжения 4, имеющим управляемое звено ограничения 5 в цепи обратной связи, а выход регулятора напряжения 4 связан с первым входом регулятора тока 6, подключенного к преобразователю 7, питающему двигатель 8. Отрицательные обратные связи организованы с помощью датчиков тока 9 и напряжения 10, причем выход датчика тока подключен к третьему входу регулятора тока 6, а выход датчика напряжения соединен с третьим входом регулятора напряжения 4. Блок определения минимальной температуры 11 содержит п датчиков температуры 12, подключенных к входам узла выделения наименьшей температуры 13, выход которого через электронный ключ 14 связан с входами нелинейных элементов 15 и 16. Выходы первого 15 и второго 16 нелинейных элементов соединены соответственно с управляемыми входами звеньев ограничения 3 и 5. Блок выявления операции копания 17 содержит датчик скорости 18 привода поворота, выходом соединенный с входом узла формирования модуля сигнала 19, выход которого подключен к входу первого компаратора 20.

выходом соединенного с первым управляющим входом электронного ключа 14. Также в состав блока выявления операции копания входит датчик скорости привода подъема

21, выходом подключенный через диод 22 к входу второго компаратора 23, выход которого соединен с вторым управляющим входом электронного ключа 14.

Устройство функционирует следующим

0 образом.

Сигнал с выхода командоаппарата 1,задающий скорость перемещения механизма (напряжение преобразователя) через дополнительный усилитель 2 поступает на

5 вход регулятора напряжения 4 преобразователя 7. При температуре выше-30°С сигналы на выходах первого 15 и второго 16 нелинейных элементов, имеющих характеристики, приведенные на фиг.2 и 3, равны

0 нулю. При этом сигнал с выхода дополнительного усилителя 2, имеющего коэффициент усиления равный единице, ограничивается значением максимального сигнала с выхода командоаппарата 1. Поэ5 тому при температуре металлоконструкций экскаватора выше заданной (выше - 30°С) скорость привода копающего механизма определяется величиной сигнала с выхода командоаппарата, Управляемое звено огра0 ничения 5 регулятора напряжения 4 обеспечивает формирование паспортной внешней характеристики привода со значением стопорного тока, определяемым из допустимой температуры нагрева привода.

5Во всех частях металлоконструкций экскаватора, являющихся концентраторами механических напряжений, а также в частях металлоконструкций, характеризующихся различными постоянными времени нагре0 вания, вследствие различия из линейных размеров и масс устанавливаются датчики температуры 12 металлоконструкций, имеющие плотный контакт с металлоконструкцией и теплоизолированные от внешней

5 среды. Выходы всех датчиков температуры 12 металлоконструкций связаны с входами узла выделения наименьшей температуры 13, что позволяет постоянно контролировать наименьшую температуру металлокон0 струкций при температурных колебаниях окружающей среды. При охлаждении какого-либо звена металлоконструкций экскава- тора ниже - 30°С и при выполнении операции копания (при замкнутом элект5 ронном ключе 14) на выходах первого 15 и второго 16 нелинейных элементов появляются сигналы, определяемые характеристиками, приведенными на фиг.2 и 3. Выходной сигнал первого нелинейного элемента 15, поступая на управляющий вход звена огрзничения 3 в цепи обратной связи дополнительного усилителя 2, обеспечивает снижение максимальной скорости привода копающего механизма. Угол наклона tf (см.фиг.2) характеристики первого нелиней- ного элемента выбирается таким образом, чтобы при достижении температуры -40°С максимальная скорость привода подъема составляла 0,6 /л.макс, а привода напора 0,5Упмакс (см.фиг.5). Выходный сигнал вто- рого нелинейного элемента 16, поступая на управляющий вход звена ограничения 5 в цепи обратной связи регулятора напряжения А преобразователя 7, обеспечивает сни- жение стопорного тока якорной цепи (стопорного момента) копающего механизма. При достижении температуры какой-либо части металлоконструкций экскаватора -30°С стопорный ток якорной цепи привода подъема уменьшается на 10%, а привод на- пора - на 15% (см.фиг.5). При дальнейшем снижении температуры угол наклона (pi (см.фиг.З) характеристики второго нелинейного элемента 16 выбирается таким образом, чтобы обеспечить снижение стопорного тока якорной цепи на 5% при снижении температуры металлоконструкций на -10°С (см.фиг.5).

При таком ограничении максимальных скоростей и стопорных токов якорных це- пей приводов копающего механизма обеспечивается наполнение ковша при температурах ниже - 30°С и устраняется возможность возникновения пиковых нагрузок при случайной встрече ковша в про- цессе копания с неэкскавируемым препятствием.

В связи с тем, что аварийные пиковые нагрузки в копающем механизме экскаватора возникают только в процессе выполне- ния операции копания,предусмотрено ограничение максимальных скоростей и стопорных токов якорных цепей приводов копающего механизма при температурах металлоконструкций ниже - 30°С только при выполнении операции копания. Для определения операции копания в устройство введен блок выявления операции копания 17, который функционирует следующим образом.

В процессе выполнения операции копания скорость привода поворота близка к нулю (не превышает 0,1 Х/в.макс). Сигнал, характеризующий скорость привода поворота, отдатчика скорости привода поворота 18 через узел формирования модуля сигнала 19 поступает на вход первого компаратора 20. Если скорость привода поворота меньше 0,1Ув.макс.,то сигнал с выхода первого компаратора 20 (см.фиг.4) поступает на первый управляющий вход электронного ключа 14. Сигнал, характеризующий скорость привода подъема, от датчика скорости привода подъема 21 через диод 22 поступает на вход второго компаратора 23. Диод 22 пропускает полярность сигнала, соответствующего подъему ковша, т.е. движению ковша в процессе выполнения операции копания. Если скорость привода подъема больше 0,1 Упмакс то сигнал с выхода второго компаратора 23 (см.фиг.5) поступает на управляющий вход электронного ключа 14.

„Электронный ключ 14 подключает выход узла выделения наименьшей температуры 13 к входам первого 15 и второго 16 нелинейных элементов только при наличии сигналов на обоих его управляющих входах, т.е. только в периоды выполнения операции копания. Такое техническое решение дает возможность повысить производительность экскаватора, так как в периоды транспортных опараций снимаются ограничения со значений максимальных скоростей и стопорных токов приводов копающего механизма при низких температурах (ниже -30°С), что позволяет выполнять эти операции с максимальной интенсивностью.

Техническая реализация управляемых звеньев ограничения 3 и 5 в цепях обратных связей дополнительного усилителя 2 и регулятора напряжения преобразователя 4 приведена на фиг.6.

Каждое управляемое звено ограничения включает сумматор 24, инвертор 25 и два нелинейных элемента 26 и 27. При отсутствии сигналов на управляющих входах сумматоров 24 управляемых звеньев ограничения 3 и 5 в цепях обратных связей дополнительного усилителя 2 и регулятора напряжения 4 на выходах сумматора 24 и инвертора 25 сигналы также равны нулю, транзисторы 27 и 26 полностью закрыты и, следовательно, обратные связи по этим каналам разорваны. Этот режим работы реализуетсяпритемпературахметаллоконструкций выше -30°С и соответствует максимальным уставкам скорости и стопорного тока. В диапазоне -30°С и ниже при выполнении операции копания на управляющие входы управляемых звеньев 3 и 5 поступают сигналы соответственно с выходом первого 15 и второго 16 нелинейных элементов. При этом напряжения на входах сумматора 24 и инвертора 25 каждого управляемого звена ограничения увеличиваются по законам входных сигналов, что ведет к пропорциональному усилению действия каждой обратной связи и, следовательно, к снижению уставок на

максимальные значения скорости и стопорного тока.

В устройстве элементы 2, 13, 15, 16, 19, 20 и 23 могут быть реализованы на базе операционных усилителей К553УД2, КР544УД1А или аналогичных (см.фиг.6). Смещение выходных характеристик элементов 15, 16, 20 и 23 (см.2, 3, 4 и 5) достигается путем подачи соответствующих постоянных напряжений смещения на вторые входы этих элементов. Наклон характеристик элементов 15 и 16 (см.фиг. 3 и 2 под углами р- и (рг достигается путем включения в цепи обратных связей этих элементов соответствующих резисторов, причем резистор в цепи обратной связи элемента 16 включается последовательно с диодом.

Применение предлагаемого устройства повышает надежность экскаватора за счет адаптации низким температурам окружающей среды, что приводит к снижению времени простоев, обусловленных ремонтными работами по восстановлению разрушенных или поврежденных металлоконструкций.

Формула изобретения 1. Устройство управления электроприводом копающего механизма экскаватора, содержащее командоаппарат, регулятор напряжения с управляемым звеном ограничения в цепи обратной связи, выход которого через регулятор тока соединен с входом преобразователя, датчик тока якорной цепи, датчик напряжения, электронный ключ и датчики температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы экскаватора путем адаптации к температуре окружающей среды, оно снабжено блоком выявления операции копания, узлом выделения наименьшей температуры, первым и вторым нелинейными элементами и дополнительным усилителем с управляемым звеном ограничения в цепи обратной связи, причем выход командоаппарата через дополнительный усилитель с управляемым звеном ограничения в цепи обратной связи и выход датчика напряжения подключены к соответствующим входам регулятора напряжения с управляемым звеном

ограничения в цепи обратной связи, выход датчика тока соединен с соответствующим входом регулятора тока, а выходы датчиков температуры соединены с соответствующими входами узла выделения наименьшей

температуры, выход которого через электронный ключ соединен с входами первого и второго нелинейных элементов, выход первого нелинейного элемента соединен с управляющим входом звена ограничения

дополнительного усилителя, выход второго нелинейного элемента соединен с управляющим входом звена ограничения регулятора напряжения, а первый и второй выходы блока выявления операции копания соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами электронного ключа. 2. Устройство по п.1, о„т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок выявления операции копания содержит датчики скорости приводов

поворота и подьема, узел формирования модуля сигнала, первый и второй компараторы и диод, причем выход датчика скорости привода поворота соединен через узел формирования модуля сигнала с входом первого

компаратора, а выход датчика скорости привода подьема подключен через прямовклю- ченный анод к входу второго компаратора, выходы первого и второго компараторов являются соответственно первым и вторым

выходами блока выявления операции копания.

11

12

Изобретение относится к управлению копающим механизмом (КМ) одноковшового экскаватора, кранов и др. машин, работающих в условиях значительного колебания т-ры окружающей среды (ОС). Цель - повышение надежности работы экскаватора путем адаптации электромеханической системы КМ. Устр-во содержит командоап- парат 1, регулятор 4 напряжения с управляИзобретение относится к управлению копающим механизмом одноковшового экскаватора и может быть использовано для управления механизмами кранов и других машин, работающих в условиях значительного колебания температуры окружающей среды. Цель изобретения - повышение надежности работы экскаватора путем адаптации емым звеном 5 ограничения в цепи обратной связи, регулятор тока 6, соединенный с преобразователем 7 двигателя 8, электронный ключ 14 и датчики тока 9, напряжения 10 и т-ры 12. Дополнительно устройство снабжено блоком 17 выявления операции копания, узлом 13 выделения наименьшей т-ры, нелинейными элементами (НЭ) 15 и 16 и дополнительным усилителем 2 с управляемым звеном 3 ограничения в цепи обратной связи. Выходы датчиков 12 т-ры связаны с входом узла 13, что позволяет постоянно контролировать наименьшую т- ру металлоконструкций при температурных колебаниях ОС. При охлаждении какого-либо звена металлоконструкций ниже -30°С при операции копания при замкнутом ключе 14 на выходах НЭ 15 и 16 появляются сигналы. Сигнал с выхода НЭ 15 через звено 3 усилителя 2 снижает макс, скорость привода КМ. Выходной сигнал НЭ 16 через звено 5 регулятора 4 снижает стопорный ток якорной цепи КМ. Выход узла 13 подключается к входам НЭ 15 и 16 ключом 14 только при наличии сигналов на его двух двух управляющих выходах от блока 17. т.е. в периоды операции копания. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. электромеханической системы копающего механизма к температуре окружающей среды. На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для управления электроприводом копающего механизма одноковшового экскаватора; на фиг.2 характеристика первого нелинейного элемента; на фиг.З - характеристика второго сл С о ел о о 00 N

kWw

Vb

-so -40 -зо -го rio о -Сс

&г.2.

1C

12

12

Фиг.1

Wfcw

1%Ь№Ј

Uk/Ki

-.(,1 у (-+- f -л ю о сс

а2.з

Z/fcor

V«

VufadiVtmox} %t,4

25 W6I Л 223

Vbr

Vs

о VnzCo.4Vnmov) %t.S