SU874909A1 - Device for controlling excavator electric slewing drive - Google Patents

Description

Изобретение относится к строительному и горному машиностроению, в частности к экскаваторам.The invention relates to construction and mining engineering, in particular to excavators.

В механизмах поворота экскавато- _ ров действуют периодические возмущаю- ° щие момейты, обусловленные кинематическими несовершенствами зубчатых зацеплений редукторов. Под действием этих моментов в режиме резонанса имеют место значительные динамические усилия в механизмах поворота.In the turning mechanisms of excavators, periodic disturbing moments act due to the kinematic imperfections of the gears of the gears. Under the influence of these moments in the resonance mode, significant dynamic forces take place in the rotation mechanisms.

Известны устройства для управления электроприводом поворота экскаваторов с гибкими обратными связями по току якоря, скорости двигателя или 15 его ЭДС fl ].Known devices for controlling the electric rotation of excavators with flexible feedbacks on the armature current, engine speed or its 15 EMF fl].

Известно также устройство для уп- равления электроприводом экскаватора, выполненным по системе; управляемый 20 преобразователь-двигатель с двухконтурной системой подчиненного регулирования, содержащее регуляторы и датчики тока и скорости СИНедостатком известных устройств 25 является недостаточная надежность электромеханического оборудования механизма поворота. *A device for controlling an electric drive of an excavator made according to a system is also known; controlled 20 converter-motor with a dual-circuit slave control system, containing regulators and current and speed sensors SIN. A disadvantage of the known devices 25 is the lack of reliability of the electromechanical equipment of the rotation mechanism. *

Цель изобретения - повышение надежности электромеханического обору- 30 дования механизма поворота экскаватора.The purpose of the invention is to increase the reliability of electromechanical equipment of the mechanism of rotation of the excavator.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено дифференцирующим усилителем, инвертором и стабилитроном, причем вход регулятора тока подключен к выходу дифференцирующего усилителя, один вход которого непосредственно, а другой через инвертор соединены со стабилитроном, подключенный к датчику скорости.This goal is achieved by the fact that the device is equipped with a differentiating amplifier, an inverter and a zener diode, and the input of the current regulator is connected to the output of the differentiating amplifier, one input of which is directly and the other through an inverter connected to a zener diode connected to a speed sensor.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 амплитудно-частотные характеристики электромеханической системы в виде отношения амплитуды момента в упругой связи механизма М_р к амплитуде возмущающего момента. Μ_βв функции частоты возмущающего момента.Figure 1 shows the functional diagram of the device; in FIG. 2 amplitude-frequency characteristics of the electromechanical system in the form of the ratio of the amplitude of the moment in the elastic coupling of the mechanism M _p to the amplitude of the disturbing moment. Μ _β as a function of the frequency of the disturbing moment.

Кривая 1 соответствует амплитудно-частотной характеристике системы без дифференцирующего усилителя, а кривая 2 - с дифференцирующим усилителем. По горизонтальной оси отложена частота возмущающего момента М_в-О/д,а также пропорциональная ей относительная частота вращения двигателя (Vflijy соответствующая UJg (U>, СУц текущая и номинальная частота вращения двигателя). По вертикальной оси фиг.2 отложено отношение амплитуды момента в упругой связи механизма Мр к амплитуде возмущающего момента Mg.Curve 1 corresponds to the amplitude-frequency characteristic of a system without a differentiating amplifier, and curve 2 corresponds to a differentiating amplifier. The horizontal axis represents the frequency of the disturbing moment M _in -O / d, as well as the relative engine speed proportional to it (Vflijy corresponding to UJg (U>, SC the current and nominal engine speed). The vertical axis of figure 2 represents the ratio of the amplitude of the moment to the elastic coupling of the mechanism Mr to the amplitude of the perturbing moment Mg.

Устройство для управления электроприводом поворота экскаватора содержит дифференцирующий усилитель 1, выход которого соединен со входом регулятора 2 тока. Усилитель 1 имеет два входа, которые подключены к датчику 3 скорости через стабилитрон 4 и инвертор 5. Регулятор 2 тока, вход которого соединен с регулятором 6 скорости, подключен к системе импульсно-фазового управления .тиристор-: ного преобразователя 7. Напряжение тиристорного преобразователя подается на двигатель 8, кинематически ’ связанный через упругую связь 9 (редуктор) с поворотной платформой 10.A device for controlling the electric rotation of the excavator contains a differentiating amplifier 1, the output of which is connected to the input of the current controller 2. The amplifier 1 has two inputs that are connected to the speed sensor 3 through a zener diode 4 and an inverter 5. The current regulator 2, the input of which is connected to the speed controller 6, is connected to a pulse-phase control system of a thyristor converter 7. The voltage of the thyristor converter is supplied to the engine 8 kinematically connected through an elastic connection 9 (gear) with the rotary platform 10.

Устройство работает следующим об' разом.The device operates as follows.

На первом этапе разгона механиз.ма стабилитрон 4 заперт, так как напряжение с выхода датчика 3 скорости , пропорциональное частоте возмущающего момента (t>_B^ меньше соот- .At the first stage of acceleration, the zener diode 4 is locked, since the voltage from the output of the speed sensor 3 is proportional to the frequency of the disturbing moment (t> _B ^ is less than, respectively.

ветствующей допустимому моменту в механизме. При этом амплитудно-частотная характеристика системы соответствует кривой 1 (фиг.2). Резонансная частота колебаний электромеханической системы dMp =tt>p4_Ha участке 1 частота возмущающего момента меньше резонансной частоты Ufa ,т.е. система работает в дорезонансной области кривой 1 (W_B < )·corresponding to the permissible moment in the mechanism. In this case, the amplitude-frequency characteristic of the system corresponds to curve 1 (Fig. 2). The resonant frequency of oscillations of the electromechanical system dMp = tt> p4_Ha in section 1, the frequency of the disturbing moment is less than the resonant frequency Ufa, i.e. the system operates in the pre-resonance region of curve 1 (W _B <)

При достижении частоты вращения платформы = стабилитрон пробивается, и к регулятору тока 2 подключается дифференцирующий усилитель 1 с цепочкой R4C4 на одном входе и цепочкой R^C _z и инвертором на другом входе.When the platform speed = zener diode is reached, a zener diode breaks through, and a differentiating amplifier 1 is connected to the current regulator 2 with a chain R4C4 at one input and a chain R ^ C _z and an inverter at another input.

При прохождении сигнала с датчика 3 скорости через стабилитрон 4 и дифференцирующий усилитель 1 на вход регулятора тока амплитудно-частотная характеристика электромеханической системы соответствует кривой 2 (фиг.2). Резонансная частота колебаний электромеханической системы для кривой 2 соответствует СУр2₍т.е. на участке I I частота возмущающего момента (ί?Β>(4)ρ_{2 (}следовательно система работает в зарезонансной области кривой 2.When the signal from the speed sensor 3 passes through the zener diode 4 and the differentiating amplifier 1 to the input of the current regulator, the amplitude-frequency characteristic of the electromechanical system corresponds to curve 2 (Fig. 2). The resonant vibrational frequency of the electromechanical system for curve 2 corresponds to СУр2 ₍ i.e., in section II, the frequency of the disturbing moment (ί? Β> (4) ρ _{2 (} therefore, the system operates in the resonance region of curve 2.

При дальнейшем увеличении частоты вращения платформы или установившемся движении сигнал с датчика 3 скорости через стабилитрон 4 и усилитель 1 поступает на вход регулятора тока, и механизм поворота работает в зарезонансной области кривой 2.With a further increase in the platform rotation speed or steady motion, the signal from the speed sensor 3 through the zener diode 4 and amplifier 1 is fed to the input of the current regulator, and the rotation mechanism operates in the out-of-resonance region of curve 2.

На первом этапе торможения стабилитрон открыт до при дальнейшем снижении стабилитрон закрывается, амплитудно-частотная характеристика системы соответствует кривой 1, и механизм поворота работает в дорезонансной области.At the first stage of braking, the zener diode is open until the zener diode closes with a further decrease, the amplitude-frequency characteristic of the system corresponds to curve 1, and the rotation mechanism operates in the pre-resonance region.

Таким образом, в режимах разгона установившегося движения и торможения поворотной платформы исключается режим резонанса, амплитуда колебаний момента в упругой связи Мр не превышает допустимого значения, соответствующего точке А на фиг.2, т.е. устройство обеспечивает эффективное снижение динамических усилий и, таким образом, повышение надежности механизма поворота.Thus, in the modes of acceleration of steady motion and braking of the turntable, the resonance mode is excluded, the amplitude of the moment fluctuations in the elastic coupling Mr does not exceed the allowable value corresponding to point A in figure 2, i.e. the device provides an effective reduction in dynamic forces and, thus, increasing the reliability of the rotation mechanism.

Применение устройства для управления электроприводом поворота экскаватора существенно ограничивает динамические усилия в механизме, так коэффициент динамичности, т.е. отношение максимального момента к возмущающему моменту снижается в 2-3 раза. Это позволяет уменьшить вес механизма поворота. Одновременно с экономией металла в результате снижения динамических усилий увеличивается надежность и долговечность механизма поворота, уменьшаются затраты на ремонт оборудования, сокращаются простои и увеличивается эксплуатационная производительность экскаватора.The use of a device for controlling the electric drive of turning the excavator significantly limits the dynamic forces in the mechanism, so the dynamic coefficient, i.e. the ratio of the maximum moment to the disturbing moment is reduced by 2-3 times. This reduces the weight of the rotation mechanism. At the same time as metal is saved as a result of reduced dynamic forces, the reliability and durability of the rotation mechanism increase, equipment repair costs are reduced, downtime is reduced, and the excavator's operational productivity is increased.

Claims (2)

фиг.2 отложено отношение амплитуды момента в упругой св зи механизма Мр к амплитуде возмущающего момента Мд. Устройство дл  управлени  электро приводом поворота экскаватора содержит дифференцирующий усилитель 1, выход которого соединен со входом регул тора 2 тока. Усилитель 1 имеет два входа, которые подключены к дат чику 3 скорости через стабилитрон 4 и инвертор 5. Регул тор 2 тока, вход которого соединен с регул тором 6 скорости, подключен к системе импульсно-фазового управлени  .тиристор ного преобразовател  7. Напр жение тиристорного преобразовател  подаетс  на двигатель 8, кинематически св занный через упругую св зь 9 (редуктор) с поворотной платформой 1 Устройство работает следуквдим об разом. На первом этапе разгона механиз-ма стабилитрон 4 заперт, так как напр жение с выхода датчика 3 скорос ти , пропорциональное частоте возмущающего момента (Ug. меньше tC, соответствующей допустимому моменту в механизме. При этом амплитудно-частотна  характеристика системы соответствует кривой 1 (фиг.2). Резонанс на  частота колебаний электромеханической системы cJWp .Ha участке 1 частота возмущающего момента (JL}g меньше резонансной частоты Шр,т.е. система работает в дорезонансной области кривой l() При достижении частоты вращени  платформы tts B-t стаб-илитрон проби ваетс , и к регул тору тока 2 подключаетс  дифференцирующий усилитель 1 с цепочкой на одном входе и цепочкой 2. и инвертором на другом входе. При прохождении сигнала с датчика 3 скорости через стабилитрон 4 и дифференцирующий усилитель 1 на. вход регул тора тока амплитудно-частотна  характеристика электромеханической системы соответствует кривой 2 (фиг.2). Резонансна  частота колебаний электромеханической системы дл  кривой 2 соответствует .е. на участке )I частота возмущающего момента (fgXjypg,следовательно система работает в зарезоНансной области кривой 2. При дальнейшем увеличении частот вращени  платформы или установившем с  движении сигнал с датчика 3 скорости через стабилитрон 4 и усилите 1 поступает на вход регул тора тока и механизм поворота работает в зарезонансной области кривой 2. На первом этапе торможени  стабилитрон открыт до , при дальнейшем снижении (i)- стабилитрон закрываетс , амплитудно-частотна  характеристика системы соответствует кривой 1, и механизм поворота работает в дорезонансной области. Таким образом, в режимах разгона установившегос  движени  и торможени  поворотной платформы исключаетс  режим резонанса, амплитуда колебаний момента в упругой св зи Мр не превышает допустимого значени , соответствующего точке А на фиг.2, т.е. устройство обеспечивает эффективное снижение динамических усилий и,таким образом, повышение надежности механизма поворота. Применение устройства дл  управлени  электроприводом поворота экскаватора существенно ограничивает динамические усили  в механизме, так коэффициент динамичности, т.е. отношение максимального момента к возмущающему моменту снижаетс  в 2-3 раза. Это позвол ет уменьшить вес механизма поворота. Одновременно с экономией металла в результате снижени  динамических усилий увеличиваетс  надежность и долговечность механизма поворота, уменьшаютс  затраты на ремонт оборудовани , сокращаютс  простои и увеличиваетс  эксплуатационна  производительность экскаватора. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  электроприводом поворота экскаватора, выполненным по системе управл емый преобразователь-двигатель с двухконтурной системой подчиненного регулировани  , содержащее регул торы и датчики тока и скорости, отличающеес  тем, что, с целью повьвиени  надежности электромеханического оборудовани  механизма поворота , оно снабжено дифференцирующим усилителем, инвертором и стабилитроном , причем вход регул тора тока подключен к выходу дифференцирующего усилител , один вход которого непосредственно, а другой через инвертор соединены со стабилитроном , подключенным к датчику скорости. Источники информации, . прин тые во внимание при экспертизе 1.Волков Д. П. и Каминска  Д.А. Динамика электромеханических систем экскаваторов, М., Машиностроение, 1971. Fig. 2 shows the ratio of the amplitude of the moment in the elastic coupling of the mechanism Mp to the amplitude of the disturbing moment Md. The device for controlling the electric drive of the excavator rotation contains a differentiating amplifier 1, the output of which is connected to the input of the current regulator 2. Amplifier 1 has two inputs that are connected to speed sensor 3 via Zener diode 4 and inverter 5. A current regulator 2, the input of which is connected to speed controller 6, is connected to a pulse-phase control system of a thyristor converter 7. The thyristor voltage the converter is fed to the motor 8, which is kinematically connected through elastic coupling 9 (reducer) to the turntable 1. The device operates in the following manner. At the first stage of acceleration, the mechanism of the Zener diode 4 is locked because the voltage from the output of the speed sensor 3 is proportional to the frequency of the disturbing moment (Ug. Less than tC corresponding to the allowable moment in the mechanism. At that, the amplitude-frequency characteristic of the system corresponds to curve 1 (FIG. .2). Resonance on the oscillation frequency of the electromechanical system cJWp .Ha section 1 is the frequency of the disturbing moment (JL} g is less than the resonant frequency of Wp, i.e. the system operates in the preresonance region of the curve l () When the rotation frequency of the platform tts Bt Ab-Yitron is punched and Differential Amplifier 1 is connected to Current Controller 2 with a chain at one input and Chain 2. And an inverter at the other input. When the signal from the speed sensor 3 passes through Zener diode 4 and Differential Amplifier 1 at the controller input The current amplitude-frequency characteristic of the electromechanical system corresponds to curve 2 (Fig. 2). The resonant frequency of oscillations of the electromechanical system for curve 2 corresponds to i. on the section) I is the frequency of the disturbing moment (fgXjypg, therefore the system works in the cut-off region of curve 2. With a further increase in the frequency of rotation of the platform or established with movement, the signal from speed sensor 3 through Zener diode 4 and gain 1 is fed to the input of the current regulator and the turn mechanism works in the resonance region of curve 2. At the first stage of braking, the zener diode is open until, with a further decrease (i) - the zener diode closes, the amplitude-frequency characteristic of the system corresponds to curve 1, and the mechanism a works in the preresonance region. Thus, in the modes of steady-state acceleration and deceleration of the turntable, the resonance mode is eliminated, the amplitude of moment oscillations in the elastic connection Mp does not exceed the allowable value corresponding to point A in Fig. 2, i.e. the device provides effective reduction of dynamic forces and, thus, increased reliability of the turning mechanism. The use of a device for controlling the electric drive of an excavator's rotation significantly limits the dynamic forces in the mechanism, so the dynamic coefficient, i.e. the ratio of the maximum moment to the disturbing moment decreases by a factor of 2-3. This reduces the weight of the turning mechanism. Simultaneously with the saving of metal as a result of a reduction in dynamic forces, the reliability and durability of the steering mechanism increases, the equipment repair costs are reduced, the downtime is reduced, and the excavator's operational performance increases. Apparatus for controlling an electric drive of an excavator's rotation made according to a controlled transducer-motor system with a dual-circuit slave control system, containing controllers and current and speed sensors, characterized in that, in order to improve the reliability of the electromechanical equipment of the steering mechanism, it is equipped with a differentiating amplifier , an inverter and a zener diode, with the input of the current controller connected to the output of a differentiating amplifier, one input of which is directly Twain and the other via an inverter connected to the zener diode, connected to the speed sensor. Information sources, . taken into account during the examination 1. D. P. Volkov and D. Kaminska Dynamics of electromechanical systems of excavators, M., Mashinostroenie, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 418949, кл. Н 02 .Р 5/06, 1971.2. Authors certificate of the USSR 418949, cl. H 02. R 5/06, 1971.