SU1113490A1 - Устройство дл управлени экскаватором типа "пр ма лопата - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСКАВАТОРОМ ТИПА «ПРЯМАЯ ЛОПАТА с поворотной платформой и нижней рамой, содержащее электропривод подъемной лебедки с блоком управлени , соединенным с командоконтроллером подъема , датчик угла наклона руко ти, датчик положени  поворотной платформы и блок управлени  тормозами привода подъема, отличающеес  ,тем, что, с целью повышени  производительности экскаватора путем увеличени  надежности механического оборудовани  и расширени  рабочей зоны движени  ковша, оно снабжено нелиненым преобразователем , узлом определени  направлени  вращени  руко ти, первым и вторым ключевыми элементами, первым и вторым сумматорами, первым и вторым пороговы ми элементами, дифференцирующим звеном, задатчиком тормозного пути, элементом И, однопол рным усилителем и регул тором положени  руко ти, выход датчика угла наклона руко ти подключен непосредственно к первым входам первого и второго сумматоров , элемента И и регул тора положени  руко ти, и через дифференцирующее звено к второму входу регул тора положени  руко ти и через узел определени  направлени  вращени  руко ти и первый пороговый элемент - к второму входу элемента И, датчик положени  поворотной Г1латформы через нелинейный элемент подключен к второму входу первого сумматора и третьему I входу регул тора положени  руко ти, выход задатчика тормозного пути подключен к (Л четвертому входу регул тора положени  руко ти и к второму входу второго сумматора, выход которого через второй пороговый элемент подключен к входу блока управлени  тормозами привода подъема, выход регул тора положени  руко ти подключен к входу первого ключевого элемента, к управл ющему входу которого подключен выход первого сумматора, выход первого клюсо чевого-.элемента подключен к одному входу 4 однопол рного усилител , к другому входу которого подключен выход командоконтролСО лера подъема, выход однопол рного усилител  подключен к блоку управлени  электроприводом подъемной лебедки через второй ключевой элемент, к управл ющему вхо .цу которого подключен выход элемента И.

Description

Изобретение (ггноситс  к системам управлени  и зашиты олнокопнювых экскаваторов типа «пр ма  лопата и предназначаетс  д.1  защиты ходовых тележек и гусепиц от улара ковшом. Известно устройство , примен емое на эскаваторах, прелназначснпое дл  зашиты стре.1ы (головных б.юков) от улара руко тью, включает к себ  св занный с ва:1ом подъемной лебедки ко-мандоаппарат, размыкаю ше контакты которого включены между командоконтроллером подъема и электроприводом подъемной лебедки 1. Однако это устройство, отключа  сигнал задани  от электронривода подъемной лебедки при уменьшении длины подъемного каната меньше заданного значени , зашишает головные блоки от удара ковшом, но не нредохран ет гусеницы и ходовую тележку от ударов ковшом при выполнении операции копани , что приводит к преждевременному разрушению гусениц и ходовой тележки и снижает надежность всего ходового механизма в целом. Наиболее близким к изобретению  в .Шете  устройство управлени  экскаватором типа «пр ма  лопата, содержащее электропривод подъемной лебедки с системой управлени , соединенной с командоконтроллером подъема, датчик угла наклона руко ти , датчик положени  поворотной платформы и систему управлени  тормозами привода подъема 2. Известное устройство функционирует сле . уюшим Ъбразом. Опасность удара ковшом по гусеничным тележкам возникает при забрасывании руко ти перед началом процесса копани  при определенных вылете руко ти и положении поворотной платформы относительно ходовой тележки, при которых плоскость стрела - руко ть находитс  в определенных зонах. Нахождение руко ти в :тих зонах фиксируетс  с помощью концевого выключател , закрепленного в нижней части поворотной платформы. При отсутствии контакта концевого выключател  с направл ющими линейками никаких ограничений на управление машинистом приводами копающих механизмов не накладываетс . При взаимодействии концевого выключател  с направл ющими линейками размыкаетс  цепь задани  привода поворота, а привод подъема может быть включен только на подъем руко ти. Однако система управлени   вл етс  разомкнутой по перемещению в периоды торможени  и при активном статическом моменте (негоризонтальна  установка экскаватора ) возможен удар о ходовую тележку . Момент отключени  поворотной платформы определ етс  только взаимодействием концевого выключател  и направл ющей линейки и не зависит от скорости привода поворота. Поэтому путь торможени  должен рассчитыватьс  на максимальную скорость привода поворота, что сужает управл емость экскаваторо.м. Кроме того, наличие числа контактов снижает надежность всего экскаватора в целом и не оправдано уменьшаетс  рабоча  зона движени  ковша . Цель изобретени  - повышение производительности экскаватора путем увеличени  надежности механического оборудовани  и расширени  рабочей зоны движени  ковша. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  экскаватором типа «пр ма  лопата с поворотной платформой и нижней рамой, содержащее электропривод подъемной лебедки с блоком управлени , соединенным с командоконтроллером подъема, датчик угла наклона руко ти, датчик положени  поворотной платформы и блок управлени  тормозами привода подъема , снабжено нелинейным преобразователем, узлом определени  направлени  вращени  руко ти, первым и вторым ключевыми элементами , первым и вторым сумматорами, первым и вторым пороговыми элементами, дифференцирующим звеном, задатчиком тормозного пути, элементом И, однопол рным усилителем и регул тором положени  руко ти, выход датчика угла наклона руко ти подключен непосредственно к первым входам первого и второго сумматоров, элемента И и регул тора положени  руко ти, и через дифференцирующее звено - к второму входу регул тора положени  руко ти и через узел определени  направлени  вращени  руко ти и первый пороговый элемент - к второму входу элемента И, датчик положени  поворотной платформы через нелинейный элемент подключен к второму входу первого сумматора и третьему входу регул тора положени  руко ти, выход задатчика тормозного пути подключен к четвертому входу регул тора положени  руко ти и к второму входу второго сумматора, выход которого через второй пороговый элемент подключен к входу блока управлени  тормозами привода подъема, выход регул тора положени  руко ти подключен к входу первого ключевого элемента, к управл ющему входу которого подключен выход первого сумматора, выход первого ключевого элемента подключен к одному входу однопол рного усилител , к другому входу которого подключен выход командоконтроллера подъема, выход однопол рного усилител  подключен к блоку управлени  электроприводом подъемной лебедки через второй ключевой элемент, к управл ющему входу которого подключен выход элемента И. На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - нижн   рама экскаватора, вид сверху; на фиг. 3 - характеристика «вход-выход нелинейного преобразовател . Схема предлагаемого устройства включает командоконтроллер подъема 1, систему управлени  электроприводом подъемной лебедки 2, электропривод подъемной лебедки 3, датчик положени  поворотной платформы 4, нелинейный преобразователь 5, регул тор положени  руко ти 6, датчик угла руко ти 7. задатчик тормозного пути 8, дифференцирующее звено 9, первый ключевой элемент 10, однопол рный усилитель 11, первый сумматор 12, второй ключевой элемент 13, элемент 14 И, первый пороговый элемент -15, узел определени  направлени  вращени  руко ти 16, система управлени  тормозами подъема 17, второй пороговый элемент 18, второй сумматор 19, продольно-поперечные оси 20, диагональные оси 21. На фиг. 3 по оси абсцисс откладываетс  угол положени  поворотной платформы относительно нижней рамы, по оси ординат отложен пороговый угол наклона руко ти. В устройстве дл  управлени  экскаватором командоконтроллер подъема 1 через систему управлени  2 управл ет скоростью электропривода подъемной лебедки 3. Датчик положени  поворотной платформы 4 относительно нижней рамы через нелинейный элемент 5 св зан с первым из входов регул тора положени  руко ти 6, второй и третий входы которого соединены соответственно с датчиком угла наклона руко ти 7 и с задатчиком тормозного пути 8, а четвертый вход с выходом дифференцирующего звена 9 Вход дифференцирующего звена 9 св зан с выходом датчика угла наклона руко ти 7. Выход регул тора положени  руко ти 6 через первый ключевой элемент 10 св зан с одним из входов однопол рного усилител  11, вторым входом соединенного с командоконтроллером 1. Управл ющий вход первого ключевого элементп 10 питаетс  с выхода первого сумматора 12, входами св занного с нелинейными преобразователем 5 и датчиком угла наклона руко ти 7. Выход однопол рного усилител  11 через второй ключевой элемент 13 подключен к системе управлени  электроприводом подъемной лебедки 2; Управл ющий вход второго ключевого элемента 13 св зан с выходом элемента И 14, входы которого подключены через первый пороговый элемент 15 н узел определени  направлени  вращени  руко ти 16, св заны с выходом датчика угла наклона руко ти 7. Система управлени  тормозами подъема 17 управл етс  от второго порогового элемента 18, входы которого подключены к командоконтроллеру I и выходу второго сумматора 19. Выходы сумматора 19 соединены с выходом датчика угла наклона руко ти 7 и выходом задатчика тормозного пути 8. Устройство дл  управлени  экскаватором функционирует следующим образом. Опасность удара ковшом по гусеничным тележкам и нижней раме экскаватора возникает при движении ковща в определенных зонах. Подход ковща к этим зонам характеризуетс  конкретными зн;1чени ми таких траекторных параметров, как угол наклона и вылет руко ти и положение поворотной платформы относительно нижней рамы. Положение поворотной платформы относительно нижней рамы (фиг. 2) определ етс  с помощью датчика положени  поворотной платформы 4 (фиг. 1). Прив зка поворотной платформы экскаватора производитс  к продольной и поперечной ос м 20 и диагональным ос м 21 нижней рамы (фи.г. 2). Така  прив зка осуществл етс  с целью формировани  задани  на привод подъема 30 (фиг. 1) в зависимости от рассто ний рабочего органа до внещних габаритов нижней рамы и гусеничных тележек по этим ос м. Формирование закона управлени  приводом подъема при входе ковща в зону, в которой возможен удар ковщом по гусеничной тележке, осуществл етс  в регул торе положени  6 (фиг. 1). На вход регул тора 6 подаетс  посто нный сигнал с датчика тормозного пути 8, который сравниваетс  на входе регул тора 6 с сигналом, пропорциональным текуц|ему углу лаклона руко ти, определенному с помощью датчика 7. Сигнал с задатчика тормозного пути 8 корректируетс  в зависимости от скорости изменени  угла наклона руко ти и положени  поворотной платформы относительно нижней рамы. Скорость изменени  угла наклона руко ти заводитс  на вход регул тора б с выхода дифференцирующего звена 9, а через нелинейный преобразователь 5, имеющий характеристику, приведенную на фиг. 3 (применительно к экскаватору ЭКГ-20), вводитс  сигнал, характеризующий положение поворотной платформы относительно нижней рамы. Необходимость этого сигнала обусловлена изменением фассто ни  от напорной оси до нижней рамы при повороте экскаватора. Именно этим рассто нием и определ етс  вид нелинейности, реализуемой нелинейным звеном 5. Сигнал, поступающий на вход регул тора 6 с выхода дифференцирующего звена 9, смещает точку начала торможени  в зависимости от скорости изменени  угла.наклона руко ти, так что при больщей скорости опускани  руко ти ее торможение начинаетс  раньще. Дл  подключени  выхода регул тора 6 к входу системы управлени  2 приводом подъема необходимо выполнение двух условий . Первое условие заключаетс  в том, что сигнал с выхода датчика угла наклона руко ти 7 должен быть больше сигнала на выходе нелинейного преобразовател  5. Сравнение этих сигналом осуществл етс  на первом сумматоре 12, который управл ет работой первого ключевого элемента 10. Таким образом, первый ключевой элемент 10 замыкаетс  при приближении ковша к нижней раме на допустимое рассто ние, характеризуемое с помощью нелинейного звена 5.

Вторым условием  вл етс  наличие сигнала на выходе логического элемента И 14, на входы которого подаютс  выходные напр жени  с датчика угла наклона руко ти 7 и с первого порогового элемента 15. На выходе первого порогового элемента 15 по вл етс  выходной сигнал при приближении руко ти к нижней раме на рассто ние, несколько превышающее путь торможени  руко ти . Сигнал на выходе узла определени  направлени  вращени  руко ти 16 имеетс  только при опускании руко ти.

Таким образом, второй ключевой элемент 13 замыкаетс  только при опускании руко ти и приближении ее к нижней раме на рассто ние, заданное на первом пороговом элементе , 15.

Однопол рный усилитель 11 служит дл  компенсации величины сигнала с выхода кома ндоконтроллера подъема 1, поступающего на вход системы управлени  приводом подъема. 2..

Осуществл етс  это следующим образом . Суммарный сигнал на выходе систе.мы управлени  2 равен (UnK + UycM ). где UKK , иусил - напр жение на выходе кома ндроконтроллера 1 и однопол рного усилител  И, соответственно.

Напр жение iia выходе Н однопол рного усилител  равно

Uycmi О при и иусил (Uper-UKK) при ,

где Uper - напр жение на выходе регул тора положени  6.

Таким образом, напр жение на входе системы управлени  в последнем случае равно

+ UKK (Uper -UKK ) + UKK - Uper

и

усил

Дл  исключени  удара ковша по нижней раме и ходовым тележкам в случае нарушени  по какой-либо причине работы элементов или цепей устройства в схеме предусмотрена блокировка, обеспечивающа  наложение механических тормозов на подъемную лебедку при приближении ковша на минимально допустимое рассто ние.

Эта блокировка реализована следующим образом. На входе второго сумматора 19 сопоставл ютс  сигналы, пропорциональные текущему углу наклона руко ти и за .аанному пути торможени . При недопустимом превышении текущего угла над заданным путем торможени  перебрасываетс  второй пороговый элемент 18 и сигнал с его выхода поступает на систему управлени  тормозами 17 подъемной лебедки.

Растормаживание этой лебедки происходит при перемещении командоконтроллера подъема в положение «На подъем, что обеспечиваетс  подключением второго входа порогового элемента 18 к командоконтроллеру 1.

Регул тор положени  представл ет собой четырехвходовой сумматор и его целесообразно реализовать пропорциональным также на основе операционного усилител .

Как показали исследовани , проведенные в НИИт жмаше ПО «Уралмаш, использование предлагаемого устройства позволит повысить интегральную производительность экскаватора ЭКГ-20 на 2-3% за счет повышени  надежности ходового оборудовани  и расширени  рабочей зоны движени  ковша .

-О

/5

1 г ,

Фиг.1

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСКАВАТОРОМ ТИПА «ПРЯМАЯ ЛОПАТА» с поворотной платформой и нижней рамой, содержащее электропривод подъемной лебедки с блоком управления, соединенным с командоконтроллером подъема, датчик угла наклона рукояти, датчик положения поворотной платформы и блок управления тормозами привода подъема, отличающееся ,тем, что, с целью повышения производительности экскаватора путем увеличения надежности механического оборудования и расширения рабочей зоны движения ковша, оно снабжено нелиненым преобразователем, узлом определения направления вращения рукояти, первым и вторым ключевыми элементами, первым и вторым сумматорами, перъым и вторым пороговые ми элементами, дифференцирующим звеном, задатчиком тормозного пути, элементом И, однополярным усилителем и регулятором положения рукояти, выход датчика угла наклона рукояти подключен непосредственно к первым входам первого и второго сумматоров, элемента И и регулятора положения рукояти, и через дифференцирующее звено к второму входу регулятора положения рукояти и через узел определения направления вращения рукояти и первый пороговый элемент — к второму входу элемента И, датчик положения поворотной платформы через нелинейный элемент подключен к второму входу первого сумматора и третьему входу регулятора положения рукояти, вы- $g ход задатчика тормозного пути подключен к четвертому входу регулятора положения рукояти и к второму входу второго сумматора, выход которого через второй пороговый элемент подключен к входу блока управления тормозами привода подъема, выход регулятора положения рукояти подключен к входу первого ключевого элемента, к управляющему входу которого подключен выход первого сумматора, выход первого ключевого элемента подключен к одному входу однополярного усилителя, к другому входу которого подключен выход командоконтроллера подъема, выход однополярного усилителя подключен к блоку управления электроприводом подъемной лебедки через второй ключевой элемент, к управляющему входу которого подключен выход элемента И.

   13-190