Датчик угла наклона горной машины

Датчик угла наклона горной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной автоматике и позволяет с высокой точностью измерять малые углы наклона горной машины. Датчик содержит корпус 1 с опорой 2, регистрирующий блок I 3 и маятниковый узел в виде двуплечего рычага 4 с грузом 5 на его нйжнем плече. На верхнем плече рычага 4 закреплена направляющая 7, в которой з акреплен компенсатор возмущений (KB) 6 перпендикулярно оси 8 подвеса и ка- .чания. Sec КБ и длину верхнего плеча рычага 4 выбирают из соотношения Рк1 РгЬ - f ys - Мт/« з9 где Р, - вес KB; Р - вес груза; 1, L - длина верхнего и нижнего плеч «рычага; М - момент трения в опоре закрепления датчика; статическая точность (угол застоя) датчика; f - минимальная частота компенсируемых возмущений; У - суммарный момент инерхщи КБ 6 и(Груза 5 относительно оси 8. При наличии наклона гбрной ма|шины корпус 1 поворачивается в опоре 2. Блок 3 регистрирует это отклонение по отношению к рычагу 4. Случайные отклонения компенсируются KB 6. Его принцип работы основан на компенсации каждой составляющей возмущений .поперечныхi ускорений, периодических и случайн ых возмущений. 2 ил. с (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3921254/22-03 (22) 02.07.85 (46) 07.12.87, Бюл. В 45 (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш" (72) К.К. Войтюк, А.II. Безбатченко, А.Е. Рябчиков, В.В. Синенко, А.В. Злодеев и А.В. Прудников (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 545863, кл. Г 01 С 9/08, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 857707, кл. G 01 С 9/08, 1981. (54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ГОРНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к горной автоматике и позволяет с высокой точностью измерять малые углы наклона горной машины. Датчик содержит корпус 1 с опорой 2, регистрирующий блок

3 и маятниковый узел в виде двуплечего рычага 4 с грузом 5 на его ниж„„SU,„,1357569 А 1 (51)4 Е 21 С 35/24, G Oi С 9/08 нем плече. На верхнем плече рычага 4 закреплена направляющая 7, в которой закреплен компенсатор возмущений (КВ)

6 перпендикулярно оси 8 подвеса и ка-, .чания. Вес КВ и длину верхнего плеча рычага 4 выбирают иэ соотношения

P„l = Р,.L — М /Ы вЂ” — 4721 у — М /Ы где Рк — вес КВ; РГГ вес груза;

1, L — длина верхнего и нижнего плеч

° рычага, Мт — момент трения в опоре закрепления датчика; Ы вЂ” статическая точность (угол застоя) датчика; е минимальная частота компенсируемых возмущений; у,, — суммарный момент инерции КВ 6 й,груза 5 относительно оси 8. При наличии наклона горной ма, шины корпус 1 поворачивается в опоре 2.

Блок 3 регистрирует это отклонение по отношению к рычагу 4. Случайные отклонения компенсируются КВ 6. Его принцип работы основан на компенсации каждой составляющей возмущений— поперечных ускорений, периодических и случайных возмущений. 2 ил.

1357569

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для измерения углов наклона горной машины, например проходческого комбайна в продольной и поперечной плоскостях.

Цель изобретения — повьш ение точности измерений при малых углах наклона горной машины. 10

Ёя фиг. 1 приведена схема датчика наклона; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Датчик содержит корпус 1, установленный на опорах 2, размещенные 16 внутри корпуса 1 регистрирующий блок

3 и маятниковый узел, состоящий из двуплечего рычага 4 с грузом 5 на его нижнем плече и компенсатор 6 возмущений, установленный в чаправ- 2р гуляющей 7, закрепленной на верхнем плече рычага 4, перпендикулярно оси 8 подвеса и качания, 3 качестве регистрирующего блока 3 может быть использован, например, по- 25

В тенциометрический или фотоэлектрический датчик, входной вал которого связан с осью 8 качания, Принцип действия датчика угла наклона основан на физической сущности Зр работы маятника как простейшего указателя вертикали.

Датчик угла наклона работает следующим образом.

При наклоне горной машины, например в поперечной плоскости, корпус 1 с опорой 2 отклоняется от †:åðòèêàëè, заданной положением маятникового узла и регистрирующий блок 3 снимает отсчет этого отклонения по отношению к рычагу 4. При наличии наклона продольной оси машины корпус 1 повора— чивается свободно под действием силы тяжести в опоре 2 на угол, близкий углу продольного наклона, чем достигается инвариантность датчика к углам наклона в продольной плоскости и лов вышается его точность и надежность, Так как компенсатор 6 возмущений закреплен в направляющей 7 с помощью винтов, то балансировку его осущест- вляют следующим образом: ослабляют регулировочные винты и перемещают компенсатор 6 возмущений в плоскости качания p,î тех пор, пока ось рычага не совпадет с вертикальной осью (при нулевом угле наклона датчика). Этим устраняется статические погрешности датчика наклона.

Р (Р P ) P (1) где Р„, — масса груза, сосуда (Р + Р ) = Р„ компенсатора и жидкости;

o(, 1 — длина соответственно нижнего и верхнего плеч рычага.

Условием частичной компенсации полученных ускорений является соотношение (2) (P + Р„) 1 Р„° т..

Уточним соотношение (2) с учетом обеспечения требуемой статической точности, под которой понимают величину половины зоны статической нечувствительности (определяется углом забоя) Ы, величину которой выводят из условия статического равновесия

""3 Pc g Р (3) (3) где 1(d ) — повышение центра тяжести жидкости от основания со. суда;, М вЂ” момент трения рычага в опоре.

Принцип действия компенсатора 6 возмущений основан на компенсации каждой составляющей возмущений, а именно поперечных ускорений, периодических и случайных колебаний, наиболее характерных для горных, в частности проходческих машин.

Поперечные ускорения, обусловленные на проходческих машинах в основном их разворотами и изменением скорости поФ дачи рабочих органов, менее влияют на точность измерений угла наклона, чем периодические и случайные колебания.

С учетом этого в данном компенсаторе возмущений применен принцип частичной компенсации поперечных ускорений с учетом обеспечения требуемой статической точности угла наклона. Рассмот рим более подробно этот принцип.

При действии на датчик угла наклона, находящийся в состоянии покоя поперечного ускорения, на верхнем и нижнем плечах рычага возникают вращающие моменты, направленные в противоположные стороны. Условие полной их взаимокомпенсации (без учета момента трения) можно записать в виде з 1357569

Для малой величины угла забоя можно принять 1(Ы ) = О.

Тогда зависимость (3) можно представить в виде .

P L = 4ii2f2 у

"Х и, подставив его в зависимость (6), получить общее выражение для выбора основных параметров компенсатора возмущений

М

P L—

"s

Мт з (p + p)1

Ы . Ы (для

10 — 4п К

Х (10) о . М (5)

Ю р1-(р+ р )1 (P +P)1=PL —, . (6) с м с с( з

Так как выражение (6) удовлетворяет условию (2), то оно является математическим выражением принципа оптимальной компенсации поперечных ускорений с обеспечением заданной вели- 20 чины статической точности.

Для компенсации периодических колебаний, обусловленных на проходческих машинах в основном частотой вращения режущих органов (или автоколе 25 баниями скорости подачи) в предлагаемом датчике угла наклона принят известный принцип увеличения периода собственных колебаний маятниковой системы и обеспечение тем самым его нечувствительности к более высоким частотам возмущающих колебаний.

Для малых колебаний датчика угла наклона с учетом известных зависимостей

Компенсация случайных колебаний в данном датчике угла наклона осуществляется одновременно также демпфированием возникающих колебаний за счет выбора существенно отличающихся периода колебаний жидкости .в компенсаторе возмущений и периода колебаний маятникового узла.

Компенсация возникающих возмущений в продольной плоскости осуществляется аналогичными способами, как и для поперечных возмущений, только колебательными системами в данном случае будут корпус 1 датчика угла наклона и компенсатор 6 возмущений, совершающие колебания относительно оси опор 2.

Ф о р и у л а и з î б р е т е н и я

Датчик угла наклона горной машины, содержащий корпус с опорой, регистрирующий блок и маятниковый узел, выпол. ненный в виде двуплечего рычага с грузом на его нижнем плече и компенсатора возмущений, установленного перпендикулярно оси подвеса и качания на верхнем плече, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений при малых углах наклона горной машины, он снабжен направляющей, в которой закреплен компенсатор возмущений, при зтом массу компенсатора возмущений и длину верхнего плеча двуплечего рычага выбирают из соотношения

35 (7) 2 ТЯ

Т= 27! гдеТмаксимальный период колебаний маятниковой сис- темы с учетом возмущаю40 щих колебаний;

+ g + р с

+ .к ния.

С учетом

P 1 = р L — .— = 4#i f. M

Мт Мт

50 с,,( з 3

1

Т (8) где P„ где — минимальная частота компенсируемых периодических возмущений, 55 можно из выражения (7) найти оптимальное значение параметров нижнего маятника

„п(,(р,1, - (р, + р„)Ц-М,= О, (4) Откуда с учетом з п малых углов) суммарный момент инерции системы, равный сумме моментов инерции груза сосуда с жидкостью, относительно оси колеба— масса компенсатора возмущений; — масса груза; — длина верхнего и нижнего плеч двуплечего рычага; — момент трения в опоре закрепления датчика;

Составитель Г, Алексеева

Текред М:Ходанич Корректор Л. Тяско

Редактор С. Патрушева

Заказ 5977/30 Тираж 453

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, )1(-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная

5 1357569 — статическая точность (угол з застоя) датчика наклона — минимальная частота компенсируемых возмущений;

У вЂ” суммарный момент инерции компенсатора возмущений и груза относительно оси качания ..