Способ управления процессом черпания экскаватора-драглайна и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E02F9/20 

3 , 91 щим. при возрастании нагрузки на привод тяги сверх заданного значения система управления процессом черпания выдает сигнал на увеличение нётяжения подъемного KaHata, который крепится к задней части ковша.Возрастание усилия в подъемном канате вызывает подъем центра тяжести ковша и вместе с тем поворот ковша относительно его зубьев, что приводит к изменению угла резания грунта. При ,увеличении угла резания свыше сила резания грунта, являющаяся основной составляющей усилия тяги,резко возрастает. Таким образом, в определенных технологических ситуациях усилие тяги не уменьшается с уменьшением толщины стружки,.а наоборот, может даже увеличиться почти до выхода ковша из забоя. Это и приводит, к колебательности процесса черпания. Целью изобретения является устран ние колебательности процесса черпа ния грунта и повышение точности управления. Цель достигается тем, что определяют текущее значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами, Корректируют его Значение на величину допустимой интенсивности изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги, изменяют ее значение на скорректированное значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами и регулируют натя жение подъемного каната путем ограни чения скорости привода подъема полученным значением. Устройство, реализующее способ, снабжено блоком вычисления косинуса угла между подъемным и тяговым канатами, датчиками длин подъемного итягового канатов, сумматором, вторым нелинейным элементом, блоком умножения, ключом и звеном ограничения,при чем блок вычисления косинуса угла iвходами связан с датчиками длин подъемного и тягового канатов, а выходом - с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход - к первому из входов блока умножения, вторым входом связанного с датчиком скорости привода тяги, а выходом - с.звеном ограничения, включенного через ключ в цепь обратНОИ связи регулятора натяжений ; подъемного каната, управляющий вход клоча через второй нелинейный элемент связан с датчиком натяжения подъемного каната, На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ ,на фиг, 2 - план скоростей при движений ковша. Устройство содержит систему управления 1 приводом подъема, подключенную к преобразователю 2, питающему двигатель 3, Датчик нагрузки k привода тяги через нелинейный элемент 5 связан с одним из входов регулятора натяжения 6 подъемного каната, в обратную связь которого через ключевой элемент 7 включено регулируемое звено ограничения 8.-Датчик натяжения 9 подъемного каната связан со вторым входом регулятора натяжения 6 и через дополнительный нелинейный элемент ТО с управляющим входом .ключевого элемента 7- Выход регулятора натяжения 6 подъемного каната подключен ко входу системы управления 1 приво- . дом подъема. Датчик длины подъемного каната 11 и датчик длины тягового каната 12 подключены ко входам блока 13 вычи.сления косинуса угла между подъемным и тяговым канатами. Выход этого блока связан с одним из входов сумматора 1, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения 15- Выход суммато ра связан с блоком умножения 16, второй вход которого соединен с датчиком скорости привода тяги 17- Выход блока умножения 16 подключен к зве ну ограничения 8 регулятора натяже ния 6 подъемного каната. Сущность способа заключается в следующем. При малой нагрузке на привод тяги поддерживают минимальное натяжение подъемного каната, не препятствующее заглублению ковша, а при возрастании нагрузки привода тяги сверх установленного значения натяжение подъемного каната увеличивают. Кроме того, определяют текущее значение косинуса угла между подъемным и тяговым канатами, изменяют его на величину, определяемую допустимой интенсивностью изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги и, изменив ее пропорционально скорректированному значению косинуса упомянутого угла, полученным значением ограничивают скорость при.вода подъема. Устройство Д.ПЯ реализации способа работает следующим образом. 5 . 9 В режиме автоматического управления процессом черпания драглайна на вход системы управления 1 приводом подъема поступает сигнал г регулятора натяжения 6. подъемного каната. При наличии слабины подъемного каната или при малом его натяжении,что определяется с помощью датчика натяжения Ц подъемного каната, сигнал с выхода дополнительного нелинейного элемента 10 равен нулю и ключевой элемент 7 разомкнут. При разомкнутом ключевом элементе 7 обратная связь регулятора натяжения 6 подъемного каната, в которую включено регулирующее звено ограничения 8, не действует. 8 этом случае скорость двигателя 3 подъема не ограничивается что важно при вь1боре слабины подъемного каната. При заглублении ковша в забой го возрастает нагрузка на привод тяги, контролируемая датчиком нагрузки 4 тяги. При возрастании нагрузки тяги выше заданного значения с нелинейного элемента 5 на регулятор натяжения 6 поступает сигнал на увеличение натяжения подъемного каната. Как только натяжение подъемного каната возрастает выше минимального значения (не допускающего образования сла бины), на выходе дополнительного нелинейного элемента 10 появляется сигнал, включающий ключевой элеме;т 7. В результате этого в обратную связь регудятора натяжения 6 подъем ного каната подключается регулируемое звено ограничения 8. Зеличина этого ограничения, определяющая скррость привода подъема, равняется напряжению на выходе блока умножения 1б. На входы блока умножения поступа ют сигнал с датчика скорости 17 пр вода тяги и сигнал с сумматора Ц. Сигнал с выхода сумматора 1 равняет ся сумме сигналов с источника постоянного напряжения 15 и с блока вычис ления 13 косинуса угла между подъемным и тяговым канатами. Таким образом, напряжение ограничения peгулятора натяжения 6 подъемного кана та, а следовательно, и скорость привода подъема определяются соотношениемУГ, V(cos4 +сЛ), где V - скорость привода тяги, cos У -г- косинус угла между подъем ным и тяговым канатами. 7 величина ,сигнала с выхода источника п,остоянного напряжения 15. При отсутствии ограничения регулятора натяжения 6 скорость привода подъема при подаче сигнала на увеличение натяжения подъемного каната может достигнуть значения, близкого к номинальному, что приводит к повороту ковша относительно зубьев и существенному возрастанию угла резания. Если ограничить скорость подъема значением проекции скорости тяги на подъемный канат, то осуществляется плоскопараллельное движение ковша с постоянной толщиной сник аемой стружки. При небольшом превышении скорости привода подъема над проекцией скорости тяги на подъемный канат движение-ковша также плоскопараллельное. но уже с уменьшающейся толщиной стружки, т.е. с его выглублением,но без значительного изменения угла резания. Блок вычисления 13.косинуса угла между подъемным и тяговым канатами обеспечивает решение уравнения cosQ 21п 1т соответственно длины стрелы подъемного и тягового канатов. Длина стрелы является постоянной величиной, а длины канатов определя ются датчиком подъемного 11 и датчиком тягового 12 канатов. Сигнал с выхода источника постоянного напряжения 15 выбирается, исходя из допустимой интенсивности выглублекия ковша, определяемой-конструкцией режущей кромки ковша драглайна и допустимым значением угла резания грунта. Положительный эффект от использования предложенного устройства заключается в устранении колебательности процесса, что по данным экспериментальных исследований позволяет сократить длительность наполнения ковша на 6-8% и уменьшить нагрузки на электромеханическую систему привода тяги. Формула изобретения 1. Способ управления процессом ерпания экскаватора-драглайна,основанный на регулировании величины натямсения подъемного каната в зависимости от нагрузки на привод тяги, о тли чающийся тем, что, с целью устранения колебательности процесса черпания и повышения точ ности управления, определяют текущее значение косинуса угла между подъемнвм и тяговым канатами, корректируют его значение на величину допустимой интенсивности изменения угла резания грунта, измеряют скорость привода тяги, изменяют ее значение на скорректированное значение косинуса угла :между подъемным и тяговым канатами и регулируют натяжение подъемного каната путем ограничения скорости привода подъема полученным значением.

2. Устройство для управления процессом черпания экскаватора-драглайна, содержащее блок управления приводом подъем 9, подключенный к питающему электродвигатель преобразователю, датчики нагрузки и скорости привода тяги, регулятор натяжения подъемного каната с датчиком натяжения, нелинейный элемент и источник .постоянного напряжения, отлит чающееся тем, что оно снабжено блоком вычисления косинуса угла

между подъемным и тяговым канатами, датчиками длин подъемного и тягового канатов, сумматором, вtopым нелинейным элементом, блоком умножения,ключом и звеном ограничения, причем блок вычисления косинуса угпа входами связан с датчиками длин подъемного и тягового канатов, а выходом с одним из входов, сумматора, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход - к одному из входов блока умножения,вторым входом связанного с датчиком скорости привода тяги, а выходом с звеном ограничения, включенного через ключ в цепь обратной связи регулятора натяжения подъемного каната, а управляющий вход ключа через второй нелинейный элемент связан с датчиком натяжения подъемного каната.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Залесов О.А. Ломакин Н.С., Петере Г.Б. Управление процессом копания драглайна регулированием натяжением подъемных канатов. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1975

с. 117-118.

2.Авторское свидетельство СССР W 6k2kkQ, кл. Е 02 F 9/20, 1979