SU1150312A1 - Устройство дл регулировани привода черпаковой цепи многочерпакового земснар да - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИВОДА ЧЕРПАКОВОЙ ЦЕПИ МНОГОЧЕРПАКОВОГО ЗЕМСНАРЯДА, содержащее привод черпаковой цепи, соединенный с датчиками скорости и тока  кор  дйигател  и последовательно соединенные задатчик тока  кор  двигател  черпаковой цепи, элемент сравнени ,усилитель и электропривод папильонажной лебедки, отличающеес  тем, что, с целью снижени  динамических нагрузок в металлоконструкци х и повышени  скорости черпани , оно снабжено пороговым элементом и последовательно соединенными блоком определени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель, ключевым элементом, регул тором тока возбуждени  двигател  черпаковой цепи и тиристорным преобразователем , выход которого соединен с приводом черпаковой цепи, вход блока определени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель соединен с выходом датчика скорости, а выход датчика тока  кор  двигател  черпаковой цепи соединен с вторым входом элемента сравнени  и с входом порогового элемента, один выход котоi рого соединен с вторым входом регул тора тока возбуждени  двигател  черпаковой (Л цепи, а второй выход соединен с управл ющим входом ключевого элемента.

Description

1 з

ел

о со

ю

(Vr, гран.вчб) Изобретение относитс  к области автоматического управлени  производственными механизмами и может быть использовано в устройствах, осуществл ющих движение рабочего органа по нескольким (двум) координатам - многоковшовых цепных и роторных экскаваторах, горных выемочных машинах, многочерпаковых земснар дах, драгах. Известно устройство дл  автоматического регулировани  привода черпаковой цепи многочерпакового земснар да, содержащее привод черпаковой цепи, усилитель с сумматором на входе, датчик скорости и элемент сравнени . Выходной сигнал усилител  используетс  дл  управлени  скоростью электроприводов папильонажных лебедок. При работе черпаковой цепи и при величине тока, меньшей заданного значени , пропорциональный усилитель управл етс  от датчика скороети и папильонажные лебедки развивают максимально допустимую скорость. В уст ройстве регулирование нагрузки электродвигател  черпаковой цепи осуществл етс  изменением скорости папильонировани  и направлено лищь на поддержание заданного тока (момента) нагрузки двигател  1 Недостатком такого устройства  вл етс  отклонение режима черпани  от оптимального при измен ющихс  услови х черпани  (категории разрабатываемого грунта ). Это приводит к потере производительности при работе на т желых грунтах и потере энергии папильонажных лебедок при разработке м гких грунтов. Известно устройство дл  регулировани  привода черпаковой цепи многочерпакового земснар да, содержащее привод черпаковой цепи, соединенный с датчиками скорости и тока  кор  двигател  и последовательно соединенные задатчик тока  кор  двигател  -черпаковой цепи, элемент сравнени , усилитель и электропривод папильонажной лебедки. Регулирование нагрузки привода черпаковой цепи устройства направлено на поддержание заданного тока нагрузки путем изменени  скорости папильонировани , т.е. осуществл ют управление процессом черпани  в функции амплитудного значени  тока  кор  2. Недостатком данного устройства  вл етс  низка  производительность земснар да , так как оно не обеспечивает оптимальный режим черпани  при разработке грунтов повыщенной твердости, поскольку при работе земснар да в т желых грунтовых услови х (при входе очередного черпака в забой) происход т значительные броски тока  кор  двигател  черпаковой цепи (на 400-600 А выше среднего значени , при 1 н 1400 А), во избежание которых снижают скорость папильонировани  лебедки. Кроме того, значительные всплески  корного тока двигател  черпаковой цепи ведут к динамическим перегрузкам металлоконструкций , что приводит к их усталостному разрушению. К тому же броски тока  кор  двигател  черпаковой цепи отрицательно сказываютс  на температурном режиме двигател , что приводит к частой профилактике земснар да . Все это в конечном итоге снижает производительность земснар да. Целью изобретени   вл етс  снижение динамических нагрузок в металлоконструкци х и повышение скорости черпани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  регулировани  привода черпаковой цепи многочерпакового земснар да, содержащее привод черпаковой цепи, соединенный с датчиками скорости и тока  кор  двигател  и последовательно соединенные задатчик тока  кор  двигател  черпаковой цепи, элемент сравнени , усилитель и электропривод папильонажной лебедки, снабжено пороговым элементом и последовательно соединенными блоком определени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель, ключевым элементом , регул тором тока возбуждени  двигател  черпаковой цепи и тиристорным преобразователем , выход которого соединен с приводом черпаковой цепи, вход блока опре делени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель соединен с выходом датчика скорости, а выход датчика тока  кор  двигател  черпаковой цепи соединен с вторым входом элемента сравнени  и с входом порогового элемента, один выход которого соединен с вторым входом регул тора тока возбуждени  двигател  черпаковой цепи, а второй выход соединен с управл ющим входом ключевого элемента. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства регулировани  привода черпаковой цепи многочерпакового земснар да; на фиг. 2 - блок-схема канала регулировани  возбуждени  электродвигател  черпаковой цепи; на фиг. 3 - временна  диаграмма работы системы управлени  возбуждени ; на фиг. 4 - временна  диаграмма работы блока определени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель и регул тора тока возбуждени  двигател  черпаковой цепи. Устройство содержит задатчик I тока  кор  двигател  черпаковой цепи, подключенный к одному из входов элемента 2 сравнени , выход которого подсоединен к входу демпфирующего усилител  3, электропривод 4 папильонажной лебедки, звено 5 черпани , привод 6 черпаковой цепи, подсоединенный к датчику 7 тока  кор  двигател  и датчику 8 скорости, блок И определени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель, ключевой элемент 10, регул тор 11 тока возбуждени  двигател  черпаковой цепи, тиристорный преобразователь 12 и пороговый элемент 13. Выход демпфирующего усилител  3 подключен к входу электропривода 4 папильонажной лебедки, соединенной через звено 5 черпани  с управл емым входом привода 6 черпаковой цепи. Один вход привода 6черпаковой цепи через датчик 7 тока соединен с элементом 2 сравнени , а другой с входом датчика 8 скорости. Выход датчика 7тока через пороговый элемент 13 подключен к регул тору 11 тока, выход которого через тиристорный преобразователь 12 соединен с входом привода 6 черпаковой цепи. Блок 9 определени  момента подачи форсированного возбуждени  на двигатель включает последовательно соединенные узел 14 синхронизации, управл емый генератор импульсов 15, преобразователь кода 16 и распределитель импульсов 17. К второму входу генератора 15 через последовательно соединенные выпр митель 18 и фильтр 19 подключен датчик скорости, тахогенератор, который через трансформатор синхронизации подсоединен к входу узла 14. Выходы распределител  импульсов 17 через ключевой элемент 10 подключен к входам шестивходового логического элемента ИЛИ 2 регул тора тока возбуждени  двигател  черпаковой цепи. Последний включает также два управл емых генератора импульсов 22 и 23, генератор 24 пилообразного напр жени , синхронизированный с сетью, входы которого соединены с сумматорами 25 и 26 тиристорного преобразовател , а выход подключен к одному из входов элемента 27 сравнени , второй вход которого соединен с пороговым элементом 13, а выход подключен к первому входу двухвходового логического элемента 28 ИЛИ, второй вход которого и выход элемента 21 соединены с генератором 22, выходы генераторов 22 и 23 подключены к входам тиристорного преобразовател  12, вентильный преобразователь 29 которого подключен к обмотке 30 возбуждени  двигател . Устройство работает следующим образом . Звено 5 черпани  (забой) характеризует процесс взаимодействи  одного или нескольких черпаков, поворачивающихс  со скоростью черпани  Vz вокруг нижнего черпакового барабана, с грунтом, рассматриваемых совместно, как регулируемый объект. Управл ющими воздействи ми  вл ютс  скорость папильонировани  Уи скорость черпани  Y и подача вдоль станового троса Е. Свойства забо  характеризуютс  удельным коэффициентом сопротивлени  черпаниюу) (категори  грунта), толщиной снимаемого сло  грунта Пол, подачей вдоль переднего станового троса Е, углом папильонировани  at. В процессе черпани  черпаком срезаетс  серповидна  стружка, радиальна  толщина которой определ етс  подачей вдоль переднего станового троса В, а ширина - скоростью папильонировани  Уп Усилие сопротивлени  черпанию F и, следовательно, нагрузки приводов черпаковой цепи и папильонажной лебедки определ ютс  площадью срезаемой стружки и свойствами забо , т.е. нагрузка (ток  кор ) двигател  черпаковой цепи и нагрузка (ток  кор ) двигател  папильонажной лебедки формируютс  звеном черпани . Так как Е const и Х const дл  данной папильонажной ленты параметры черпани  Я, Ьс - независимые величины, скорость папильонировани  Ум и скорость черпани  Yj  вл ютс  теми параметрами, воздейству  на которые можно регулировать усилие черпани  F-J, а следовательно, наполнение черпаков срезаемым грунтом и в конечном итоге производительность черпакового механизма (земснар да в целом). При разработке земснар дом м гких грунтов значение тока  корной цепи двигател  черпаковой цепи не превыщает установленного значени  порогового элемента 13. Задатчиком 1 задаетс  ток 1 з  кор  двигател  привода 6 черпаковой цепи, соответствующий определенной категории грунта. В элементе 2 сравнени  заданный ток  кор  1x3 сравниваетс  с текущим значением lax тока  кор , полученным с датчика 7 тока привода б, т.е. использован принцип управлени  по отклонению. Сигнал рассогласовани  $ , полученный в элементе 2 сравнени , усиливаетс  демпфирующим усилителем 3, который формирует плавный пуск электропривода 4 папильонажной лебедки . Электропривод 4 обрабатывает выходной сигнал усилител  3, создава  посредством намотки троса на барабан боковок перемещение звену 5, черпани , при этом черпакова  цепь приводитс  в движение двигателем черпаковой цепи. Результат сравнени  управл ет скоростью папильонировани  папильонажной лебедки 4, котора  через звено 5 черпани  формирует нагрузку (ток  кор ) двигател  черпаковой цепи. Таким образом образована замкнута  система регулировани  тока  кор  двигател  черпаковой цепи. Кроме того, регулирование ведетс  по среднему значению тока  кор . При увеличении плотности грунта увеличиваетс  нагрузка (ток  кор ) двигател  черпаковой цепи. С ростом тока  кор  до величины порога срабатывани  порогового элемента 13 вступает в действие система регулировани  тока возбуждени  привода 6 черпаковой цепи. Сигнал с датчика 7 тока через пороговый элемент 13 поступает в регул тор 11 тока, где в момент всплеска тока  кор  1 т двигател  привода 6, определ емым функциональным преобразователем 9 в зависимости от частоты вращени  вала двигател  и граненности верхнего черпакового барабана, формируетс  в функции 1лт закон регулировани  возбуждени  привода 6. Подаетс  форсированное возбуждение в цепь обмотки возбуждени  двигател , величина которого определ етс  регул тором тока 11 и тиристорньш преобразователем 12. Подача форсированного возбуждени  может осуществл тьс  с упреждением, т.е. до начала всплеска тока  кор  двигател  черпаковой цепи, с тем, чтобы пик возбуждени  приходилс  на пик  кор  тока Igi. Это достигаетс  соответствующей настройкой блока 9 (фиг. 3). Элементы 8- 13 образуют канал регулировани  возбуждени  двигател  черпаковой цепи и составл ют внутренний (вспомогательный) контур регулировани  нагрузки черпакового привода . Благодар  этому ограничиваетс  ток  кор  двигател  1 т путем увеличени  тока возбуждени  IB в интервале длительности всплеска Цт. При неизменных параметрах черпани  (р, Ьсд, 1,оС) и действи  канала регулировани  возбуждени  сигнал отрицательный обратной св зи по току  кор  1 ос уменьщаетс .

Это приводит к увеличению сигнала рассогласовани  , а следовательно, и управл ющего напр жени  Uy на выходе демпфирующего усилител  3. В результате скорость панильонировани  увеличиваетс , что равносильно увеличению щирины срезаемой стружки грунта, а значит и нагрузки (тока  кор ) двигател  черпаковой цепи . Таким образом происходит поддержание среднего значени   кор  , причем ток  кор  наличии канала регулировани  возбуждени  больше 1 з без него. Эта разница и определ ет рост производительности привода черпакового механизма, а также рост коэффициента использовани  установленной мощности главного технологического привода.

Блок 9 определ ет начало всплеска тока  кор  и его длительность в зависимости от частоты вращени  верхнего черпакового барабана, приводимого в движение электродвигателем 6, и его граненности. Он  вл етс  своего рода элементом синхронизации работы регул тора тока возбуждени  11 с изменением тока  кор , так как определ ет момент подачи форсированного возбуждени  на двигатель 6.

Работа блоков 9 и 11 осуществл етс  следующим образом.

Задаетс  количество граней верхнего черпакового барабана ВЧБ (дл  больщинства земснар дов оно равно 6). Затем сигнал текущей частоты вращени  двигател  Утл через трансформатор синхронизации ТС (служащий дл  гальванической разв зки силовой и слаботочной цепей) после двухполупериодного выпр млени  подаетс  на блок 14 синхронизации (триггер Шмитта). На выходе триггера формируетс  узкий импульс синхронизации, совпадающий с моментами перехода напр жени  тахогенератора U-гл через «О (фиг. 46), синхронизирующий работу генератора 15. Дл  плавного изменени  периода (частоты) повторени  импульсов необходимого при изменени х частоты вращени  двигател  черпакового барабана. Генератор 15 подключен через выпр митель 18 и фильтр 19 к датчику 8 скорости, управл ющее напр жение генератора 15 пропорционально величине . Преобразователь кода 16 служит дл  развертки во времени (распределени ) задающего параллельного двоичного кода генератора 15. Дл  получени  фазового сдвига между импульсами, соответствующими нахождению очередной грани в точке А касани  черпаковой цепи с ВЧБ, используетс  распределитель 17 импульсов (демультиплексор ). Фазовый сдвиг .между импульсами в данном случае равен 60° (ВЧБ-шестигранный ). Длительность импульса Urp (N1-N6) равна 30°. Это означает, что режим форсировки возбуждени  длитс  в течение 30° поворота грани ВЧБ от точки А,

, т.е. от начала всплеска тока  кор  до его максимального значени  (фиг. 3). С выхода распределител  17 логический сигнал форсировки возбуждени  ивхртв(фиг. 4к) поступает на шестивходовый (дл  данного количества граней ВЧБ) логический элемент

0 ИЛИ 21 регул тора И тока возбуждени . При наличии логической «1 на выходе элемента 21 и (когда форсировка возбуждени  включена) генератора 22 вырабатываютс  импульсы, открывающие симистор 25. В результате к вентильному преобразователю 28 подключаетс  треть  фаза питающей сети, чем обеспечиваетс  форсировка электромагнитных процессов в обмотке возбуждени  двигател  29. Регулирование тока возбуждени  без форсировки обеспечиваетс  эле0 ментами 27, 28, 23 и 24 регул тора тока возбуждени  в зависимости от сигнала обратной св зи поступающего от элемента 13. После окончани  всплеска тока  кор  возбуждение устанавливаетс  прежним.

Форсированное возбуждение, которое подаетс  в цепь обмотки возбуждени  двигател  черпаковой цепи, «сглаживает всплески тока  кор  1 г, что позвол ет увеличить скорость черпани . Производительность такого земснар да может быть увеличена на 12-15%- Незначительные провалы скорости при этом способствуют см гчению входа режущего черпака в забой, снижа  тем самым динамические нагрузки двигателей и черпакового комплекса в целом; Устройство позвол ет уменьшить броски тока  кор  двигател  черпакового меха8

низма путем форсировки возбуждени  в момент начала всплеска, динамические нагрузки черпакового механизма, вызванные врезанием очередного черпака в грунт за счет см гчени  механической характеристики двигател  при форсировке возбуждени , улучшить услови  коммутации электродвигател  черпаковой цепи при разработке грунтов повышенной категории твердости. Г овл Т Lrv rv-Nl

Illlllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

6

i

i

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИВОДА ЧЕРПАКОВОЙ ЦЕПИ МНОГОЧЕРПАКОВОГО ЗЕМСНАРЯДА, содержащее привод черпаковой цепи, соединенный с датчиками скорости и тока якоря двигателя и последовательно соединенные задатчик тока якоря двигателя черпаковой цепи, элемент сравнения,усилитель и электропривод папильонажной лебедки, отличающееся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок в металлоконструкциях и повышения скорости черпания, оно снабжено пороговым элементом и последовательно соединенными блоком определения момента подачи форсированного возбуждения на двигатель, ключевым элементом, регулятором тока возбуждения двигателя черпаковой цепи и тиристорным преобразователем, выход которого соединен с приводом черпаковой цепи, вход блока определения момента подачи форсированного возбуждения на двигатель соединен с выходом датчика скорости, а выход датчика тока якоря двигателя черпаковой цепи соединен с вторым входом элемента сравнения и с входом порогового элемента, один выход которого соединен с вторым входом регулятора тока возбуждения двигателя черпаковой цепи, а второй выход соединен с управляющим входом ключевого элемента.

   Фиг.1