PL185630B1 - Sposób i układ sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych - Google Patents

Abstract

1. óposób sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych, znamienny tym, że za pomocą czujników siły i przemieszczeń zainstalowanych na siłownikach osprzętu pośrednio mierzy się siłę działającą na łyżkę, która to siła jest sygnałem wejściowym układu adaptacyjnego sterowania wymuszającym ruch końca łyżki powodujący próbne zagłębienie (S) w gruncie z siłą nie przekraczającą zadanej wartości i przemieszczenie ku górze o zadaną wartość skoku (H), przy czym próbne zagłębienie (S) w gruncie i przemieszczenie ku górze (H) powtarza się cyklicznie tak, że koniec łyżki przemieszcza się ruchem schodkowym i wyznacza tor dla którego siła zagłębień próbnych nie przekracza zadanej wartości.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych we wszelkiego rodzaju pracach ziemnych w kopalnictwie odkrywkowym i budownictwie. We wszystkich znanych rozwiązaniach maszyn tego rodzaju proces napełniania łyżki realizowany jest ręcznie przez operatora lub automatycznie z programowym sterowaniem ruchem elementów osprzętu. W procesie urabiania gruntu zużyta energia zależy od sposobu przemieszczania łyżki w fazie zagłębiania oraz wyjścia w sposób zapewniający napełnienie łyżki, szczególnie w przypadku gruntów zwartych i spoistych. Odpowiedni dobór sposobu przemieszczania łyżki w tych fazach powoduje zmniejszenie ilości zużytej energii przypadającej na jednostkę objętości urabianego gruntu. Optymalny w tym sensie sposób przemieszczania łyżki w warunkach rzeczywistych jest różny dla każdego kolejnego cyklu roboczego obejmującego zagłębianie i wyjście łącznie z napełnianiem łyżki, w zależności od właściwości gruntu z uwzględnieniem niejednorodności ciągłych oraz imperfekcji. Poszukiwanie optymalnego toru przemieszczania łyżki powinno odbywać się oddzielnie dla każdego cyklu roboczego z uwzględnieniem stanu bieżącego reprezentowanego przez wartości mierzonych w sposób ciągły wybranych wielkości. Z polskiego opisu patentowego nr 148 151 znany jest układ roboczy ładowarki łyżkowej, w którym do tłoczyska siłownika zamocowana jest na uchwycie listwa z układem programującym w postaci krzywki oddziaływującym na układ załączający i połączonym poprzez układ czasowy z układem sterowania siłownikiem. Układ ten nie dostosowuje toru przemieszczeń łyżki do aktualnie panujących warunków urabiania, przez co w wielu cyklach roboczych realizują przemieszczanie łyżki w sposób odległy od optymalnego. Również realizacja cyklu roboczego przez ręczne sterowanie operatora nie daje gwarancji zbliżenia się do optymalnego sposobu pracy.

Sposób sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że za pomocą czujników siły i przemieszczeń zainstalowanych na siłownikach osprzętu pośrednio mierzy się siłę działającą na łyżkę, która to siła jest sygnałem wejściowym układu adaptacyjnego sterowania wymuszającym ruch końca łyżki powodujący próbne zagłębienie w gruncie z siłą nie przekraczającą zadanej wartości i przemieszczenie ku górze o zadaną wartość skoku, przy czym próbne zagłębienie w gruncie i przemieszczenie ku górze powtarza się cyklicznie tak, że koniec łyżki przemieszcza się ruchem schodkowym i wyznacza tor dla którego siła zagłębień próbnych nie przekracza zadanej wartości.

185 630

Układ do sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych, według wynalazku posiada czujniki siły i przemieszczenia zainstalowane korzystnie na siłownikach osprzętu połączone z mikroprocesorowym układem adaptacyjnego sterowania połączonym z elektrohydraulicznymi zaworami sterującymi ruchem siłowników osprzętu.

Umieszczone w elementach maszyny czujniki mierzą w sposób pośredni siłę działającą na łyżkę oraz położenie łyżki, a układ sterowania powoduje, że w fazie wyjścia i napełniania, po przekroczeniu przez tą siłę zadanej umownej wartości podczas próby zagłębienia się w grunt, koniec łyżki przemieszczany jest ku górze o zadany umowny skok, przez, co zmniejsza się siła naporu gruntu działająca na łyżkę a wtedy wykonywana jest kolejna próba zagłębiania łyżki w grunt. Cykl ten powtarzany w sposób automatyczny wielokrotnie powoduje przemieszczanie końca łyżki ruchem schodkowym wzdłuż toru spełniającego określone powyżej warunki optymalności przez co adaptuje sposób przemieszczania łyżki do bieżących warunków. W pełnym cyklu pracy faza zagłębiania obejmująca zagłębienie łyżki dostatecznie duże dla napełnienia łyżki urobkiem, wykonywana jest przez operatora ręcznie lub automatycznie z wykorzystaniem innego układu sterowania, a następnie włączony zostaje układ sterowania według wynalazku z adaptacyjnym sposobem sterowania ruchem łyżki, realizujący fazę wychodzenia i napełniania łyżki w sposób automatyczny w warunkach określonych jako optymalne.

W rozwiązaniu według wynalazku narzędzie prowadzone jest w optymalny sposób. Jako optymalny uważany jest tutaj sposób przemieszczania łyżki w fazie wyjścia wzdłuż takiego toru aby siła działająca na łyżkę była bliska, ale nie przekraczała pewnej zadanej wartości. Taki sposób przemieszczania łyżki powoduje zmniejszenie zużytej energii na jednostkę objętości urobionego gruntu. W gruntach spoistych tor ten może pokrywać się z powierzchnią poślizgu.

Zaletą sposobu i układu adaptacyjnego sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych według wynalazku jest uzyskanie optymalnych parametrów pracy maszyny w fazie wychodzenia i napełniania łyżki co powoduje zmniejszenie energochłonności oraz uciążliwości pracy operatora.

Przedmiot wynalazku w przykładowym zastosowaniu dla koparki jednonaczyniowej przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje schemat ideowy osprzętu koparki z napędem hydrostatycznym, fig. 2 łyżkę w końcowym położeniu fazy zagłębiania, fig. 3 łyżkę w fazie wyjścia i napełniania z uwidocznieniem efektów schodkowego ruchu końca łyżki oraz toru optymalnego wzdłuż którego odbywa się ruch schodkowy.

Napęd elementów osprzętu, czyli łyżki 1, ramienia 2 i wysięgnika 3, zainstalowanych na podwoziu 4 realizowany jest za pomocą siłowników hydraulicznych 5, 6, 7 sterowanych zaworami elektrohydraulicznymi 14, 15, 16 i zasilanych z pompy 18. Czujniki siły 8, 9, 10. umieszczone na tłoczyskach siłowników mierzą w sposób pośredni siłę działaj ącą na łyżkę 1, a czujniki położenia 11, 12, 13 mierzą w sposób pośredni położenie łyżki. Po zakończeniu fazy zagłębiania (fig. 2), rozpoczyna się faza wyjścia i napełniania łyżki (fig. 3), i wtedy kontrolę nad ruchem łyżki przejmuje mikroprocesorowy układ sterowania 17 realizując adaptacyjny sposób sterowania ruchem łyżki. Łyżka wykonuje zagłębienie próbne S aż do osiągnięcia przez siłę naporu gruntu na łyżkę zadanej wartości, a wtedy mikroprocesorowy układ sterowania 17 powoduje za pomocą zaworów elektrohydraulicznych i siłowników przemieszczenie łyżki tak, że jej koniec przemieści się ku górze o skok H. Kolejno wykonywane zagłębienia próbne S i przemieszczanie o skok H wymuszaaą ruch schodkowy E końca łyżki D wzdłuż optymalnego toru F. Zakończenie fazy wyjścia z adaptacyjnym sposobem sterowania ruchem łyżki następuje na sygnał operatora lub automatycznie z wykorzystaniem innego układu sterowania.

185 630

185 630

Fig. 2

Fig.3

185 630

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych, znamienny tym, że za pomocą czujników siły i przemieszczeń zainstalowanych na siłownikach osprzętu pośrednio mierzy się siłę działającą na łyżkę, która to siła jest sygnałem wejściowym układu adaptacyjnego sterowania wymuszającym ruch końca łyżki powodujący próbne zagłębienie (S) w gruncie z siłą nie przekraczająca zadanej wartości i przemieszczenie ku górze o zadaną wartość skoku (H), przy czym próbne zagłębienie (S) w gruncie i przemieszczenie ku górze (H) powtarza się cyklicznie tak, że koniec łyżki przemieszcza się ruchem schodkowym i wyznacza tor dla którego siła zagłębień próbnych nie przekracza zadanej wartości.
2. 2. Układ do sterowania ruchem łyżki maszyny do robót ziemnych, zawierający układ sterowania połączony z zaworami siłowników, znamienny tym, że posiada czujniki siły (8, 9,10) i przemieszczenia (1l, 12,13) zainstalowane korzystnie na siłownikach osprzętu (5, 6, 7) połączone z mikroprocesorowym układem adaptacyjnego sterowania (17) połączonym z elektrohydraulicznymi zaworami (14,15,16) sterującymi ruchem siłowników osprzętu (5, 6, 7).