СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ Советский патент 1974 года по МПК E21C27/00 E21C33/00 

1

Известен способ определения местонахождения и направления движения угледобывающей машины, основанный на формировании двух последовательностей имнульсов, несущих информацию о величине пере.мещения и иаиравлення движения комбайна, которые сдвинуты относительно друг друга во времени, ио имеют одинаковый период следования.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что контролируют скорость движения скребков цени конвейера, скорость движения машины относительно скребков цепи конвейера и по полученным последовательностям сигналов определяют местонахождение и направление движения машины. Это позволяет новысить точность из.мерения.

На чертеже схе.матично показана лава, в которой находится угледобывающая машина.

Угледобывающая машина 1 работает со става конвейера 2, на котором установлен неподвижный датчик 3. Подвижный датчик 4 укреплен на корпусе машины. Скребки 5 конвейера периодически воздействуют на датчики 3 и 4, связанные каналом передачи 6 с устройством 7 обработки сигналов.

Сущность способа закл Очается в следующем.

Скребковая цень является жесткой системой отсчета, поэтому скребки 5 практически не смещаются нри остановах конвейера. Скорость двилсения скребковой цепи npHNiepHo постоянна, а скорость движения машины может изменяться при ее работе. Кроме того, скорость движения машины в несколько раз меньше скорости движения скребковой цепи конвейера. Отношение скорости скребковой цепи к максимально возможной скорости машины обычно больше пяти.

При работе угледобывающей машины совместно с конвейером скребки 5 конвейера воздействуют на чувствительные эле.менты неподвижного датчика 3 и датчика 4, движущегося вместе с машиной. В результате этого датчики формируют две последовательности сигналов.

Исходя из указанных соотношений скоростей движения скребковой цепи и машины, периоды следования сигналов определяются следующими выражениями

а

(1)

о Vu

(2)

V,, т УК

где /о - период следования сигналов, которые формирует неподвижный датчик 3 в момент прохождения относительно него скребков 5;

/к - нериод следования сигналов, которые формирует датчик 4, движущийся вместе с

машиной, в момент прохождения относительно него скребков 5;

а - расстояние между двумя скребками;Уц-скорость движения скребковой

цепи;

VK - скорость движения угледобывающей машины;

()-относительная скорость движения скребков относительно машины, иричем знак «- - нризнак движения машины по нанравлению движения скребковой цепи, а знак « + - признак движения машины против нанравления движения скребковой цени. Из выражений (1) и (2) видно, что период to - величина постоянная, так как УцЯ const; период /к - переменная величина и определяется значением скорости УК и направлением движения машины. При движении машины но нанравлению движения скребковой цепи нериод к всегда больше нериода о, т. е. , и знак разности будет положительным. При движении машины против направления движения скребковой цепи период к всегда меньше периода /о, т. е. , н знак разности будет отрицательным. При этом величина периода о является пороговым зпачением, с которым сравнивается переменная величина кКроме того, из выражений (1) и (2) следует, что при скоростях движения угледобываюш.ей машины, в несколько раз меньших скорости движения скребковой цепи, абсолютное значение разности 1Д/| также в несколько раз меньше значения to. Например,

при отношении - 5 :: -t. Это знак макс

чит, ЧТО за время прохождения машиной участка пути а, равного расстоянию между двумя скребками, относительно датчиков 3 и 4 проходит несколько скребков 5, количество которых будет тем больше, чем меньше скорость движения машины. В результате оба датчика формируют соответственно две носледовательности сигналов. Сигналы с датчика 4, движушегося вместе с машиной, имеют временной сдвиг з относительно сигналов с неподвижного датчика 3, т. е. отстают или опережают их в зависимости от направления движения машины. Величина временного сдвига ts пропорциональна величине перемеш.ения машины при ее движении в пределах отрезка пути а. .В момент, когда величина ts достигает значения о, эти сигналы совпадают. Указанный момент наступает тогда, когда машина проходит отрезок пути, равный а. В эти моменты времени расстояние между осями датчиков 3 и 4 становится кратным целому числу отрезков пути, равных а, и относительно каждого датчика одновременно проходит по скребку, т. е. оба датчика формируют сигналы, которые обязательно совпадают. При дальнейшем движении машины сигналы от датчиков не будут совпадать до тех нор, пока машина не пройдет новый участок пути, равпый а, в конце которого снова наступает условие совпадения.

Период повторения моментов совпадения указанных сигналов определяется одним из следующих выражений

Уц

,

,

(3)

УК

или

(4)

УК

we /с -период повторения моментов совпадения сигналов, равный времени прохода машиной участка а пути. Формируя в момент совпадения сигналов счетные имнульсы, используют их для отсчета пройденного машиной нути с дискретом а, равным расстоянию между скребками. Однако такое идеальное совпадение сигналов имеет место только при скоростях машины, кратных скорости движения скребковой цепи, т. е.

Уц

когда отношение

- целые числа.

Для обеспечения условий совпадения во всем возможном диапазоне скоростей машины сигналы от датчиков формируют в виде имнульсов определенной длительности.

Вырал ения для определения оптимальной

длительности от калиброванных

импульсов следующие

(5) (6)

К„

УК

/о,

f/u

где TO - оптимальная длительность импульсов, которая обеспечивает обязательное совпадение сигналов во всем возможном диапазоне скоростей машины;

TK-оптимальная длительность имнульсов, которая обеспечивает наименьшую помеху при совпадении сигналов по фронтам; УК макс - максимально возможная скорость

машины; УК мин - минимально возможная скорость

машины.

Вынолнение условий (5) и (6) обеснечивает стробирование во времени коротких импульсов но формуле (6) расширенными по длительности импульсами по формуле (5). При этом за счет прямого стробирования, т. е. совпадения указанных импульсов, формируется серия импульсов совпадений, а за счет инверсного стробирования, т. е. несовпадения указанных импульсов, формируется серия импульсов несовпадения. Этими двумя разделенными сериями импульсов формируют счетные импульсы. Период формирования счетных импульсов tc равен tc, т. е. времени прохода машиной отрезка пути, равного а. Счетные импульсы рюпользуют в описываемом способе для основного отсчета пройденного машиной пути. Количество импульсов счета, которые формируются при проходе угледобывающей машиной всей длины лавы, определяется одним из следуюш,их выражений N N-, а где Л - количество импульсов счета, которые формируются при прохождении машиной всей длины лавы; L„ „ Уд --время прохода машиной всей длины лавы; с - период формирования импульсов L -длина лавы; а - дискрет основного отсчета, равный расстоянию между двумя скребками. Из выражения (8) видно, что количество импульсов счета не зависит от направления и скорости движения машины и равно числу скребков, которое укладывается по длнне лавы при неработающем конвейере. Предлагаемый способ обеспечивает более точное определение местоположения угледобывающей машины в лаве. Это достигается за счет измерения временного сдвига ts, который имеют сигналы с датчика 4, движущегося вместе с машиной, относительно сигналов с неподвижного датчика 3. Указанный сдвиг получается вследствие разности скоростей движения скребковой цепи и машины. Величина временного сдвига /з в пределах периода t следования счетных импульсов изменяется с дискретом (Д) в каждом периоде /о от О до /о или от до О в зависимости от направления движения машины, что эквивалентно перемещению машины в пределах дискрета отсчета а. Измеряя величину /з в каждом периоде to в пределах периода /с, определяют местоположение машины при ее перемещении в пределах дискрета а, а следовательно по всей длине лавы, с необходимой точностью. Измеяя и анализируя временные соотношения неиодоп сле оьаиия сигналов датчиков при по.мощн устройства 7 обработки сигналов, устанавливают направление движения .машины и ее местонахождение в лаве. Направление движения .машины определяют путем периодического измерения и сравнения известными методами значений периодов к с пороговым значение.м нериода to. ТаКИ.МИ методами могут быть, напри.мер, преобразование временного интервала Гк в линейное напрял ение, которое сравнивается с аналоговым порогом, эквивалентное значению периода, или преобразование временного интервала в цифрово двоичный код и сравнение его с цифровы.м иорого.м. В результате сравнения устанавливают необходимость выполнения следующих условий: если , формируют признак движения 1машины по направлению движения скребковой цепи конвейера;если , фор.мируют признак движения машины против нанравления движения скребковой цепи; если , формируют признак останова машины. Время, необходимое для формирования любого из этих признаков, не превышает значения 2/0. Направление машины можно определять при помощи временного дискриминатора, реагирующего на фазовый сдвиг импульсов по фор.муле (6) относительно импульсов но формуле (5). Если первые импульсы отстают от вторых импульсов, то временнон дискриминатор формирует сигнал положнтельной лолярности, а если опережают - сигнал отрицательно полярности. Предмет изобретения Способ определения местонахождения и направления движения угледобывающей машины, основанный на формировании двух последовательпосгей .пмпульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, контролируют скорость движения скребков цепи конвейера, скорость движения машины относительно скребков цепи конвейера и по полученным последовательностям сигналов определяют местонахождение и направление движения машины.