PL68723Y1 - System monitorowania parametrów ruchowych maszyny górniczej - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest system monitorowania parametrów ruchowych maszyny górniczej, zwłaszcza ładowarki bocznie wysypującej, poruszającej się na podwoziu gąsienicowym lub kołowym. W maszynach górniczych poruszających się na podwoziach gąsienicowych łub kołowych pracujących w podziemiach kopalń, jako elementy uruchamiające poszczególne ruchy podwozia, jazda do przodu lub do tyłu, oraz ruchy organów wykonawczych (wysięgnika i czerpaka ładowarki) sterowane są przez operatora za pomocą dźwigni zabudowanych na pulpicie sterującym uruchamiających poszczególne sekcje rozdzielaczy. Brak jest natomiast urządzeń wskazujących i mierzących wychylenia w płaszczyźnie pionowej i poziomej organu wykonawczego jak również przebytej w tym czasie drogi podwozia. Znajomość danych określających położenie maszyny w przodku jak np. odległość od bocznych ścian wyrobiska, nachylenie wyrobiska, czy odległość od źródła zasilania, jest ważna ze względu na bezpieczeństwo pracy operatora jak również załogi przodkowej.

Monitoring pracy poszczególnych zespołów roboczych np. podwozia, wysięgnika, czerpaka pozwala ocenić czasokres pracy zespołu lub całej maszyny aż do jej naturalnego zużycia. Ważny jest również pomiar czasu pracy maszyny czy poszczególnych zespołów z pełnym obciążeniem lub na biegu luzem oraz zasięg działania maszyny w przodku.

Wiele z tych pomiarów można dokonać prostymi sposobami za pomocą ogólnodostępnych przyrządów. Wymagają one jednak obsługi przez drugiego człowieka, a niejednokrotnie istnieje potrzeba zatrzymania pracy maszyny.

Takie sposoby nie oddają właściwego obrazu pracy. Niektórych wielkości nie można mierzyć w sposób ciągły w czasie pracy maszyny. W znanych maszynach górniczych, w skrzyni aparatury elektrycznej, zainstalowane są urządzenia do pomiaru poboru prądu z automatycznym zapisem w formie wykresu, z którego można odczytać czas pracy na biegu luzem i pod obciążeniem, ale urządzenia te nie zapewniają ciągłej kontroli długości drogi przebytej przez podwozie.

Dla określenia zasięgu pracy ładowarki w założonej przestrzeni przodka chodnikowego ważny jest też pomiar wysuwu cylindrów hydraulicznych, realizujących ruchy wysięgnika, pozwalający na określenie jaką szerokość wyrobiska można obsłużyć np. z jednego ustawienia maszyny w przodku. Wielkość wysuwu cylindra wychylania czerpaka pozwoli na określenie optymalnego kąta wysypywania urobku z czerpaka. W niektórych maszynach do pomiaru wysuwu cylindrów używane są liniowe przetworniki drogi wbudowane wewnątrz drągów tłokowych cylindrów, jednak wymagają one zastosowania cylindrów o specjalnym wykonaniu. Inne typy przetworników liniowych zabudowane na zewnątrz cylindrów zajmują dużo miejsca i nie wszędzie można je zastosować np. na cylindrze wysuwu wysięgnika. Jednak za pomocą przetworników liniowych nie można mierzyć drogi przebytej przez podwozie.

System monitorowania parametrów ruchowych maszyny górniczej, zwłaszcza ładowarki bocznie wysypującej poruszającej się na podwoziu gąsienicowym lub kołowym, wyposażonej w organ roboczy osadzony na wysięgniku, charakteryzuje się tym, że układ roboczy maszyny do wykonywania ruchów roboczych ma enkoder do pomiaru kąta wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie poziomej i pionowej i enkoder do pomiaru długości wysuwu ramienia wysięgnika i enkoder do pomiaru wychylenia wahacza oraz enkoder do pomiaru kąta wychylenia czerpaka podczas wysypywania a także enkoder do pomiaru długości drogi przebytej przez podwozie, przy czym enkoder do pomiaru kąta wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie poziomej zamocowany jest nieruchomo w oprawie, która przymocowana jest do ramy podwozia gąsienicowego, zaś enkoder do pomiaru wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie pionowej na stałe osadzony jest w pokrywie łożyska, w którym ułożyskowany jest czop wysięgnika, a enkoder do pomiaru długości wysuwu wysięgnika z wystającym czopem w dół jest zamocowany w uchwycie przymocowanym na stale do ramienia zewnętrznego wysięgnika, zaś enkoder do pomiaru kąta wychylenia wahacza oraz związanego z nim czerpaka jest zamocowany w uchwycie do wewnętrznego ramienia wysięgnika, kolejny enkoder do pomiaru kąta wychylenia czerpaka względem wahacza podczas wysypywania urobku zamocowany jest na wsporniku przymocowanym do górnej części cylindra wychyłu czerpaka, oraz enkoder dla określenia odległości jaką przebywa podwozie w czasie cyklu pracy maszyny umieszczony jest w części stałej podwozia a współpracujący zestaw kół zębatych wałka zębatego i koła zębatego umieszczony jest pod łańcuchem gąsienicowym podwozia. Enkoder pomiaru kąta wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie poziomej zamocowany jest w osi obrotu obrotnicy. Do końca tłoczyska cylindra wychyłu czerpaka zamocowana jest listwa zębata. Płytki gąsienicowe stanowią osłonę dla zestawu kół zębatych wałka zębatego i koła zębatego.

Przedmiot wzoru użytkowego został zilustrowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ładowarkę bocznie wysypującą w widoku z boku z rozmieszczonymi enkoderami na poszczególnych zespołach maszyny, fig. 2 przedstawia ładowarkę w widoku z góry, fig. 3 obrotnicę w widoku z boku, fig. 4 przedstawia obrotnicę i wysięgnik w widoku z góry "W” zaznaczonym na fig. 3, fig. 5 to przekrój A-A, zaznaczony na fig. 3, pokrywy łożyska z zabudowanym enkoderem do pomiaru wychylenia wysięgnika, fig. 6 obrazuje przekrój B-B, zaznaczony na fig. 1, wysięgnika z alternatywnie mocowanymi enkoderami pomiaru długości wysuwu wysięgnika, fig. 7 przekrój C-C zaznaczony na fig. 1, połączenia wahacza z wysięgnikiem z zabudowanym enkoderem do pomiaru kąta wychylenia wahacza, fig. 8 przedstawia widok X z fig. 1 czerpaka z góry z alternatywnie mocowanymi enkoderami pomiaru kąta wychylenia czerpaka, fig. 9 jest przekrojem czerpaka D-D z fig. 8 z zabudowanym enkoderem na wsporniku cylindra, fig. 10 obrazuje zespół napędowy podwozia gąsienicowego z enkoderem pomiaru długości drogi przebytej przez podwozie w przekroju E-E, fig. 10 to zespół napędowy podwozia gąsienicowego w widoku z boku, fig. 12 przedstawia czerpak w przekroju z alternatywnie mocowanym enkoderem na wsporniku. Ładowarkę bocznie wysypującą stanowi maszyna 1 posadowiona na podwoziu gąsienicowym 2 lub kołowym, na którym na obrotnicy 12 zabudowany jest wysięgnik 3 z czerpakiem 4. Ruchy podwozia gąsienicowego 2 oraz ruchy organów wykonawczych wysięgnika 3 i czerpaka 4 ładowarki sterowane są przez operatora za pomocą dźwigni zabudowanych na pulpicie sterowniczym 13.

Układ roboczy maszyny 2 do monitorowania ruchów roboczych ma enkoder 5 i 6 do pomiaru kąta wychylenia wysięgnika 3 w płaszczyźnie poziomej i pionowej, enkoder 7 lub T_ do pomiaru wielkości długości wysuwu ramienia wysięgnika 3, enkoder 8 do pomiaru kąta wychylenia wahacza 31 oraz związanego z nim czerpaka 4, oraz enkoder 9 lub 9| do pomiaru kąta wychylenia czerpaka 4 podczas wysypywania urobku i enkoder 1_0 do pomiaru długości drogi przebytej przez podwozie gąsienicowe 2.

Enkoder 5 do pomiaru kąta wychylenia wysięgnika 3 w płaszczyźnie poziomej, lewo-prawo jest zamocowany nieruchomo w oprawie 28, która przymocowana jest do ramy H podwozia gąsienicowego 2. Jest on zamocowany w osi obrotu 51 obrotnicy 12. Wystający obrotowy czop 14 enkodera 5 jest umieszczony w obrotnicy, która na łożysku 1_5 osadzona jest w ramie H. Takie zamocowanie powoduje, że podczas obrotu obrotnicy 12 w lewo lub w prawo, wraz z osadzonym w niej wysięgnikiem 3, obraca się również czop 14 enkodera a sam enkoder jest nieruchomy.

Enkoder 6 do pomiaru wychylenia wysięgnika 3 w płaszczyźnie pionowej, góra-dół, jest na stałe osadzony w pokrywie 16 łożyska, w którym ułożyskowany jest czop 18 wysięgnika 3, pozwalający na wychylanie wysięgnika w płaszczyźnie pionowej góra-dół. Czop 14 enkodera 6 jest umieszczony w otworze 19 czopa 18 wysięgnika. Podczas podnoszenia lub opuszczania wysięgnika 3 czop 18 obraca się wraz z wysięgnikiem 3 a razem z nim czop 14 enkodera.

Monitorowanie i pomiar wielkości długości wysuwu wysięgnika 3 ruchem przód-tył dokonuje się za pomocą enkodera 7 oraz koła zębatego 24 i listwy zębatej 27. Listwa zębata 27 umieszczona jest w narożniku między wewnętrznym ramieniem 22 wysięgnika i zewnętrznym ramieniem 21_, a koło zębate 24 zazębia się z listwą poprzez otwór 25. Enkoder 7 wystającym czopem 14 w dół jest zamocowany w uchwycie 20 przymocowanym na stałe do górnej ścianki 23 ramienia zewnętrznego 21 wysięgnika 3. Na czopie 14 enkodera 7 zamocowane jest koło zębate 24, które przez otwór 25 w bocznej ścianie 26 ramienia 21 zewnętrznego wysięgnika zazębia się z listwą zębatą 27 przymocowaną do narożnika ramienia 22 wewnętrznego wysięgnika 3. Poprzez wysuw wysięgnika 3 listwa zębata 27 napędza koło zębate 24, które wprawia w ruch obrotowy czop 14 enkodera 7.

Alternatywnym rozwiązaniem mocowania enkodera do pomiaru wielkości wysuwu zewnętrznego ramienia 21 jest umieszczenie enkodera 7 w uchwycie 2W w dolnej części bocznej pionowej ścianki 26 tego ramienia 2T Czop enkodera 7 jest wprowadzany w ruch obrotowy przez koło zębate 24’ zazębiające się przez otwór 25^ z listwą zębatą 27’.

System monitorowania kolejnego parametru ruchowego jakim jest pomiar kąta wychylenia wahacza 31 oraz związanego z nim czerpaka 4 w stosunku do wysięgnika 3 polega na zastosowaniu enkodera 8. Enkoder 8 (fig. 7) jest zamocowany w uchwycie 29 do wewnętrznego ramienia 22 wysięgnika 3, natomiast czop 14 tego enkodera 8 jest osadzony w sworzniu 30 łączącym ramię wewnętrzne z wahaczem 31, do którego przymocowany jest czerpak 4. Czop ten obraca się razem z wahaczem 31, a enkoder 8 pozostaje nieruchomy w stosunku do wahacza 31

Kolejne enkodery 9 i 91 układu monitorowania służą do pomiaru kąta wychylenia czerpaka 4 względem wahacza 31 podczas wysypywania urobku.

Enkoder 9 (fig. 8 i fig. 9) zamocowany jest na wsporniku 32 przymocowanym do górnej części cylindra 33 wychyłu czerpaka. Na końcu tłoczyska tego cylindra, związanego z tylną ścianką 50 czerpaka 4, zamocowana jest listwa zębata 35 ułożona wzdłuż cylindra ślizgająca się po jego zewnętrznej tulei i przesuwająca się po niej w czasie wysuwu drąga tłokowego z cylindra i wychyla czerpak 4, powodując wysypywanie na bok materiału nagromadzonego w jego wnętrzu. Na czopie 14 enkodera 9 osadzone jest koło zębate 36 będące w zazębieniu z listwą zębatą 35. Tłoczysko w czasie wysuwania się z cylindra 33 ciągnie za sobą listwę zębatą 35, która będąc w zazębieniu z kołem powoduje jego obrót, a w konsekwencji obrót czopa enkodera 9. Z liczby obrotów enkodera odczytujemy długość wysuwu listwy oraz cylindra z nią związanego, co po przekształceniu matematycznym pozwala wyznaczyć kąt wychylenia czerpaka.

Alternatywne rozwiązanie osadzenia enkodera 91 do pomiaru kąta wychylenia czerpaka 4 w stosunku do wahacza 31 przedstawiono na fig. 8 i fig. 12. Enkoder 91 jest tutaj zamocowany na wsporniku 58, który jest przymocowany do wahacza 31. Czop endokera 91 jest umieszczony wewnątrz sworznia 54 łączącego czerpak 4 z wahaczem 31. Wokół tego sworznia wychylany jest cylindrem 33 czerpak w czasie wysypywania zawartości z czerpaka. W czasie tej czynności wahacz 31 wraz z zamocowanym na nim za pomocą uchwytu enkoderem są nieruchome a czerpak wraz ze sworzniem 54 obraca się. W czasie obrotu sworznia 54 obraca się wraz z nim czop enkodera co pozwoli na odczytanie i zarejestrowanie kąta wychylenia czerpaka. W systemie monitorowania ruchu podwozia 2 dla określenia odległości jaką przebywa w czasie cyklu pracy zastosowano enkoder 10 zliczający liczbę obrotów koła napędowego 52. Liczba obrotów koła napędowego 52 po przekształceniu wyznacza długość przebytej drogi przez maszynę 1, a także wskazuje liczbę cykli dojazdu maszyny do i odjazdu z przodka.

Enkoder 1_0 (fig. 10 i fig. 11) jest umieszczony w części stałej podwozia gąsienicowego 2 i jest zamocowany w uchwycie 40 przymocowanym od wewnętrznej strony wózka 37 do bocznej ściany 39 ramy 38 wózka. W uchwycie tym ułożyskowany jest za pomocą tulei 46 swoją nie uzębioną częścią 45 wałek zębaty 44. Zestaw kół zębatych wałka zębatego 44 i koła zębatego 43 umieszczony jest w przestrzeni wózka gąsienicowego pod łańcuchem gąsienicowym. Płytki gąsienicowe 48 stanowią osłonę dla zestawu kół zębatych 43. Na kołnierzu 42 napędu gąsienicowego wózka 37 zamocowane jest koło zębate 43, które zazębia się z wałkiem zębatym 44. W czasie jazdy wózka 37 obraca się koło napędowe 52 a wraz z nim napęd 41, na którym osadzone jest koło zębate 43. Koło to zazębia się z wałkiem zębatym 44, w którego części nie uzębionej 45 jest umieszczony czop 14 enkodera 10. W ten sposób czop 14 enkodera 10 jest wprawiony w ruch obrotowy podczas całej jazdy wózka gąsienicowego 37. Znając średnicę podziałową koła napędowego 52 i liczbę obrotów enkodera a także stopień przełożenia zazębienia koła zębatego 43J walka zębatego 44 oblicza się drogę przebytą przez wózek gąsienicowy 37.

Monitorowanie pracy poszczególnych zespołów maszyny pozwala z odczytów enkoderów wyliczyć mierzone wielkości i pozwala ocenić czasokres pracy poszczególnego zespołu lub całej maszyny.

Wykaz oznaczeń na rysunku 1. maszyna na podwoziu gąsienicowym 2. podwozie gąsienicowe 3. wysięgnik 4. czerpak 5. enkoder - pomiar kąta wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie poziomej 6. enkoder - pomiar kąta wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie pionowej 7. 7’ enkoder - pomiar długości wysuwu ramienia wysięgnika 8. enkoder - pomiar wychylenia wahacza 9. 9’ enkoder - pomiar kąta wychylenia czerpaka podczas wysypywania 10. enkoder - pomiar długości drogi przebytej przez podwozie 11. rama podwozia 12. obrotnica 13. pulpit sterujący 14. czop enkodera 15. łożysko obrotnicy

Claims (5)

16. pokrywa łożyska 17. łożysko wysięgnika 18. czop wysięgnika 19. otwór 20. uchwyt 21. ramię zewnętrzne wysięgnika 22. ramię wewnętrzne wysięgnika 23. górna ściana ramienia zewnętrznego wysięgnika 24. koło zębate 25. otwór 26. boczna ściana ramienia zewnętrznego 27. listwa zębata 28. oprawa enkodera 5 29. uchwyt 30. sworzeń 31. wahacz 32. wspornik 33. cylinder wychyłu czerpaka 34. wspornik 35. listwa zębata 36. koło zębate 37. wózek gąsienicowy 38. rama wózka 39. boczna ściana ramy wózka 40. uchwyt 41. napęd 42. kołnierz napędu 43. koło zębate 44. wałek zębaty 45. nieuzębiony koniec wałka zębatego 46. tuleja 47. otwór 48. płyta gąsienicowa 49. wspornik łożyska 50. tylna ściana czerpaka 51. oś obrotu obrotnicy 52. koło napędowe 53. uchwyt enkodera 9’ 54. sworzeń 55. wspornik Zastrzeżenia ochronne

1. System monitorowania parametrów ruchowych maszyny górniczej, zwłaszcza ładowarki bocznie wysypującej poruszającej się na podwoziu gąsienicowym lub kołowym, wyposażonej w organ roboczy osadzony na wysięgniku, znamienny tym, że układ roboczy maszyny /2/ do wykonywania ruchów roboczych ma enkoder /5/ i /6/ do pomiaru kąta wychylenia wysięgnika w płaszczyźnie poziomej i pionowej, enkoder /7/ lub /77 do pomiaru długości wysuwu ramienia wysięgnika, /8/ do pomiaru wychylenia wahacza, enkoder /9/ lub /97 do pomiaru kąta wychylenia czerpaka /4/ podczas wysypywania, enkoder /10/ do pomiaru długości drogi przebytej przez podwozie, przy czym enkoder /5/ do pomiaru kąta wychylenia wysięgnika /3/ w płaszczyźnie poziomej zamocowany jest nieruchomo w oprawie /28/. która przymocowana jest do ramy /11/ podwozia gąsienicowego /2/, zaś enkoder /6/ do pomiaru wychylenia wysięgnika 131 w płaszczyźnie pionowej na stałe osadzony jest w pokrywie /16/ łożyska, w którym ułożyskowany jest czop /18/ wysięgnika /3/, a enkoder /7/ lub /77 do pomiaru długości wysuwu wysięgnika /31 z wystającym czopem /14/ w dół jest zamocowany w uchwycie /20/ lub /207 przymocowanym na stałe do ramienia zewnętrznego /21/ wysięgnika /31, zaś enkoder /8/ do pomiaru kąta wychylenia wahacza /31/ oraz związanego z nim czerpaka /4/ jest zamocowany w uchwycie /29/ do wewnętrznego ramienia /22/ wysięgnika /3/, kolejny enkoder /9/ do pomiaru kąta wychylenia czerpaka /4/ względem wahacza /31/ podczas wysypywania urobku zamocowany jest na wsporniku /32/ przymocowanym do górnej części cylindra /33/ wychyłu czerpaka, oraz enkoder /10/ dla określenia odległości jaką przebywa podwozie /2/ w czasie cyklu pracy maszyny umieszczony jest w części stałej podwozia a współpracujący zestaw kół zębatych wałka zębatego /44/ i koła zębatego /43/ umieszczony jest pod łańcuchem gąsienicowym podwozia 13/.

2. System monitorowania według zastrz. 1, znamienny tym, że enkoder /5/ zamocowany jest w osi /51/ obrotu obrotnicy /12/.

3. System monitorowania według zastrz. 1, znamienny tym, że do końca tłoczyska cylindra /33/ wychyłu czerpaka zamocowana jest listwa zębata /35/.

4. System monitorowania według zastrz. 1, znamienny tym, że płytki gąsienicowe /48/ stanowią osłonę dla zestawu kół zębatych wałka zębatego /44/ i koła zębatego /43/.