Устройство для измерения угла разворота свайной драги Советский патент 1992 года по МПК E02F3/16 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке россыпных месторождений золота, платины, алмазов и других редких и драгоценных металлов и минералов драгами.

Известно устройство для определения положения драга в забое, состоящее из измеряющего угол поворота устройства. Это устройство включает поворотную фотоголовку, снабженную двумя автономными оптическими приемниками, оптические оси которых параллельны. Каждый из оптических приемников содержит фотоэлемент, установленный против окна непрозрачной диаграммы в фокальной плоскости объектива. Положение диафрагмы можно изменить при помощи микрометрического винта, чем изменяется зона нечувствительности (расстояние между оптической осью и стенкой окна диафрагмы). Окна диафрагмы двух оптических приемников расположены так, что при отклонении светового пятна в горизонтальной плоскости от зоны нечувствительности одновременно может засветиться только один из фотоэлементов, т.к. противоположные грани окон выставлены по параллельным оптическим осям. Фотоголовка оптически связана с береговым источником света. Угол рассогласования между оптической осью и направлением на источник света отрабатывается с помощью усилителя и реверсивного двигателя. Фотоголовка связана с сельсин-датчиком, фиксируюш м угол поворота фотоголовки и соединенным через сельсин-приемник с регистратором ширины.

Недостатком описываемого устройства является наличие на берегу специального источника света, требующего обслуживания, и забивание снегом окон диафрагм опХ|

СП СО

ю

тических приемников в период буранов, что приводит к снижению точности измерений. Известно устройство дг.я репарации ширины дражного забоя на основе измерения угла поворота драги, содержащее гироскопический датчик угла поворота, подключенный через последовательно соединенные сельсин-датчик и сельсин-приемник к входу усилителя, а также электродвигатель, механически связанный через редуктор с регистратором ширины дражного забоя.

Работает устройство следующим образом. Сигнал с гироскопического датчика, пропорциональный углу поворота, передают на сельсин-датчик. Сигнал рассогласования между сельсин-датчиком и сельсин-приемником с ротора последнего подается на электронный фэзочувствитель- ный усилитель, а затем на электродвигатель. При появлении сигнала рассогласования ротор электродвигателя начинает вращаться и через редуктор разворачивает ротор сельсин-приемника так, чтобы сигнал с выхода сельчин-приемника уменьшался до нуля (при этом, если прекратить движение драги, электродвигатель ос- танавливается).Одновременно

электродвигатель перемещает перс регистратора ширины дражного забоя.

Недостатком этого устройства является наличие погрешности в гироскопических датчиках, а следовательно недостаточной точности измерения ширины дражного забоя, что обусловлено отклонением оси гироскопа под действием различных факторов Для уменьшения погрешности в гироскопах применяют системы азимутальной и горизонтальной коррекции. Однако, полностью исключить отклонения оси гироскопа практически не удается. Причем, направление и величину отклонения оси гироскопа предсказать невозможно. Это отклонение приводит к искажению записи на регистраторе ширины забоя. При длительной отработке одного забоя диаграмма записи ширины зз- боя может сместиться за пределы ширины ленты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения угла поворота свайной драги. Это устройство содержит гироскопический датчик угла поворота, после- довзтельно соединенные с усилителем сельсин-датчик и сельсин-приемник, электродвигатель, механически связанный через редуктор с регистратором ширины дражного забоя, датчик угла поворота двигателя маневровой лебедки, датчик поворота вала редуктора, два переключателя с блоком управления, элемент сравнения и электромагнитную муфту, причем датчик угла поворота двигателя маневровой лебедки подключен к первому входу первого переключателя, выход которого подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом первого переключателя, а второй выход соединен с первым входом второго переключателя, выход которого

0 подключен к первому вводу электродвигателя, при этом третий выход блока управления соединен со вторым вводом электродвигателя, а четвертый выход подключен к электромагнитной муфте, которая механически

5 связана с сельсин-приемником и валом редуктора, который механически соединрен с датчиком угла поворота вала редуктора, выход которого подключен ко второму входу элемента сравнения, а выход усилителя со0 единен со вторым, входом второго переключателя.

Недостатком описанного устройства является то, что после каждого подшагивания драги на новый забой необходимо сначала

5 установить драгу по оси забоя и с помощью корректирующего устройства устанавливать ось гироскопа в нулевое положение, что требует дополнительных затрат времени № приводит к снижению чистого времени

0 работы и производительности, кроме того ресурс времени гироскопа мал и при круглосуточной работе его не хватает на рабочий сезон драги.

Целью изобретения является повыше5 чпе точности измерения угла разворота драги.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регистрации параметров работы свайной драги, включающее датчик угQ лз поворота, сельсин-датчик, соединенный с сельсином-приемником, два переключателя и регистратор дополнительно снабжено потенциометром, тактовым генератором, двумя запоминающими блоками, суммато5 ром, блоком умножения, интегратором, функциональным блоком, блоком деления и датчиком радиуса навивки барабана. При этом выходы тактового генератора соединены с первыми входами обоих переключате0 лей, аыход сельсин-приемника соединен через потенциометр со вторым входом первого переключателя, выход которого подключен ко входу первого запоминающего блока, выход которого соединен с первым

5 входом сумматора и вторым входом второго переключателя, вмход последнего через второй запоминающий блок соединен со вторым входом сумматора, выход датчика угла поворота соединен через функциональный блок с одним входом блока деления, с

другим входом которого связан датчик радиуса навивки барабана, выходы блока деления и сумматора подключены к соответствующим входам блока умножения, выхо которого через интегратор соединен с регистратором.

Введение в устройство датчика радиуса навивки барабана носовой лебедки, датчика угла отклонения носового каната от перпендикуляра к продольной оси драги и функционального преобразователя позволяет исключить погрешности вызываемые изменением радиуса навивки носового каната на барабан носовой лебедки и изменением положения береговых якорей относительно драги, В результате повышается точность измерения угла разворота драги.

Производная угла разворота драги чр определяется по формуле

%,(1)

Т

$

где - угловая скорость поворота драги вокруг оси вращения.

,.

(2

RI PI где V6 - линейная скорость носового блока RI ОА - расстояние от оси вращения до носового блока;

VK - скорость каната; угол отклонения каната от перпендикуляра к продольной оси драги. Угловая скорость барабана носовой лебедки

ft

0)6 Гб,

где re - радиус барабана носовой лебедки. Угловая скорость поворота вала сельсина- датчика

Wftfc ,(4)

где (Ос - угловая скорость поворота вала сельсин-датчика;

i - передаточное число редуктора.

Тогда с учетом (1,2, 3, 4) имеем: VK dt

сов

dt

RI I -гб

RI redt I refflbdt RI

Г6

costp.

GJcdt „ - M

dVfc,

(3)

I

где KI -к- - постоянный коэффициент;

Фрс. (Ос dt - угол поворота вала сельсин-датчика.

Таким образом, окончательное выражение для определения угла разворота драги имеет вид:

Kl-c5sfe- (5)

С достаточной для практических целей точностью можно представить это выражение в виде:

A0 Ki

re

Ьг 4ft

(6)

10

Тогда выражение для угла разворота драги имеет вид:

v

Гб

д&

(7}

20

25

30

35

40

45

50

где п - число тактов замера в процессе отработки слоя.

15п сл

п Ж где Тел -длительность отработки слоя1

At - длительность такта между замерами.

Для наших условий угловая скорость поворота драги составляет Ј% 0,1 + 0,2 гр/с. Тогда при At 1 с А - (0,1 +0,2)° При рабочем угле разворота драги / 90°. погрешность составит

со/ АгЈ . 1т (0,1+0,2) 100

/о - у IIW -gg

0,1+0,2%

Следовательно, методическая погрешность измерения не превысит 0,2 %. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность контроля угла разворота свайной драги.

На фиг. 1 показана кинематическая схема движения драги в забое; на фиг. 2 - блок-схема функционального преобразователя; на фиг; 3 - схема блока умножения и на фиг. 4 - схема тактового генератора и реле.

Устройство для регистрации параметров работы свайной драги содержит сельсин-датчик 1, который через редуктор 2 соединен с валом барабана носовой лебедки 3.

На барабане закреплен конец носового каната 4, который проходит через носовой блок 5 и крепится к береговому якорю 6.

Сельсин-датчик электрически соединен с сельсин-приемником 7, расположенным в драгерском помещении. На валу сельсин- приемника 7 укреплен прецезионный о- тенциометр 8 функционального преобразователя 9. Функциональный преобразователь 9 соединен с регистратором

10.Для контроля радиуса барабана 3 уста- 55 новлен датчик радиуса навивки барабана

11.для контроля угла отклонения носового каната 4 от перпендикуляра к продольной оси драги установлен датчик угла поворота

12.Сельсин-датчик и сельсин-приемник электрически связаны между собой пятижильным кабелем и работают в следящем режиме. Функциональный преобразователь 9 состоит из прецезионного г с тенцио- метра 8, вход которого соединен с выходом сельсин-приемника 7, а выход соед /нен с первым входом первого переключателя 13, второй вход переключателя соединен с первым выходом тактового генератора 14, второй выход которого соединрен с первым входом второго переключателя 15, второй вход которого соединен с первым выходом первого запоминающего устройства 16, вход которого соединен с выходом первого переключателя 13, а второй выход первого запоминающего устройства 16 соединен с первым входом сумматора 17, второй вход которого соединен с выходом второго запоминающего устройства 18, вход которого соединен с выходом второго переключателя 15, а выход сумматора 17 соединен с первым входом блока умножения 19, второй вход которого соединен с выходом блока деления 20, первый вход которого соединрен с выходом датчика радиуса навивки барабана 11, а второй вход блока деления 20 соединен с выходом функционального блока 21, вход которого соединен с выходог датчика угла поворота 12, а выход блока умножения 19 соединен со входом интегратора 22, выход которого соединен со входом регистратора 10.

В качестве сельсинной передав 1-7 используются бесконтатные сельсины, например, БД-40, в качестве датчика угла по ворота 12 импопьзуется прецезионный потенциометр, соединенный с поворотной обоймой носового блока 5. В качестве датчика радиуса навивки барабана 11 используется, например, устройство приведенное в работе (4).

В качестве запоминающих устройств 16 и 18 используется, например, устройство, приведенное в работе (5, с. 238, рис. 7.18 б). В качестве сумматора 17 может быть мс- пользовано устройство, схема которого приведена в работе (6, с. 137-138, рис 11,2). В качестве блока умножения 19 может быть использовано устройство, описанное в работе (6, с. 162, рис, 11,41). В основу блока деления положена та же схема (6, рис. 11.41). Возможность осуществления деления состоит в разрыве связи между напряжениями Ua и Ut и объединении Уц с Уа, что показано на рис. 4 заявки. В качестве функционального блока 21 использован бяок, описанный в (7, с. 66, рис. 4.23). 8 качестве интегратора22 импользуется, например, устройство, описанное (6, с. 144). В качестве тактового генератора 14 используется устройство, приведенное на фиг. 4. Оно вклюи

чает контакт командоконтроллера 31,(два реле времени 23 и 25 и реле промежуточное 7, Принцип работы тактового генератора 14 заключается в следующем. В начале ра5 боты цепь питания тактового генератора разомкнута. При подаче питания замыкается контакт 31 и включается первое реле времени 23, которое с выдержкой времени замыкает свой контакт 24 в цепи второго реле

10 времени 25, которое замыкает свой контакт 26 в цепи реле промежуточного 27. Это реле замыкает первый контакт 28 в переключателе 13 и размыкает второй контакт в переключателе 15. Кроме того, реле

15 промежуточное 27 разомкнет свой третий контакт 30 в цепи первого реле времени 23, Первое роле времени 23 обесточивается и размыкает свой контакт 24 в цепи второго реле времени 25 которое с выдержкой вре20 мени разомкнет свой коь.ло 26 в цепи реле промежуточного 27, которое разомкнет контакт 28 переключателя 13 и замкнет контакт 29 переключателя 15 и замкнет третий контакт 30 в цепи первого реле времени 23, При

25 этом тактовый генератор возвращается в исходное положение, далее все повторяется. Длительность такта регулируется выдержкой времени первого и второго реле времени

30 Заявляемое техническое решение позволяет повысить точность контроля угла разворота драги.

Контроль угла разворота драги осуществляют следующим образом. В начальном 35 положении дрзга находится в углу забоя. При этом сельсин-датчик 1 и сельсин-приемник 7, потенциометр 8 находятся в нулевом положении и сигнал с них равен нулю. При этом тактовый генератор 14 выключен,

40 переключатель 13 разомкнут, переключатель 1Е замкнут, на запоминающих устройствах 16 ti 18 нупевые сигналы. На выходах сумматора 17, блока умножения 19, интегратора 22 и регистратора 10 нулевые сигналы,

45 С датчиков радиуса навивки барабана 11 и угла поворота 12 снимают начальные значения.

Для поворота драги, например, вправо включают командоконтролпером привод

50 правой носовой лебедки и одновременно замыкают контакт 31. При этом происходит поворот сельсич-датчика 1, сельсин-приемник 7 и потенциометр 8 нз угол пропорциональный углу поворота барабана 3 носовой

55 лебедки. Контактом31 командоконтроллера замыкают цепь первого реле времени 23 тактового генератора 14, которое с выдержкой времени, оавной At замыкает контакт 24 в цепи второго реле времени 25, которое включается и замыкает контакт 26 о цепи

реле промежуточного 27. Это реле замыкает контакт 28 переключателя 13 и разомкнет контакт 29 переключателя 15. При этом на первое запоминающее устройство 16 подают сигнал с потенциометра 8 пропорциональный . с выхода которого поступит сигнал па сумматор 17, с выхода которого сигнал, пропорциональный посгупает на первый вход блока умножения 19. Одновременно с датчика радиуса навивки барабана поступает сигнал пропорциональный радиусу барабана на первый вход блока деления 20, а с дгичика угла поворота 12 через функциональный преобразователь 21 сигнал, пропорциональный поступает на второй вход блока деления 20, с выхода которого снимают сигнал, пропорь который поступает

Л$: At/ l .который

цшнзльный

на второй вход блока умножения 19, с выхода которого снимают сигнал, пропорциональный Ki подают в интегратор 22 и с него в регистратор 10.

Реле 27 разомкнет контакт 30 s цепи первого реле времени 23 тактового генератор 14, которое обесточивается, размыкает свой контакт 24 в цепи второго реле времени 25, которое обесточивается и с выдержкой времени разомкнет СБОЙ контакт 26 в цепи реле промежуточного 27, которое обесточивается и размыкает первый контакт 28, замыкает второй контакт 29 и замыкает третий контакт 30. При этом контакт 28 размыкается в переключателе .13 и вход первого запоминающего устройства 16 отключается от выхода потенциометра 8. Контакт 29 замыкается в переключателе 15 и вход второго запоминающего устройства 18 подключается к выходу первого запоминающего устройства 16. При этом на второе запоминающее устройство 18 поступает с первого запоминающего устройства 16 сигнал, пропорциональный Ki -и с выхода второго запоминающего устройства 18 этот сигнал поступает на второй вход сумматора 17. При этом в сумматоре 17 выходной сигнал уменьшается до нуля и сумматор будет подготовлен к следующему такту. Третий контакт реле 27 замкнет цепь первого реле времени 24 в цепи второго реле времени 25, которое замкнет контакт 26 в цепи реле промежуточного 27, которое замкнет контакт 28 первого переключателя 13, разомкнет контакт 29 второго переключателя 15 и разомкнет контакт 30 в цепи первого реле времени 23. При этом на первое запоминающее устройство 16 с потенциометра 8 по:

0

5

0

ступит сигнал пропорциональный ( + ) -который подают на первый вход сумматора 17, при этом из рторой вход сумматора 17 с выхода второго запоминающего устройства 13 поступает сигнал пропорциональный Ki и с выхода сумматора 17 получаютсигнпл, пропорциональ ный К . который подяют на первый вход блока умножения 19, на второй вход которого по аналогии подают с блока деления 20 сигнгал Гб2/соз к2 . а с выхода блока умножения 19 получают сигнал, пропорциоГк

- который поднальный Kt

COS(fk2

ают ча интегратор 22, на котором получают сигнал, пропорциональный «1

ccSfe - + + Л$2, который подается на регистратор 3. При этом на регистраторе получаем

25

30

35

40

45

во

55

Гб

+

+к

Г62

5Xi

Гб

Ar/fc

COSpk

Поскольку радиус наоивки барабана изменяется при переходе на второй слой навивки каната, то - на втором такте замера радиус барабана может не измениться, т.е.

Г62 Г61.

8 дальнейшем происходит аналогичная последовательность переключений при третьем такте.

Для устранения погрешности от провисания носового каната при движении драги, например, вправо левая носовая лебедка работает в тормозном режиме, при этом левый носсвой канат натянут. Аналогичный режим работы будет при движении драги влево для правой носовой лебэдки,

Формула изобретения

Устройство для измерения угла .разворота свайной драги, включающее датчик угла поворота, сельсин-датчик, соединенным с сельсин-приемником, два переключателя и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения угла разворота, оно снабжено потенциометром, тактовым генератором, двумя запоминающими блоками, сумматор , блоком умножения, интегратором, функциональным блоком, блоком деления и датчиком радиуса навивки барабана, причем выходы тактового генератора соединены с первыми рходами обоих переключателей, выход сельсин-приемника соединен через потенциометр с вторым входом первого переключателя, выход которого подключен к входу первого запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом сумматора и вторым входом второго переключателя, выход последнего чег i з второй запоминающий блок соединен с вторым входом сумматора, выход датчика угла поворота соединен через функциональный блок с одним входом блока деления, с другим

входом которого связан датчик радиуса навивки барабана, выходы блока деления и сумматора подключены к соответствующим входам блока умножения, выход которого через интегратор соединен с регистратором.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке россыпных месторождений. Цель изобретения - повышение точности измерения угла разворота, Устройство содержит датчик 12 угла поворота, сельсин- датчик и сельсин-приемник, регистратор 10 и два переключателя 13 и 15. Введение потенциометра 8, тактового генератора 14, двух запоминающих блоков 16 и 18, сумматора 17, блока 19 умножения, интегратора 22, функционального блока 21, блока 20 деления и датчика 11 радиуса навивки барабана позволяет исключать погрешность, вызываемую изменением радиуса навивки каната и положения береговых якорей ртносительно драги. 4 ил.

Фиг1

1

.11

Ю