Устройство для управления тормозом шахтной подъемной машины Советский патент 1992 года по МПК B66B1/32 

гу

И

Изобретение относится к области шахтного подъема.

Известно устройство управления тормозными пружинно-пневматическими приводами шахтных многоканатных подъемных машин, содержащее регулятор давления, разъединительные краны и шесть электромагнитных кранов с регулируемыми дроссельными клапанами. Такое устройство обеспечивает двухступенчатое избирательное предохранительное торможение.

Недостатком такого устройства является то, что пневматическая часть устройства отличается от общепринятой и содержит в отличие от нее большое количество электромагнитных кранов и дросселей. Это ведет к удорожанию тормозной системы в целом и снижению ее надежности. Кроме того, в известном устройстве используется информация о токе двигателя электропривода машины, выполненного посистеме ГД. Данное обстоятельство также затрудняет применение известного устройства ввиду практического отсутствия указанных систем электропривода на подъемных установках.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для предохранительного торможения шахтной подъемной машины, содержащее тормозной цилиндр, регулятор давления, электроклапаны, редукционный клапан, воздухосборник, регулируемые дроссели, ключ предохранительного торможения, резистор, датчик скорости, элементы И, ИЛИ, инвертор. Известное устройство осуществляет двухсторон не регулируемое предохранительное торможение подъемной машины.

Недостатком такого устройства является релейное (импульсное) управление давлением, что ухудшает качество и точность регулирования тормозного усилия, а, в конечном итоге, и замедления при предохранительном торможении.

Целью изобретения является повышение безопасности и надежности эксплуатации шахтной подъемной машины.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления тормозом шахтной подъемной машины состоит из двух независимых идентичных каналов, каждый из которых содержит тормозной цилиндр, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго электроклапанов с соответствующими катушками управления, вторые выводы которых соединены с первыми выводами соответственно регулируемого дросселя и редукционного клапана, второй вывод последнего соединен с атмосферой, воздухосборник выход которого соединен с первым выводом регулятора

давления с соответствующей катушкой управления, второй вывод которого соединен с атмосферой, датчик скорости, выход которого соединен со входом первого компаратора, выход которого соединен с первым выводом элемента, второй компаратор, резистор, источник питания, один вывод которого соединен с первым выводом замыкающего контакта контактора предо0 хранительного торможения, и дополнитель- но снабжен вторым редукционным клапаном, ждущим мультивибратором, узлом определения направления движения груза, реле, командоаппаратом, выпрями5 тельным мостом и перекидным контактом контактора предохранительного торможения. Выход датчика скорости соединен с первым входом узла определения направления движения груза, второй вход которого

0 соединен с выходом второго компаратора, выход узла определения направления движения груза соединен со вторым входом элемента И, выход которого через реле соединен со вторыми выводами источника пи5 тания, и катушки управления регулятора давления, первый вывод которой соединен с перекидным контактом контактора предохранительного торможения, один вывод которого соединен через выпрямительный

0 мост с командоаппаратом, а другой через резистор и замыкающий контакт реле - с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, второй вывод которого соединен с ка5 тушкой управления второго электроклапана и входом второго компаратора, выход которого соединен со входом ждущего мультивибратора, выход последнего соединен с катушкой управления первого электрокла0 пана, третий вывод которого, соединен с третьим выводом регулятора давления, а второй через второй редукционный клапан - с атмосферой, второй вывод регулируемого дросселя соединен с атмосферой, второй

5 вывод регулируемого дросселя соединен с атмосферой.

Новые отличительные признаки заявляемого объекта в сравнении с прототипом - второй редукционный клапан, ждущий

0 мультивибратор, узел определения направления движения груза, реле, командоаппа- рат, выпрямительный мост и перекидной контакт контактора предохранительного торможения, обеспечивающие автоматиче5 ское определение и запоминание фактического режима работы подъемной машины (подъем или спуск груза) для всех типов машин, в том числе и двухконцевых. Кроме того, авторам не известны тормозные системы подъемных установок имеющие полностью независимые каналы управления (включая как электронные так и исполнительные элементы)и рабочим предохранительным тормозом.

Таким образом, наличие новых элементов и их взаимосвязей в предлагаемом устройстве обеспечивает ему новый эффект - избирательное предохранительное торможение (большее тормозное усилие при спуске груза, меньшее - при подъеме) на основе информации о фактическом режиме подъемной машины и как следствие - обеспечение поддержания замедления предохранительного торможения на безопасном уровне.

На фиг.1 изображена функциональная схема одного из двух идентичных каналов устройства; на фиг,2 - временные диаграммы работы ждущих мультивибраторов.

Каждый из двух каналов устройства содержит тормозной цилиндр 1, электроклапаны 2 и 3 с катушками управления 4 и 5, регулятор давления 6 с катушкой управления 7, редукционные клапаны 8 и 9, регулируемый дроссель 10, замыкающий 11 и перекидной 12 контакты предохранительного торможения, компараторы 13, 14, датчик скорости 15, элемент И 16, узел определения направления движения 17, состоящий из дифференциатора 18, ждущего мультивибратора 19, триггера 20, элемента И 21, элемента ИЛИ 22 и компаратора 23, реле 24 с замыкающим контактом 25, коман- доаппарат 26, резистор 27, выпрямительный мост 28, воздухозаборник 29, ждущий мультивибратор 30, источник питания 31.

На фиг.1 изображен пример выполнения узла 17 определения направления движения груза, один из возможных вариантов его построения.

Тормозной цилиндр связан 1 с посредством электроклапана 2 с выходом регулятора давления 6, который, в свою очередь, связан с воздухосборником 29. Выход клапана 2 сообщается с атмосферой посредством редукционного клапана 8 и дросселя 10. Кроме того, цилиндр 1 посредством последовательно соединенных электроклапана 3 и редукционного клапана 9. Катушки управления 5 и 4 запитаны от источника питания (через контакт предохранительного торможения 11) и от выходного напряжения ждущего мультивибратора 30 соответственно. К плюсу источника питания через последовательно соединенные контакт 25 и резистор 27 подсоединены посредством контакта 12 катушка управления 7 регулятора давления б и выпрямительный мост 28, ко входу которого подключен командоаппарат 26. Вход ждущего мультивибратора 30 соединен с

выходом компаратора 13, вход которого соединен с катушкой управления 5, а также со входом узла определения направления движения груза 17, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости 15 и входом компаратора 14. Выходы компаратора 14 и узла определения направления движения груза 17 подсоединены к соответствующим входам элемента И 16, к выходу которого

0 подключено реле 24. Узел определения направления движения груза содержит ждущий мультивибратор 19, вход которого соединен с первым вхЬдбм узла 17 и R-вхо- дом RS-триггера 20, S-вход которого соеди5 нен с выходом элемента И 21. Первый вход элемента И 21 соединен с выходом компаратора 23, вход которого соединен с выходом дифференциатора 18, вход которого является вторым входом узла 17. Второй

0f вход элемента И 21 соединен с выходом ждущего мультивибратора 19 и первым входом элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с Q-выходом RS-триггера 20. Выход элемента ИЛИ 22 является выходом уз5 ла 17.

Работа устройства поясняется на примере одного канала (фиг.1), поскольку второй канал устройства функционирует полностью аналогично. В рабочем режиме,

0 т.е. при отсутствии команды на предохранительное торможение, контакт II замкнут, а перекидной контакт 12 соединяет выход выпрямительного моста 28 с катушкой 7 управления регулятора давления 6. С помощью

5 командоаппарата 26 и регулятора давления 6 машинист подъема имеет возможность регулировать давления воздуха в тормозном цилиндре 1, изменяя тем самым тормозное усилие, создаваемое тормозом. Максималь0 ному давлению воздуха в цилиндре 1 соответствует расторможенное состояние машины, нулевому давлению - максимальное тормозное усилие, Катушки 4 и 5 клапанов 2 и 3 при этом запитаны от + источника

5 Е и выходным напряжением мультивибратора 39 соответственно. В этом режиме на вход компаратора 13 поступает напряжение от источника питания, а на выходе компаратора 13 существует сигнал логической еди0 ницы, поступающий на вход узла 17-R-exofl триггера 20. На выходе мультивибратора 19 сигнал отсутствует, поэтому на выходе элемента И 21 сигнал логического нуля, поступающий на S-вход триггера 20, который

5 устанавливается в состояние 0 0. Поскольку источник напряжения Е отключен от катушки контактом 12, то состояние контакта 24 при отсутствии команды на предохранительное торможение не влияет на ток в катушке 7 регулятора давления 6 - этот ток в

рабочем режиме задает машинист подъема с помощью командоаппарата 26. На выходе узла 17 - т.е. на выходе элемента ИЛИ 22 существует сигнал О (на выходе Q триггера 20 и выходе мультивибратор 19 сигналы О), следовательно, и на выходе элемента И 16 будет сигнал О, реле 24 при этом обеспечено и контакт 25 разомкнут. Такое состояние будет сохраняться все время и в течение которого отсутствует команда на предохра- нительное торможение.

В режиме предохранительного торможения узел 17 определения направления движения груза за время холостого хода тормоза ti определяет фактический режим работы подъемной установки (подъем груза, спуск груза или перегон порожних сосудов). В случае подъема груза узел 17 выдает соответствующий сигнал и подъемная машина тормозится первой тормозной ступенью. Если же узел 17 зафиксирует режим спуска груза либо перегон порожних сосудов, то сразу по истечении времени ti прикладывается полный тормозной момент. Устройство в режиме предохранительного торможения работает следующим образом.

При подаче команды на начало режима предохранительного торможения размыкается контакт 11, а перекидной контакт 12 перебрасывается в положение, соединяю- щее катушку 7 с резистором 27. Катушка 5 одновременно с размыканием контакта 11 теряет питание и начинается быстрый выход воздуха из тормозного цилиндра 1 через незадросселированные выхлопы клапанов 8 и 9. Этот быстрый выход воздуха продолжается до момента достижения давлением в цилиндре 1 уровня, соответствующего выбору холостого хода тормоза. В указанный момент клапан 9 закрывается и выход воз- духа через него при обесточенной катушке 5 прекращается. После размыкания контакта 11 срабатывает компаратор 13, на выходе мультивибратора 19 начинается импульс напряжения длительностью ti, и на R-входе триггера 20 появляется сигнал О. На выходе мультивибратора 30 в течение отрезка времени ti после размыкания контакта 11 существует сигнал 1 и катушка 4 клапана 2 остается в течение этого отрезка запитан- ной, а клапан 2 соединяет цилиндр 1 с регулятором 6.

Поскольку до истечения отрезка времени ti тормозное усилие отсутствует (идет выбор холостого хода тормоза), то подъем- ная машина все это время ti, находится в режиме свободного выбега. Осуществляется сравнение напряжения на выходе дифференциатора 18, пропорционального замедлению машины, с замедлением свободного выбега, соответствующим режиму подъема груза. Сравнение осуществляется компаратором 23. Компаратор 14 сравнивает фактическую скорость машины V на выходе датчика 15 со скоростью стопорения V0 - при на выходе компаратора 14 существует сигнал 1, при - О. Компаратор 23 работает аналогично: при , на его выходе сигнал 1, при - О. Таким образом, после подачи команды на предохранительное торможение (в течение отрезка времени ti) на выходе элемента ИЛИ 22 существует сигнал 1. Если предохранительное торможение началось при , то на выходе компаратора 14 такие сигналы 1, реле 24 сразу после размыкания контакта 11 получает питание и контакт 25 замыкается. При замыкании контакта 25 катушка 7 через резистор 27 подключается к источнику напряжения Е, и в катушке 7 устанавливается ток И, равный

R27

;

где RK - сопротивление катушки 7;

R27 - сопротивление резистора 27.

Ток И, соответствует давлению воздуха, а следовательно и тормозному усилию первой тормозной ступени, необходимой для торможения машины с требуемым правилами безопасности замедлением в режиме подъема номинального груза. Подбор тока первой ступени h, осуществляется с помощью переменного резистора Ra. Это состояние устройства продолжается все время выборах холостого хода тормоза ti. Итак, к концу отрезка времени ti на R и S входах триггера 20 сигналы О на Q-выходе триггера 20 также сигнал О на выходах компаратора 14, мультивибратора 19. элемента ИЛИ 22, элемента И 16-сигналы 1, реле 24 запитано, его контакт 25 замкнут.

Если команда на предохранительное торможение была подана в режиме подъема груза, то за время ti, фактическое замедление а превысит замедление ai, равное

ai 0,75 аСв-|,

где асв1 - замедление свободного выбега при подъеме груза.

Превышение , приведет к срабатыванию компаратора 23, на его выходе установится сигнал 1, который попадает на S-вход триггера 20, который установится в состояние . Теперь и после истечения отрезка времени ti на выходе элементов ИЛИ 22 и И 16 останется сигнал 1, реле 24 останется запитанным, контакт25-замкнутым и машина будет тормозиться усилиям первой ступени. Первая ступень будет действовать до момента снижения скорости до уровня . При этом на выходе компаратора 14 появится сигнал О - команда на стопорение, сигнал О появится также на выходе элемента И 16, реле 24 обеспечивается, контакт 25 размыкается, обеспечивая катушку 7, и регулятор б выпускает весь воздух из цилиндра 1 - машина тормозится полным тормозным моментом.

Если же команда на предохранительное торможение - размыкание контакта 11 - поступает в режиме спуска груза или перегона порожних сосудов, то за время ti, фактическое замедление а не достигает уровня ai, т.к. при спуске на свободном выбеге подъемная машина вообще не будет замедляться - она напротив, будет ускоряться. Поскольку останется , на выходе компаратора 14 сигнала 1 непоявится,триггера20 останется и после окончания отрезка времени ti в состоянии 0 0. Это значит, что после исчезновения импульса мультивибратора 19 длительностью ti на выходе элементов ИЛИ 22 и И 16 установится сигнал О, т.е. после выбора холостого хода в режиме спуска груза реле 24 обесточится, его контактом 25 разорвется цепь катушки 7 регулятора давления 6, весь воздух выйдет из цилиндра 1 и машина будет тормозиться усилием второй ступени - полным тормозным усилием.

Катушка 4 клапана 2 будет запитана в течение отрезка времени t2 после размыкания контакта 11, а затем, после окончания отрезка времени т,2, катушка 4 обеспечивается и клапан 2 отсекает регулятор давления 6 от тормозного цилиндра 1, воздух из цилиндра 1 начинает выходить через клапаны 2 и 8, а также дроссель 10. Отрезок времени t2 равен:

t2 Умакс/Эмин,

где Умакс максимальная скорость подъемной машины;

амин - минимально допустимое значение замедление предохранительного торможения.

Назначение клапана 2 - осуществление аварийного предохранительного торможения в том случае, если выйдет из строя регулятор давления 6. Например, регулятор 6 вышел из строя следующим образом - его золотник завис и воздух из цилиндра 1 через регулятор б не выходит, и в этой ситуации поступает команда на предохранительное торможение. При этом клапан 3 выбирает холостой ход, и машина в течение

отрезка времени t2 находится в состоянии свободного выбега - регулятор 6 не обеспечивает торможения. По истечении времени t2, за которое при исправном устройстве

осуществилось бы нормальное предохранительное торможение, страхующий клапан 2 переключится и плавно (через дроссель 10 и клапан 8) выпустит воздух из цилиндра 1, машина затормозится. Временной отрезок

0 длительностью t2 задается мультивибратором 30.

Клапаны 3 и 9 предназначены для обеспечения выбора холостого хода тормоза за промежуток времени ,3 с.

5 Работу мультивибраторов поясняют временные диаграммы на фиг.2. Оба мультивибратора 19 и 30 работают по заднему фронту.

Таким образом, предлагаемое устройст0 во обеспечивает избирательное предохранительное торможение подъемной машины, определяя за время холостого хода тормоза фактический режим работы машины (подъем или спуск груза), и в зависимости от ре5 жима прикладывая первую тормозную ступень (при подъеме) либо вторую (при спуске груза и перегоне порожних сосудов). Тем самым предотвращается возникновение побегания сосуда на канат на барабан0 ных подъемных машинах или проскальзывание канатов по шкиву трения на многоканатных подъемных установках, поскольку исключается приложение избыточного тормозного усилия. Кроме того, в

5 устройстве предусмотрено аварийное затормаживание машины при выходе из строя регулятора давления, т.е. предлагаемое устройство существенно повышает безопасность и надежность эксплуатации шахтной

0 подъемной машины. Предлагаемое устройство может также с указанным эффектом применяться на подъемных установках с гидравлическим тормозным приводом. Это не внесет в схему устройства изменений,

5 только вместо воздухосборника будет применен маслобак.

Формула изобретения 1. Устройство для управления тормозом шахтной подъемной машины, содержащее

0 тормозной цилиндр, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго электроклапанов с соответствующими катушками управления, вторые выводы которых соединены с первыми выводами

5 соответственно регулируемого дросселя и первого редукционного клапана, второй вывод последнего соединен с атмосферой, воздухозаборник, выход которого соединен с первым выводом регулятора давления с соответствующей катушкой управления,

соответствующей катушкой управления, второй вывод которого соединен с атмосферой, датчик скорости, выход которого соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй компаратор, резистор, источник питания, один вывод которого соединен с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности и надежности эксплуатации шахтной подъемной машины, в него введены второй редукционный клапан, ждущий мультивибратор, узел определения направления движения груза, реле, командоаппарат, выпрямительный мост и перекидной контакт контактора предохранительного торможения, причем выход датчика скорости соединен с первым входом узла определения направления движения груза, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход - со вторым входом элемента И, выход которого через реле соединен со вторыми выводами источника питания и катушки управления регулятора давления, первый вывод которой соединен с перекидным контактом контактора предохранительного торможения, один вывод которого соединен через выпрямительный мост с командоаппаратом, а дру0

5

0

5

0

гой через резистор и замыкающий контакт реле - с первым выводом замыкающего контакта контактора предохранительного торможения, второй вывод которого соединен с катушкой управления второго электроклапана и входом второго компаратора, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с катушкой управления первого электроклапана, третий вывод которого соединен с третьим выводом регулятора давления, а второй через второй редукционный клапан - с атмосферой, второй вывод регулируемого дросселя соединен с атмосферой.

2. Устройство поп 1,отличающее- с я тем, что узел определения направления движения груза содержит дифференциатор, вход которого является первым входом узла определения направления движения груза, а выход через компаратор соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и является вторым входом узла определения направления движения груза, выходом которого является выход элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом RS-триггера, а второй вход - с выходом ждущего мультивибратора и вторым входом элемента И.

Сущность изобретения: устройство содержит тормозной цилиндр 1, электрокла77 75 18 паны 2,3, катушки 4,5 управления электроклапанами, регулятор 6 давления, катушку 7 управления регулятора давления, редукционные клапаны 8,9, регулируемый дроссель 10, замыкающий контакт 11 контактора предохранительного торможения, перекидной контакт 12 контактора предохранительного торможения, компараторы 13,14, датчик 15 скорости, элемент И 16, узел 17 определения направления движения груза, реле 24, замыкающий контакт25 реле, командоаппа- рат 26, резистор 27, выпрямительный мост 28, воздухосборник 29, ждущий мультивибратор 2 ил. 30, источник 31 питания. 1 з.п.ф-лы, ел с VI ел XI ю 00

U

Ъ