RU2464420C1 - Device for controlling feed of heading machine swept actuator - Google Patents

Device for controlling feed of heading machine swept actuator Download PDF

Info

Publication number
RU2464420C1
RU2464420C1 RU2011122340/03A RU2011122340A RU2464420C1 RU 2464420 C1 RU2464420 C1 RU 2464420C1 RU 2011122340/03 A RU2011122340/03 A RU 2011122340/03A RU 2011122340 A RU2011122340 A RU 2011122340A RU 2464420 C1 RU2464420 C1 RU 2464420C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boom
microcontroller
current
executive body
telescope
Prior art date
Application number
RU2011122340/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлия Альбертовна Мещерина (RU)
Юлия Альбертовна Мещерина
Альберт Тихонович Мещерин (RU)
Альберт Тихонович Мещерин
Емельян Васильевич Пугачёв (RU)
Емельян Васильевич Пугачёв
Петр Николаевич Кунинин (RU)
Петр Николаевич Кунинин
Александр Сергеевич Иванов (RU)
Александр Сергеевич Иванов
Александр Александрович Сорокин (RU)
Александр Александрович Сорокин
Григорий Александрович Ваулин (RU)
Григорий Александрович Ваулин
Михаил Владимирович Сухов (RU)
Михаил Владимирович Сухов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Priority to RU2011122340/03A priority Critical patent/RU2464420C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2464420C1 publication Critical patent/RU2464420C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: proposed device comprises hydraulic cylinders, electrically control hydraulic control valves, oil unit, and remote control board. It comprises also boom turn (lift) angle and telescope position transducers. Heading drive motor current transducer. Microcontroller with memory containing algorithm of defining face rock toughness, maximum feed rates depending upon motor current. To determine delivery of axial piston pump, an appropriate algorithm is used. Said pump is controlled via frequency inverter by PDM signal from microcontroller output. Mean voltage is selected from microcontroller to control induction motor squirrel-cage rotor rpm by adjusting pump shaft rpm.
EFFECT: otimised heading drive load current control.
2 dwg

Description

Изобретение относится к проходческим комбайнам и может быть использовано в угольной промышленности.The invention relates to roadheaders and can be used in the coal industry.

Проходческий комбайн со стреловидным исполнительным органом содержит взаимосвязанную через забой систему главного электропривода резания с нерегулируемым асинхронным короткозамкнутым электродвигателем и исполнительный гидропривод подачи. Уровень тока ротора (нагрузки) электродвигателя привода резания исполнительного органа проходческого комбайна определяется крепостью горной породы и скоростью подачи исполнительного органа. Это дает возможность управлять током ротора (нагрузкой) электродвигателя привода резания изменением скорости исполнительного гидропривода подачи.A roadheader with a swept executive body comprises a system of the main cutting electric drive interconnected through the face with an unregulated asynchronous squirrel-cage electric motor and an actuating hydraulic feed drive. The current level of the rotor (load) of the cutting motor of the executive body of a roadheader is determined by the rock strength and the feed rate of the executive body. This makes it possible to control the rotor current (load) of the cutting drive electric motor by changing the speed of the feed hydraulic actuator.

Известен проходческий комбайн КПЛ [1], содержащий аппаратуру управления и диагностики, дистанционное проводное и радиоуправление, контроль параметров основных узлов и систем.Known tunneling machine KPL [1], containing control and diagnostic equipment, remote wire and radio control, control of the parameters of the main nodes and systems.

Недостаток - отсутствие регулирования скорости подачи исполнительного органа при стабилизации тока нагрузки.The disadvantage is the lack of regulation of the feed rate of the executive body when stabilizing the load current.

Наиболее близким является комбайн проходческий КСП-35 [2], управление которым осуществляется с выносного пульта. Два уровня задания скоростей подачи исполнительного органа дают возможность повысить эффективность процесса резания в зависимости от крепости горной породы и свести к минимуму затраты времени на холостые прогоны исполнительного органа.The closest is the KSP-35 tunneling combine [2], which is controlled from the remote control. Two levels of setting the feed rates of the executive body make it possible to increase the efficiency of the cutting process depending on the strength of the rock and to minimize the time spent on idle runs of the executive body.

Недостаток - два уровня скорости подачи при изменении крепости разрушаемых горных пород в диапазоне от f=1,8 до f=8, при которых скорость подачи изменяется от 3,75 м/мин до 0,29 м/мин, то есть в 12,8 раза, не обеспечивают задания на рациональную скорость перемещения, обеспечивающую заданный ток нагрузки электропривода резания и высокую эффективность разрушения горных пород.The disadvantage is two levels of feed rate when changing the strength of destructible rocks in the range from f = 1.8 to f = 8, at which the feed rate varies from 3.75 m / min to 0.29 m / min, that is, 12, 8 times, they do not provide tasks for a rational speed of movement, providing a given load current of the electric cutting drive and high efficiency of rock destruction.

Задачей технического решения является обеспечение рационального изменения задания на ток нагрузки электропривода резания с плавным изменением скорости подачи исполнительного органа при переходе от одного уровня задания току нагрузки на другой в диапазоне крепостей разрушаемых горных пород от f=1,8 до f=8 и стабилизации заданного тока нагрузки независимо от угла поворота стрелы исполнительного органа с защитой асинхронного короткозамкнутого электродвигателя привода резания от длительных перегрузок и «опрокидывания».The objective of the technical solution is to ensure a rational change in the task of the load current of the cutting drive with a smooth change in the feed rate of the executive body when switching from one level of the task to the load current on another in the range of crushed rock formations from f = 1.8 to f = 8 and stabilization of the set current load regardless of the angle of rotation of the boom of the executive body with the protection of the asynchronous squirrel-cage electric motor of the cutting drive from prolonged overloads and "tipping over".

Сущность технического решения состоит в том, что устройство, включающее гидроцилиндры горизонтального поворота, вертикального подъема и телескопа, электрогидрораспределители для управления этими гидроцилиндрами, насос постоянной производительности, маслоблок, выносной пульт с кнопками для подачи команд управления электрогидрораспределителями, дополнительно содержит аналоговые датчики углов поворота и подъема стрелы исполнительного органа, линейный аналоговый датчик положения телескопа, датчик тока электродвигателя привода резания исполнительного органа с выпрямителем и фильтром низких частот для подавления высокочастотных шумов и наводок, микроконтроллер, первые входы которого через аналого-цифровые преобразователи подключены к выходам датчиков горизонтального поворота, вертикального подъема, выдвижения телескопа, датчика тока, а вторые входы через интерфейс подключены к кнопкам задания перемещения стрелы в горизонтальном, вертикальном направлениях, выдвижению телескопа и к пульту управления, а выход с широтно-модулированным сигналом через фильтр низких частот к частотному преобразователю, соединенному с обмоткой статора электродвигателя для регулирования частоты вращения ротора электродвигателя и вала насоса переменной производительности (аксиально-поршневого), при этом в память микроконтроллера [3] заложен алгоритм определения крепости разрушаемой горной породы забоя в соответствии с соотношениемThe essence of the technical solution lies in the fact that the device, which includes hydraulic cylinders for horizontal rotation, vertical lift and a telescope, electrodistributors for controlling these hydraulic cylinders, a constant-flow pump, an oil unit, a remote control with buttons for issuing control commands for electrohydrodistributors, additionally contains analog sensors of rotation and elevation angles boom of the executive body, linear analog sensor of the position of the telescope, current sensor of the electric motor of the drive of the cut an executive body with a rectifier and a low-pass filter to suppress high-frequency noise and interference, a microcontroller, the first inputs of which are connected via analog-to-digital converters to the outputs of the sensors for horizontal rotation, vertical lift, telescope extension, the current sensor, and the second inputs are connected via buttons to the buttons the tasks of moving the boom in horizontal, vertical directions, telescope extension and to the control panel, and the output with a pulse-width modulated signal through the filter is low frequencies to the inverter connected to the stator winding of the motor for adjusting the frequency of the motor rotor shaft and a variable capacity pump (axial piston), while in the microcontroller memory [3] laid algorithm determine the strength of the frangible mountain rock face in accordance with the relation

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Vn - допустимая предельная скорость подачи, м/мин;where V n is the permissible maximum feed rate, m / min;

f - крепость горной породы по шкале проф. М.М.Протодьяконова:f - rock strength according to the prof. M.M. Protodyakonova:

a, b - экспериментальные константы, а=10,45; b=0,52. a , b are experimental constants, a = 10.45; b = 0.52.

Запрограммирована функция расчета производительности аксиально-поршневого насоса в зависимости от фактического тока ротора Iф (нагрузки) электродвигателя привода резания исполнительного органа, крепости горных пород, допустимых скоростей подачи, углов горизонтального поворота - α и вертикального подъема - β и конструктивных параметров комбайна: радиуса турели - RT, длины стрелы - Lстр, выдвижения телескопа - Lm, диаметров гидроцилиндров (поршневых полостей Sпг, Sпв, Sпm - горизонтального поворота, вертикального подъема, выдвижения телескопа; штоковой полости Sшг - горизонтального поворота) в виде:The function of calculating the performance of the axial piston pump is programmed, depending on the actual rotor current I f (load) of the cutting drive motor of the executive body, rock strength, permissible feed rates, horizontal rotation angles - α and vertical lift - β and the combine design parameters: turret radius - R T, the length of the boom - L p, telescope extension - L m, diameters of the cylinders (piston cavities S pg, S nB, S pM - horizontal rotation, vertical lift, extension body cop; rod cavity S wr - horizontal rotation) in the form:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Qmax - максимальная производительность аксиально-поршневого насоса, дм3/мин;where Q max - the maximum productivity of the axial piston pump, dm 3 / min;

5 - коэффициент предельного тока ротора (нагрузки) электродвигателя привода резания исполнительного органа;5 - coefficient of the limiting current of the rotor (load) of the cutting drive motor of the executive body;

Iн - номинальный ток ротора (нагрузка) электродвигателя привода резания, А;I n - rated rotor current (load) of the cutting drive electric motor, A;

f - текущий коэффициент крепости горных пород;f is the current rock strength coefficient;

Vn - допустимая предельная скорость подачи в зависимости от крепости горных пород, м/мин;V n - allowable maximum feed rate depending on the rock strength, m / min;

10 - коэффициент, дм3/м;10 - coefficient, dm 3 / m;

RB - расстояние от оси вращения стрелы в вертикальной плоскости до точки закрепления штока гидроцилиндра вертикального подъема на стреле, м;R B is the distance from the axis of rotation of the boom in the vertical plane to the point of fastening of the rod of the hydraulic cylinder for vertical lifting on the boom, m;

φ - константа - угол между линией, параллельной опорам комбайна и линией, проходящей через точку крепления гидроцилиндра подъема и ось вращения стрелы.φ - constant - the angle between the line parallel to the supports of the combine and the line passing through the attachment point of the lifting hydraulic cylinder and the axis of rotation of the boom.

Для обработки забоя стреловидным исполнительным органом проходческого комбайна необходимо разрушать породные прослойки, твердые включения (валуны), а также пресекать породы почвы и кровли подготовительных выработок. Скорость подачи исполнительного органа необходимо плавно регулировать, чтобы достичь максимально эффективной работы проходческого комбайна.To process the face with the arrow-shaped executive body of a roadheader, it is necessary to destroy the rock layers, solid inclusions (boulders), as well as to suppress soil rocks and roofing of the preparatory workings. The feed rate of the executive body must be continuously regulated in order to achieve the most efficient operation of the roadheader.

Устройство регулирования скорости подачи содержит два контура: внутренний - контур регулирования скорости подачи; внешний - контур регулирования тока электродвигателя привода резания, программно реализованных в микроконтроллере. Контур скорости подачи выполняет функцию поддержания на заданном уровне тока электродвигателя привода резания исполнительного органа, а заданием для контура скорости подачи служит выходной сигнал регулятора тока внешнего контура. Задание регулятору скорости формируется в зоне (0,8-0,85) значения максимального момента электродвигателя с учетом колебаний напряжения электрической сети, для прорезания горных пород высокой крепости. Устройство регулирования скорости подачи через широтно-импульсный регулятор управляет транзисторным преобразователем частоты, регулирующим скорость вращения ротора и вала аксиально-поршневого насоса, который, в свою очередь, регулирует поток жидкости в напорной гидромагистрали гидроцилиндров поворота, подъема, телескопа, а следовательно, скорость подачи исполнительного органа проходческого комбайна.The feedrate control device contains two circuits: internal — feedrate control loop; external - current control circuit of the cutting drive electric motor, software implemented in the microcontroller. The feedrate circuit performs the function of maintaining at a predetermined current level the electric motor of the actuator cutting the actuator, and the job for the feedrate circuit is the output signal of the external current controller. The task of the speed controller is formed in the zone (0.8-0.85) of the maximum torque of the electric motor, taking into account the voltage fluctuations of the electric network, for cutting rocks of high strength. The device for controlling the feed rate through a pulse-width regulator controls a transistor frequency converter that regulates the rotational speed of the rotor and shaft of the axial piston pump, which, in turn, regulates the fluid flow in the pressure line of the hydraulic cylinders of rotation, lift, telescope, and therefore, the speed of the executive body of a roadheader.

Устройство регулирования скорости подачи основано на принципе разнотемповых процессов и инверсии, что позволяет получать заданные показатели качества процесса регулирования (заданное быстродействие и плавность переходных процессов).The feed rate control device is based on the principle of multi-tempo processes and inversions, which makes it possible to obtain predetermined quality indicators of the regulation process (predetermined speed and smoothness of transients).

Работа устройства поясняется чертежами:The operation of the device is illustrated by drawings:

Фиг.1 - функциональная схема системы главного электропривода резания и исполнительного гидропривода подачи с микроконтроллерным регулированием скорости подачи при повороте стрелы исполнительного органа проходческого комбайна в горизонтальной плоскости;Figure 1 is a functional diagram of the system of the main electric drive of cutting and the hydraulic actuator feed with microcontroller control of the feed speed when turning the boom of the executive body of the roadheader in a horizontal plane;

Фиг.2 - фрагмент функциональной схемы, иллюстрирующей действие исполнительного гидропривода подачи при перемещении стрелы исполнительного органа проходческого комбайна в вертикальной плоскости и выдвижении телескопа.Figure 2 is a fragment of a functional diagram illustrating the action of the hydraulic actuator feed when moving the boom of the executive body of a roadheader in a vertical plane and telescope extension.

На фигурах приняты следующие обозначения:The following notation is used in the figures:

1 - гидроцилиндры горизонтального поворота стрелы;1 - hydraulic cylinders horizontal rotation of the boom;

2 - гидроцилиндры вертикального подъема стрелы;2 - hydraulic cylinders of a vertical boom lift;

3 - гидроцилиндры выдвижения телескопа;3 - telescope extension hydraulic cylinders;

4, 5, 6 - электрогидрораспределители управления гидроцилиндрами горизонтального поворота, вертикального подъема стрелы и выдвижения телескопа с электромагнитами постоянного тока 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 - соответственно;4, 5, 6 - hydraulic control valves for horizontal rotation cylinders, vertical boom lifting and telescope extension with DC electromagnets 7 and 8, 9, 10, 11 and 12, respectively;

13 - маслонасос переменной производительности - аксиально-поршневой;13 - variable displacement oil pump - axial piston;

14 - частотно-управляемый электропривод на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором для регулирования скорости вращения ротора электродвигателя и вала насоса;14 - frequency-controlled electric drive based on an asynchronous electric motor with a squirrel-cage rotor to control the rotational speed of the rotor of the electric motor and pump shaft;

15 - маслоблок;15 - oil block;

16 - выносной пульт управления с кнопками 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22 для управления электрогидрораспределителями 4, 5 и 6;16 - remote control panel with buttons 17 and 18, 19 and 20, 21 and 22 for controlling electrodistributors 4, 5 and 6;

23 - аналоговый датчик угла горизонтального поворота стрелы;23 - analog sensor angle of horizontal rotation of the boom;

24 - аналоговый датчик угла вертикального подъема стрелы;24 - analog sensor angle of vertical boom;

25 - аналоговый датчик положения телескопа;25 - analog sensor position of the telescope;

26 - датчик тока электродвигателя привода резания исполнительного органа с выпрямителем 27 и фильтром низких частот 28;26 - current sensor of the electric drive of the cutting drive of the executive body with a rectifier 27 and a low-pass filter 28;

29 - микроконтроллер;29 - microcontroller;

30, 31, 32, 33 - аналого-цифровые преобразователи;30, 31, 32, 33 - analog-to-digital converters;

34 - память программ микроконтроллера [3];34 - microcontroller program memory [3];

35 - память микроконтроллера с таблицей допустимых скоростей подачи исполнительного органа в зависимости от крепости горных пород по шкале проф. М.М.Протодьяконова [3];35 - the memory of the microcontroller with a table of permissible feed rates of the executive body, depending on the rock strength on a scale prof. M. M. Protodyakonova [3];

36 - память микроконтроллера для хранения данных о производительности аксиально-поршневого насоса;36 - microcontroller memory for storing data on the performance of the axial piston pump;

37 - турель с центром OT и радиусом RT;37 - turret with center O T and radius R T ;

38 - стрела исполнительного органа;38 - arrow of the executive body;

39 - телескоп;39 - telescope;

40 - коронка (фреза) исполнительного органа;40 - crown (mill) of the executive body;

41 - электродвигатель привода резания исполнительного органа;41 - electric motor drive cutting executive body;

42 - ядро микроконтроллера, работающее в реальном времени;42 - real-time microcontroller core;

43 - фильтр усреднения напряжения широтно-модулированного сигнала выхода микроконтроллера;43 - filter averaging the voltage of the width-modulated output signal of the microcontroller;

44 - частотный преобразователь.44 - frequency converter.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для обработки забоя машинист комбайна включает электродвигатель привода резания исполнительного органа и нажимает, удерживая, одну из кнопок 17 или 18, 19 или 20, 21 или 22 выносного пульта 16 управления для включения электрогидрораспределителей поворота 4, подъема 5, телескопа 6. При этом в ядро микроконтроллера 42 поступают сигналы от датчиков обратной связи положения стрелы 23 или 24, телескопа 25 и тока ротора электродвигателя 26. Ядро микроконтроллера производит выборку информации (память 35) о допустимом значении скорости подачи в зависимости от текущего рассчитанного значения крепости горной пород, заложенной в памяти 35. Выполняется программа [3] стабилизации тока нагрузки для текущего значения крепости разрушаемой горной породы за счет управления скоростью подачи. Полученный выходной широтно-модулированный сигнал через фильтр выделения среднего напряжения 43 передается на частотный преобразователь 44, который управляет скоростью подачи исполнительного органа, изменяя скорость вращения вала электродвигателя 14 и аксиально-поршневого насоса 13. В случае, если датчик тока 26 электродвигателя привода резания исполнительного органа выдает сигнал о превышении допустимой нагрузки, скорость подачи снижается вплоть до нулевого значения, в связи с чем поступает команда от микроконтроллера на отвод исполнительного органа из зоны контакта с твердым включением, затем машинист оконтуривает валун для удаления его из пласта.To process the face, the combine operator turns on the electric drive for cutting the executive body and presses while holding one of the buttons 17 or 18, 19 or 20, 21 or 22 of the remote control panel 16 to turn on the hydraulic control valves for turning 4, lifting 5, telescope 6. At the same time, in the core microcontroller 42 receives signals from the feedback sensors of the position of the boom 23 or 24, the telescope 25 and the current of the rotor of the electric motor 26. The core of the microcontroller selects information (memory 35) about the permissible value of the feed rate depending on t the current calculated value of the rock strength stored in the memory 35. The program [3] is used to stabilize the load current for the current value of the strength of the rock being destroyed by controlling the feed rate. The resulting output pulse-width modulated signal through the medium voltage isolation filter 43 is transmitted to a frequency converter 44, which controls the feed rate of the actuator by changing the rotation speed of the motor shaft 14 and the axial piston pump 13. In the event that the current sensor 26 of the actuator cutting drive motor gives a signal about exceeding the permissible load, the feed rate decreases down to zero, and therefore a command is received from the microcontroller to retract Yelnia body from contact with the solid inclusion, then driver contouring boulder to remove it from the reservoir.

Одновременная команда на электрогидрораспределители 4 и 5 создает диагональное движение коронки по забою со скоростью подачи, на 40% превышающей координатную скорость, при этом фактическая скорость подачи определяется (ограничивается) током ротора (нагрузкой) электродвигателя привода резания исполнительного органа 41, то есть сигналами датчика тока 26.A simultaneous command for electrodistributors 4 and 5 creates a diagonal movement of the crown along the face with a feed rate 40% higher than the coordinate speed, while the actual feed rate is determined (limited) by the rotor current (load) of the cutting drive motor of the actuator 41, i.e., by current sensor signals 26.

Возможны одновременные подачи команд на электрогидрораспределители 4 и 6, в этом случае осуществляется операция «подрез с зарубкой», выполняемая при прохождении поворота выработки. Скорость подачи зависит от угла горизонтального поворота и положения телескопа, с учетом вычисленной крепости горных пород, а также от заданного тока ротора (нагрузки) электродвигателя привода резания исполнительного органа.Possible simultaneous submission of commands to the electrodistributors 4 and 6, in this case, the operation is "undercut with a notch", performed when passing the turn of development. The feed rate depends on the angle of horizontal rotation and the position of the telescope, taking into account the calculated rock strength, as well as on the specified rotor current (load) of the cutting drive motor of the executive body.

Ядро микроконтроллера работает в реальном режиме времени с дискретностью перерасчета данных каждые 1±0.0001 мс, а так как электрогидрораспределитель срабатывает не более чем за 10 мс, то на выходе получаем результат, соответствующий состоянию параметров на момент поступления управляющего сигнала. В этом случае повышается эффективность работы проходческого комбайна, то есть возможна максимальная нагрузка электродвигателя привода резания с исключением его «опрокидывания» при допустимой скорости подачи, зависящей от крепости горной породы. При регулировании скорости подачи для стабилизации тока нагрузки исполнительного органа проходческого комбайна сводится к минимуму переизмельчение разрушенной горной породы.The core of the microcontroller operates in real time with discreteness of data recalculation every 1 ± 0.0001 ms, and since the electrohydrodistributor operates in no more than 10 ms, we get the result that corresponds to the state of the parameters at the time the control signal arrives. In this case, the efficiency of the roadheader increases, that is, the maximum load of the cutting drive electric motor is possible with the exception of its “tipping over” at an allowable feed rate depending on the rock strength. When regulating the feed rate to stabilize the load current of the executive body of the tunneling machine, the crushing of the destroyed rock is minimized.

Источники информацииInformation sources

1. Комбайн проходческий КПЛ Горловского машиностроительного завода / Проспект международной выставки - ярмарки «Уголь России и Майнинг», 2010 г.1. Combine tunneling machine KPL of the Gorlovsky machine-building plant / Prospectus of the international exhibition - fair “Coal of Russia and Mining”, 2010

2. Комбайн проходческий КСП-35 Ясиноватского машиностроительного завода / Проспект международной выставки - ярмарки «Уголь России и Майнинг», 2010 г.2. Combine tunneling KSP-35 of the Yasinovatsky machine-building plant / Prospectus of the international exhibition - fair “Coal of Russia and Mining”, 2010

3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008615816 «Микроконтроллерная управляющая система стабилизации нагрузок электропривода резания исполнительного органа проходческого комбайна» по заявке №2008614798 от 21.10.2008 г., зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 05.12.2008 г. [Текст] / П.Н.Кунинин, А.Т.Мещерин, Ю.А.Мещерина // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - М.: 2008.3. Certificate of state registration of the computer program No. 20088615816 "Microcontroller control system for stabilizing the loads of the electric drive of cutting the executive body of the tunneling machine" by application No. 2008614798 of October 21, 2008, is registered in the Register of computer programs on December 05, 2008 [Text] / P.N.Kuninin, A.T. Mescherin, Yu.A. Mescherina // Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks. - M.: 2008.

Claims (1)

Устройство регулирования скорости подачи стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна, включающее гидроцилиндры горизонтального поворота, вертикального подъема и выдвижения телескопа, электрогидрораспределители для управления этими гидроцилиндрами, насос с электроприводом, маслоблок, выносной пульт управления с кнопками для подачи команд управления электрогидрораспределителям, отличающееся тем, что дополнительно содержит аналоговые датчики углов поворота и подъема стрелы исполнительного органа, линейный аналоговый датчик положения телескопа, датчик тока электродвигателя привода резания исполнительного органа с выпрямителем и фильтром низких частот для подавления высокочастотных шумов и наводок, микроконтроллер, первые входы которого через аналого-цифровые преобразователи подключены к выходам датчиков горизонтального поворота, вертикального подъема, выдвижения телескопа, датчика тока, а вторые входы через интерфейс подключены к кнопкам задания перемещения стрелы в горизонтальном, вертикальном направлениях подачи телескопа и пульту управления, а выход - с широтно-импульсно модулированным сигналом через фильтр низких частот к частотному преобразователю, соединенному с обмоткой статора электродвигателя для регулирования частоты вращения ротора электродвигателя и вала аксиально-поршневого насоса переменной производительности, при этом в память микроконтроллера заложен алгоритм определения крепости разрушаемой горной породы забоя в соответствии с соотношением
Figure 00000003

где Vп - допустимая предельная скорость подачи, м/мин;
f - крепость горной породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова;
a, b - экспериментальные константы, а=10,45; b=0,52,
запрограммирована функция расчета производительности аксиально-поршневого насоса в зависимости от фактического тока ротора Iф (нагрузки) электродвигателя привода резания исполнительного органа, крепости горных пород, допустимых скоростей подачи, углов горизонтального поворота - α и вертикального подъема - β и конструктивных параметров комбайна: радиуса турели - RТ, длины стрелы - Lстр, выдвижения телескопа - Lт, диаметров гидроцилиндров (поршневых полостей Sпг, Sпв, Sпт - горизонтального поворота, вертикального подъема, выдвижения телескопа; штоковой полости Sшг - горизонтального поворота) в виде
Figure 00000004

где Qmax - максимальная производительность аксиально-поршневого насоса, дм3/мин;
5 - коэффициент предельного тока ротора (нагрузки) электродвигателя привода резания исполнительного органа;
Iн - номинальный ток ротора (нагрузка) электродвигателя привода резания, А;
f - текущий коэффициент крепости горных пород;
Vп - допустимая предельная скорость подачи в зависимости от крепости горных пород, м/мин;
10 - коэффициент, дм3/м;
RB - расстояние от оси вращения стрелы в вертикальной плоскости до точки закрепления штока гидроцилиндра вертикального подъема на стреле, м;
φ - константа - угол между линией, параллельной опорам комбайна, и линией, проходящей через точку крепления гидроцилиндра подъема и ось вращения стрелы.
A device for controlling the feed speed of a swept executive body of a roadheader, including horizontal rotation cylinders, vertical lift and telescope extension, electrodistributors for controlling these hydraulic cylinders, an electric pump, oil block, an external control panel with buttons for issuing control commands for electrohydrodistributors, characterized in that it further comprises analog sensors of angles of rotation and boom of an executive body, linear analog a telescope position sensor, an actuator cutting motor current sensor with a rectifier and a low-pass filter for suppressing high-frequency noise and interference, a microcontroller, the first inputs of which are connected via analog-to-digital converters to the outputs of horizontal rotation sensors, vertical lift, telescope extension, current sensor and the second inputs through the interface are connected to the buttons for setting the arrow movement in the horizontal, vertical directions of the telescope feed and the control panel output, and with a pulse-width modulated signal through a low-pass filter to a frequency converter connected to the stator winding of the electric motor to control the rotational speed of the electric motor rotor and the shaft of an axial-piston pump of variable capacity, while the microcontroller has an algorithm for determining the strength of the destroyed mountain face rock in accordance with the ratio
Figure 00000003

where V p - allowable marginal feed rate, m / min;
f - rock strength according to the prof. M.M. Protodyakonova;
a, b are experimental constants, a = 10.45; b = 0.52,
the function of calculating the performance of the axial piston pump is programmed, depending on the actual rotor current I f (load) of the cutting drive motor of the executive body, rock strength, permissible feed rates, horizontal rotation angles - α and vertical lift - β and the design parameters of the combine: turret radius - R T , boom lengths - L p , telescope extension - L t , hydraulic cylinder diameters (piston cavities S pg , S pv , S pt - horizontal rotation, vertical lift, extension of bodies eskop; rod cavity S W - horizontal rotation) in the form
Figure 00000004

where Q max - the maximum productivity of the axial piston pump, dm 3 / min;
5 - coefficient of the limiting current of the rotor (load) of the cutting drive motor of the executive body;
I n - rated rotor current (load) of the cutting drive electric motor, A;
f is the current rock strength coefficient;
V p - permissible maximum feed rate depending on the strength of the rocks, m / min;
10 - coefficient, dm 3 / m;
R B is the distance from the axis of rotation of the boom in the vertical plane to the point of fastening of the rod of the hydraulic cylinder for vertical lifting on the boom, m;
φ - constant - the angle between the line parallel to the supports of the combine, and the line passing through the mounting point of the lifting hydraulic cylinder and the axis of rotation of the boom.
RU2011122340/03A 2011-06-01 2011-06-01 Device for controlling feed of heading machine swept actuator RU2464420C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122340/03A RU2464420C1 (en) 2011-06-01 2011-06-01 Device for controlling feed of heading machine swept actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122340/03A RU2464420C1 (en) 2011-06-01 2011-06-01 Device for controlling feed of heading machine swept actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2464420C1 true RU2464420C1 (en) 2012-10-20

Family

ID=47145445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122340/03A RU2464420C1 (en) 2011-06-01 2011-06-01 Device for controlling feed of heading machine swept actuator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2464420C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541992C1 (en) * 2014-02-19 2015-02-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) Development method of steeply dipping solid mineral deposits and automated complex of deep development
RU2618630C1 (en) * 2016-03-22 2017-05-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of management of the mountain combine with planetary-disk executive body
RU2634144C1 (en) * 2016-07-20 2017-10-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) Method for developing steeply dipping deposits of solid mineral deposits
RU2718452C2 (en) * 2011-09-30 2020-04-06 Джой Глоубал Андеграунд Майнинг ЭлЭлСи Slowly rotating drum of mining machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU699178A1 (en) * 1966-06-06 1979-11-25 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом Apparatus for automatic control of boom working member of mining cutter-loader
SU767347A1 (en) * 1978-03-31 1980-09-30 Производственное Объединение "Гидроуголь" Hydraulic program control system for boom-type working implement of mining machine
SU1249158A1 (en) * 1984-06-06 1986-08-07 Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин Apparatus for displaying the position of working member of selective-action entry-driving machine
RU2065959C1 (en) * 1993-09-07 1996-08-27 Иван Кириллович Кривоконев Extraction cutter-and-loader machine
US6062650A (en) * 1995-02-07 2000-05-16 Advanced Technology For Rock Excavation Inc. Continuous control system for a mining or tunnelling machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU699178A1 (en) * 1966-06-06 1979-11-25 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом Apparatus for automatic control of boom working member of mining cutter-loader
SU767347A1 (en) * 1978-03-31 1980-09-30 Производственное Объединение "Гидроуголь" Hydraulic program control system for boom-type working implement of mining machine
SU1249158A1 (en) * 1984-06-06 1986-08-07 Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин Apparatus for displaying the position of working member of selective-action entry-driving machine
RU2065959C1 (en) * 1993-09-07 1996-08-27 Иван Кириллович Кривоконев Extraction cutter-and-loader machine
US6062650A (en) * 1995-02-07 2000-05-16 Advanced Technology For Rock Excavation Inc. Continuous control system for a mining or tunnelling machine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718452C2 (en) * 2011-09-30 2020-04-06 Джой Глоубал Андеграунд Майнинг ЭлЭлСи Slowly rotating drum of mining machine
RU2541992C1 (en) * 2014-02-19 2015-02-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) Development method of steeply dipping solid mineral deposits and automated complex of deep development
RU2618630C1 (en) * 2016-03-22 2017-05-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of management of the mountain combine with planetary-disk executive body
RU2634144C1 (en) * 2016-07-20 2017-10-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) Method for developing steeply dipping deposits of solid mineral deposits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2464420C1 (en) Device for controlling feed of heading machine swept actuator
EP2851475A1 (en) Hybrid construction machinery
US7832208B2 (en) Process for electro-hydraulic circuits and systems involving excavator boom-swing power management
US20160340871A1 (en) Engine and Pump Control Device and Working Machine
US10316494B2 (en) Working machine
US20110154815A1 (en) Swing motor control method in open center type hydraulic system for excavator
KR102449832B1 (en) Shovel
JP2008274887A (en) Hydraulic unit and construction machine provided with same
EP2982867B1 (en) Drive control system for working machine, working machine with said drive control system, and drive control method for said working machine
CN102937018B (en) Method and device for pressurization control of full-friction type drill rod and rotary drilling rig
CN107810299B (en) Control device and control method for construction machine
JP4979014B2 (en) Control system for swivel pump in hydraulic excavator
CN102146943A (en) Motor pressure turn-off control system and crane applying same
EP2985391A1 (en) Apparatus and method for variably controlling spool displacement of construction machine
EP2657534B1 (en) Method for controlling hydraulic pump in excavator
JP5736909B2 (en) Pump controller for construction machinery
JP6190297B2 (en) Operating device
EP2937470A1 (en) Automatic transmission control unit for construction equipment and control method therefor
GB2437615A (en) Combining metering modes for hydraulic fluid flow control
KR101501304B1 (en) Wheel loader system and method for roading process automation thereof
CN201982416U (en) Motor pressure cutting control system and crane employing same
JP2000291563A (en) Pump control device for work machine
EP3255215B1 (en) Hydraulic pump control apparatus for construction equipment and control method thereof
US11286960B2 (en) Method for controlling a hydraulic actuator
CN104632070A (en) Power head multi-gear mode control device and method of rotary drilling rig and rotary drilling rig

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130602