Способ ограничения динамических нагрузок копающих механизмов экскаваторов и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК E02F9/20 

1

Изобретение относится к приводам горных машин и может быть применено для ограничения динамических нагрузок в копающих механизмах одноковшовых экскаваторов.

Известен способ ограничения динамических нагрузок в экскаваторных механизмах, когда на регулятор скорости двигателя подают сигнал, пропорциональный второй производиой усилия в упругом элементе копающего механизма (1J. Этот способ не обеспечивает эффективного ограничения динамических нагрузок, так как полезный сигнал, пропорциональный величине статического момента сопротивления на зубьях ковша, появляется лишь кратковременно, только при резком увеличении на-, грузки на зубьях ковша.

Известен также способ ограничения ди-, намнческих усилий в упругой связи между рабочим механизмом и приводным электродвигателем в системе Г-Д, заключающийся в том, что в цепь обмотки возбуждения геиератора вводят резистор шунтируемый полупроводниковым ключом, управляемым в функции величины динамического усилия в упругой связи 2.

После превыщения установки срабатывания ключа и введения резистора в цепь обмотки возбуждения скорость спадания ЭДС генератора задается параметрически и не связана .с величинами скорости, ускоJ рения и усилия в упругой связи в процессе торможения привода копающего механизма при столкновении с препятствием.

Наиболее близким к изобретению является способ, реализованный в устройстве для ограничения динамических усилий в 10 электроприводе рабочего органа экскаватора, основанный на задании тормозного тока двигателя в зависимости от величины усилия в упругих элементах копающих механизмов f3J. Устройство, реализующее способ, содержит регулируемый электропри-, вод копающего механизма с регуляторами напряжения и тока, управляемым преобразр: вателем, двигателем постоянного тока, датчиком тока, датчиком усилия в упругих элементах копающего механизма и нелинейным элементом.

Недостатком этого способа и устройства является отсутствие ограничения производной якорного тока, превышение допустимой величины тормозного тока, а также то, что

после торможения привода при столкновении с препятствием возможен реверс двигателя и образование слабины контактов с последующим рывком, что может привести к аварии, остановке экскаватора и, с(ютветственно, к снижению его производительности.

Целью изобретения является повышение производительности экскаватора за счет снижения величин усилий в упругих элементах копающих механизмов в процессе копания.

Для этого определяют величины производных тормозного тока двигателя и усилия в упругих элементах копающих механизмов экскаватора и по достижении величинами усилия и его производной верхних заданных значений задают максимально допустимую величину производной тормозного тока двигателя и изменяют величину тормозного тока до стопорного значения, после чего прекращают задание производной .тормозного тока, а при достижении величиной производной усилия нижнего заданного значения прекращают задание тормозного тока и его производной.

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, снабжено датчиком производной тока двигателя, сумматором, датчиком производной усилия и Д8ум:я ключами, причем йход датчика производной тока двигателя соединен с выходом датчика тока, а выход - с одним из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом датчика усилия через ключ и нелинейный элемент, управляющий вход ключа соединен с выходом датчика тока, а выход сумматора соединен с входом регулятора тока через другой ключ, два управляющих входа которого соединены соответственно с выходами датчика усилия и датчика производной усилия, вход которого соединен с выходом датчика усилия.

На чертеже приведена структурная схема устройства.,

Устройство содержит регулируемьж электропривод копающего механизма с регуляторами i и 2 напряжения и тока, управляемым преобразователем 3, двигателем постоянного тока 4, датчиком тока 5, датчиком усилия 6 в упругих элементах копающего механизма, нелинейным элементом 7, датчиком 8 производной тока двигателя, сумматора 9, датчиком 10 производной усилия и двумя ключами И и 12. Вход датчика 8 производной тока двигателя соединен с выходом датчика тока 5, а выход - с одним из входов сумматора 9, другой вход которого соединен с выходом датчика усилия 6 через ключ 1 и нелинейный элемент 7. Управляющий вход к.люча 11 соединен с выходом датчика тока 5, а выход сумматора 9 соединен с входом регулятора тока 2 через ключ 12, два управляющих входа которого соединены соответственно с -выходами датчика усилия

6 и датчика 10 производной усилия, вход которого соединен с выходом датчика усилия б.

Устройство работает следующим образом.

На входе сумматора 9 задается максимально допустимая величина производной тормозного тока двигателя 4, получающего питание от преобразователя 3, управляемого регуляторами и 2, при достижении величиной усилия в упругих элементаг копающего механизма заранее заданного значения. Величина усилия, при достижении которого задают максимально допустимую величину производной тормозного тока, устанавливается с помощью нелинейного элемента 7, включенного в задающую цепь

контура регулирования производной тока двигателя между выходом датчика усилия 6 и ключом и. С помощью того же нелинейного элемента 7 ограничивается величина . максимального задающего сигна,,. ла на. входе контура регулирования производной тока двигателя, содержащего датчик 8 и сумматор 9, и тем самым ограничивается максимальная величина производной тормозного тока.

С помощью ключа 11. обеспечивается

5 ограничение величины тормозного тока. Когда тормозной ток достигает стопорного значения, сигнал, поступающий с датчика тока 5, закрывает ключ 1 и тем самым размыкает заданную цепь контура регулирования производной тока двигателя. Практически в течение всего процесса копания задающая цепь этого контура замкнута, так как ключ 1 i открыт все время, пока ток двигателя является движущим, а при тормозном токе - до превышения

S им стопорного значения. Замыкание задающей цепи является необходимым,- но не достаточным.условием включения в работу устройства ограничения динамических нагрузок.

Устройство вступает в работу при замыкании контура регулирования производной тока двигателя с помощью ключа 12, который открывают, когда величина усилия и производной усилия в упругих элементах копающих механизмом достигли заранее заданных значений. Замыкание контура, осуществляющего сильную отрицательную связь по производной тока двигателя, производят ключом 12 только в процессе копания, так как действие этого- контура в переходных процессах замедлит их протекание, снизит маневренность и производительность копающего механизма.

Величины усилий в упругих элементах копающих механизмов в переходных процессах существенно меньще величин усилий в этих элементах, возникающих в процессе копания. Поэтому величину усилия, при котором гфоисходит открывание ключа 12, принимают равной величине, возникновение которой возможно только в процессе копания. Задание величины усилия, при «отором происходит открываиие ключа 12, производят с помощью . выбора величины управляющего воздействия, поступающего на ключ 12 с выхода датчика усилия 6. Величина производной усилия при работе в легких грунтах существенно меньще, чем при работе в тяжелых грунтах. Благодаря использованию управляющего воздействия, поступающего на ключ 12 с выхода датчика 10 производной усилия в упругих элементах, величина усилия, при котором открывают ключ 12 в процессе копания в тяжелых грунтах, меньще Соответствующей величины усилия в процессе копания в легких гру«тах. Для предотвращения образования слабины каната в процессе работы, устройства ограничения динамических нагрузок контур регулирования производной тока двигателя разрывают с помощью ключа 12 и тем самым снимают задание тормозного тока, когда ,производная усилия в упругих элементах м уменьщается до заранее заданного значения. Задание величины производной усилия , при котором происходит закрывание ключа 12, производят с помощью выбора величины воздействия, поступающего на ключ 12 с выхода датчика 10 производной усилия. Для измерения усилия в канатах используют прямой метод измерения с помощью тензодатчиков-или косвенный метод измерения с помощью операционных усилителей. Уменьщение величины динамических кагрузок копающих механизмов обеспечивает -уменьщение износа этих механизмов, увеличивает межремонтный срок их службы и таким образом повышает производительность экскаватора. Повыщение производительности экскаватора обусловлено увеличением коэффициента использования экскаватора во временн за счет сокращения времени на ремонт рабочего оборудования. Формула изобретения . 1. Способ ограничения динамических нагрузок копающих механизмов экскаваторов с регулируемым электроприводом, основанный на задании тормозного тока двигателя в зависимости от величины усилия в упругих элементах копающих механизмов, отличающийся тем, что, с целью повыщения производительности экскаватора за счет снижения величин усилий в упругих элементах копающих механизмов в процессе копания, определяют величины производных тормозного тока двигателя и усилия в упругих элементах копающих механизмов экскаватора и по достижении величинами усилия к его производной верхних заданных значений задают максимальНО допустимую величину производной тормозного тока двигателя и изменяют величину тормозного тока до стопорного значения, после чего прекращают задание производной тормозного тока, а при достижении величиной производной усилия нижне-го заданного значения прекращают задание тормозного тока и его производной. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее регулируемый электропривод копающего механизма с регуляторами напряжения и тока, управляемым преобразователем, двигателем постоянного тока, датчиком тока, датчиком усилия в упругих элементах копающего механизма и нелинейным элементом, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком производной тока двигателя, сумматором, датчиком производной усилия и двумя ключами, причем вход датчика производной тока двигателя соединен с выходом датчика тока, а выход - с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика усилия через ключ к нелинейный элемент, управляющий вход ключа соединен с выходом датчика тока, а выход сумматора соединен с входом регулятора тока через другой ключ, два управляющих входа которого соединены соответственно с выходами датчика усилия и датчика пройзвод ной усилия, вход которого соединен с выходом датчика усилия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 412354, кл. Е 02 F 9/20, 05.09.72. 2.Авторское свидетельство СССР № 216083, кл. Н 02 Р 5/00, 24.01.68. 3.Авторское свидетельство СССР № 442272, кл. Е 02 F 9/20, 24.10.72 (прототип К