УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ СТРЕЛЫ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Полезная модель относится к оборудованию, используемому в горной технике для экскавации и перемещения горных пород, и может быть использована для управления электроприводами карьерных экскаваторов.
При работе экскаваторов в забоях со скальным взорванным грунтом, ковш, часто забрасывается под пяту стрелы перед началом черпания, в результате чего происходят удары ковша о нижнюю части стрелы. Это приводит к деформации металлоконструкций стрелы и появлению трещин. Деформации металлоконструкций могут возникнуть и при контактах рукояти со стрелой выше напорного вала во время разработки высокого забоя.
Известны способы и устройства защищающие металлоконструкции от деформации, как правило, это приспособления позволяющие смягчить удар. Например, рукоять снабжают передним и задним упорами, ограничивающими ход рукояти. Кроме того, задний упор установлен на корпусе поглощающих аппаратов, служащих для гашения удара в механизме напора при стопорении рукояти в забое во время движения «от себя» (1).
Аналогом также может служить демпфирующее устройство двустороннего действия, установленное в хвостовой части рукояти, которое снижает динамические нагрузки в рукояти и механизме напора при встрече ковша с труднопреодолимым препятствием в забое или при ударе рукояти о седловой подшипник (2).
Недостатком приспособлений, установленных с целью смягчения удара ковша о стрелу является то, что они частично, и даже значительно, устраняют последствия ударов, но сами удары не предотвращают.
Но возможно принципиально другое решение задачи повышения надежности и долговечности рабочего оборудования, а именно совершенствование управления электроприводами экскаватора.
Рассмотрим в качестве прототипа «Устройство для управления рабочим оборудованием экскаватора-драглайна» (3).
Техническая задача этого изобретения - повышение надежности и долговечности рабочего оборудования. Устройство для управления рабочим оборудованием экскаватора-драглайна содержит датчик и задатчик натяжения подъемных канатов, которые соединены со входами регулятора натяжения подъемных канатов, формирующего сигнал для поддержания их минимального натяжения. Ручной задатчик скорости двигателя подъемной лебедки, выход которого и выход регулятора натяжения подъемных канатов подключены к первому и второму входам блока выделения наибольшего сигнала управления двигателем, а выход последнего через блок ограничения скорости подъемных канатов, управляемый выходным сигналом датчика натяжения этих канатов, соединен с входом блока регулирования скорости двигателя, и последовательно включенные датчик натяжения тяговых канатов и функциональный преобразователь сигнала этого датчика. Устройство снабжено регулятором коррекции натяжения подъемных канатов, к входам которого подключены выходы функционального преобразователя и датчика натяжения подъемных канатов, а выход его соединен с третьим входом блока выделения наибольшего сигнала управления двигателем подъемной лебедки. Это устройство позволяет увеличить надежность и долговечность рабочего оборудования за счет устранения динамических нагрузок.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и долговечности рабочего оборудования экскаватора путем автоматического снижения скорости, а также полной остановки рукояти на заданном расстоянии от стрелы, при минимальном ограничении рабочей зоны экскаватора.
Указанную задачу можно решить, совершенствуя управление электроприводами подъема и напора, для этого устройство автоматической защиты стрелы карьерного экскаватора, содержит задатчик, датчики натяжения канатов, блок управления двигателем, преобразователь и блок регулирования. Электропривод подъема и электропривод напора, каждый, состоят из последовательно установленного задатчика, блока управления двигателем привода, преобразователя и, механически связанного с двигателем, датчиков длины канатов. Двигатели электроприводов подъема и напора снабжены датчиками напряжения. Выходы датчиков длины канатов и один из выходов датчиков напряжения соединены с входом блока регулирования, один из выходов которого соединен с блоком управления электропривода подъема, а другой с блоком управления электропривода напора, с которыми, соответственно, связаны вторые выходы датчиков напряжения.
На фиг.1 представлено устройство для защиты стрелы карьерного экскаватора.
На фиг.2 представлены зоны торможения I и полной остановки рукояти II.
Устройство (фиг.1) состоит из задатчика 1, выполненного, например, виде сельсинного командоаппарата, выход которого подключен к блоку управления электропривода подъема 2. Блок управления электропривода подъема 2 с помощью преобразователя 3 управляет скоростью и моментом электродвигателя привода подъема 4. Вход датчика напряжения 5 подключен к якорным зажимам электродвигателя привода подъема 4, его первый выход подключен к блоку управления электропривода подъема 2. Вход датчика длины подъемных канатов 6 механически связан с электродвигателем привода подъема 4, а его выход подключен на вход блока регулирования 7, с которым также соединен и второй выход (для измерения скорости движения канатов) датчика напряжения 5. Выход задатчика 10 подключен к входу блока управления электропривода напора 11, который с помощью преобразователя 12 управляет скоростью и моментом электродвигателя привода напора 13. Вход датчика напряжения 8 подключен к якорной цепи электродвигателя привода напора 13, его первый выход подключен к блоку управления электропривода напора 11, а второй выход подключен к блоку регулирования 7. Вход датчика длины подъемных канатов 9 механически связан с электродвигателем привода напора 13, выход датчика 9 также подключен на вход блока регулирования 7. Один выход блока регулирования 7 соединен с блоком управления электропривода подъема 2, а второй с блоком управления электропривода напора 11. Блок регулирования 7 выполнен на базе быстродействующего микроконтроллера.
Расстояния защитной (зона торможения I) и запретной линии (зона полной остановки II) фиг.2, от стрелы определяются с учетом пути торможения электроприводов подъема и напора. Для каждого типа карьерного экскаватора эти расстояния индивидуальны и определяются экспериментально.
Устройство автоматической защиты стрелы карьерного экскаватора работает следующим образом.
В процессе работы электроприводов напора и подъема датчики 6 и 9 измеряют текущие значения сигналов, пропорциональные длине подъемных канатов и длине хода рукояти. Координаты ковша в забое устанавливают с помощью датчиков длины канатов 6 и 9 и скорости движения ковша с помощью датчиков напряжения электроприводов подъема и напора 5 и 8. После обработки данных датчиков длины канатов 6 и 9, датчиков напряжения 5 и 8 блоком регулирования 7 получают координаты положения ковша.
Блок регулирования 7, сопоставляя текущие координаты ковша и занесенные в его память координаты защитной и запретной линий фиг.2, I и II, формирует для блоков управления 2 и 11 сигнал на торможение при пересечении линии I фиг.2 или остановку приближении к линии II фиг.2. приводов подъема и напора.
Предлагаемое устройство автоматической защиты стрелы карьерного экскаватора позволяет защитить рабочее оборудования экскаватора от механических контактов жестких упоров рукояти с элементами напорного вала и элементами стрелы, головных блоков и обоймы коромысла при минимальном ограничении рабочей зоны экскаватора.
Аналоги полезной модели:
1. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров, Москва, МГГУ, 2003, стр.166
2. Горное оборудование и электромеханика, №11, 2006, стр.32-35
3. Патент №2283927 RU, E02F 9/20, Публ. 2006.09.20