Устройство для управления экскаватором типа прямая лопата

Устройство для управления экскаватором типа прямая лопата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к САУ одноковшовых экскаваторов и позволяет повысить надежность за счет защиты стрелы от удара рукоятью (Р). Для этого устр-во снабжено датчиками скорости 10 привода напора, вылета 11 Р 7 и угла наклона 12 Р 7, задатчиком 16 допустимого приближения, дифференцируюпцш элементом 15, однополярным усилителем 17, функциональным преобразователем 13, логическим блоком и регулятором 14 положения Р.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!1) (5!) 4 Е 02 F 9 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3907046/29-03 (22) 12.06.85 (46) 07,01.88.Бюл. Ф 1 (71) Свердловский горный институт им.В.В.Вахрушева и Московский инже-. нерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева (72) Л.А.Антропов, Ю.M.Иржак, В.Н.Полузадов, А.В.Шлыков, Е.М.Садовников и И.Г.Казаков (53) 622.868 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 641038, кл. Е 02 F 3/44, 1977.

Авторское свидетельство СССР

1(- 1146380, кл.Е 02 F 9/20, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСКАВАТОРОМ ТИПА ПРЯМАЯ ЛОПАТА (57) Изобретение относится к САУ одноковшовых экскаваторов и позволяет повысить надежность за счет защиты стрелы от удара рукоятью (Р). Для этого устр-во снабжено датчиками скорости 10 привода напора, вылета

11 Р 7 и угла наклона 12 P 7, задатчиком 16 допустимого приближения, дифференцирующим элементом 15, однополярным усилителем 17, функциональным преобразователем 13, логическим блоком и регулятором 14 положения P.

Усилитель 17 входами связан с выходами командоконтролера 1 напора и регулятора 14. Логический блок входами связан с командоконтролером 4 подъема, датчиком 12 и выходом регулятора

14, На входе регулятора 14 сравниваются величины, пропорциональные допустимому с выхода задатчика 16 и текущему расстоянию между стрелой 9 и задней стенкой передней части P 7.

Последнее определяется как сумма сигналов, пропорциональных вылету и

1364669 углу наклона P 7. При уменьшении текущего расстояния от допустимого с выхода регулятора 14 через усилитель на систему управления (СУ) 2 напором подается сигнал на уменьшение или реверсирование скорости приближения

P 7 к стреле 9. Преобразователь 13 реализует нелинейную зависимость между углом наклона P 7 и изменением расстояния между стрелой 9 и P npu неизменном ее вылете. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к системам управления одноковшовых экскаваторов типа прямая лопата и предназначено для защиты стрелы от ударов задней стороной передней части рукояти.

Цель изобретения — повышение надежности за счет защиты стрелы от удара рукоятью.

На фиг. 1 изображена функциональ- 10 ная схема устройства для управления экскаватором типа прямая лопата; на фиг,2 — функциональная схема логического устройства, на фиг.3 — реализуемая функциональным преобразова- 15 телем зависимость граничной величины вылета рукояти от угла поворота седлового подшипника.

Командоконтроллер 1 напора выходом подключен к системе 2 управления 20 приводом напора 3, командоаппарат 4 подъема выходом подключен к системе

5 управления приводом 6 подъема.

Рукоять 7 посредством седлового подшипника 8 крепится к стреле 9.

Датчик 10 скорости привода напора, датчик 11 вылета рукояти, датчик 12 угла наклона рукояти через функциональный преобразователь 13 подключены к входам регулятора 14 положения рукояти. К другим входам регулятора 14 присоединены дифференцирующий элемент 15, входом связанный с выходом функционального преобразователя 13, и задатчик 16 допустимого приближе- дб ния.

Однополярный усилитель 17 входами связан с выходами командоаппарата 1 напора и регулятора 14 положения py кояти. Логический блок 18 входами связан с командоконтроллером подъема

4, датчиком 12 угла наклона рукояти и с выходом регулятора 14 положения рукояти. Логический блок 18 содержит первый источник 19 постоянного напряжения, соединенный через последовательно включенный первый ключ 20, второй ключ 21 и третий ключ 22 с входом системы 5 управления. привода подъема.

Второй источник 23 постоянного напряжения через четвертый ключ 24, пятый ключ 25 и третий ключ 22 также соединен с системой 5 управления приводом подъема. Нелинейное звено 26, входом подключенное к командоаппарату 4 подъема, выходом связано. с управляющим входом ключа 20 и через ин- вертор 27 с управляющим входом ключа

24. Управляющий вход ключа 22 подключен к выходу регулятора 14 положения рукояти. Релейный элемент 28, входом связанный с датчиком угла наклона рукояти, подключен выходом к управляющим входам второго 21 и пятого 25 ключей.

Устройство функционирует следующим образом.

Рассмотрим его вначале без учета скорости привода 6 подъема. Опасность удара по стреле 9 возникает при приближении к ней задней или внутренней стороны передней части рукояти ближе определенного расстояния. Это расстояние определяется величиной тормозного пути, необходимого для останова рукояти беэ ее удара о стре3 13646 лу. Положение задней стороны передней части рукояти 7 относительно стрелы 9 зависит от вылета рукояти, который определяется с помощью дат5 чика ll,вылета рукояти. Однако при одном и том же вылете рукояти расстояние от задней стороны ее передней части до стрелы нелинейио зависит от угла наклона рукояти 7. Влия- lð ние угла наклона рукояти на ее расстояние до стрелы является нелинейным и может быть рассчитано по известной методике.

Угол наклона рукояти определяется )В с помощью датчика 12 угла наклона рукояти, механической передачей связанного с седловым подшипником 8.

Нелинейная зависимость между углом наклона рукояти и изменением расстоя- 2р ния между стрелой и задней стороной передней части рукояти реализуется с помощью функционального преобразователя 13 фиг.3).

Сигналы с датчика 11 вылета рукоя- 25 ти и функционального преобразователя

13 поступают на входы регулятора 14 положения рукояти. Сумма этих сигналов пропорциональна текущему расстоянию между стрелой и внутренней сторо- 3р ной передней части рукояти.

Сигнал с выхода задатчика 16 определяют минимально допустимое прибли-.. жение рукояти к стреле. Если этот сигнал меньше суммы сигналов с датчика 11 и с функционального преобразо-.. вателя 13, на выходе регулятора положения рукояти напряжение равно нулю.

В противном случае на выходе регулятора 14 положения рукояти появляется 4р сигнал, поступающий на вход однополярного усилителя, имеющего характеристику с зоной нечувствительности и с насыщением.

В зависимости от скорости приближения рукояти к стреле значение минимально допустимого приближения рукояти к стреле корректируется с помощью датчика 1О скорости привода напора и дифференцирующего элемента 15. Сигнал на выходе датчика 10 скорости напора пропорционален производной вылета рукояти, а сигнал на выходе . дифференцирующего элемента 15 — производной напряжения, характеризующего приближения рукояти к стреле, вызываемое ее поворотом относительно мгновенного центра вращения. Сумма этих двух сигналов пропорциональна скорости

69 4 приближения к стреле внутренней стороны передней части рукояти. Таким

1 р/ 1

»разом управление приводом напора осуществляется в функции удаления рукояти от стрелы и скорости изменения этого удаления.

На однополярный усилитель 17, кроме сигнала с регулятора 14 поло-. жения, подается также сигнал с выхода командоаппарата 1 напора. Максималь- ный сигнал на выходе усилителя 17 в два раза больше максимального сигнала с выхода командоаппарата напора на втягивание рукояти. Зона нечувствительности усилителя 17 выбирается равной максимальному сигналу с выхода командоаппарата 1 напора на втягивание рукояти. При максимальном сигнале на выходе регулятора 14 положения и максимальном сигнале командоаппарата в направлении на втягивание рукояти сигнал с выхода однополярного усили теля 17 также максимален и он действует на систему 2 управления напором в направлении на выдвижение рукояти.

Таким образом, однополярный усилитель 17 совместно со связью между командоаппаратом напора 1 и .системой

2 управления выполняют функцию узла выделения наибольшего из двух сигналов: от регулятора 14 положения рукояти и от командоаппарата 1 напора, измеренного от значения, соответствующего максимальному напряжению на втягивание рукояти.

Функционирование регуляторà 14 положения рукояти исключает возможность удара рукоятью по стреле в результате ошибочных переключений командоаппаратом напора 1, производимых машинистом, только при относительно небольших значениях скорости привода подъема.

Исследование кинематики движения рукояти, а также анализ аварий эк— скаваторов, возникших в результате ударов по стреле, показывает, что в отдельных положениях рукояти удар по стреле возможен даже при максимальной скорости привода напора в направлении выдвижение рукояти. Этот удар может возникнуть, например, при поднятом ковше, малом вылете рукояти и большой скорости привода на подъем, или при опущенной рукояти и большой скорости привода подъема на опускание ковша. Поэтому в этих ситуациях с выхода логического блока !8 на систему

13

5 управления подъема подается сигнал, уменьшающий скорость подъемной лебедки. Так при подъеме рукояти этот сигнал подается в систему управления приводом подъема от первого источника 19 постоянного напряжения через первый 20, второй 21 и третий 22 ключи, если эти ключи замкнуты. Замыкание ключа 20 происходит при подаче на его управляющий вход положительного сигнала с нелинейного звена 26, входом соединенного с командоаппаратом подъема 4. Положительный сигнал на выходе нелинейного звена 26, имеющего релейную характеристику с зоной нечувствительности, появляется при сигнале задания скорости подъема в направлении на подъем ковша и значении этого сигнала большем половины от максимального значения.

Замыкание ключа 21 происходит при подаче на его управляющий вход положительного сигнала. с выхода релейного элемента 28, входом связанного с датчиком 12 угла наклона рукояти.

Положительный сигнал на выходе релейного элемента 28 соответствует углу между верхней частью стрелы и рукоятью, меньшем 90 о. Замыкание ключа 22 происходит при появлении положительного сигнала на выходе регулятора 14 положения рукояти, т.е.. при возникновении опасности удара по стреле. При, опускании ковша на вход системы 5 управления подъема через четвертый 24, пятый 25 и третий 22 ключи поступает сигнал от второго источника постоянного напряжения,. действующий на уменьшение скорости опускания ковша и имеющий полярность, обратную полярности первого источника 23 постоянного напряжения. Ключ

24 замкнут, если на его управляющий вход с инвертора 27 поступает положительный сигнал. Положительный сигнал на выходе инвертора 27, входом связан ного с нелинейным звеном 26, появляется при положении командоаппарата 4 подъема на спуск ковша и заданий на скорость, подъема не меньше половины от максимального. Одновременно замкнут может быть только один из двух ключей: первый 20 или четвертый 24.

Ключ 25 замыкается при подаче на . его управляющий вход отрицательного сигнала с выхода релейного элемента

28, появляющегося при угле между верхней частью стрелы 9 и рукояти, 64669 6 большем 90О, Одновременно можно замкнуть один из двух ключей, второй 21 или пятый 25.

Таким образом, защита стрелы от удара рукоятью осуществляется путем воздействия на привод напора в функции положения рукояти, а при определенных ситуациях — путем уменьшения скорости привода подъема.

Датчик 12 угла наклона рукояти и датчик 11 вылета рукояти можно реали- зовать на базе датчиков положения.

Нелинейное звено 26, релейный элемент

15 28, функциональный преобразователь, 1 дифференцирующий элемент 15 можно реализовать на базе операционного усилителя. Ключи можно выполнить на базе микросхем. Указанные элементы

20 можно реализовать на базе серийно выпускаемых интегральных микросхем.

Регулятор 14 положения целесообразно реализовать пропорциональным на основе операционного усилителя. Однополярный усилитель 10 и логическое устройство 18 можно выполнить также на операционных усилителях. Задатчик допустимого приближения выполнен на базе источника постоянного напря30 жения, ф o p M y sr a изобретения

1,устройство для управления экЗ5 скаватором типа прямая лопата, содержащее командоконтроллеры подъема и напора, соединенные соответственно с первыми входами систем управления подъема и напора, выходы которых под40 ключены к приводам подъема и напора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет защиты стрелы от удара рукоятью, оно снабжено датчиком скорости привода

45 напора, датчиком вылета рукояти, датчиком угла наклона рукояти, задатчиком допустимого приближения, дифференцирующим элементом, однополярным усилителем, функциональным преобразо"

50 вателем, логическим блоком и регулятором положения рукояти, при этом выходы датчика скорости привода напора, датчика вылета рукояти, задатчика допустимого приближения, функцио55 нального преобразователя и дифференцирующего элемента подключены к соответствующим входам регулятора положения рукояти, выход которого соединен с первыми входами логического бло1364669

15 ка однополярного усилителя, второй вход которого соединен с выходом командоконтроллера напора, а выход — с вторым входом системы управления напором, выход датчика угла наклона .рукояти соединен с входом функционального преобразователя.и вторым входом логического блока, третий вход которого соединен с выходом командоконт- 10 роллера подъема, вход дифференцирующего элемента соединен с выходом функционального преобразователя, а выход логического блока соединен с вторым входом системы управления подъема.

2, Устройство по п.l о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что логический блок содержит пять ключей, нелинейное звено, релейный элемент, инвер- 20 тор и два источника постоянного напряжения, при этом управляющий вход третьего ключа является первым вхо-. дом логического блока, вторым входом которого является вход релейного элемента, а третьим входом — вход линейного звена, выход первого источника постоянного напряжения через первый и второй ключи соединсн с входом третьего ключа, выход нелинейного звена соединен с управляющим входом первого ключа и входом инвертора, выход которого подключен к управляюmeMy входу четвертого ключа, выход релеййого элемента соединен с управляющими входами второго и пятого ключей, а выход второго источника постоянного напряжения через четвертый и пятый ключи соединен с входом третьего ключа, выход которого является выходом логического блока.

1364669

0 70 20 дО 40 5Ю 60 70 80 Ю1М

УЯОЯ наклОна ДЦкоятю, тра

%uz.

Составитель Л,Лукащанец

Техред Я,Дидык

Редактор Н.Рогулич

Корректор М.Демчик

Заказ, 6323/21

Тираж 636

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул. Проектная, 4