Система управления механизмом поворота экскаватора-драйглайна Советский патент 1979 года по МПК E02F3/48 

36 блоках стрелы датчик угла отклонения ковша (это вызывает конструктивные трудности и уменьшает надежность сис темы) , а также сложно реализовать модель привод поворота - ковш, которая должна вычислять идеальное значение угла отклонения ковша. Pea лиэация этой модели требует введения датчиков длин канатов и вычисления на основе трансцендентных зависимостей радиуса инерции ковша (последний практически не может быть измерен достаточно простыми средствами) , а также учета массы ковша, определение которой связано с сущест венными трудностями. Целью изобретения является упрощение системы и повышение производительности экскаватора за счет обес печения гашения колебаний :овша. Это достигается тем, что система снабжена последовательно соединенным блоком определения момента нагрузки механизма поворота, варистором, операционным усилителем и блоком диф ференцирования, выход которого соеди нен с входом регулятора тока, а вход блока определения момента нагрузки механизма поворота соединен с обмоткой независимого возбуждения двигате :ля механизма. При этом блок определения момента нагрузки механизма поворота выполнен в виде суммирующего усилителя с тремя входами и подключенных к ним дифференцирующего усилителя, релейного усилителя и блока перемножения, к одному из входов которого подключен датчик магнитного потока, а к другому входу подключен выход датчика тока, а к входам дифференцирующего и релейного усилителей подключен выход датчика скорости, На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемой системы; на фиг,2 йарактеристика операционного усилителя с варистором на его входе. К якорю двигателя 1 с обмоткой не зависимого возбуждения 2 подключены соединенные последовательно преобразователь 3, регулятор тока 4, регулятор скорости 5 и задатчик интенсив ности б, К входам регуляторов 4 и 5 подключены выходы соответственно дат чика тока 7 и датчика скорости 8. В систему введены также соединенные последовательно блок 9 определения момента нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением f ковша от вертикальной плоскости, операционный усилитель 10 с включенным на его входе варистором 11 и блок дифференцирования 12, выход которого соединён с входом регулятора тока 4 или входом ограничения регулятора скорости 5. Блок 9 определения момен та нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости, включает суммирующий усилитель 13 с тремя входами, к входам которого подключены дифференцирующий 14 и релейный 15 усилители и блок перемножения 16. Причем к входам дифференцирующего 14 и релейного 15 усилителей подключен выход датчика 8 скорости ci; , а два входа блока перемножения 16 соединены с выходами датчика 7 тока 3 и.включенного в цепь обмотки 2.возбуждения ;цвигателя датчика 17 магнитного потока Ф . Устройство работает следующим образом. Блок перемножения 16 вычисляет величину момента двигателя М где Cg - коэффициент пропорциональности. Релейный усилитель 15 определяет момент сопротивления механизма поворота Mgbigrnoy , а дифференцирующий усилитель 14 - динамический момент механизма поворота J -Jy , где J - момент инерции этого механизма, Алгебраическое суммирование указанных, величин с помощью суммирующего усилителя 13 позволяет получить на выходе блока 9 сигнал, пропорциональный моменту М нагрузки механизма поворота, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости л к а- с § ---|т Поскольку вольт-амперная характеристийа варистора 11 описывается степенной функцией, выходное напряжение операционного усилителя 10 (см,фиг,2) определяется зависимостью brnod М С 2), где п - показатель степени вольтамперной характеристики варистора; b - коэффициент пропорциональности, , ., ч Дифференцирование этого напряжения с помощью блока 12 позволяет получить на его выходе сигнал, пропорциональный величине r)- dM.K nb-rnod М Сигнал поступает на вход регулятора тока 4 или вход ограничения регулятора скорости 5 и обеспечивает демпфирование колебаний ковша. Однако эффективность демпфирующего воздействия зависит.не только от скорости нарастания момента нагрузки, определяемого отклонением ковша от вертикальной плоскости, но и от его абсолютного значения, причем демпфирующий сигнал - выражение (3) пропорционален произведению этих величин, В начале разгона механизма вследствие малого значения отклонения ковша и вызываемого им момента М нагрузки демпфирующий сигнал невелик и поэтому в отличие от известной сист мы практически не затягивает процес са разгона, обеспечивая повьдиение производительности экскаватора. По мере приближения ковша к установившемуся значению отклонения и соответствующего ему момента Мк демпфирующий сигнал возрастает, что приводит к прекращению колебаний ковша. Чем больше отклонение ковша и величина М , тем больше крутизна характеристики операционного усилителя 10 (см.фиг.2) и, как следует из выражения (3), больше демпфирующий сигнал, что исключает большие перерегулирования и обеспечивает быстрое гашение- колебаний. В то же время при реверсе и торможении механизма, когда ковш должен изменить знак своего отклонения до нового установившегося значения, пройдя через нулевое отклонение (например, при приближении экскаватора к отвалу), обеспечивается быстрое выполнение этого режима, способствующее повышению производительности экскаватора. В этом режиме увеличивается скорость перемещения ковша и соответствующая ей величина сопровождается быс рым уменьшением величины М и демпфирующего сигнала (при нулевом откл нении ковша этот сигнал равен нулю независимо от величины скорости). В результате обеспечивается быстрое прохождение зоны малых нагрузок и малой крутизны характеристики опер ционного усилителя 10 о По мере приб лижения к новому установившемуся значению отклонения ковша противопо ложного знака увеличивается абсолют ное значение М., и величина демпфиру щего сигнала, осуществляя гашение колебаний аналогично режиму разгона В отличие от указанного нелинейного характера демпфирующего воздействия на механизм в предложенной системе, в известной системе осуществляется линейное воздействие, при котором демпфирующий сигнал линейно зависит от скорости перемещения ковша, в ре зультате чего возрастание этой скорости всегда приводит к пропорциональному возрастанию демпфирующего сигнала, в том числе и при переходе через нулевое значение откло нения ковша в процессе реверса, что увеличивает время выполнения этого режима. Применение системы позволяет решить задачу гашения колебаний с помощью простых средств с использованием серийных вычислительных элементов, не требует установки датчибка отклонения ковша на головных блоках стрелы, а также установки датчиков длин и введение сложной модели, которая должна вычислять идеальное отклонение ковша на основе громоздких нелинейных уравнений, что упрощает систему. Кроме того, введение на вход блока дифференцирования сигнала с крутизной, возрастающей вместе с необходимостью увеличения демпфирующего сигнала, позволяет упрос тить реализацию этого блока дифференцирования и увеличить эффективность демпфирования. Система управления позволяет увеличить производительность экскаватора за счет сокращения длительности переходных процессЬв. Формула изобретения 1.Система управления- механизмом поворота экскаватора-драглайна, включающая питающий двигатель механизма, преобразователь, регуляторы тока и скорости с датчиками тока и скорости и включенный на входе систe ФI задатчик интенсивности, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системыи повышения производительности экскаватора за счет обеспечения гашения колебаний ковша, она снабжена последовательно соединенными блоком определения момента нагрузки механизма повор зта, варистором, операционным усилителем и блоком дифференцирования, вьссод которого соединен с входом регулятора тока, а вход блока определения момента нагрузки механизма поворота соединен с обмоткой независимого возбуждения двигателя механизма. 2.Система поп.1, отлич ающ а я с я тем, что блок определения момента нагрузки механизма поворота выполнен в виде суммирующего усилителя с тремя входами и подключенных к ним дифференцирующего усилителя, релейного усилителя и блока перемножения, к одному из входов которого подключен датчик магнитного потока, а к другому входу подключен датчика тока, а к входам дифференцирующего и релейного усилителей подключен выход датчика скорости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Автоматизация производственных процессов на открытых горных разработках. Киев, Техника , 1971, с.56-60. 2. Авторское свидетельство СССР. № 281600, кл. Е 02F 3/48, 1969.

653347

it ivST iVifc.- STr.vL-1;

I