устройство для управления движением ковша экскаватора-драглайна

Формула изобретения

Устройство для управления движением ковша экскаватора-драглайна, содержащее двигатели подъемной и тяговой лебедок, датчики натяжения подъемного и тягового канатов, регулятор натяжения тягового каната, к входам которого подключены выходы датчика натяжения тягового каната и задатчика натяжения этого каната, блок выделения сигнала управления приводом тяги, один из входов которого соединен с выходом регулятора натяжения тягового каната, другой - с выходом задатчика скорости тяговой лебедки, а также блок регулирования скорости тяговой лебедки, отличающееся тем, что оно снабжено двумя последовательно соединенными блоками ограничения скорости тяговой лебедки, управляющий вход первого из которых подключен к выходу датчика натяжения тягового каната, а управляющий вход второго - к выходу датчика натяжения подъемного каната, при этом выход блока выделения сигнала управления приводом тяги соединен с входом первого блока ограничения скорости тяговой лебедки, а выход второго блока ограничения скорости - с входом блока регулирования скорости тяговой лебедки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления движением ковша экскаватора-драглайна.

Известно устройство для управления рабочим оборудованием экскаватора-драглайна, содержащее электропривод подъемной лебедки с блоком регулирования его скорости, задатчик, датчик и регулятор натяжения подъемного каната, выход которого и выход ручного задатчика скорости подъема подключены к входам блока выделения наибольшего сигнала управления двигателем подъемной лебедки, соединенного через блок ограничения скорости выбора слабины в подъемном канате к входу блока регулирования скорости подъема, при этом управляющий вход блока ограничения скорости соединен с выходом датчика натяжения подъемного каната [1].

Устройство обеспечивает ограничение динамических нагрузок рабочего оборудования, электропривода и механизма подъема, возникающих при выборе слабины в подъемном канате, за счет ограничения скорости электропривода в зависимости от величины усилия в подъемном канате. Ограничение скорости электропривода тяги в зависимости от усилия в подъемном канате в устройстве не предусмотрено.

Однако при слабине в подъемном канате возможно чрезмерное заглубление ковша в грунт и копание с большой скоростью электропривода тяги приводит к возникновению значительных динамических нагрузок в механизме тяговой лебедки.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является устройство для управления движением ковша экскаватора-драглайна, содержащее двигатели подъемной и тяговой лебедок, датчики натяжения подъемного и тягового канатов, регулятор натяжения тягового каната, к входам которого подключены выходы датчика натяжения тягового каната и задатчика натяжения этого каната, блок выделения сигнала управления приводом тяги, один из входов которого соединен с выходом регулятора натяжения тягового каната, другой - с выходом задатчика скорости тяговой лебедки, а также блок регулирования скорости тяговой лебедки [2].

Устройство позволяет ограничивать минимальные и максимальные усилия в подъемном и тяговом канатах, обеспечивая тем самым ограничение динамических нагрузок в рабочем оборудовании, электроприводах и механизмах подъемной и тяговой лебедок драглайна, возникающих в них в процессе копания. Это устройство взято нами в качестве прототипа.

Недостатком данного устройства является то, что при максимальном значении заданной скорости привода тяговой лебедки и чрезмерном заглублении ковша в грунт возникают максимальные нагрузки в механизме тяговой лебедки. Однако предотвращение этих нагрузок в известном устройстве не предусмотрено.

Для устранения указанного недостатка необходимо ограничение скорости тяговой лебедки в зависимости от усилий в тяговом и подъемном канатах.

Задача изобретения - повышение надежности и долговечности рабочего оборудования, электропривода и механизма тяговой лебедки драглайна путем снижения возникающих в них динамических нагрузок за счет ограничения скорости тяговой лебедки в зависимости от усилия в подъемном и тяговом канатах.

Это достигается тем, что устройство для управления движением ковша экскаватора-драглайна, содержащее двигатели подъемной и тяговой лебедок, датчики натяжения подъемного и тягового канатов, регулятор натяжения тягового каната, к входам которого подключены выходы датчика натяжения тягового каната и задатчика натяжения этого каната, блок выделения сигнала управления приводом тяги, один из входов которого соединен с выходом регулятора натяжения тягового каната, другой - с выходом задатчика скорости тяговой лебедки, а также блок регулирования скорости тяговой лебедки, снабжено двумя последовательно соединенными блоками ограничения скорости тяговой лебедки, управляющий вход первого из которых подключен к выходу датчика натяжения тягового каната, а управляющий вход второго - к выходу датчика натяжения подъемного каната, при этом выход блока выделения сигнала управления двигателем тяговой лебедки соединен с входом первого блока ограничения скорости тяговой лебедки, а выход второго блока ограничения скорости - с входом блока регулирования скорости тяговой лебедки.

На фиг.1 представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство для управления движением ковша экскаватора-драглайна состоит из рабочего оборудования драглайна в виде ковша 1 с подъемным и тяговым канатами 2 и 3, подъемной и тяговой лебедок 4 и 5, механически связанных с двигателями 6 и 7 этих лебедок. Усилия натяжения подъемного и тягового канатов измеряют соответственно датчиками 8 и 9 натяжения подъемного и тягового канатов. Выходы датчика 9 и задатчика 10 натяжения тягового каната подключены к входам регулятора 11 натяжения тягового каната, выход которого соединен с первым входом блока 12 выделения сигнала управления двигателем 7 тяговой лебедки 5, к второму входу этого блока подключен выход задатчика 13 скорости тяговой лебедки. Выход блока 12 выделения сигнала управления двигателем тяговой лебедки через первый и второй блоки 14 и 15 ограничения скорости двигателя тяговой лебедки подключен к входу блока 16 регулирования скорости этой лебедки. Управляющие входы первого и второго блоков 14 и 15 ограничения скорости тяговой лебедки соединены соответственно с выходом датчика 9 натяжения тягового и с выходом датчика 8 натяжения подъемного канатов.

Техническая реализация устройства для управления движением ковша экскаватора-драглайна может быть осуществлена на основании известных технических средств управления главными электроприводами экскаваторов-драглайнов. Каждый из блоков 14 и 15 ограничения скорости тяговой лебедки может быть реализован, например, на операционном усилителе, в цепь обратной связи которого включен управляемый ключ с резистором, при этом управляющий вход этого ключа соединен с выходом компаратора, входы которого подключены к датчику натяжения тягового каната для блока 14, датчику натяжения подъемного каната для блока 15 и задатчику уровня натяжения этих канатов.

Устройство работает следующим образом.

В процессе копания величину усилия в подъемном и тяговом канатах измеряют датчиками 8 и 9 натяжения этих канатов. На основании выходных напряжений с датчика 9 и задатчика 10 регулятор 11 натяжения тягового каната формирует управляющее воздействие, направленное на поддержание заданного натяжения тягового каната. Выходное напряжение регулятора 11 натяжения каната и выходное напряжение задатчика 13 скорости тяговой лебедки поступают на входы блока 12 выделения максимального сигнала управления двигателем тяговой лебедки:

Выделенное блоком 12 максимальное напряжение поступает на вход первого блока 14 ограничения скорости двигателя тяговой лебедки. В зависимости от усилия S_Т в тяговом канате напряжение на выходе блока 14 изменяется в соответствии с следующим выражением:

где - максимальное напряжение на выходе блока 14 ограничения скорости тяговой лебедки;

S_ТСТ - стопорная величина усилия в тяговом канате.

При усилиях в тяговом канате, меньших величины 0.8S_{T CT}, напряжение на выходе блока 14 ограничения скорости тяговой лебедки изменяется от нуля до максимального значения. При усилиях в тяговом канате, больших 0.8S_{T CT}, осуществляют ограничение напряжения на выходе блока 14 за счет подачи на его управляющий вход напряжения с выхода датчика 9 натяжения тягового каната, что предотвращает возникновение максимальных нагрузок в механизме тяговой лебедки. При усилиях в тяговом канате, больших величины 0.8S_{T CT} , напряжение на выходе блока 14 ограничения скорости тяговой лебедки независимо от величины выходных напряжений регулятора 11 натяжения тягового каната и задатчика 13 скорости тяги автоматически уменьшается в зависимости от усилия в тяговом канате, принимая нулевое значение в стопорном режиме.

Напряжение, соответствующее заданной скорости тяговой лебедки, ограничивается также от величины усилия S_П в подъемном канате. Для этого выходное напряжение первого блока 14 ограничения скорости тяговой лебедки подключено на вход блока 16 регулирования скорости тяговой лебедки через второй блок 15 ограничения этой скорости. Выходное напряжение блока 15 ограничено в зависимости от усилия в подъемном канате в соответствии с следующим выражением:

где S_П=0.1S_{П СТ} - усилие в подъемном канате при отсутствии в нем слабины.

При наличии слабины в подъемном канате величина выходного напряжения блока 15 ограничения скорости тяговой лебедки ограничена величиной . Поэтому при чрезмерном заглублении ковша в грунт, которое может возникнуть при слабине в подъемном канате, скорость копания будет ограничена допустимой величиной, при которой значительных нагрузок в тяговом механизме не возникает. После устранения слабины в подъемном канате толщина срезаемой ковшом стружки грунта и его заглубление в грунт уменьшаются. Ограничение выходного напряжения блока 15 ограничения скорости тяговой лебедки снимается, и копание осуществляют с скоростью, соответствующей выходному напряжению блока 14 ограничения скорости тяговой лебедки.

Таким образом, устройство для управления движением ковша экскаватора-драглайна обеспечивает ограничение скорости тяговой лебедки драглайна в зависимости от усилия в подъемном и тяговом канатах, что позволяет снизить динамические нагрузки, возникающие в рабочем оборудовании, электроприводе и механизме тяговой лебедки экскаватора-драглайна, а следовательно, повысить их надежность и долговечность.

Источники информации:

1. Авт. свидетельство № 825784 по кл. E02F 3/48. Бюл. № 16, 81.

2. Авт. свидетельство № 1425276 по кл. E02F 3/48. Бюл. № 35, 85 (прототип).