УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НАПОРА КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Полезная модель относится к горной технике, а именно к управлению электроприводами карьерных канатных экскаваторов с реечным напором, в частности, управлению электроприводом напора.
В начале черпания при ослабленных подъемных канатах, машинист может создать механизмом напора избыточное усилие на забой в результате которого, стрела приподнимается, происходит, так называемый «заброс» стрелы. Это приводит к повреждениям передней площадки и верхней передней части кузова. Кроме того, после «заброса» стрелы, следует ее падение вперед, что вызывает негативные динамические нагрузки в канатной подвеске.
Известен «Способ ограничения динамических усилий в механизме экскаватора и устройство для его осуществления» (1). Устройство содержит задатчик, который устанавливает скорость вращения электродвигателя, ограничивая ток якоря, и датчики, которые измеряют усилие упругой связи. При превышении заданного значения формирователь уровня тока изменяет знак и величину задания, регулятору тока якоря. Благодаря чему, исключается появление дополнительных динамических усилий в упругой связи механизма, а следовательно повышается его надежность.
В качестве прототипа можно рассмотреть «Устройство управления электроприводами копающего механизма экскаватора» (2). Изобретение позволяет обеспечить высокую эффективность работы экскаватора при допустимом уровне динамических нагрузок. Для чего создают специальные характеристики электропривода, в которых развиваемые им допустимые усилия при определенных условиях ограничивают меньшей величиной.
Устройство управления электроприводами копающего механизма содержит последовательно соединенные: командоаппарат, регулятор напряжения и регулятор тока, преобразователь, электродвигатели, датчики тока и логический элемент типа И. Сигнал с логического элемента типа И, снимается в том случае, если будет снят сигнал с порогового устройства, т.е. величина усилия нагрузки будет меньше 0,5-06 максимально заданного стопорного. Таким образом, становится невозможным возникновение недопустимых динамических нагрузок. Применение устройства управления электроприводами позволяет автоматически выбирать ту или иную рабочую характеристику в зависимости от изменения грансостава забоя, таким образом исключается субъективность в выборе режима копания.
Как следует из аналогов, наложением внешних ограничений на управление электроприводами можно устранить ошибочные действия машиниста и автоматизировать некоторые операции в процессе копания.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является автоматическое устранение подъема стрелы, в нижней части рабочей зоны, принудительным ограничением напорного усилия.
Для этого устройство управления электроприводом напора карьерного экскаватора, содержит задающие командоаппараты, преобразователи и датчики тока, снабжено датчиками длины канатов, системами управления электропривода напора и электропривода подъема, а также блоком анализа, причем электроприводы напора и подъема каждый, выполнен в виде соединенных последовательно: задающего командоаппарата, системы управления, преобразователя и электродвигателя; с электродвигателем каждого привода механически связаны датчики длины канатов, выходы которых подключены к блоку анализа, выход каждого из датчиков тока соединен с блоком анализа и системой управления соответствующего электропривода, а выход блока анализа соединен с системой управления привода напора.
i
Если усилие механизма напора больше результирующей веса стрелы и усилия привода подъема, то закрепленная на канатной подвеске стрела карьерного экскаватора в нижней части рабочей зоны приподнимается и происходит ее «заброс». Это возможно когда рукоять расположена вблизи вертикальной плоскости, а именно в диапазоне углов между стрелой и рукоятью α=135-110°. Поэтому усилие напора необходимо ограничить таким образом, чтобы оно не превышало результирующую веса стрелы и усилия привода подъема.
i
На фиг.1 представлена схема расположения рабочего оборудования карьерного экскаватора в зоне черпания. Показана зона упора ковша в забой, в которой возможно поднятие стрелы, угол между рукоятью и стрелой составляет α=135-110°.
На фиг.2 представлена схема нагружения рабочего оборудования карьерного экскаватора в зоне черпания.
- Sп - усилие в подъемных канатах;
- Sн - усилие в рукояти механизма напора;
- Sпс - усилие в подвеске стрелы;
- Gс, Gрк - усилие от масс стрелы и рукояти с ковшом;
- Дз, Дп - усилия в двуногой стойке;
- Рп, N - составляющие усилия от реакции грунта.
i
i
Во время черпания на стрелу действует усилие напора Sн, поднимающее стрелу, а также вес стрелы и рукояти с ковшом Gс, Gрк, составляющая от усилия в подъемных канатах Sп, результирующая которых, удерживает стрелу от подъема, угол между осью стрелы и нижней ветвью подъемных канатов больше угла между осью стрелы и верхней ветвью канатов (γ). Баланс удерживающих и подъемных сил относительно шарнира пяты стрелы в интервале угла α от 135° до 110° автоматически регулирует предлагаемое устройство.
Результирующую всех усилий при таком расположении рукояти можно уменьшать, только снижая усилия электропривода напора. Для того, чтобы устранить «заброс стрелы» необходимо точно определить расположение ковша, а усилие привода напора сравнить с заданным значением, которое определяется опытно-расчетным путем для каждого типа карьерных экскаваторов отдельно. Для каждого типа карьерных экскаваторов соотношение усилий от приводов подъема и напора, которые приводят к «забросу» стрелы различные и определяются опытным путем.
На фиг.3 представлена блок схема управления приводом напора карьерного экскаватора.
Устройство управления приводом напора карьерного экскаватора состоит из задающего командоаппарата 1, выполненного, например, виде сельсинного командоаппарата, выход которого подключен ко входу системы управления электропривода подъема 2. Эта система через преобразователь 3 управляет скоростью и моментом электродвигателя привода подъема 4. Вход датчика тока 5 подключен к якорной цепи электропривода подъема, а выход датчика 5 подключен к системе управления электропривода подъема 2, и к входу блока анализа 7, выполненного на базе быстродействующего микроконтроллера. Вход датчика длины подъемных канатов 6 механически связан с электродвигателем привода подъема, а его выход подключен также на вход блока анализа 7. Выход задающего командоаппарата 10, тоже представляющего собой сельсинный командоаппарат, подключен к входу системы управления электропривода напора 11. Эта система с помощью преобразователя 12 управляет скоростью и моментом электродвигателя привода напора 13. Вход датчика тока 8 подключен к якорной цепи электродвигателя привода напора 13, его выход подключен к системе управления
электропривода напора 11 и к блоку анализа 7. Вход датчика длины подъемных канатов 9 механически связан с электродвигателем привода напора, а его выход подключен также на вход блока анализа 7.
Устройство управления приводом напора карьерного экскаватора работает следующим образом. Текущие значения сигналов датчики длины канатов 6 и 9, пропорциональные длине подъемных канатов и длине хода рукояти, поступают на блок анализа 7, который устанавливают пространственное положение ковша. Сравнивая информацию о якорных токах датчиков 5 и 8 электродвигателей 4 и 13, а также датчиков длины канатов 6 и 9, блок анализа 7 определяет: происходит ли штатный процесс черпания или напорное усилие превышает возможно допустимое и происходит «заброс» стрелы. Если напорное усилие, превышает возможно допустимое значение, блок анализа 7 формирует ограничивающий сигнал в систему управления привода напора 11 на снижение скорости и момента электродвигателя привода напора 13. При выходе ковша за пределы зоны в которой угол между рукоятью и стрелой составляет 135-110° или при движении рукояти на себя, блок анализа 7 снимает ограничивающий сигнал в систему управления привода напора 11.
Использование устройства управления привода напора в карьерных экскаваторах позволит избежать повреждений передней площадки и верхней передней части кузова, а также вредных динамических нагрузок в канатной подвеске.
Аналоги полезной модели:
1. А.С. СССР №1490233 МКл.4 Е02F 9/20, Публ. 30.06.89.
2. Патент RU 2193630 МКл. 7 Е02F 9/20, Публ. 2002.11.27.