Устройство управления процессом выбора зазоров в поворотных механизмах экскаваторов Советский патент 1980 года по МПК E02F9/20 H02P5/00 

1

Изобретение относится к регулируемым электроприводам постоянного тока поворотных механизмов экскаваторов и может быть применено для ограничения величин динамических нагрузок, возникающих в процессе выбора зазоров в упругих элементах поворотных механизмов одноковшовых экскаваторов, а также опорно-поворотных механизмов кранов и других машин с относительно большими значениями маховых масс и приведенного к валу двигателя зазора, где суммарный момент инерции приводимых во враш,ение масс во много (10-20 и более) раз превышает момент инерции двигателя.

Известны устройства управления процессом выбора зазоров в передачах электропривода постоянного тока поворотного механизма экскаватора, в которых с целью ограничения динамических нагрузок, возникаюш,их в результате удара в процессе выбора зазоров, задают малую скорость изменения ЭДС преобразователя (генератора постоянного тока) на период выбора зазоров с помощью сильной гибкой отрицательной связи по ЭДС преобразователя 11 и 2.

Основной недостаток этих устройств заключается в том, что они не обеспечивают поддержание постоянства ускорения двигателей при выборе зазоров в многодвигательном приводе поворотного механизма, что 5 приводит к существенному увеличению ускорения и величин динамических нагрузок при неодновременном закрытии зазоров в передачах разных двигателей.

Известно устройство управления процессом выбора зазоров в передачах механизма

10 поворота, в котором задают малую величину тока якоря двигателя (силовой цепи) на период выбора зазоров, и те.м самым задают величину ускорения двигателя. При использовании многодвигательного привода

5 поворота с последовательным соединением двигателей в силовой цепи после выбора зазоров одним из двигателей задание тока и, следовательно, ускорение остается прежним 3.

20 Однако известное устройство не может обеспечить поддержания постоянства yc oрения двигателей при выборе зазоров даже при использовании однодвигательного привода.

Другой недостаток устройства заключается в том, что в этом устройстве нет сигнала, фиксирующего величину зазора. Задание работы устройства происходит параметрически, с помощью реле времени. Известно, что по мере эксплуатации величина зазоров в передачах возрастает. Поэтому, если уставка реле времени недостаточна, устройство выбора зазоров будет преждевременно отключаться, что приведет к возникновению повышенных динамических нагрузок. При завышенной уставке реле времени динамические нагрузки будут ограничены даже при увеличенных зазорах в передача.х, но за счет потери в производительности экскаватора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство управлеиия процессом выбора зазоров в поворотных меха1-1измах экскаваторов, включающее регулируемый электропривод иоCTOHHHOio тока гюворотно1Ч) механизма экскаватора с управляемым преобразователем, звено ограничения, интегральный регулят1эр тока, основную цепь управления, датчик тока, соедине пп 1Й через отрицательную обратную связь со входом звена ограничения 4| .

Основной недосгаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает поддержание ностоянства ускорения двигателей нри неодновременном закрытии зазоров в передачах разных двигателей, что приводит к существенному увеличению динамических нагрузок в упругих эле.ментах механиз.ма новорота, возникающих в результате ударов после окончания выбора зазоров в передачах иоеледующих (после первого) двигателей. Фиксация момента окончания выбора зазоров - по величине тока силовой цепи -- не пригодна в передачах каждого из двигателей миогодвигательного привода при последовательном соединении двигателей в одной силовой цепи, так как в .многодвигательном приводе ток силовой цепи будет резко возрастать после окончания выбора зазоров в передачах любого из двигателей.

Цель изобретения - повышение производительности нуте.м у.меньшения динамических иагрузок в упругих элементах механизма новорота экекаватора с многодвигательным приводом, содержащим одну силовую цепь.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиками усилий в .механизмах новорота по числу двигателей привода, дополнительными целями управления но числу двигателей привода, каждая из которых включает последовательно соединенные регуляторы и ключ, дополнительной отрицательной связью по току, состоящей из последовательно соединенных резистора и двух ключей, и ключом, введенным в основную цепь управления и включенны.м

.между выходом звена ограничения и входом интегрального регулятора тока, причем к выходу звена ограничения и входу интегрального регулятора тока нодключены дополнительные цепи управления, выход датчика тока через дополнительную связь по току соединен со входом интегрального регулятора тока, управляющие входы ключей дополнительных цепей управления соединены с выходами датчиков усилий соответствуюнлего механизма поворота, а управляющие входы ключей основной цепи управления и отрицательной связи по току соединены с выходами датчиков усилий всех механизмов поворота.

На фиг. 1 нредставлена блок-схема устройства управления процессо.м выбора зазоров в передачах поворотных механизмов

экскаваторов; на фиг. 2 осциллограммы

процесса выбора зазоров в поворотном механиз.ме экскаватора.

Устройство содержит регулируемый электропривод поворотного механизма экскаватора с двигателем постоянного тока 1 ;, управляемым преобразователем 2, звеном ограничения 3, интегральным регулятором тока 4, основной цеиью управления 5, соединяющей выход звена ограничения 3 со входом регулятора тока 4, датчиком тока 6, основной отрицательной связью но току 7, соединяющей выход датчика тока 6 со входом звена ограничения 3.

В устройство, содержащее двигатели постоянного тока - от 1, до In. и управляемый преобразователь,дополнительно введены датчики усилий от 8 i до 8fv- в каждом из валопроводов от 9 j до поворотного механизма 10, и дополнительных цепей

5 управления - от 11 , до 1 Itt, каждая из которых содержит резистор от 121 до 12 и ключ от 13) до 13п, ключ 14, последовательно включенный в основную цепь управления, дополнительная отрицательная связь по току 15, в которую последовательно вклю ченьГ резистор 16 и два ключа 17 и 18. При этом все М- двигателей - от 11 до «,- и управляемый преобразователь 2 соединены последовательно, образуя одну силовую цепь, п дополнительных цепей управления -

5 от П 1 до 11 tt- соединяют выход звена ограничения 3 со входом регулятора тока 4, и каждому двигателю соответствует своя дополнительная цепь управления, дополнительная отрицательная связь по току 15 соединяет выход датчика тока 6 со входом

регулятора тока 4, управляющий вход каждого из tl ключей - от 13-1 ДО 13«.- в дополнительных цепях управления соединен с выходом датчика усилий - от 8-с до 8tt- в соответствующем валопроводе - от 9 .i

J до 9п., а tt управляющих входов ключа 14 в основной цепи управления и по tt управляющих входов каждого из двух ключей 17 и 18 - в цепи дополнительной отрицательной связи по току 15 соединены с выходаМИ «- датчиков усилий - от 8i до ,- во всех валопроводах механизма поворота 10. Управляемый преобразователь 2 может быть или тиристорным преобразователем, или генератором постоянного тока, звено ограничения 3, регулятор тока 4, датчик тока 6, датчики усилий 8-1-8 п. могут быть выполнены на основе операционных усилителей постоянного тока, ключи 13-1- п-, 14, 17 и 18 могут быть транзисторными ключами, причем, если преобразователь 2 - генератор постоянного тока, то регулятор 4 -тиристорный преобразователь. Устройство работает следующим образом С выхода звена ограничения 3 подают постоянное задающее напряжение на дополнительные цепи угфавления - от 11 j до 1 lfc интегрального регулятора тока 4. Величина этого напряжения равна максимальному выходному напряжению звена ограничения 3, так как в процессе выбора зазоров ток силовой цепи не превыщает 1 -10% от стопорного значения, и действие основной отрицательной связи по току 7, нолучающей питание с выхода датчика тока 6, не уменьщает величины выходного сигнала звена ограничения 3. Ключ 13 , на который воздействует сигнал с выхода датчика усилия 8 открыт при открытом зазоре в валопроводе 9, механизма поворота 10, а ключ 13гг,на который воздействует сигнал с выхода датчика усилия 8п.,открыт при открытом зазоре в валопроводе Эимеханизма поворота 10. Подбором величин сопротивлений резисторов - от 12f до 12-ц.задают малые величины скоростей изменения выходного сигнала регулятора тока 4 и ЭДС преобразователя 2 и, соответственно, малую величину ускорения двигателей - от 11 до при открытых зазорах. Величины сопротивлений каждого из резисторов - от 12 до 12.- одинаковы. При закрытии зазора в одном из валопроводов 9 соответствующий ключ 13 закрывают с помощью сигнала, поступающего с выхода датчика усилия 8.,разрывая дополнительную цепь управления 11г1.,При этом задание скоростей изменения выходного сигнала регулятора тока 4 и ЭДС преобразователя 2 определяют величины сопротивления (ft- 1) резистора от 12( до 12(л - в дополнительных цепях управления - от 11 1 до 1 l(-.j).Величину момент в валопроводах - от 91 до 9,, при котором закрывают ключи - от 131 до 13tv, соответственно, выбирают меньщей величины момента, развиваемого каждым из двигателей - от 1 ( до IH,- при открытых зазорах. Скорость изменения выходного сигнала регулятора тока 4 и ЭДС преобразователя 2 при одном закрытом и остальных открытых зазорах задают на 1/«,меньщей, чем при всех одновременно открытых зазорах в валопроводах - от 9 , до 9п..При закрытии каждого из последующих зазоров задание скорости изменения ЭДС преобразователя уменьщают на I/rt.Таким образом, сохраняют неизменным задание ускорения тех двигателей, в передачах которых зазоры еще открыты. При закрытии зазора в любом из валопроводов - от 9, до 9н.открывают ключ 17 с помощью сигнала, поступающего с выходов одного из датчиков усилий - от 8i до 8а,замыкая цепь дополнительной отрицательной связью по току 15, получающей питание с выхода датчика тока 6 через резистор 16 и ключи 17 и 18, так как ключ 18 открыт в течение всего периода выбора зазоров. Величину момента в валопроводах от 9 1 до 9п,при котором открывают ключ 17, выбирают больщей величины момента, развиваемого каждым из двигателей - от 1 до 1 н. - при открытых зазорах. Величина .момента в валопроводах - от 9 до 9tt при котором открывают ключ 17, примерно равна величине мо.мента в тех же валопроводах, при которых закрывают ключ 17. При закрытии зазоров во всех валопроводах - от 9-t до 9tt.- ключ 18 закрывают с помощью сигналов, поступающих с выходов датчиков усилий - от 81 до 8.Величина момента в ва.топроводах - от 9.( до 9tt при котором закрывают ключ 18, равна величине момента в тех же валопроводах, при котором закрывают ключи - от 131 до 13п т. е. меньше величины .момента, при котором открывают ключ 17. Величину сопротивления резистора 16 подбирают таким образом, чтобы обеспечить отсутствие сколько-нибудь существенного увеличения тока силовой цепи в результате резкого изменения ЭДС любого из двигателей - от 1 ( до Itt.- при поочередном закрытии зазоров в валопроводах - от 9( до 9tt.Отсутствие увеличения тока силовой цепи при поочередном закрытии зазоров и неизменном задании ускорения двигателей обеспечивает постоянство величины ускорения тех двигателей, в передачах которых зазоры еще открыты. Одновременно с закрытием ключа 18 при закрытии зазоров во всех валопроводах - от 91 до 9ti,- открывают ключ 14 с помощью сигналов, поступающих с выходов датчиков усилий - от 8 до 8ti замыкая основную цепь управления 5. Величина момента в валопроводах - от 9i до 9, при котором открывают ключ 14, равна величине момента в тех же валопроводах, при котором котором закрывают ключ 18. Поэто.му после закрытия зазора в валопроводе 9, когда двигатель 1 останавливается, задание ускорения двигателя 1.}1 возрастает по меньщей мере вдвое. Однако из-за резкого снижения ЭДС двигателя I при его торможении после закрытия зазора в валопроводе 9| возрастает ток силовой цепи, и ускорение двигателя 1 увеличивается более чем вдвое, а скорость двигателя 1.к .моменту окончания выбора зазоров в валопроводе 9-н,становится в 2,5 раза больше, чем скорость двигателя 1 при закрытии зазора в валопроводе 9;(, и величина момент в валопроводе 9-ц.в результате удара при закрытии зазора на 38% превышает стопорное значение. При использовании устройства момент в валопроводе 9tt существенно снижается при закрытии зазора благодаря поддержанию постоянного ускорения двигателя 1. в течение всего процесса выбора зазоров. При этом ЭДС преобразователя 2 в процессе выбора зазоров изменяется таким образом, что ток силовой иепи остается практически постоянным при закрытии зазора в валопроводе 9, а сушественное изменение тока силовой цепи начинается только после закрытия обоих зазоров. В ряде практических случаев целесообразно исполнение электропривода и из К управляемых преобразователей вместе с п-двигателями, образующих последовательную силовую цепь. Уменьшение величин динамических нагрузок упругих элементов механизма поворота при выборе зазоров обеспечивает уменьшение износа механизма поворота, увеличение его долговечности и межремонтного срока влужбы и, таким образом, увеличивают производительность экскаватора. Повышение производительности экскаватора обусловлено увеличением коэффициента использования экскаватора во времени благодаря увеличению долговечности механизма поворота экскаватора за счет уменьшения динамических нагрузок в упругих элементах механизма поворота более чем в 1,5 раза. Формула изобретения Устройство управления процессом выбора зазоров в поворотных механизмах экскаваторов, включающее регулируемый электропривод постоянного тока поворотного механизма экскаватора с управляемым преобразователем, звено ограничен 1я, интегральный регулятор тока, основную цепь управления, датчик тока, соединенный через отрицательную обратную связь со входом звена ограничения, отличающееся тем, что, с целью повыщения производительности экскаватора путем уменьшения динамических нагрузок в упругих элементах механизма поворота экскаватора с многодвигательным приводом, содержащим одну силовую цепь, оно снабжено датчиками усилий в механизмах поворота по числу двигателей привода, дополнительными цепями управления по числу двигателей привода, каждая из которых включает последовательно соединенные резисторы и ключ, дополнительной отрицательной связью по току, состоящей из последовательно соединенных резистора и двух ключей, и ключом, введенным в основную цепь управления и включенным между выходом звена ограничения и входом интегрального регулятора тока, причем к выходу звена ограничения и входу интегрального регулятора тока подключены дополнительные цепи управления, выход датчика тока через дополнительную связь по току соединен со входом интегрального регулятора тока, управляющие входы ключей дополнительных цепей управления соединены с выходами датчиков усилий соответствующего механизма поворота, а управляющие входы ключей основной цепи управления и отрицательной связи по току соединены с выходами датчиков усилий всех механизмов поворота. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 225978, кл. Н 02 Р 5/00, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 459384, кл. Н 02 Р 5/22, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР № 221795, кл. Н 02 Р 5/00, 1966. 4.Авторское свидетельство СССР № 412358, кл. Е 02 F 9/20, 1972 (прототип).