SU1364669A1 - Устройство дл управлени экскаватором типа пр ма лопата - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к САУ одноковшовых экскаваторов и позвол ет повысить надежность за счет защиты стрелы от удара руко тью (Р). Дл  этого устр-во снабжено датчиками скорости 10 привода напора, вылета 11 Р 7 и угла наклона 12 Р 7, задат- чиком 16 допустимого приближени , дифференцируюпцш элементом 15, одно- пол рным усилителем 17, функциональным преобразователем 13, логическим блоком и регул тором 14 положени  Р.

Description

(DUil

Усилитель 17 входами св зан с выходами командоконтролера 1 напора и регул тора 14. Логический блок входами св зан с командоконтролером 4 подъема , датчиком 12 и выходом регул тора 14. На входе регул тора 14 сравниваютс  величины, пропорциональные допустимому с выхода задатчика 16 и текущему рассто нию между стрелой 9 и задней стенкой передней части Р 7. Последнее определ етс  как сумма сигналов, пропорциональных вылету и

углу наклона Р 7. При уменьшении текущего рассто ни  от допустимого с выхода регул тора 14 через усилитель на систему управлени  (СУ) 2 напором подаетс  сигнал на уменьшение или реверсирование скорости приближени  Р 7 к стреле 9. Преобразователь 13 реализует нелинейную зависимость между углом наклона Р 7 и изменением рассто ни  между стрелой 9 и Р при неизменном ее вылете, 1 sin ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к системам управлени  одноковшовых экскаваторов типа пр ма  лопата и предназначено дл  защиты стрелы от ударов задней стороной передней части руко ти

Цель изобретени  - повьш1ение надежности за счет защиты стрелы от удара руко тью.

На фиг. 1 изображена функциональ- на  схема устройства дл  управлени  экск-аватором типа пр ма  лопата; на фиг.2 - функциональна  схема Логического устройства; на фиг.З - реализуема  функциональным преобразова- телем зависимость граничной величины вылета руко ти от угла поворота сед- лового подпшпника,

Командоконтроллер 1 напора выходо подключен к системе 2 управлени  приводом напора 3, командоаппарат 4 подъема выходом подключен к системе 5 управлени  приводом 6 подъема. Руко ть 7 посредством седлового подшипника 8 крепитс  к стреле 9.

Датчик 10 скорости привода напора датчик 11 вылета руко ти, датчик 12 угла наклона руко ти через функциональный преобразователь 13 подключен к входам регул тора 14 положени  ру- ко ти, К другим входам регул тора 14 присоединены дифференцирующий элемент 15, входом св занный с выходом функционального преобразовател  13, и задатчик 16 допустимого приближе- ни .

Однопол рный усилитель 17 входами св зан с выходами командоаппарата 1 напора и регул тора 14 положени  руко ти . Логический блок 18 входами св зан с командоконтроллером подъема 4, датчиком 12 угла наклона руко ти и с выходом регул тора 14 положени  руко ти. Логический блок 18 содержит первый источник 19 посто нного напр жени , соединенный черкез последовательно включенный первый ключ 20, второй ключ 21 и третий ключ 22 с входом системы 5 управлени .привода подъема.

Второй источник 23 посто нного напр жени  через четвертый ключ 24, п тьй ключ 25 и третий ключ 22 также соединен с системой 5 управлени  приводом подъема. Нелинейное звено 26, входом подключенное к командоаппара- ту 4 подъема, выходом св зано, с управл ющим входом ключа 20 и через ин- вертор 27 с управл ющим входом ключа 24. Управл ющий вход ключа 22 подключен к выходу регул тора 14 положени  руко ти. Релейный элемент 28, входом св занньш с датчиком угла наклона руко ти, подключен выходом к управл ющим входам второго 21 и п того 25 ключей.

Устройство функционирует следующим образомс

Рассмотрим его вначале без учета скорости привода 6 подъема. Опасность удара по стреле 9 возникает при приближении I к ней задней или внутренней стороны передней части руко ти

ближе определенного рассто ни . Это рассто ние определ етс  величиной тормозного пути, необходимого дл  останова руко ти без ее удара о стре10

15

приближени  к стреле внутренней стороны передней части руко ти. Таким образом, управление приводом напора осуществл етс  в функции удалени  руко ти от стрелы и скорости изменени  этого удалени .

На однопол рный усилитель 17, кроме сигнала с регул тора 14 положени  , подаетс  также сигнал с выхода командоаппарата 1 напора. Максималь- ный сигнал на выходе усилител  17 в два раза больше максимального сигнала с выхода командоаппарата напора на вт гивание руко ти. Зона нечувствительности усилител  17 выбираетс  равной максимальному сигналу с выхода командоаппарата 1 напора на вт гивание руко ти. При максимальном сигнале на выходе регул тора 14 положени  и максимальном сигнале командоаппарата в направлении на вт гивание руко ти сигнал с выхода однопол рного усили - тел  17 также максимален и он дейстлу . Положение задней стороны перед;- ней части руко ти 7,относительно стрелы 9 зависит от вылета руко ти, который определ етс  с помощью датчика 11,вылета руко ти. Однако при одном и том же вьшете руко ти рассто ние от задней стороны ее передней части до стрелы нелинейио зависит от угла наклона руко ти 7. Вли - ние угла наклона руко ти на ее рассто ние до стрелы  вл етс  нелинейным и может быть рассг итано по известной методике.

Угол наклона руко ти определ етс  с помощью датчика 12 угла наклона руко ти, механической передачей св занного с седловым подщипником 8. Нелинейна  зависимость между углом наклона руко ти и изменением рассто - 20 ни  между стрелой и задней стороной .передней части руко ти реализуетс  С помощью функционального преобразовател  13 фиг.З).

Сигналы с датчика 11 вьшета руко - 25 вует на систему 2 управлени  напором ти и функционального преобразовател  в направлении на выдвижение руко ти. 13 поступают на входы регул тора 14 Таким образом, однопол рный усили- положени  руко ти. Сумма этих сигналов пропорциональна текущему рассто нию между стрелой и внутренней сторо- 30 ной передней части руко ти.

Сигнал с выхода задатчика 16 определ ют минимально допустимое прибли-.: жение руко ти к стреле Если этот сигнал меньше суммы сигналов с датчика 11 и с функционального преобразо-, вател  13, на выходе регул тора положени  руко ти напр жение равно нулю. В противном случае на выходе, регул тора 14 положени  руко ти по вл етс  40 сигнал, поступающий на вход однопол рного усилител , имеющего характеристику с зоной нечувствительности и с насыщением.

В зависимости от скорости приближени  руко ти к стреле значение минимально допустимого приближени  руко ти к стреле корректируетс  с помощью датчика 10 скорости привода напора и дифференцирующего элемента 15. Сиг- gg по стреле возможен даже при макси- нал на выходе датчика Ю скорости мальной скорости привода напора в напора пропорционален производной направлении вьщвижение руко ти. Этот вьтета руко ти, а сигнал на выходе . удар может возникнуть, например, при дифференцирующего элемента 15 - про- подн том ковще, малом вылете руко ти изводной напр жени , характеризующего gg и большой скорости привода на подъем, приближени  руко ти к стреле, вызывае- или при опущенной руко ти и большой мое ее поворотом относительно мгновен- скорости привода подъема на опускание ного центра вращени . Сумма этих двух ковша. Поэтому в этих ситуаци х с вы- сигналов пропорциональна скорости хода логического блока 18 на систему

тель 17 совместно со св зью медДУ ко- мандоаппаратом напора 1 и системой 2 управлени  выполн ют функцию узла выделени  наибольшего из двух сигналов: от регул тора 14 положени  руко ти и от командоаппарата напора, измеренного от значени , соответст- 25 вующего максимальному напр жению на вт гивание руко ти.

Функционирование регул тора 14 положени  руко ти исключает возможность удара руко тью по стреле в результате ошибочных переключений ко- . мандоаппаратом напора 1, производимых машинистом, только при относительно небольших значени х скорости привода подъема.

Исследование кинематики движени  руко ти, а также анализ аварий экскаваторов , возникших в результате ударов по стреле, показывает, что в отдельных положени х руко ти удар

45

0

5

приближени  к стреле внутренней стороны передней части руко ти. Таким образом, управление приводом напора осуществл етс  в функции удалени  руко ти от стрелы и скорости изменени  этого удалени .

На однопол рный усилитель 17, кроме сигнала с регул тора 14 положени  , подаетс  также сигнал с выхода командоаппарата 1 напора. Максималь- ный сигнал на выходе усилител  17 в два раза больше максимального сигнала с выхода командоаппарата напора на вт гивание руко ти. Зона нечувствительности усилител  17 выбираетс  равной максимальному сигналу с выхода командоаппарата 1 напора на вт гивание руко ти. При максимальном сигнале на выходе регул тора 14 положени  и максимальном сигнале командоаппарата в направлении на вт гивание руко ти сигнал с выхода однопол рного усили - тел  17 также максимален и он дейст0

25 вует на систему 2 управлени  напором в направлении на выдвижение руко ти. Таким образом, однопол рный усили 30

40

gg по стреле возможен даже при макси- мальной скорости привода напора в направлении вьщвижение руко ти. Этот удар может возникнуть, например, при подн том ковще, малом вылете руко ти gg и большой скорости привода на подъем, или при опущенной руко ти и большой скорости привода подъема на опускание ковша. Поэтому в этих ситуаци х с вы- хода логического блока 18 на систему

тель 17 совместно со св зью медДУ ко мандоаппаратом напора 1 и системой 2 управлени  выполн ют функцию узла выделени  наибольшего из двух сигналов: от регул тора 14 положени  руко ти и от командоаппарата напора, измеренного от значени , соответст- 25 вующего максимальному напр жению на вт гивание руко ти.

Функционирование регул тора 14 положени  руко ти исключает возможность удара руко тью по стреле в результате ошибочных переключений ко- . мандоаппаратом напора 1, производимых машинистом, только при относительно небольших значени х скорости привода подъема.

Исследование кинематики движени  руко ти, а также анализ аварий экскаваторов , возникших в результате ударов по стреле, показывает, что в отдельных положени х руко ти удар

45

5 управлени  подъема подаетс  сигнал, уменьшающий скорость подъемной лебедки . Так при подъеме руко ти этот сигнал подаетс  в систему управлени  приводом подъема от первого источника 19 посто нного напр жени  через первый 20, второй 21 и третий 22 ключи , если эти ключи замкнуты. Замыкание ключа 20 происходит при подаче 10 на его управл ющий вход положительного сигнала с нелинейного звена 26, входом соединенного с командоаппара- том подъема 4, Положительный сигнал на выходе нелинейного зйена 26, имею- 45 щего релейную характеристику с зоной нечувствительности, по вл етс  при сигнале задани  скорости подъема в направлении на подъем ковша и значении этого сигнала большем половины 20 от Максимального значени .

Замыкание ключа 21 происходит при подаче на его управл ющий вход положительного сигнала, с выхода релейного

большем 90. Одновременно можно замкнуть один из двух ключей, второй 21 или п тый 25.

Таким образом, защита стрелы от удара руко тью осуществл етс  путем воздействи  на привод напора в функции положени  руко ти, а при определенных ситуаци х - путем уменьшени  скорости привода подъемао

Датчик 12 угла наклона руко ти и датчик 11 вылета руко ти можно реализовать на базе датчиков положени « Нелинейное звено 26, релейный элемент 28, функциональный преобразователь, дифференцирующий элемент 15 можно реализовать на базе операционного усилител  Ключи можно выполнить на базе микросхем. Указанные элементы можно реализовать на базе серийно выпускаемых интегральньпс микросхем. Регул тор 14 положени  целесообразно реализовать пропорциональным на основе операционного усилител . Одэлемента 28, входом св занного с дат- нопол рный усилитель 10 и логическое

чиком 12 угла наклона руко ти.

Положительньш сигнал на выходе релейного элемента 28 соответствует углу меркду верхней частью стрелы и руко тью, меньшем 90 о Замыкание ключа 22 происходит при по влении положительного сигнала на выходе регул тора 14 положени  руко ти, т.е.. при возникновении опасности удара по стреле. При, опускании ковша на вход системы 5 управлени  подъема через четвертый 24, п тый 25 и третий 22 ключи поступает сигнал от второго источника посто нного напр жени ; действующий на уменьшение скорости опускани  ковша и имеющий пол рность, обратную пол рности первого источника 23 посто нного напр жени . Ключ 24 замкнут, если на его управл ющий

30

устройство 18 можно выполнить также на операционных усилител х. Задатчик допустимого приближени  выполнен на базе источника посто нного напр жени  .

Формул а изобретени 

1.Устройство дл  управлени  эк- 35 скаватором типа пр ма  лопата, содержащее командоконтроллеры подъема и напора, соединенные соответственно с первыми входами систем управлени  подъема и напора, выходы которых под- 40 ключены к приводам подъема и напора, отличающеес ;, тем, что, с целью повьшгени  надежности за счет защиты стрелы от удара руко тью, оно

снабжено датчиком скорости привода вход с инвертора 27 поступает положи- 45 напора, датчиком вылета руко ти, дат- тельный сигнал. Положительный сигнал чиком угла наклона руко ти, задатчи- на выходе инвертора 27, входом св зан- ком допустимого приближени , диффе- ного с нелинейным звеном 26, по вл етс  при положении командоаппарата 4 подъема на спуск ковша и задании на скорость: подъема не меньше половины от максимального. Одновременно замкнут может быть только один из двух ключей: первый 20 или четвертьй 24. Ключ 25 замыкаетс  при подаче на

ренцирующим элементом, однопол рным усилителем, функциональным преобразо50 вателем , логическим блоком и регул тором положени  руко ти, при этом выходы датчика скорости привода напора , датчика выпета руко ти, задатчи- ка допустимого приближени , функцир55 нального преобразовател  и дифференего управл ющий вход отрицательного сигнала с выхода релейного элемента 28, по вл ющегос  при угле между верхней частью стрелы 9 и руко ти.

большем 90. Одновременно можно замкнуть один из двух ключей, второй 21 или п тый 25.

Таким образом, защита стрелы от удара руко тью осуществл етс  путем воздействи  на привод напора в функции положени  руко ти, а при определенных ситуаци х - путем уменьшени  скорости привода подъемао

Датчик 12 угла наклона руко ти и датчик 11 вылета руко ти можно реали зовать на базе датчиков положени « Нелинейное звено 26, релейный элемен 28, функциональный преобразователь, дифференцирующий элемент 15 можно реализовать на базе операционного усилител  Ключи можно выполнить на базе микросхем. Указанные элементы можно реализовать на базе серийно выпускаемых интегральньпс микросхем. Регул тор 14 положени  целесообразно реализовать пропорциональным на основе операционного усилител . Од

устройство 18 можно выполнить также на операционных усилител х. Задатчик допустимого приближени  выполнен на базе источника посто нного напр жени  .

Формул а изобретени 

Claims (1)

1.Устройство дл  управлени  эк- скаватором типа пр ма  лопата, содержащее командоконтроллеры подъема и напора, соединенные соответственно с первыми входами систем управлени  подъема и напора, выходы которых под- ключены к приводам подъема и напора, отличающеес ;, тем, что, с целью повьшгени  надежности за счет защиты стрелы от удара руко тью, оно

снабжено датчиком скорости привода 45 напора, датчиком вылета руко ти, дат- чиком угла наклона руко ти, задатчи- ком допустимого приближени , диффе-

ренцирующим элементом, однопол рным усилителем, функциональным преобразо50 вателем , логическим блоком и регул тором положени  руко ти, при этом выходы датчика скорости привода напора , датчика выпета руко ти, задатчи- ка допустимого приближени , функцир55 нального преобразовател  и дифференцирующего элемента подключены к соответствующим входам регул тора положени  руко ти, выход которого соединен с первыми входами логического блока однопол рного усилител , второй вход которого соединен с выходом ко- мандоконтроллера напора, а выход - с вторым входом системы управлени  напором , выход датчика угла наклона руко ти соединен с входом функдионал ного преобразовател  и вторым входом логического блока, третий вход которого соединен с выходом командоконт- роллера подъема, вход дифференцирующего элемента соединен с выходом функционального преобразовател , а выход логического блока соединен с йторым входом системы управлени  подъема.

2о Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что логический блок содержит п ть ключей, нелинейное звено, релейный элемент, инвертор и два источника посто нного на-

364669

пр жени , при этом управл ющий вход третьего ключа  вл етс  первьтм входом логического блока, вторым входом 5 которого  вл етс  вход релейного элемента, а третьим входом - вход линейного звена, выход первого источника посто нного напр жени  через первый и второй ключи соединен с вхо- 10 дом третьего ключа, выход нелинейного звена соединен с управл ющим входом первого ключа и входом инвертора, выход которого подключен к управл ющему входу четвертого ключа, выход 5 релейного элемента соединен с управл ющими входами второго и п того ключей, а выход второго источника посто нного напр жени  через четвер тый и п тый ключи Соединен с входом третьего ключа, выход которого  вл етс  выходом логического блока о

20

(р1/.2

О Ю 20 30 0 SO 60 70 80 SO 700 Уго/) ру/ олл71/,град

фиг.з