SU825785A1

SU825785A1 - Apparatus for controlling drag-line excavator process

Info

Publication number: SU825785A1
Application number: SU792750435A
Authority: SU
Inventors: Юрий Моисеевич Иржак; Владимир Иванович Кузнецов; Борис Феодосьевич Иванков; Роман Степанович Кишко; Леонтий Иванович Ушаков
Original assignee: Предприятие П/Я М-5973
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1981-04-30

Description

Изобретение относится к экскаватоjрам-драглайнам и предназначено для управления копающими механизмами драглайна в процессе наполнения ковша грунтом.The invention relates to dragline excavators and is intended to control the digging mechanisms of the dragline in the process of filling the bucket with soil.

Известна система стабилизации натяжения подъемного каната экскаватора-драглайна, включающая в себя командоаппарат, устройство управления приводом подъема, преобразователь с подключенным к нему двигателем, датчик статического тока и его производной, задатчик натяжения и два усилителя с насыщением Г1].A known system for stabilizing the tension of a hoisting rope of an excavator dragline, including a command device, a control device for a hoist drive, a converter with a motor connected to it, a static current sensor and its derivative, a tension adjuster and two amplifiers with saturation G1].

Недостаток такой системы заключается в том, что она не обеспечивает регулирование натяжения подъемного каната в процессе черпания, что является необходимым для уменьшения толщины стружки грунта, снимаемой ковшом, при значительном возрастании нагрузки на привод тяги.The disadvantage of this system is that it does not provide for the regulation of the tension of the hoisting rope in the process of digging, which is necessary to reduce the thickness of the soil chips removed by the bucket, with a significant increase in the load on the traction drive.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст2 ройство управления процессом копания экскаватора-драглайна. Указанная система включает в себя командоаппарат, систему управления преобразователем привода подъема, датчик усилия подъема и его производной, задатчик натяжения, два усилителя с насыщением, датчик усилия тяги и его производной, усилитель с зоной нечувствительности и с насыщением, сумматор и нелинейный элемент, причем выходы упомянутых датчиков подключены на вход сумматора, выход которого через нелинейный элемент соединен со входом первого усилителя С2] .The closest technical solution to the invention is a device for controlling the process of digging a dragline excavator. The specified system includes a command device, a control system for the drive converter for lifting, a sensor for lifting force and its derivative, a tension adjuster, two amplifiers with saturation, a sensor for pulling force and its derivative, an amplifier with a dead band and with saturation, an adder and a non-linear element, and outputs the said sensors are connected to the input of the adder, the output of which is connected through a nonlinear element to the input of the first amplifier C2].

Недостатком известной системы является нарушение при определенных технологических ситуациях технологии выполнения операции наполнения ковша, выражающееся в колебательности толщины стружки, приводящей к снижению производительности экскаватора и возрастанию нагрузок на копающие механизмы. Это объясняется, во-первых,значительно переменной величиной жесткости подъемного каната вследствие существенного его провисания между головным и направляющим блоками, и, во-вторых, значительным возрастанием усилия резания при резком изменении угла резания грунта вследствие быстрого увеличения натяжения подъемного каната при нагрузке на привод тяги больше заданной.A disadvantage of the known system is the violation, under certain technological situations, of the technology of performing the bucket filling operation, expressed in the fluctuation of the chip thickness, which leads to a decrease in excavator productivity and an increase in loads on digging mechanisms. This is due, firstly, to a significantly variable rigidity of the hoisting rope due to its significant sagging between the head and guide blocks, and, secondly, to a significant increase in cutting force with a sharp change in the cutting angle of the soil due to a rapid increase in the tension of the hoisting rope under load on the traction drive more than the given.

Цель изобретения - устранение колебательности процесса стабилизации нагрузки привода тяги и подъема.The purpose of the invention is the elimination of the oscillation of the process of stabilizing the load drive traction and lift.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком производной скорости привода подъема и апериодическим звеном, вход которого подключен к датчику, усилия привода тяги, а выход через усилитель с зоной нечувствительности и насыщением подключен к третьему входу первого усилителя с насыщением, к четвертому входу которого подключен датчик производной скорости привода подъема.This goal is achieved by the fact that the device is equipped with a derivative of the derivative speed of the lift drive and an aperiodic link, the input of which is connected to the sensor, traction drive forces, and the output through the amplifier with a deadband and saturation is connected to the third input of the first saturated amplifier, to the fourth input of which derivative derivative drive speed sensor.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a structural diagram of the proposed device.

Устройство содержит систему управления приводом подъема 1, включающего в себя преобразователь 2 с подключенным к нему двигателем 3 подъема, командоаппарат 4, датчик 5 усилия подъема, датчик 6 производной скорости подъема, задатчик 7 натяжения подъемного каната и два усилителя 8 и 9 с насыщением. Ко входам первого усилителя 8 подключены выходы датчика 5 усилия подъема, задатчика 7 натяжения подъемного каната и усилителя 10 с зоной нечувствительности и с насыщением. Вход усилителя 10 связан через апериодическое звено 11 с датчиком 12 усилия тяги.The device comprises a control system for hoist drive 1, which includes a converter 2 with a hoist motor 3, a control unit 4, a hoist force sensor 5, a derivative hoist speed sensor 6, a hoist rope tension adjuster 7 and two saturating amplifiers 8 and 9. The inputs of the first amplifier 8 are connected to the outputs of the sensor 5 of the lifting force, the adjuster 7 of the tension of the lifting rope and the amplifier 10 with a deadband and with saturation. The input of the amplifier 10 is connected through an aperiodic link 11 with the sensor 12 of the thrust force.

Устройство работает следующим об ет характеристику усилителя 8 влево. Напряжение на выходе усилителя 8 при этом равно максимальному, определяемому значением насыщения. Напряжение с датчика 5 усилия привода подъема действует встречно сигналу с задатчика 7. Таким образом, при натяжении каната меньшем заданного имеется напряжение на выходе первого 10 усилителя 8, а при натяжении каната большем заданного выход этого усилителя равен нулю.. Напряжение с выхода первого усилителя 8 поступает на вход второго усилителя 9, имеющего ;The device operates as follows, characterizing the amplifier 8 to the left. The voltage at the output of amplifier 8 is equal to the maximum determined by the saturation value. The voltage from the lift drive force sensor 5 acts counter to the signal from the setter 7. Thus, when the rope tension is less than the specified voltage, there is voltage at the output of the first 10 amplifier 8, and when the rope tension is greater than the specified voltage, the output of this amplifier is zero .. The voltage from the output of the first amplifier 8 arrives at the input of the second amplifier 9 having;

при отсутствии сигнала на выходе командоаппарата 4 характеристику с зоной нечувствительности и с насыщением. При крайнем положении командоаппарата 4 на Спуск напряжение с его 20 выхода сдвигает характеристику усилителя 9 влево, устраняя его зону нечувствительности. Величина максимального напряжения на выходе первого усилителя 8 соответствует току управления второго усилителя 9, пропорционального двойному значению зоны нечувствительности при нулевом положении командоаппарата.in the absence of a signal at the output of the control unit 4, a characteristic with a deadband and saturation. With the extreme position of the command device 4 on the Descent, the voltage from its 20 output shifts the characteristic of the amplifier 9 to the left, eliminating its deadband. The magnitude of the maximum voltage at the output of the first amplifier 8 corresponds to the control current of the second amplifier 9, which is proportional to the double value of the dead band at the zero position of the command device.

Напряжение с выхода второго усилителя 9 поступает в систему управления привода подъема. Величина насыщения второго усилителя 9 выбирается равной двойному значению напряжения на выходе командоаппарата 9 в крайнем положении на Опускание ковша.The voltage from the output of the second amplifier 9 enters the control system of the lift drive. The saturation value of the second amplifier 9 is chosen equal to the double value of the voltage at the output of the command device 9 in the extreme position on Lowering the bucket.

Вследствие этого алгебраическая сумма сигналов с выходов командоаппарата 4 и второго.усилителя 9 не превышает максимального напряжения задания на Подъем ковша. Таким образом, при уменьшении натяжения подъемного каната меньше заданного появляется напряжение на выходе первого, усилителя 8. Если командоаппарат 4 находится в положении, отличном от крайнего на Подъем разом.As a result of this, the algebraic sum of the signals from the outputs of the command device 4 and the second amplifier 9 does not exceed the maximum voltage of the task for raising the bucket. Thus, when the tension of the hoisting rope decreases less than the specified voltage, the voltage appears at the output of the first amplifier 8. If the command device 4 is in a position other than the extreme one for Lifting at once.

Рассмотрим сначала его работу при нагрузке на привод тяги меньше заданной, которая определяется исходя из его механической характеристики. При отсутствии сигналов на входе первого усилителя 8 напряжение на его выходе равно нулю. Напряжение, снимаемое с задатчика 7, пропорциональное требуемой величине минимального натяжения подъемного каната, смещаковша, то на выходе первого усилителя 8 также появится напряжение и скорость двигателя увеличится в направлении выбора слабины подъемного каната. Однако, как показали исследования, жесткость каната при малом значении натяжения подъемного каната значительно меньше расчетной. Объясняется это значительным провисанием каната между, направляющим и головным шкивами. По5 этому при отработке даже небольшого рассогласования между заданным и действительным значениями усилия в подъемном канате привод подъема успевает развить довольно значительную скорость, что приводит к перерегулированию и возникновению колебаний в системе. Эти колебания вызывают даже отрыв ковша от забоя и нарушение процесса копания. Устранить эти колебания удается только введением на вход первого усилителя 8 сигнала, пропорционального производной скорости привода подъема. Этот сигнал снимается с датчика 6 производной скорости подъема.Let us first consider its operation when the load on the traction drive is less than a given one, which is determined based on its mechanical characteristics. In the absence of signals at the input of the first amplifier 8, the voltage at its output is zero. The voltage removed from the setter 7, proportional to the required value of the minimum tension of the hoisting rope, is shifted, then the output of the first amplifier 8 will also receive voltage and the engine speed will increase in the direction of choosing the slack of the hoisting rope. However, studies have shown that the rigidity of the rope with a small value of the tension of the hoisting rope is much less than the calculated one. This is explained by a significant sagging of the rope between the guide and head pulleys. Therefore, when practicing even a small discrepancy between the set and actual values of the force in the hoisting rope, the hoisting drive manages to develop a rather significant speed, which leads to overshoot and oscillations in the system. These fluctuations even cause the bucket to break away from the bottom and disrupt the digging process. It is possible to eliminate these fluctuations only by introducing a signal proportional to the derivative of the lift drive speed to the input of the first amplifier 8. This signal is removed from the sensor 6 of the derivative of the lifting speed.

До тех пор, пока нагрузка на привод тяги меньше пропорционального значения зоны нечувствительности усилителя 10, напряжение на его выходе равно нулю. Устройство в этом случае поддерживает натяжение подъемного каната, не препятствующее заглублению ковша в забой и определяемое сигналом на выходе задатчика 7 натяжения. Заглубление ковша в .забой при этом происходит с интенсивностью, определяемой весом ковша. В процессе заглубления ковша увеличивается толщина стружки, снимаемой ковшом и соответственно возрастает усилие в приводе тяги. ПосколькуAs long as the load on the traction drive is less than the proportional value of the dead zone of the amplifier 10, the voltage at its output is zero. The device in this case maintains the tension of the hoisting rope, which does not prevent the bucket from deepening into the bottom and is determined by the signal at the output of the tensioner 7. The deepening of the bucket into the bottom occurs in this case with an intensity determined by the weight of the bucket. In the process of deepening the bucket, the thickness of the chips removed by the bucket increases and, accordingly, the force in the traction drive increases. Because the

825785 6 в свою очередь вызывает дальнейшее возрастание усилия в подъемных канатах и еще большее изменение угла резания. Значительное возрастание натя5 жения подъемного каната может привес¹ти к нарушению контакта ковша с забоем и существенному увеличению продолжительности операции копания. Для плавного возрастания усилия подъема, не вызывающего резкое изменение угла резания, выход датчика 12 усилия тяги связан со входом усилителя 10 через апериодическое звено 11. Таким образом, устрой15 ство при малой нагрузке на привод тяги поддерживает без колебаний натяжение подъемного каната, не препятствующее заглублению ковша в забой, а при значительной нагрузке на 20 тягу плавно уменьшает толщину стружки .825785 6 in turn causes a further increase in effort in the hoisting ropes and an even greater change in the cutting angle. Significant increase natya5 zheniya hoisting rope can gain ¹ minute to contact bucket disruption with slaughtering and significant increase digging operation duration. For a smooth increase in the lifting force, which does not cause a sharp change in the cutting angle, the output of the thrust force sensor 12 is connected to the input of the amplifier 10 through the aperiodic link 11. Thus, the device with a small load on the traction drive maintains without tension the tension of the hoisting rope, which does not prevent the bucket from deepening in the face, and with a significant load of 20 thrust smoothly reduces the thickness of the chips.

Применение предлагаемого устройства устраняет колебательность процессов стабилизации нагрузки привода тяги и привода подъема, улучшает качество технологии выполнения операции копания и сокращает длительность операции копания на ³⁰ 12-14%.The use of the proposed device eliminates the oscillation of the processes of load stabilization of the traction drive and the lifting drive, improves the quality of the technology of the digging operation and reduces the duration of the digging operation by ³⁰ 12-14%.

оптимальному по длительности протеканию процесса черпания соответствует работа привода тяги в определенной 35 зоне его механической характеристики, то значительное заглубление ковша вызывает увеличение продолжительности цикла работы экскаватора и, следовательно, снижение его производитель- 40 ности.the operation of the traction drive in a certain zone of its mechanical characteristic corresponds to the optimum duration of the digging process, then a significant deepening of the bucket causes an increase in the duration of the excavator's working cycle and, consequently, a decrease in its productivity.

Поскольку заглубление ковша драглайна происходит под действием усилия, равного разности между весом ковша и натяжением подъемного кана та, то характеристика вход-выход усилителя 10 выбирается такой, чтобы при приближении значения усилия тяги, определяемого с помощью датчика 12, к заданному на выходе этого усилителя появился сигнал, действующий согласно с сигналом на выходе задатчика 7 натяжения. Интенсивность заглубления ковша при этом уменьшается. Однако быстрое возрастание натяжения 'подъемного каната приводит к резкому изменению угла резания грунта. ЭтоSince the deepening of the dragline bucket occurs under the action of a force equal to the difference between the weight of the bucket and the tension of the lifting cable, the input-output characteristic of the amplifier 10 is chosen so that when the value of the traction force determined by the sensor 12 approaches the target output of this amplifier a signal acting in accordance with the signal at the output of the tension adjuster 7. The intensity of the deepening of the bucket is reduced. However, a rapid increase in the tension 'of the hoisting rope leads to a sharp change in the cutting angle of the soil. it

Claims

1. USSR author's certificate No. 599023, cl. E 02 F 9/20, 1975.

2. USSR author's certificate number 642440, cl. E 02 F 9/20, 1977.