SU1129301A1 - Устройство дл управлени процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫБОРА ЗАЗОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ В ДВУХДВИГАТЕЛЬНОМ ЭЛЕСТРОПРИВОДЕ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничени , выходом подключенное к первому входу интегрального регул тора трка, выход которого соединен с входом управл емого преобразовател , вькоды которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигател м, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  надежности работы, оно снабжено датчиком напр жени  управл емого преобразовател , датчиком напр жени  одного из двигателей, компаратором, нелинейным -элементом с зоной нечувствительности и двум  ограничител ми тока, выходы датчика напр жени  управл емого преобразовател  и датчика напр жени  одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора , выход которого подключен к управл ющему входу ключевого элемен (Л та, выход датчика тока подключен к входу звена ограничени , выход которого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности , выход которого подключен к входу ключевого элемента непосредственно и через- один ограничитель .тока к второму входу интегрального регул тора тока, выход ключевого элемента подключен через другой ограничитель тока к третьему входу интегральнг)го регул тора тока.

Description

Изобретение относитс  к автомати эированному управлению многолвигаjTenbHbiMH электроприводами механизмов поворота одноковшовых и роторных экскаваторов, отвалообразователей и кранов, имеющих относительно большие значени  приведенных к валу двигател  зазоров механических передач и момента инерции механизма (в дес ть и более раз превышающего суммарный момент инерции двигателей), оборудованных электроприводами посто нного тока по системе УП-Д со структурой подчиненного регулировани  координат

При переходных процессах в указанных электроприводах неизбежны моменты, когда двигатели не имеют механической св зи с маховой массой поворотной платформы, т.е. в зубчатых передачах есть зазор. При этом двигатель может разгон тьс  до значительных скоростей, накапливать большую кинетическую энергию. В момент зацеппени  передач .практически вс  накопленна  кинетическа  энерги  затрачиваетс  на деформацию зубьев и валов, вызьшает существенные динамические нагрузки, что в конечном счете приводит к преждевременному выходу из стро  механизмов, снижает производительность машин.

Известно устройство дл  управлени  электроприводами механизмов экскаватора, которое содержит последовательно включенные управл емый преобразователь и двигатели посто нного тока в силовой части электропривода . В системе управлени  имеютс последовательно включенные между собой звено ограничени  и интегральньй регул тор тока, выход которого подключен к входу управл емого преобразовател . Дл  ограничени  динамических нагрузок при выборе зазоров в устройстве используетс  цепь регулировани  уровн  отсечки звена ограничени . Подключенна  через пороговый элемент к датчику тока  кор  электродвигателей и

Однако данное устройство не учитывает равномерность окончани  выбора зазоров двигател ми в многодвигательном приводе. В резу льтате после окончани  выбора зазоров в передача:: первого двигател  этот двигатель останавливаетс , а к второму двигателю, в передачах которого зазоры еще открыты, прикладываетс 

все напр жение преобразовател  и ускорение этого двигател  увеличиваетс  в два раза. Существенно возрастают и динамические нагрузки в момент окончани  выбора зазоров в передачах второго двигател .

Известно устройство дл  управлени  процессом выбора зазоров меха;ническ их передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора содержащее- датчик тока, ключевой элемент, звено ограничени , выходом подключенное к первому входу интегрального регул тора тока, выход которого соединен с входом управл емого преобразовател , выходы которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигател м 2

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что применение датчиков ускорени  двигателей требует наличи  на валу каждого двигател  техогенератора или применени  устройств вычилени  ЭДС двигателей, котора  при посто нстве потока дает информацию о скорости. Тахогенератор не нашел пpи teнeни  в серийных экскаваторных электроприводах ввиду его недостаточной надежности в специфических т желых услови х эксплуатации экскараторов . Однако при любом типе датчика скорости введение датчиков ускорений , которые призваны дифференцировать медленно мен ющиес  сигналы , имеющие частоту в дес тые доли герца и высокочастотные помехи, существенно снижает помехозащир1;енность и, следовательно, надежность привода в целом. Этот недостаток особенно важен дл  систем электропривода ТП-Д.

Цель изобретени  - повьшение надежности работы устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  процессом выбора зазоров механических передач в двухдвигательном электроприводе поворота экскаватора, содержащее датчик тока, ключевой элемент , звено ограничени , выходом подключенное к первому входу интегрального регул тора тока, выход которого соединен с входом управл емого преобразовател , выходы которого оди непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигател м, снаб31 жено датчиком напр жени  управл емого преобразовател , датчиком напр жени  одного из двигателей, компаратором , нелинейным элементом с зоной нечувствительности и двум  ограничител ми тока, выходы датчика напр жени  управл емого преобразовател  и датчика напр жени  одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора , выход которого подключен к управл ющему входу ключевого элемен та,- выкод датчика тока подключен к входу звена ограничени , выход кото рого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности , выход которого подключен к входу ключевого элемента непосред ственно к через один ограничитель тока к второму входу интегрального регул тора тока, выход ключевого эл мента подключен через другой ограни читель тока к третьему входу интегрального регул тора тока. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство дл  управлени  процес сом выбора зазоров механических пер дач в двухдвигательном электроприво де поворота экскаватора содержит последовательно включенные звено 1 ограничени  и интегральный.регул то 2 тока, подключенный своим выходом к входу управл емого преобразовател  3. Двигатели 4 и 5 включены последовательно и подключены к выходу управл емого преобразовател  3, к которому подключен также датчик 6 напр жений управл емого преобразова тел . Датчик 7 нйпрлжени  двигател  подключен к  корным зажимам двигател  5. В силовой цепи двигателей включен шунт, к которому подключен датчик 8 тока  кор  электродвигателей , выход которого подключен к вто рому входу звена 1 ограничени . Ком паратор 9 первым входом подключен к датчику 6 напр жени  управл емого преобразовател , вторым входом - к датчику 7 напр жени  двигател , а в ходом - к управл ющему входу ключев го элемента 10, коммутирующа  цепь которого св зывает выход нелинейног элемента 11 с зоной нечувствительности , второй и третий входы интегрального регул тора 2 тока через ограничитель 12 и 13 тока. Вход нелинейного элемента 11 под ключен к выходу звена 1 ограничени  1а Устройство работает следующим образом. Элементы 1, 2, 3, 4, 5 и 8 представл ют собой типовую схему управлени  экскаваторным электроприводом - астатический подчиненный контур регулировани  тока  кор  электродвигателей . Звено 1 ограничени  осуществл ет алгебраическое суммирование сигнала задани  на ток и сигнала обратной св зи по току, поступающей с датчика 8 тока  кор  двигателей. На выходе звена 1 ограничени  в пределах линейной части его характеристики вход-выход выдел етс  сигнал, пропорциональньй величине динамичес-t кой ошибки регулировани  тока  кор  электродвигателей. Статическа  механическа  характеристика электропривода имеет экскаваторный вид и, следовательно, практически в течение всего переходного процесса сигнал задани  на входе звена 1 ограничени  остаетс  неизменным, соответствующим току стопорени . Устройство будет работать наилучшим образом, если ускорение двигателей поддерживаетс  в процессе выбора зазоров посто нным, независимо от пор дка окончани  выбора зазоров двигател ми, и не превышающим рабочего ускорени  механизма. В этом случае в момент окончани  выбора зазоров последним во времени двигателем динамический момент, развиваемый двигател ми увеличитс  минимум в 10 раз и динамическа  ошибка уменьшитс  также, как минимум, в 10 раз. Зона нечувствительности характеристики вход-выход нелинейного элемента 11 устанавливаетс  примерно равной сигналу динамической ошибки при максимальном рабочем ускорении механизма. Сигнал динамической ошибки с выхода звена 1 ограничени  поступает по основной цепи управлени  на инвертирующий вход, а также через нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности по вспомогательным цеп м управлени  через ключ 10 с последовательно включенным ограничителем тока и через ограничитель 12 тока на второй и третий входы интегрального регул тора 2 тока. Любое управл ющее воздействие со стороны приводит к такому изменению

сигнала на входе контура тока, которое выводит звено 1 ограничени  в насьпцение. Сигнал динамической ошибки при этом в несколько раз превышает ширину зоны нечувствительности нелинейного элемента 11. На вход регул тора 2 тока поступают сигналы по инвертирующему и неинвертирующему входам, разность их обеспечивает посто нный минимальный темп разгона двух двигателей, одновременно имеющих разомкнутые зазоры в механических передачах.

Двигатели 4 и 5 вращаютс  при этом с одинаковыми скорост ми. Ввиду того, что коэффициент передачи датчика 6 напр жени  преобразовател  устанавливаетс  в два раза меньше коэффициента передачи датчика 7 напр жени  двигател , разность сигналов датчиков 6 и 7 напр жений, выдел ема  на входе компаратора 9, близка к нулю. На выходе компаратора под действием напр жени  смещени  имеетс  положительный потенциал, который попадает на управл ющий вход ключевого элемента и поддерживает его коммутирующую цепь в разомкнутом состо нии. На неинвертирующий вход сигнал поступает в этом режиме только через ограничитель 13 тока.

I

Окончание процесса выбора зазоров в передачах любого из двигателей вызывает торможение этого двигател  до скорости вращени  платформы, разность сигналов на входе компаратора 9 становитс  отличной от нул , компаратор 9 переключаетс  - на выходе его по вл етс  отрицательный потенциал . Коммутирующа  цепь ключевого элемента 10 замыкаетс . В результате на неинвертирующий вход регул тора 2-тока поступает сигнал по двум параллельным цеп м - через ограничитель тока 13 и через ключевой элемент 10 и ограничитель 12. Коэффициент передачи по. этому входу возрастает настолько, что обеспечиваетс  вдвое меньший суммарный сигнал на входе регул тора 2 тока и, следовательно , вдвое меньший темп изменеHrfH напр жени  на выходе управл емого преобразовател  3, сохран   тем самым ускорение двигател , в передачах которого зазор еще не выбран, на прежнем уровне.

Окончание процесса выбора зазоров в передачах второго двигател  также

приводит к торможению этого двигател  до скорости вращени  платформы. Двигатели начинают вращатьс  с приблизительно одинаковыми скорост ми

и напр жени  на двигател х выравниваютс . ,Коммутирующа  цепь управл емого ключевого элемента 10 размыкаетс . Задание, поступающее на регул тор 2 тока, возрастает вдвое, увеличиваетс  вдвое темп изменени  напр жени  преобразовател , а ускорение двигателей в начальный момент останетс  минимальным, необходимым дл  м гкого выбора зазоров. Однако

это будет длитьс  доли секунды, так как момент инерции вращающихс  частей механизма, св занных с валом двигателей, увеличилс  минимум в 10 раз, следовательно, в 10 раз

уменьшитс  динамическа  ошибка. Сигнал на выходе звена 1 ограничени  станет мал-меньше зоны нечувствительности нелинейного элемента 11. Сигнал по вспомогательной цепи управлени  перестанет проходить на неинвертирзпощий вход регул тора 2 тока. Задание на входе регул тора тока увеличитс  до рабочего и ускорение дви, гателей гакже возрастет до рабочего.

При следующем изменении сигнала управлени  и открытии зазоров в зубчатых передачах процесс повтор етс . Эф 5 ективность изобретени  заклю- , чаетс  в повышении производительности.

машины. Так, примен емые устройства управлени  процессом выбора зазоров дл  обеспечени  д пустимых динамически: нагрузок при любых начальных услови х процесса настраиваютс  на

наихудший вариант начального расположени  зубьев шестерен, когда один зазор полностью закрыт, а другой полно .стью открыт. Темп изменени  напршкени  преобразовател  при выборе зазоров всегда поддерживаетс  минимгшьным и не регулируетс . В то же врем , если оба зазора открыты полностью при тех же динамических нагрузках, темп изменени  напр жени 

преобразовател  можно было бы увеличить вдвое и сократить длительность процесса в 2 раза. Предлагаемое устройство обеспечивает регулирование темпа изменени  напр жени  преобразовател  и способно обеспечить Сокращение длительности процесса в

среднем в

раз,

7

Дл  мощных экскаваторов-драглайнов длительность процесса выбора зазоров доходит до 5% длительности цикла экскавации.

Таким образом, в случае, если .длительность поворотных движений экскаватора превышает длительность подъема ковша на выгрузку и опускание в забой (низкий отвал, угол по1293018

ворота платформы больше 120), сок 1

ращение длительности поворота в J-Sраз обеспечивает увеличение произ5 водительности экскаватора на 1%. Учитыва  возможные отклонени  от указанных условий, применение предлагаемого устройства обеспечивает увеличение производительности экска ° ватора на 0,5%.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫБОРА ЗАЗОРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ В ДВУХДВИГАТЕЛЬНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА, содержащее датчик тока, ключевой элемент, звено ограничения, выходом подключенное к первому входу интегрального регулятора трка, выход которого соединен с входом управляемого преобразователя, выходы которого один непосредственно, а другой через датчик тока подключены к последовательно соединенным двигателям, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено датчиком напряжения управляемого преобразователя, датчиком напряжения одного из двигателей, компаратором, нелинейным .элементом с зоной нечувствительности и двумя ограничителями тока, выходы датчика напряжения управляемого преобразователя и датчика напряжения одного из двигателей подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента, выход датчика тока подключен к входу звена ограничения, выход которого подключен также к входу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу ключевого элемента непосредственно и через один ограничитель .тока к второму входу интегрального регулятора тока, выход ключевого элемента подключен через другой ограничитель тока к третьему входу интегрального регулятора тока.

   ι 1129301