Устройство автоматического управления горной погрузочной машиной с нагребными лапами Советский патент 1981 года по МПК E21C35/24 

подключен к блоку деления, соединенному с входом вычислительного блока, причем вход элемента сравнения по скорости подачи через изодромное звено подключен к сумматору управляющего воздействия, соединенному с приводом ходовой части машины, а перые входы схем совпадения соединены с выходом логического блока контроля перегрузки, вторые входы первой и второй схем совпадения подключены соответственно к разнополярным выходам логического блока контроля отклонений по скорости подачи, вторые входы 9ретьей и четвертой схем совпадения через первый и второй нуль-органы соответственно подключены к выходам датчиков скорости подачи и скорости вращения привода исполнительного органа, выход первой схемы совпадения непосредствеяно и выходы второй схемы совпадения через второй элемент задержки подключены к управляющим входам первого ключа, выход которого через апериодическое звено соединен с сумматором управляющего воздей-2 ствия, выход третьей схемы совпадения через первый элемент задержки и выход четвертой схемы совпадения через элемент памяти подключены как к управляющим входам второго ключа, соединенного с суммато-2 ром управляющего воздействия, так и к входам трехуровневой логической схемы, выходы которой подключены к приводу ходовой части машины; выход изодрбмного звена подключен ко входу первого ключа и ко входу сумматора управления реверсом машины, ко входу которого также подключен задат-. чик скорости отвода машины, а выход этого сумматора .соединен со входом второго ключа, причем управляющий вход элемента задержки через блок вычисления времени задержки соединен с выходом датчика скороети подачи, а выход элемента памяти также подключен к приводу ходовой части машины. На фиг. представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - режимы работы. Устройство автоматического управления Горной погрузочной мащнной I состоит нз датчика, энергоемкости, который включает датчик нагрузки 2, датчик производительности 3 и блок деления 4, вычислительного блока 5, элемента сравнения 6 по CKOpoctH подачн, датчика скорости подачи 7, изодромного звена 8, логических блоков контроля 9 перегрузки и контроля 10 отклонений по скорости подачи, четырех схем совпадения П -14, задатчика 15 нагрузки и задатчика 16 скорости отвода машины, элемента сравнения 17 по нагрузке, элементов- задержки 18 и 19, датчика 20 скорости вращения привода исполнительного органа, нуль-органов 21 и 22, блока вычисления времени задержки 23 ключей 24 и 25, сумматора управления р еверсом мащины 26, апериодического звена 27, логического элемента ПАМЯТЬ 28, трехуровневой Логической схемы 29 с задержкой от отключения и сумматора управляющего воздействия 30; Погрузочная мащина 1 включает регулируемый привод ходовой части и элементы отключения приводов ходовой части и исполнительного органа. Датчик нагрузки 2 имеет два выхода. С первого его выхода снимается информация о потребляемой приводом испытательного органа погрузочной машины 1 мощности, а со второго выхода снимается информация о потребляемом этим приводом токе. Устройство работает следующим образом. Величина, пропорциональная энергоемкости погрузки, снимается с выхода блока деления 4, как результат деления мощности 8 производительность погрузки, фиксируемых соответствующими датчиками 2 w 3. Вычислительный блок 5 по статической экстремальной характеристике энергоемкости погрузки, являющийся функцией скорости подачи, отыскивает ее минимальную величину. которой соответствует оптимальная .в этом смысле скорость подачи машины; Задающее оптимальное воздействие, пропорциональное оптимальной скорости подачи, с выхода вычислительного блока 5 подается на положительный вход элемента сравнения 6, на отрицательный вход которого подается сигнал обратной связи с датчика скорости подачи 7,. Отклонение во скорости подачи, сннмаемое с выхода элемента сравнения 6, усиливается, интегрируется и суммируется изодромным звеном в. При отсутствии перегрузки на исполнительном органе получаемое управляющее воздействие контура самонастройки (оптимизации) через суммирую щий вход сумматора управляющего воздействня 30 поступает на регулируемый привод хоДовой части погрузочной машины 1. Этот привод отрабатывает оптимальную скорость подачи, соответствующую статически оптимальному режиму погрузки по энергоемкости и производительности, так как оптимальные режимы по энергоемкости и производительности в функции скорости подачи для погрузочных машин с нерегулируемым приводом исполнительного органа совпадают. Указанный оптимальный режим нестационарен, ибо зависит от внешних случайных факторов, которыми являются совокупность характеристик штабеля и погружаемого материала и пр. Поэтому в устройстве на оптимальный режим работы погрузочной машины 1 наложены ограйичеиия по недопустимым статическим и динамическим перегрузкам. Эти .ограничения выполняют контуры защит, локализующие все виды технологических и аварийных режимов работы исполнительного органа. Наличие перегрузки по току двигателя исполнительного органа фиксируется в результате сравнения сигналов, снимаемых со второго выхода датчика 2 и выхода задатчика 15 нагрузки, на элементе сравнения 17

логическим блоком 9 контроля перегрузки. При этом на его выходе формируется единичный сигнал, который подается на первые входы схем совпадения 11 -14. Если работа контура самонастройки направлена на ликвидацию перегрузки, что соответствует отрицательной величине ошибки управления по скорости подачи машины, то на отрицательном выходе логического блока 10 контроля отклонений по скорости подачи выделяется едлничный сигнал, подаваемый на второй вход Btopofi схемы совпадения 12. При этом единичный сигнал с выхода схемы совпадения 12, поступающий на вход второго элемента задержки 19, запускает этот элемент задержки. Последний начинает отсчет времени задержки на срабатывание защиты

Управление быстродействием срабатывания защиты в функции скорости подачи машины 1 осуществляется настройкой второго элемента задержки 19, подаваемой на его управляющий вход с выходом блока вычисления времени задержки 23. Указанная настройка моделируется в виде напряжения и вычисляется в блоке 23 по заказу 1 -, где V - скорость подачи машины, а и Ь константы.

Кратковременная допустимая технологическая перегрузка, которую исполнительный орган ликвидирует за время меньше t за счет уменьшения скорости подачи под-действием управления ходовой частью машины 1 контуром самонастройки, не приводит к ерабатыванию защиты. При этом вторая схема совпадения 12 производит сброс начавшегося запуска второго элемента задержки 19. Если самоликвидация перегрузки исполнительным органом за время tt не произойдет, что свидетельствует о недопустимом технологическом режиме работы, то включается второй элемент задержки 19,. и единнчнь1Й сигнал р выхода его, подаваемый на второй управляющий вход первого ключа 24, обеспечивает замыкание последнего. Первый ключ 24 через свой магистральный вход и апериодическое звено 27 с коэффициентом передачи, равным единице, соединяет выход изодромного звена 8 с первым вычитающим входом сумматора управляющего воздействия 30. Погрузочная машина 1 начинает уменьщать скорость подачи по апериоднческомузакону за счет компенсации на сумматоре управляющего воздействия 30 управляющего воздействия контура самонастройки управлением с выхода апериодического звена 27. Устранение перегрузки в течение времени, меньшем постоянной времени апериодического звена 27, приводит к отключению защиты, так как несовпадают сигналы

ч на входах второй схемы совпадення 12, н дальнейщнй режим работы машины I определяется контуром самонастройки. НеустранеНие перегрузки приводит к остановке машины н включению третьей схемы совпадения 13, так как на второй вход ее подают еди ничный сигнал с выхода первого нуль-органа 21, срабатываемого при скоростях подачи, близких к нулю и отрицательных. Единичный сигнал с выхода третьей схемы совпадения 13 запускает первый элемент задержки 18. Начинается отсчет постоянной величины временит,, необходимого для проработки исполнительным органом обрушившегося или скопившегося груза на питателе с остановленной ходовой частью.

Если за время TI перегрузка исполнительного органа самоустранится, то третья схема совпадения 13 дает отказ срабатывания защиты и обеспечивает сброс запуска первого элемента задержки 18, приведя его в исходное состояние. Если по истечении этого времени перегрузка не самоустранится (ситуация близка к аварийной), то включается первый элемент задержки 18 и своим выходным единичным сигналом включает второй ключ 25 через его первый управляющий вход, а также перебрасывает трехуровневую логическую схему 29 с задержкой на отключение по ее первому входу из состояния отрицательной логической единицы на. выходе в положительную, что определяет начало отсчета логической схемой 29 выдержки времени Cj. в результате включени.я второго ключа 25 на выходе сумматора управляющего воздействия 30 появляется отрицательный сигнал, равный по абсолютной величине выходному сигналу задатчика 16 скорости подачи мащнны назад, так как управляющее воздействие снимаемое с выхода изодромного звена 8, проходя Через сумматор управления реверсом машины 26 через его первый вход и второй ключ 25, компенсируется на втором вычитающем входе сумматора управляющего воздействия 30. Машина начинает отход из опасной зоны погрузки с постоянной скоростью, пропорциональной сигналу задатчика 16 скорости отвода, поступающему иа второй вход сумматора управления реверсом машины 26. Устраненне перегрузки в рамках времениt обеспечивает отказ дальнейшей работы, защиты, переход всех логических элементов в первоначальное состояние и нормальную работу контура самонастройки с последующим плавным выбором статического оптимального режима по энергоемкости погрузки. Плавность перехода на оптимальный режим погрузки определяется динамическими параметрами вычислительного блока 5 н изодромного звена 8, согласованными с постоянными времени и коэффициентами передачи погрузочной машины.

Устранение перегрузки по истечении времени Tj приводит к автосбросу выходного сигнала трехуровневой логической хемы 29 в нулевой уровень. Как результат, эта схема отключает привод машины 1 и переключает схему на режим ручного управления. Это необходимо для того, чтобы обслуживающий персонал смог провести предупредительный осмотр механической части машины и изменить геометрическое расположение ее относительно погружаемого шта беля. Контур самонастройки режима работы погрузочной машины 1 на оптимальную реличину по энергоемкости допускает, исходя из статической оптимизации, временную динамическую технологическую перегрузку исполнительного, органа, приводящую в своем развитии к а рийной ситуации. Такой режим проявляется, когда существует динамическая перегрузка, а .вычислительный блок 5 по статической характеристике задает уставку на положительный вход элемента сравнения 6 на увеличение скоррсти подачи машины . Так как в этом случае отсутствует тенденция к ликвидации перегрузки контуром самонастройки, и на второй вход первой схемы совпадения 11 подается единичный сигнал с положительного выхода логического блока 10 контроля отклонений по скорости подачи, то защита срабатывается мгновенно за счет совпадения сигналов на входах первой схемы совпадения 11. При этом выходной единичный сигнал первой схемь совпадения 11 подается на первый управляющий вход первого ключа 24, который замыкается. Дальнейшая работа защиты происходит аналогично при замыкании первого ключа 24. При аварийных перегрузках, например заклинивании парных лап негабаритным грузом, приводящих к опрсжидыванию привода исполнительного органа, сигнал на выходе датчика 20 скорости вращения привода исполнительного органа достигает величины, соответствующей скорости опрокидывания этого привода, что приводит к срабатыванию второго нуль-органа 22. Последний формирует на своем выходе единичный сигнал, подаваемый на второй вход четвертой схемы совпадения 14, которая своим единичным выходным сигналом включает логический элемент ПАМЯТЬ 28. Единичный сигнал на его выходе запоминается и подается на вход элемента отключения привода исполнительного органа погрузочной машины 1, обеспечивая тем самым снятие напряжения с двигателя исполнительного органа, а также подается на второй управляющий вход второго ключа 25 и второй вход треху ровне вой логической схемы 29 с задержкой на отключение, обеспечивая тем самым от; ход.машины 1 от штабеля и ее остановку с переходом на ручное управление. Дальнейшая работа машины 1 после осмотра ее обслуживающим персоналом и ликвидации причин перегрузки производится в автоматическом режиме, лричем сброс логического элемента ПАМЯТЬ 28.производится от кнопки «Пуск контактора двигателя исполнительного органа с соответствующей отстрой,чой от пусковых токов этого двигателя- (эта :вязь на чертеже не показана). Таким образом, в устройстве функционирование контуров защит совместно с контуром самонастройки реализует для погрузочной мащины статически оптимальный режим по энергоемкости и производительности погрузки с соблюдением условий рационального динамического режима. Формула изобретения Устройство автоматического управления горной погрузочной машиной с нагребнымй лапами, содержащее датчик и задатчик нагрузки, элемент сравнения по нагрузке, датчик скорости подачи, вычислительный блок, элемент сравнения по скорости подачи, логические блоки контроля перегрузки и контроля отклонений по скорости подачи, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов сравнения, и четыре схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и надежности мащины, оно снабжено двумя элементами задержки, второй из которых имеет управляющий вход, двумя ключами с двумя управляющими входами, двумя нульорганами, задатчиком скорости отвода машины, датчиком скорости вращения привода исполнительного органа, изодромным и апериодическим звеньями, сумматором управляющего воздействия, сумматором управления реверсом машины, элементом памяти и трехуровневой логической схемой с двумя входами, блоком деления и датчиком производительности, блоком вычисления времени задержки, а датчик нагрузки выполнен с двумя выходами, второй из которых и выход датчика производительности подключены к блоку деления, соединенному с входом вычислительиого блока, причем выход элемента сравнения по скорости подачи через изодромное звено подключен к сумматору управляющего воздействия, соединенному с приводом ходовой части машины, а первые входы схем совпадения соединены с выходом логического блока контроля перегрузки, вторые входы первой и второй схем совпадения подключены соответственно к разнополярным выходам логического блока контроля отклонений по скорости подачи, вторые входы третьей и четвертой схем совпадения через первый и второй нуль-органы соответственно подключены к выходам датчиков скорости подачи и скорости вращения привода исполнительного органа, выход первой схемы совпадения непосредственно и выход второй схемы совпадения через второй элемент задержки подключены к управляющим входам первого ключа, выход н торого через апериодическое звено соединен с сумматором управляющего воздейстВИЯ, выход третьей схемы совпадения через первый элемент задержки и выход четвертой схемы совпадення через элемент памяти подключены как к управляющим входам второго ключа, соединенного с сумматором управляющего воздействия, так и к входам трехуровневой логической схемы, выходы которой подключены к приводу ходовой части машины; выход изодромного звена подклю чен ко входу первого ключа и ко входу сум матора управления реверсом мэсиины, ко входу которого также подключен задатчик скорости отвода мащины, а . выход этого

сумматора соединен со входом второго ключа, причем управляющий вход элемента задержки через блок вычисления времени задержки соединен с выходом датчика скорости подачи, а выход элемента памяти также подключен к приводу ходовой части машины.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по за йвке № 2368573/03, кл. Е 21 С 35/24, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2516213/03, кл. Е 21 С 35/24, 1977.

pue.i