Способ управления электроприводом напора экскаватора и устройство для его осуществления

Способ управления электроприводом напора экскаватора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматизации управления процессом наполнения ковша грунтом. Цель - сокраш,ение длительности процесса копания при одновременном снижении динамических нагрузок в копающих механизмах экскаватора и повышенне надежности. Способ основан на измерении величины усилия привода подъема (ПП) определении производной напряжения нреобпазователя подъема и задания порогового значения (ПЗ), равного усилию отсечки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

45 А1 (19) (1Ц (5В 4 E 02 F 9 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4193812/29-03 (22) 31.12.86 (46) 15.!0.88. Бюл. № 38 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола, Московский инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте и Производственное объединение

<Уралмаш» (72) P. С. Кишко, 1О. М. Иржак, Б. Ф. Иванков, В. И. Кузнецов, Г. И. Боднар, И. А. Дроздов и E. М. Садовников (53) 621.879.34 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 910956, кл. E 02 F 9/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 977623, кл. E 02 F 9/20, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НАПОРА ЭКСКАВАТОРА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации управления процессом наполнения ковша грунтом. Цель — сокращение длительности процесса копания при одновременном снижении динамических нагрузок в копающих механизмах экскаватора и повышение надежности. Способ основан на измерении величины усилия привода подъема (ПП) определении производной напряжения преобпазователя подъема и задания порогового значения (ПЗ), равного усилию отсечки (0,65 — -0,7 его стопорного значения) . Дополнительно задают второе ПЗ усилия 1111 в пределах 0,75 — 0,8 его стопорного значения. Величину усилия ПП корректируют увеличением ее на значение сигнала. пропорционального производной напряжения

1430475 реобразователя подъема. При превышении корректированным значением усилия ПГ1 ад первым ПЗ уменьшают скорость !

>ривода 5 напора пропорционально их разности. При превышении скорректированным значением усилия ПП второго

ПЗ одновременно снижают стопорное уси,««ие привода 5 напора. Устр-во для осу-! цествления способа дополнительно содер>кит нелинейное звено 9, узел 10 гальваической развязки и пассивный нелинейный етырехполюсник (НЧП) 11. К входу узла 10

Изобретение относится к управленик>

:лсктроприводо«т напора карьерного экскаl яторя и предназначено для автоматизации ! правления процессом наполнения ковша

1!рунтом.

Целью изобретения является сокращение

«лительности процесса копания при одновре..менном снижении динамически. нагрузок в опаю«цих механизмах экскаватора, а также

I,oâûHIoHHå надежности.

На чертеже изобряжеHB функцпональЙая схема устройства, реализующего пред.>ягасмый спосоо управления электроприво.)ом напора экскаватора.

В способс управления электроприводом

1!«а пора экскаватора, основанном на изме-! снии усилия привода подьемя, производной

l апряжения преобразователя подьема, задаия порогового значения усилия подьсма в

I ределах 0,65 — 0,7 его стопорного значения и меньшении скорости привода HBHopH npu

I ревышснии усилия подьема ня «заданным

Пороговым значением, задают дополнительНое пороговое значение усилия привода

Подъема в пределах 0,75 — 0,8 е1о стопорного значения, коррс><тируют вели«HH) усилия

Привода подъема увеличением е«.о на значе«lHe сигнала, пропорционального производНой напряжения преобразователя подьема, и при превышении скорректированным знаlением,силия привода подъема над пороговым значением уменьшение скорости осуществляют пропорционально их разности, а при превышении скорректированным значением усилия привода подьема дополнительного Нор0108010 значения одновремеHHQ снижак>т стопорное усилие приводя напора, Устройство для управления электроПриводом напора экскаватора, вкл ючает в себя пропорциональный регулятор 1 напряжения преобразователя со звеном 2 ограничения в цепи обратной связи, регулятор 3 тока, преобразователь 4 Hапоря, причерез звено 9 подключен соединенный с датчиками производной 8 преобразователя ПП и усилия 7 ПП сумматор 6, а выходы узла 10 подключены к входам НЧП I!. По мере увеличения нагрузки ПП сверх первого ПЗ на выходе звена 9 появляется напряжение, которое через узел 10 воздействует на вход

НЧП 11. Выходное сопротивление НЧП 11 уменьшается, а-значит уменьшается и коэффициент усилия пропорционального регулятора 1 привода 5 напора. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

2 вод 5 напора, содержит сумматор 6, датчик 7 усилия привода подъема, датчик 8 производной напряжения преобразователя нольема, нелинейное звено 9 с характеристикой типа «зона нечувствительности», узел 10

5 гальванической развязки, пассивный HpëHíåéный четырехполюсник 11. выполненный на транзисторе !2 обратной проводимости, первом 13, втором 14 и третьем 15 резисторах и диоде !6. Сумматор 6 входами подключен к датчику 7 усилия привода 1«од.ьсма и к датчику 8 производной напряжения преоГ>разователя подьема, а выходом через последовательно включенные нелинейное звено 9 с характеристикой типа «зона нечувствительности» и узел 10 гальванической раз1S вязки к входу пас ивного нелинейного четырехполюсника 11. Выход пассивного нелинейного четырехполюсника 11 подключен параллельно звену 2 ограничения в цепи обратной связи регулятора 1 напряжения.

Величина зоны нечувствительности нелинейного звена 9 выбирается равной величине сигнала на выходе сумматора 6 при усилии привода подьема, равном значению отсечки и составляющем 0,65 — 0,7 от стопорного значения. Коэффициент усиления нели25 нейного звена 9, коэффициент передачи узла 10 гальванической развязки и параметры пассивного нелинейного четырехполюсника

11 должны выбираться такими, чтобы ооеспечить следующий закон изменения выходного сопротивления К . последнего.

При отсутствии сигнала на выходе нелинейного звена 9 величина выходного сопротивления К"; пассивного нелинейного четырехполюсника 11 должна быть в несколько раз больше сопротивления К- в цепи обратной связи регулятора 1 напряжения.

При сигнале на выходе сумматора 6, соответствующем стопорному значению усилия привода подъема, сопротивление R должно становиться в несколько раз меньше

o HI>o I H Hлен и я R..

1430475

При увеличении сигнала на выходе сумматора 6 сверх уровня, соответствующего усилию привода подъема в пределах 0,75—

0,8 стопорного значения, сопротивление

Radix должно уменьшаться настолько, чтобы максимальное выходное напряжение регулятора 1 напряжения становилось меньше, чем напряжение ограничения U. звена 2 с граничения. Исходя из этого, получено выражение для определения сопротивления резистОра Явых ПрИ уКаэаННОМ ЗНаЧЕНИИ у СИЛИЯ:

Uва Roo Rex

R вых «аав

Roo=Uao RBx ххохо где U> — максимальное значение напряжения задания на входе регулятора напряжения;

К" — сопротивление резистора по задающему входу регулятора 1 напряжения.

В устройстве регулятор 1 напряжения, регулятор 3 тока, датчик 7 усилия привода подъема и датчик 8 производной напряжения преобразователя подъема могут быть выполнены на основе использования операционных усилителей типа К553УДТА, КР544УД1А или аналогичных. В качестве звена 2 ограничения может быть использован двуханодный стабилитрон КС210Б.

Узел гальванической развязки целесообразно выполнить на оптронных тиристорах типов

ТО!25-10 или ТО!25-12,5 с высоким значением электрической прочности изоляции между силовой и управляющей цепями. При этом можно использовать нелинейность управляющей цепи для реализации нелинейного звена 9, в котором для обеспечения требуемой величины зоны нечувствительности и коэффициента усиления могут быпгь применены, кроме того, диоды, стабилитроны и резисторы. Пассивный нелинейный четырехполюсник 11 можно выполнить на транзисторе типа КТ315, диоде КД521 и трех резисторах.

Способ осуществляют с помощью устройства следующим образом.

До тех пор, пока величина сигнала на выходе сумматора 6 не превышает порога срабатывания нелинейного звена 9 с характеристикой типа «зона нечувствительности», скорость выдвижения рукояти имеет значение, как правило максимальное, заданное машинистом, По мере увеличения нагрузки механизма подъема сверх значения отсечки, составляющего 0,65 — 0,7 от стопорного, на выходе нелинейного звена 9 появляется напряжение, которое через узел 10 гальванической развязки воздействует на вход пассивного нелинейного четырехполюсника 1!.

Это приводит к уменыиению его выходного сопротивления, а значит, и коэффициента усиления пропорционального регулятора привода напора. При этом уменьшается коэффициент усиления контура регулирования напряжения, вследствие чего скорость выдви5

i0

40 жени я рукояти 1ач11нает 1 меньи1 1i ься. Начинает замедляться также рост толщины срозаемой стружки. Постепенное уменьшеиис скорости выдвижения рукояти уменьшает вероятность резкого изменения усилия привода подъема, а наоборот, способствует его плавному нарастанию вплоть до значения, составляющего 0.75 — 0,8 от стопорного усилия. Плавному характеру изменения усилия привода подъема способствует также воздействие на вход сумматора 6 сигнала с Bhlxoда датчика 8 производной IIIIïðÿæåíèÿ преобразователя подъема.

Указанное значение усилия является 011тимальным с точки зрения величины мощности, идущей на разрушение грунта, а значит, и времени копания. Если нагрузка привода подъема начинает превосходить это значение, что возможно при увеличении плотности грунта или встрече ковша с препятствием, то коэффициент усиления регулятора 1 напряжения уменьшается настолько, что начинает s xieI;t»ilaTbcs также максима IB»oe значение его выходного напряжения. Поэтому lio мере роста величины превыи1ения усилия привода подъема над значением 0,75 — 0.8 от стопорного происходит ие только уменьшение скорости привода напора, но и его стопорного гока. Если усилие привода подьема приолижается к стопорному значе11ию, то стопорное усилие привода напора уменьшается, iipdI TII 1ески, до нуля. При этом происходит HB только прекращение выдвижения рукояти, но и се возврат. Возврат вызывается составляю1цей усилия привода по 11.ема, направленной вдоль рукояти. В этот моме1гг контакт ковша с забоем ие нарушается, рукоягь отодвигается от забоя только на расстояние, достато1иое для того. чтобы умсиь1пить усилие привода подъема io оптимального значсния, так как ио мере уменыпсния усилия привода подъема увеличиBdeTOII OTolloplloc x OIIлие привода напора, который препятствует дальнейшему отводу рукояти и . меньшению тол1цины срезаемой стружки.

Таким образом, нагрузка привоза подъема при копании поддерживается на оптимальном уровне и не нарушается контакт ковша с забоем. При этом мощность, направленная на разрушение грунта, максимальна, чем обеспечивается минимизация времени наполи IIII R кови1а. П,1авиость IIBxioнения усилия привода по съема, обе Ill."чиВаЕМая .уетрОйсTВОМ, ИрИВОдпт, КрОМС ТОГО, к снижению нагрузок в копающих мехс1низмах. В связ 1 о Tc ì, что управление приводом напора с уществляется только B функции нагрузки привода подъсма, устрсйство будет эффективно ограничивать IIBгрузки привода подъема при .иобых величинах сигналов задания приводов подъема напора. т. е. будет корректировать действия машиниста. если они могут вызвать иаброс

1430475

Формула изобретения

Составитель A. Мартынов

Редактор М. Бандура Техред И. Верее Корректор Л Патай

Заказ 5307 27 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагрузки на привод подъема на уровне стопорного значения.

1. Способ управления электроприводом . напора экскаватора, включающий измерение усилия привода подъема, производной напряжения преобразователя под ьема, задание порогового значения усилия привода подъема, равного усилию отсечки, и уменьшение скорости привода напора при превышении усилия привода подъема над заданным пороговым значением, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности процесса копания при одновременном снижении динамических нагрузок в копающих механизмах экскаватора, задают дополнительное пороговое значение усилия привода подъема в пределах 0,75 — 0,8 от стопорного значения, суммируют значение сигнала величины усилия привода подъема и сигнала, пропорционального производной напряжения преобразователя привода подъема, при превышении этим суммарным сигналом порогового значения усилия привода подъема осуществляют уменьшение скорости привода напора пропорционально разности сигнала порогового значения усилия привода подъема и суммарного сигнала, а при превышении суммарным сигналом дополнительного порогового значения усилия привода подъема одновременно с уменьшением скорости напора, снижают стопорное усилие привода напора.

2. Устройство для управления электро; приводом напора экскаватора по системе управляющий преобразователь — — двигатель с подчиненным регулированием параметров, включающее в себя пропорциональный регулятор напряжения с узлом ограничения в цепи обратной связи, подключенный через регулятор тока к управляющему преобразователю, датчик производной напряжения преобразователя привода подъема и датчик усилия привода подъема, подключенные к входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, сокращения длительности процесса копания при одновременном снижении динамических нагрузок в копающих механизмах экскаватора, дополнительно содержит нелинейные звено, узел гальванической развязки и пассивный нелинейный четырехполюсник, при этом выход сумматора через последовательно соединенное нелинейное звено подключен к входу узла гальванической развязки, первый и второй выходь1 которого соединены соответственно с первым и вторым входами пассивного четырехполюсника, первый и второй

20 выходы которого подключены параллельно узлу ограничения пропорционального регулятора напряжения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что пассивный нелинейный четырехполюсник содержит транзистор обратной проводимости, диод и три резистора, причем база транзистора подключена к первому входу, а коллектор — к второму входу четырехполюсника, первый резистор включен между базой и коллектором транзистора, второй между базой транзистора и первым выходом четырехполюсника, третий резистор включен между эмиттером транзистора и первым выходом, катод диода соединен с вторым входом, а анод — с вторым выходом четырехполюсника.