СПОСОБ РАБОТЫ ПРИВОДА ОТКРЫВАНИЯ ДНИЩА КОВША ЭКСКАВАТОРА
OPERATING METHOD OF EXCAVATING BUCKET BOTTOM OPENING DRIVE

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования на карьерных экскаваторах с целью повышения надежности работы электрооборудования открывания днища ковша экскаватора.
Известны способы управления электроприводом открывания днища ковша экскаватора, при которых осуществляют натяжение троса, соединенного через систему рычагов с защелкой, путем наматывания его на барабан с помощью двигателя постоянного тока в двух режимах: подтягивания троса и открывания днища ковша путем увеличения момента, развиваемого двигателем до постоянной максимальной величины одной или последовательно двумя ступенями задания тока (Патент РФ №2012741, МПК E02F 9/020, 1994; Малафеев С.И., Мамай B.C. Электропривод открывания днища ковша экскаватора / Промышленная энергетика, 1994, №4, с. 9-10; Дроздова Л.Г., Курбатова А.А. Одноковшовые экскаваторы: Конструкция, монтаж и ремонт.- Владивосток, Издательство ДВГТУ, 2007, с. 53-56; Ефимов В.Н., Цветков В.Н., Садовников Е.М. Карьерные экскаваторы: Справочник рабочего. - М., Недра, 1994, С. 120-128; Ярцев Г.М. и др. Экскаваторы ЭКГ-4,6А и ЭКГ-4,6Б. Конструкция и эксплуатация. - М.: Машиностроение, 1970, с. 15-21).
В процессе работы экскаватора всегда производится предварительное натяжение троса путем задания для привода начального значения тока двигателя. При действии команды машиниста на открывание днища ковша путем нажатия кнопки на джойстике происходит ступенчатое увеличение тока двигателя. При увеличении тока до значения, соответствующего первой ступени, начинается ускоренное вращение двигателя, обеспечивающее дополнительное подтягивание троса и выбор зазоров в кинематических передачах. При возрастании тока до значения, соответствующего второй ступени, происходит резкое увеличение момента и выдергивание засова днища ковша экскаватора. При отпускании кнопки управления происходит возврат схемы в начальное состояние, соответствующее действию в электроприводе тока подтягивания троса. Для регулирования тока якорной обмотки двигателя используется тиристорный выпрямитель. Двигатель постоянного тока из-за щеточно-коллекторного узла имеет низкую надежность. Следовательно, известные способы имеют повышенную сложность и низкую надежность.
Таким образом, недостатки известных способов работы привода открывания днища ковша экскаватора - сложность конструкции и низкая надежность.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является способ управления приводом открывания днища ковша экскаватора, при котором производят натяжение троса, соединенного через систему рычагов с защелкой, наматыванием его на барабан с помощью электродвигателя в двух режимах: подтягивания троса и открывания днища ковша путем увеличения момента, развиваемого двигателем до постоянной максимальной величины, при этом для электропривода задают номинальную угловую скорость, в режиме подтягивания троса устанавливают ограничение тока двигателя на уровне, достаточном для выбора слабины троса, в режиме открывания днища ковша увеличивают ограничение тока до заданной максимальной величины, измеряют ток двигателя, сравнивают его с пороговым уровнем, при снижении тока до порогового уровня в электроприводе устанавливают ограничение тока, соответствующее режиму подтягивания троса (Патент РФ №2701674. МПК E02F 9/20; E02F 3/43; E02F 3/46. Способ управления электроприводом открывания днища ковша экскаватора / С.И. Малафеев, С.С. Малафеев. - Опубл. 30.09.2019. Бюл. №28).
Для реализации известного способа используется электропривод постоянного тока с обратными связями по напряжению и току. При работе привода открывания днища ковша экскаватора в электроприводе постоянного тока с помощью задатчика всегда установлено задание угловой скорости, равной номинальной угловой скорости электродвигателя. В начальный момент работы привода в управляемом блоке ограничения установлено ограничение, соответствующее току подтягивания троса. При включении кнопки управления устанавливается максимальное значение ограничения тока. В результате этого ток и пропорциональный ему электромагнитный момент двигателя резко возрастают. Это приводит к выдергиванию засова и открыванию днища ковша экскаватора. Ток якорной обмотки увеличивается до значения, превышающего момент сопротивления механизма, удерживающего засов. После выдергивания засова происходит резкое уменьшение нагрузки и, следовательно, тока электродвигателя. Днище ковша открывается под действием содержимого и происходит выгрузка горной породы. Электропривод при этом осуществляет только наматывание троса на барабан при малой нагрузке. При достижении током порогового уровня, заданного пороговым элементом, в управляемом блоке ограничения устанавливается ограничение, соответствующее току подтягивания троса.
В известном устройстве используется электропривод постоянного тока с двумя обратными связями - по току и напряжению и регулируемым блоком ограничения задания тока. Двигатель постоянного тока из-за щеточно-коллекторного узла имеет низкую надежность. Следовательно, устройства, реализующие известный способ, имеют повышенную сложность и низкую надежность.
Таким образом, недостаток известного способа работы привода открывания днища ковша экскаватора - повышенная сложность конструкции и низкая надежность устройства.
Цель предполагаемого изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности электрического привода открывания днища ковша экскаватора.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе работы привода открывания днища ковша экскаватора, при котором осуществляют натяжение троса, соединенного через систему рычагов с засовом, наматыванием троса на барабан с помощью электродвигателя в двух режимах: подтягивания троса и открывания днища ковша путем увеличения момента, дополнительно управление моментом осуществляется с помощью электромагнитной порошковой муфты, установленной между валом электродвигателя и барабаном, при этом значения момента в режимах подтягивания троса и открывания днища ковша устанавливаются путем задания соответствующих значений тока электромагнитной порошковой муфты.
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ имеет следующие новые признаки:
- управление моментом осуществляется с помощью электромагнитной порошковой муфты, установленной между валом электродвигателя и барабаном,
- значения момента в режимах подтягивания троса и открывания днища ковша устанавливаются путем задания соответствующих значений тока электромагнитной порошковой муфты.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».
По каждому из отличительных признаков проведен поиск известных технических решений в области электротехники, автоматики и горного электрооборудования.
Операции:
- управление моментом осуществляется с помощью электромагнитной порошковой муфты, установленной между валом электродвигателя и барабаном,
- значения момента в режимах подтягивания троса и открывания днища ковша устанавливаются путем задания соответствующих значений тока электромагнитной порошковой муфты,
в известных технических решениях аналогичного назначения не обнаружены.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».
При реализации предлагаемого технического решения обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности привода открывания днища ковша экскаватора. Это объясняется использованием нерегулируемого двигателя, работающего с постоянной скоростью, например, трехфазного асинхронного двигателя. Электромагнитная порошковая муфта выполняет функцию промежуточного соединительного элемента между валом электродвигателя и барабаном. Величина передаваемого электромагнитной порошковой муфтой крутящего момента определяется величиной тока в ее обмотке. Моменты в режимах подтягивания троса и выдергивания засова регулируются путем задания тока в обмотке муфты. При этом в конструкции привода не используются датчики обратной связи (токов и напряжений) специальные регуляторы. Таким образом, предлагаемое техническое решение характеризуется упрощением конструкции и повышением надежности работы привода открывания днища ковша экскаватора.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 показана упрощенная схема привода открывания днища ковша экскаватора, иллюстрирующая предлагаемый способ. На схеме обозначено: 1 - источник питания; 2 - таймер; 3 - элемент ИЛИ; 4 - блок начальной установки; 5 - электродвигатель; 6 - RS-триггер; 7 - кнопка управления открыванием днища ковша; 8 - регулируемый источник тока; 9 -электромагнитная порошковая муфта; 10 - рабочий орган экскаватора (стрела и рукоять с ковшом); 11 - барабан; 12 - трос; 13 - рычажный механизм; 14 - днище ковша; 15 - засов, 16 - ковш. Другие механизмы рабочих органов экскаватора и электрооборудование экскаватора для упрощения чертежа не показаны.
В приводе открывания днища ковша экскаватора электродвигатель 5 подключен к источнику питания 1, вал электродвигателя 5 через электромагнитную порошковую муфту 9 соединен с барабаном 11 и намотанным на нем тросом 12, соединенным через рычажный механизм 14 с засовом 15 днища ковша 14, кнопка 7 управления открыванием днища ковша подключена к S-входу RS-триггера 6, выход которого через таймер 2 подключен к первому входу логического элемента ИЛИ 3, второй вход которого соединен с блоком начальной установки 4, регулируемый источник тока 8 подключен входом к выходу RS-триггера 6, а выходом к управляющему входу электромагнитной порошковой муфты 9. В качестве электродвигателя может быть использована любая электрическая машина, например, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
1
1
1
1
1
Работа привода открывания днища ковша экскаватора происходит следующим образом. Электродвигатель 5 подключен к источнику 1 и его вал всегда вращается с номинальной скоростью. Вал электродвигателя 5 с помощью электромагнитной порошковой муфты соединен с барабаном 11. В начальный момент работы устройства на выходе блока установки 4 действует импульс, поступающий через элемент ИЛИ 3 на R-вход RS-триггера 6 и устанавливающий отрицательным фронтом этот RS-триггер 6 в состояние логического нуля на выходе. При этом сигнал с уровнем логического нуля на выходе RS-триггера 6 устанавливает выходной ток регулируемого источника тока 8 равным I. Ток I обеспечивает работу электромагнитной моментной муфты 9 с моментом сцепления М и, следовательно, работу привода в режиме подтягивания троса 12. Скорость подтягивания троса 12 зависит от разности крутящего момента М и механического момента сопротивления троса. При натяжении троса 12 моменты сопротивления троса и выходного вала электромагнитной порошковой муфты 9 равны, угловая скорость барабана равна 0. Если при движении ковша момент сопротивления нагрузки, приложенной к барабану 11, превышает М, происходит разматывание троса 12.
2
2
При включении кнопки управления 7 RS-триггер 6 за счет действия на его S-входе импульса переходит в состояние с уровнем логической единицы на выходе. При этом в регулируемом источнике тока 8 устанавливается выходной ток I. Максимальный момент, передаваемый при этом от электродвигателя 5 через электромагнитную порошковую муфту 9, равен М. Привод переходит в режим открывания днища ковша. Это приводит к выдергиванию засова 15 и открыванию днища 14 ковша 16 экскаватора. При этом происходит выгрузка породы.
1
В момент перехода RS-триггера 6 в состояние с уровнем логической единицы на выходе происходит включение таймера 2. После окончания интервала времени τ (выдержки времени таймера 2) выходной сигнал таймера 2 через логический элемент ИЛИ 3 устанавливает RS-триггер 6 в состояние с уровнем логического нуля на выходе. В результате этого в регулируемом источнике тока 8 устанавливается выходной ток I, обеспечивающий работу привода в режиме подтягивания троса.
После выгрузки породы за счет действия механизма возврата днище 14 ковша 16 закрывается и происходит его запирание засовом 15.
В качестве электродвигателя может быть использована любая электрическая машина, например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Такой двигатель отличается от двигателя постоянного тока повышенной надежностью из-за отсутствия скользящих контактов (щеточно-коллекторного узла). Управление приводом в двух режимах - подтягивания троса и выдергивания засова, осуществляется простым регулированием тока в электромагнитной порошковой муфте с помощью регулируемого источника тока. При этом не используются датчики обратных связей по току и напряжению. В результате этого обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности работы привода открывания днища ковша экскаватора.
Следовательно, использование в известном способе работы привода открывания днища ковша экскаватора, при котором производят натяжение троса, соединенного через систему рычагов с защелкой, наматыванием его на барабан с помощью электродвигателя в двух режимах: подтягивания троса и открывания днища ковша путем увеличения момента, дополнительно управления моментом с помощью электромагнитной порошковой муфты, установленной между валом электродвигателя и барабаном, путем задания соответствующих значений тока электромагнитной порошковой муфты в режимах подтягивания троса и открывания днища ковша, упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройства.
Использование предлагаемого способа на карьерных экскаваторах будет способствовать повышению надежности и качества работы электрооборудования.