Устройство выбора слабины подъемных канатов экскаваторов- драглайнов

Устройство выбора слабины подъемных канатов экскаваторов- драглайнов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналмстнчесинх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 29.10.80(2!) 2999211/29-03 с присоединением заявки J4— (51)Й. Кл.

Е 02 F 9/20 (23) Приоритет5Ьеударствеиный квинтет

СССР

b0 делан кзебретениб и еткрыткй (53) УЙК 622.879. .34 (088,8) Опубликовано 30.06.82. Бюллетень М24

Дата опубликования описания 30. 06. 82

l0.Я. Вуль, Ю.В. Симонов, А.В. Сапилов, В.И. Мамкин, А.В. Кошкарев, И.Г. Маслов и Л.И. Ушаков

Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения, Государственный проектно-конструкторский и научно- исследовательский институт по автоматиза угольной промышленности и Всесоюзный научно-исслефуфтельский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельскоь хозЩ(чае и на транспорте (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОИСТВО ВЫБОРА СЛАБИНЫ ПОДЪЕМНЫХ

КАНАТ00 ЭКСКАВАТОРОВ-ДРАГЛАйНОВ

Изобретение относитсл к электрооборудованию механизмов подъема экскаваторов-драглайнов и предназначено для ограниченил динамических нагрузок, которые могут возникать при выборе слабины подьемных канатов в процессе копания или после опускания ковша на грунт.

Известны устройст ва 1 выбора сла-бины подъемных канатов, содержащие регулируемый электропривод постоянного тока механизма подъема, датчики усилия и производной усилия в подьемных канатах, эадатчик и регулятор этого усилил и вспомогательные усилители, где выбор слабины происходит при номинальной скорости движения привода подъема, что создает значительные динамические нагрузки в упругих элементах механизма подьема и стрелы после окончания процесса выбора слабины, существенно большие, чем те, которые обычно имеют место при ручном управлении, когда машинист заведомо снижает скорость движения привода подъема при наличии слабины подъемных канатов.

Известны также устройства выбора слабины подъемных канатов, включающие в себя регулируемый электропривод постоянного тока механизма подьема, датчик, эадатчик и регулятор усилия в подъемных канатах, где выбор слабины подъемных канатов возможен при величинах скорости движения привода подъема как меньших, так и равных, номинальной (2).

В известных устройствах предусмотрено поддержание постоянного натяжения подьемных канатов после окончания выбора слабины.

Известно устройство, в котором учтена необходимость изменения натяжения подъемных канатов в процессе копания для поддержанил заданной тол.

9674 4 щины стружки, что обеспечивают с помощью дополнительного нелинейного элемента, сумматора, датчиков усилия и производной усилия в тяговых канатах (3).

Однако и это устройство не исключает возможности появления больших величин динамических нагрузок при выборе слабины подъемных канатов с номинальной скоростью движения привода подьема. Во всех известных устройствах не предусмотрена возможность образования слабины подьемных канатов по желанию машиниста.

Для этого необходимо отключение устройств.

При работе перечисленных устройств возникновение слабины возможно только в процессе торможения привода подъема после соприкосновения ковша с грунтом.

В то *e время при подготовительных или маневровых операциях, в про цессе ремонта или обслуживания (например, при смазке и т.п.) в процессе копания при верхнем черпании, необходимость образования слабины подъемных канатов может возникнуть.

ИзЬестно устройство выбора слабины подъемных канатов экскаваторовдраглайнов, содержащее управляемый преобразователь привода постоянного тока механизма подъема, регулятор напряжения привода подьема, управляемый командоаппаратом, датчики усилия в подъемных канатах и производной этого усилия, датчики скоростей приводов подъема и тяги, эадатчик и регулятор усилия в подъемных канатах, ключевые элементы. В этом устройстве возможно образование слабины каната по усмотрению машиниста.

Кроме того, в этом устройстве, при нулевом положении командоаппарата обеспечивают выбор большой слабины каната с номинальной скоростью, а по мере уменьшения слабины снижают скорость привода подъема таким образом, чтобы к моменту окончания выбора слабины скорость привода подъема была близка к нулю (4 ).

Основной недостаток известного устройства заключается в том, что оно разрешает производить весь процесс выбора слабины, вплоть до его окончания, при номинальной скорости движения привода подъема, что создает повышенные динамические нагрузки в упругих элементах

5 0

35 ю

45 механизма подъема и стрелы, снижая таким образом надежность работы экскаватора. В устройстве не предусмотрен узел, запоминающий величину слабины подъемных канатов при наложении тормозов, а при замене или укорачивании подьемных канатов необходима переналадка устройства.

Цель изобретения - уменьшение динамических нагрузок в упругих элементах механизма подъема и стрелы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство. снабжено регулятором производной усилия в подьемных канатах, датчиком производной скорости привода подъема, шестью ключевыми элементами, резистором, зашунтированным первым ключевым элементом и подключенным к входу второго ключевого элемента и к выходу регулятора производной усилия в подьемных канатах, к входу которого подключены датчик усилия в подъемных канатах через датчик производной этого усилия и выход регулятора усилия, к входам которого подключены выходы командоаппарата через параллельно включенные третий и четвертый ключевые элементы, выход задатчика усилия через пятый ключевой элемент и выход датчика усилия непосредственно, причем к управляющим входам четвертого ключевого элемента подключены датчик скорости привода подьема и датчик производной скорости привода подъема, второй выход командоаппара.та подключен к входу регулятора напряжения через шестой ключевой элемент, к управляющему входу которого и к управляющим входам первого, третьего и пятого ключевых элементов подключен выход датчика усилия, выход второго ключевого элемента подключен к входу регулятора напряжения, а его управляющие входы соединены с выходами датчика усилия, командоаппарата и датчика скорости привода тяги.

На фиг.1 показана блок-схема устройства выбора слабины подьемных канатов экскаваторов-драглайнов; на фиг.2 - осциллограммы процесса выбора слабины подъемных канатов, полученные на АВМ, при работе устройства; на фиг.3 - осциллограммы того же процесса без устройства.

939674

Устройство выбора слабины подьемных канатов экскаваторов-драглай.нов с регулируемым электроприводом постоянного тока механизма подъема содержит регулятор 1 напряжения, управляемый командоаппаратом 2, датчики усилия 3 в подъемных кана— тах и 4 производной этого усилия, датчики скорости приводов подъема

5 и тяги 6, задатчик 7 и регулятор

8 усилия в подъемных канатах.

Устройство снабжвно регулятором

9 производной усилия в подъемных канатах, датчиком 10 производной скорости привода подъема, шестью ключами 11-16 и дополнительным резистором 17, при этом выход ко-. мандоаппарата 2 соединен с входом регулятора 1 напряжения через ключ

11, управляющий вход которого сое- 20 динен с выходом датчика 3 усилия, выход командоаппарата 2 соединен также с входом регулятора усилия 8 через две параллельные цепи, каждая из которых содержит по одному ключу

12 и 13, причем управляющий вход од ного из ключей 12 соединен с выходом датчика 3 усилия, а два управляющих входа другого ключа 13 соединены с выходами датчика 5 скорости привода зщ подъема и датчика 10 производной скорости того же привода, третий вход регулятора 8 усилия соединен с вы" ходом задатчика 7 усилия привода .подъема через ключ 14, управляющий вход которого соединен с выходом датчика 3 усилия, четвертый вход регулятора 8 усилия соединен с выходом датчика 3 усилия, выход регу-. лятора 8 усилия соединен с входом регулятора 9 производной усилия, а другой вход регулятора 9 производной усилия соединен с выходом датчика 4 производной усилий, выход регулятора 9 усилия в свою очередь соединен с входом регулятора 1, напряжения с помощью цепи,.содержащей ключ 15 и дополнительный резистор

17, зашунтированный другим ключом 16, управляющие входы первого из этих ключей 15 соединены с выходами датчика 3 усилия, командоаппарата 2 и датчика 6 скорости привода тяги, управляющий вход другого ключа 16, шунтирующего дополнительный резисSS тор 17, соединен только с выходом датчика 3 усилия.

Кроме перечисленных элементов, в устройство введены вспомогательные элементы, которые обеспечивают сопряжение устройства с системой управления электроприводом механизма подъема. К этим элементам относятся диоды 18, вспомогательный резистор 19, включенный на выход регулятора 20 напряжения, и вспомогательные ключи 21 и 22.

Диод 20 включен последовательно в цепи, соединяющие выход командоаппарата 2 с входом регулятора 1 напряжения. Параллельно вспомогательному резистору 19, включенному на выход регулятора 20 напряжения привода тяги, подсоединен ключ 21, управляющий вход которого соединен с выходом датчика 6 скорости привода тяги. Управляющий, вход ключа 22, подсоединенного параллельно ключу

11, соединен с выходом датчика 6 скорости. Выход регулятора напряжения подключен ко входу управляемого преобразователя 23 двигателя

1 привода подъема 24.

Устройство работает следующим образом.

При наличии слабины подъемных канатов и задании от командоаппарата

2 сигнала "Вверх" выбор слабины происходит с любой, заданной оператором, скоростью вплоть до минимальной, что обеспечивается с помощью цепи, содержащей ключ 11 и соединяющей командоаппарат 2 с регулятором

1 напряжения. Ключ 11, разрешающий прохождение сигнала от командоаппарата 2 к регулятору 1, открыт до тех пор, пока не происходит взвешивание упряжи ковша, а усилие в подъемных канатах не достигает величины, равной 34 от стопорного значения.

Ключ 11 закрывают, разрывая цепь задания скорости "Вверх" от командоаппарата 2, как только происходит взвешивание упряжи и величина усилия в подъемных канатах превысит 34 стопорного значения. Одновременно . с закрытием ключа 11 открывают ключ

14, разрешая прохождение сигнала задания от задатчика 7 на вход регу лятора 8 усилия. При этом сигнал задания от командоаппарата 2 на вход регулятора 8 усилия еще не проходит, так как закрыт ключ 12, который открывают, когда величина усилия в подъемных канатах превысит 54 стопорного значения.

Таким образом, после взвешивания упряжи выбор слабины подъемных ка939674

При наличии слабины и установке командоаппарата 2 в нейтральное положение, если упряжь не поднята, выбора слабины не происходит, что обеспечивают с помощью ключа 14, который закрыт, пока упряжь не взвешена и величина усилия в подъемных канатах не достигла 33 стопорного значения. Если упряжь приподнята, а командоаппарат установлен в нейтральное положение, происходит выбор слабины также с пониженной скоростью и натяжение подъемных канатов до усилия, равного примерно 53 стопорного значения, что определяется величиной сигнала, поступающего с задатчика 7 на вход регулятора

8 усилия через ключ 14.

50 натов происходит автсматически с помощью сигнала задания, поступающего с выхода задатчика 7 на вход регулятора 1 напряжения, через цепь, содержащую ключи 14 и 15, регуляторы 8 усилия и 9 производной усилия и дополнительный резистор 17. Ключ 15 открывают в процессе копания после взвешивания упряжи, когда происходит движение привода тяги "на себя" 10 или скорость тяги "от себя" не превышает 20-30) номинальной, командоаппарат 2 находится в положении "на себя" или в нейтральном положении, а усилие в подъемных канатах превы- 1З шает 34 стопорного значения, для чего управляющие входы ключа 15 соединены с выходами датчика 6 скорости тяги, командоаппарата 2 и датчика 3 усилия, При столь малых величинах усилия щв (примерно 3i от стопорного значения) и малых величинах сигналов отрицатель" ной связи по усилию, поступающему на вход регулятора 8 с выхода датчика 3, I регуляторы 8 и, соответственно, 9 выдают максимальные значения своих выходных сигналов. Однако максимальная величина выходного сигнала регулятора 9 ограничена резистором

17 при закрытом ключе 16. Ключ 16 закрыт, пока не натянута упряжь ковша, а усилие в подъемных канатах не достигло 54 стопорного значения.

С помощью установки соответствующей величины сопротивления резистора

3$

17 на вход регулятора 1 с выхода регулятора 9 после взвешивания упряжи ковша подают уменьшенную величину задания скорости привода подъема, равную 20-503 номинального значения.

Таким образом, можно выделить два этапа работы устройства выбора слабины подъемных канатов. При наличии большой слабины канатов до взвешивания упряжи ковша выбор слабины происходит с любой заданной оператором скоростью, а после взвешивания упряжи - автоматически с пониженной скоростью, равной 20501 от номинального значения.

После того, как выбор слабины подъемных канатов закончен упряжь ковша натянута, а усилие в подъемных канатах достигает 53 стопорного значения, разрешают увеличение максимальной величины выходного сигнала регулятора 9, являющегося заданием скорости "Вверх" до номинального значения, При величине усилия в подьемных канатах, равной 5% стопорного значения, открывают ключ 16, закорачивая резистор 17 и увеличивая максимальное значение выходного сигнала регулятора 9.

Однако, если процесс копания продолжают и ключ 15 открыт, то после выбора слабины устройство позволяет регулировать натяжение подъемных канатов в широких пределах вплоть до стопорного,значения. Для этого выход командоаппарата 2 соединяют с замкнутым контуром регулирования усилил в подъемных канатах через ключ 12, подключенный на вход регулятора 8 усилия. Ключ 12 открывают, когда усилие s подъемных канатах превысит 5Ф стопорного значения.

Отрицательную обратную связь по усилию в подъемных канатах осуществляют, подавая выходной сигнал датчика

3 усилия на вход регулятора 8 усилия. Когда необходимость регулирования усилил в подъемных канатах отсутствует и командоаппарат 2 устанавливают в нейтральное положение, величину усилия задают постоянной и равной примерно 54 от стопорного значения с помощью эадатчика 7, соединенного со входом .регулятора 8 через ключ 14. Управляющие входы всех ключей срабатывают от величины усилия в подъемных канатах и подключены на выход датчика 3, что существенно повышает точность измерения величин усилия в подъемных канатах и уставок срабатывания ключей.

S устройство введена цепь, обеспечивающая преодоление момента трения покоя, величина которого может д

93967

9 тигать 10 ; от стопорного значения момента. Эта цепь соединяет выход командоаппарата 2 со входом регулятора 8 усилия через ключ 13. Ключ

13 открывают, когда скорость и ускорение двигателя равны нулю, для чего управляюцие входы ключа 13 соединены с выходами датчика 5 скорости и датчика 10 производной скорости. Ключ

13 закрывают, когда скорость или ус- 1о корение двигателя отличны от нуля.

Уменьшение рывка .и снижение динамических нагрузок в упругих элементах механизма подъема и стрелы в процессе выбора слабины подъемных канатов устраняется наличием отдельного контура регулирования производной усилия в подъемных канатах, подчиненного контуру регулирования усилия. Контур регулирования производной усилия состоит из регулятора 9 производной усилия, соединенного с выходом регулятора 8 усилия. Отрицательную обратную связь по производной усилия в подъемных канатах осуществляют, подавая выходной сигнал датчика 4 производной усилия на вход регулятора 9.

В устройстве также предусмотрен специальный вспомогательный узел, который уменьшает скорость привода тяги в процессе копания при выборе слабины подьемных канатов, когда скорость привода подъема снижена.

Если такое снижение скорости привода тяги не производить, то в глубоких

35 забоях с нижним черпанием, когда движение привода тяги происходит со скоростью, близкой к номинальной, слабина подъемных канатов ао не успевает выбираться.

Указанный узел состоит из резистора 19, зашунтированного ключом 21 и включенного на выход регулятора

20 напряжения привода тяги. Ключ

21 закрывают, когда усилие в подъемных канатах становится меньше 5i стопорного значения и величина скорости привода подъема становится равной величине уставки пониженной скорости "Вверх" (20-501 номинального значения), определяемой величиной максимального выходного сигнала регуля-:ора 9 при закрытом ключе 16, что свидетельствует о режиме выбора слабины подьемных канатов. Ключ 21 открь>вают и разрешают движение привода тяги с номинальной скоростью, когда упряжь ковша натянута и усилие

4 10 в подъемных канатах превышает 5i стопорного значения или скорость привода подъема меньше величины уставки пониженной скорости "Вверх".

После окончания процесса копания разрывают цепь регулирования натяжения подьемных канвтов, закрывая ключ

15, и замыкают цепь регулирования скорости привода подъема, открывая ключ 22. Ключ 15 закрывают, а ключ

22 открывают, когда скорость движения привода тяги "от себя" достигает 20-304 номинального значения, что свидетельствует о начале выноса ковша. Еще одним условием открытия ключа 22 является наличие усилия в подъемных канатах, не меньшего веса пустого ковша, что составляет примерно 153 от стопорного значения.

Величина уставки скорости механизма тяги "от себя" при котором закрывают ключ 15 и открывают ключ

22, определяется необходимостью работы контура регулирования натяжения подьемных канатов при особом режиме работы с верхним черпанием, когда машинист вынужден отталкивать с помощью задней стенки ковша большое количество грунта из передней части забоя, перемеценного в предыдущих циклах копания в так называемой призме волочения, перед ковшом.

В этом .режиме ковш движется, касаясь грунта, в направлении "от себя" за счет натяжения подъемных канатов, разматывая одновременно тяговые канаты. Скорость механизма тяги при этом может достигать 20-30 i номинальной величины.

Устройство разрешает образование слабины подъемных канатов и движение в направлении спуска ковша с любой заданной оператором скоростью с помощью цепи, которая соединяет командоаппарат 2 с регулятором 1 напряжения через диод 18.

Таким образом, устройство обеспечивает существенное снижение динамических нагрузок при выборе слабины подъемных канатов в процессе копания или после опускания ковша на грунт с помоцью задания существенно пониженного значения скорости привода подъема, как только происходит взвешивание упряжи ковша.

Из сопоставления приведенных на

Фиг.2 и 3 осциллограмм видно, что при. менение устройства снижает максимальную величину динамического усипия

11 939674 в упругих элементах (канатах) механизма подъема в процессе выбора слаби. ны подъемных канатов в 1,4 раза. При этом величина производной усилий в упругих элементах механизма подъема уменьшается примерно вдвое, что способствует снижению динамических нагрузок в упругих элементах стрелы и надстройки.

Уменьшение величин динамических 10 нагрузок в упругих элементах механизма подъема и стрелы обеспечивает уменьшение износа механизма подъема и конструкции стрелы, увеличивает долговечность и межремонтный срок их 15 службы и, таким образом, производи.тельность экскаватора íà 2Ô.

Формула изобретения

35 ао

Устройство выбора слабины подьемных канатов экскаваторов-драглайнов, содержащее управляемый преобразователь привода подъема, командо- 2s аппарат, регулятор напряжения привода подъема, датчики усилия в подъемных канатах и производной этого усилия, скороСтей приводов подьема и тяги, задатчик и регулятор усилия в подь- зв емных канатах, ключевые элементы, отличающееся тем, что, с целью уменьшения динамических нагрузок в упругих элементах механизма подъема и стрелы, оно снабжено регулятором производной усилия в подъемных канатах, датчиком производной скорости привода подъема, шестью ключевыми элементами и резистором, зашунтированным первым . ключевым элементом и подключенным к входу второго ключевого элемента и к выходу регулятора производной усилил в подъемных канатах, к входу которого подключены датчик усилия в подъемных канатах через датчик производной этого усилия и выход регулятора усилия, к входам которого подключены выходы командоаппарата через параллельно включенные третий и четвертый ключевые элементы, выход задатчика усилия через пятый ключевой элемент и выход датчика усилия непосредственно, причем к управляющим входам четвертого ключевого элемента подключены датчик скорости привода подьема и датчик производной скорости привода подъема, второй выход командоаппарата подключен к входу регулятора напряжения через шестой ключевой элемент, к упраляющему входу которого и к управляющим входам первого, третьего и пятого ключевых элементов подключен выход датчика усилил, выход второго ключевого элемента подключен к входу регулятора напряжения, а его управляющие входы соединены с выходами датчика усилия, командоаппарата и датчика скорости привода тяги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !

1. Авторское свидетельство СССР

М 599023, кл. E 02 F 9/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

h" 676694, кп. Е 02 F 3/48, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

N 642440, кл. Е 02 F 3/48, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР

К 639999, кл. Е 02 F 9/48, 1977 (прототип ).

939б74

Составитель P. Гладун

Редактор Н.. Кешеля Техред А. Ач Корректор, А. Дзятко

Заказ 17 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д.,4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,