Устройство управления многоприводным механизмом подачи горной машины

 

Изобретение относится к горной промышленности , а именно к средствам автоматического управления электроприводами угледобывающих комбайнов, и позволяет повысить их производительность и надежность Датчик 3 нагрузки электропривода резания, источник 5 опорного сигнала и регулятор 4 нагрузки задают величину скорости электроприводам 13 и 14 рабочей и холостой ветви тяговой цепи, обеспечивая номинальную нагрузку электропривода резания . Датчики 1 и 2 контролируют нагрузку электроприводов 13 и 14. Блок 10 выравнивания нагрузки и сумматоры 8 и 9 обеспечивают равенство значений нагрузки электроприводов 13 и 14 путем регулирования их скорости. Узел 11 выделения максимального сигнала выделяет большую величину из значений нагрузки электроприводов 13 и 14, которая сравнивается с максимально допустимым значением, заданным источником 5 опорного сигнала, и при его превышении скорость подачи комбайна резко снижается и снижается нагрузка электроприводов 13 и 14. 1 ил. СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1731946 А1 (si)s Е 21 С 35/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795254/03 (22) 22,02.90 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Новомосковский филиал Московского химико-технологического института им, Д.И.Менделеева (72) Г.И.Бабакин (53) 622,232.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1134711, кл. Е 21 С 35/24, 1983, Авторское свидетельство СССР

¹ 362917, кл. Е 21 С 21/00, 1969, (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОПРИВОДНЫМ МЕХАНИЗМОМ ПОДАЧИ

ГОРНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к горной промышленности, а именно к средствам автоматического управления электроприводами угледобывающих комбайнов, и позволяет повысить их производительность и надежИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в системе автоматического регулирования и управления электроприводами угольных комбайнов.

Известно устройство управления с вынесенной.системой подачи очистного комбайна, содержащее электромагнитную муфту скольжения тянущего привода, соединенную с регулятором нагрузки и скорости, электромагнитную муфту скольжения подтягивающего привода, соединенную с регулятором тока блок сравнения, задатчик усилия, вычитающий блок, датчик мощности подтягивэющего привода, датчик давления в гидродомкрате подтягивающего привода.

При этом выход датчика мощности подтягиность. Датчик 3 нагрузки электропривода резания, источник 5 опорного сигнала и ре. гулятор 4 нагрузки задают величину скорости электроприводам 13 и 14 рабочей и холостой ветви тяговой цепи, обеспечивая номинальную нагрузку электропривода резания. Датчики 1 и 2 контролируют нагрузку электроприводов 13 и 14. Блок 10 выравнивания нагрузки и сумматоры 8 и 9 обеспечивают равенство значений нагрузки электроприводов 13 и 14 путем регулирования их скорости. Узел 11 выделения максимального сигнала выделяет большую величину из значений нагрузки электроприводов 13 и 14, которая сравнивается с максимально допустимым значением, заданным источником 5 опорного сигнала, и при его превышении скорость подачи комбайна резко снижается и снижается нагрузка электроприводов 13 и 14. 1 ил. вающего привода соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого соединен с выходом датчика давления в гидродомкрате подтягивающего привода, выход вычитающего блока соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика усилия, а выход — с входом регулятора тока.

Применение в известном устройстве электромагнитных муфт скольжения приводит к повышенным потерям электрической энергии, особенно нэ низких скоростях работы; нагрузка привода холостой ветви не зависит от нагрузки тянущего привода, а определяется заданным значением натяжения, что приводит к тому, что неэффективно используется привод холостой ветви; при1731946

15

25

55 воды рабочей и холостой ветвей тяговой цепи загружены неравномерно.

Наиболее близок к предлагаемому устройство управления многоприводным вынесенным механизмом подачи горной машины, содержащее приводы рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, датчик нагрузки электропривода резания, присоединенный к первому входу регулятора нагрузки, элемент сравнения, регулятор тока, датчики нагрузки приводов рабочей и холостой ветвей, выходы которых присоединены через элемент сравнения к регулятору тока привода холостой ветви тяговой цепи.

В данном устройстве нагрузка приводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи в статике и динамике неравномерна, поэтому привод ветви тяговой цепи недоиспользуется по мощности в статике; в динамических режимах пуска, наброса и сброса нагрузки один из приводов периодически может переходить в генераторный режим, т.е, также использоваться неэффективно; схема рассчитана на устранение перегрузки привода рабочей ветви тяговой цепи, и при перегрузке привода холостой ветви тяговой цепи нагрузка не выравнивается из-за несимметричности системы управления; при быстрой перегрузке любого из приводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи их нагрузка не ограничивается.

Цель изобретения — повышение производительности и надежности горной машины за счет выравнивания нагрузки приводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи в статике и динамике, Указанная цель достигается тем, что в устройство управления многоприводным механизмом подачи горной машины, содержащее датчики нагрузки электроприводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, датчик нагрузки электропривода резания, регулятор нагрузки, первый и второй источники опорного сигнала, первый элемент сравнения, второй вход которого соединен с вторым источником опорного сигнала, дополнительно введены два сумматора, блок выравнивания нагрузки, узел выделения максимального сигнала, диод. При этом первый и второй входы регулятора нагрузки соединены соответственно с датчиком нагрузки электропривода резания и первым источником опорного сигнала, выход регулятора нагрузки соединен с первым входом первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с управляющим входом электроприводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, выход датчика нагрузки электропривода рабочей ветви тяговой цепи присоединен к первому входу блока выравнивания нагрузки и первому входу узла выделения максимального сигнала, выходдатчика нагрузки электропривода холостой ветви тяговой цепи — к второму входу блока выравнивания нагрузки и второму входу узла выделения максимального сигнала, первый выход блока выравнивания нагрузки — к вторым входам первого и второго сумматоров, а второй выход — к третьему входу первого и второго сумматоров, выход узла выделения максимального сигнала — к первому входу первого элемента сравнения, а выход элемента сравнения через диод — к четвертому входу первого и второго сумматора, Кроме того, блок выравнивания нагрузки включает второй элемент сравнения, первый и второй компараторы, узел выделения модуля, регулятор выравнивания нагрузки, первый и второй ключи, при этом первый вход блока выравнивания нагрузки присоединен к первому входу второго элемента сравнения, выход которого через первый компаратор присоединен к управляющему входу первого ключа, через второй компаратор — к управляющему входу второго ключа, и через последовательно соединенные узел выделения модуля, регулятор выравнивания нагрузки — к входам первого и второго ключей, выход первого ключа является первым выходом блока выравнивания нагрузки, а выход второго ключа — вторым выходом блока выравнивания нагрузки.

Устройство управления многоприводным механизмом подачи горной машины содержит датчики нагрузки электроприводов рабочей 1 и холостой 2 ветвей тяговой цепи, датчик 3 нагрузки электропривода резания, регулятор 4 нагрузки, первый 5 и второй 6 источники опорного сигнала, первый элемент 7 сравнения, второй вход которого соединен с вторым источником 6 опорного сигнала, два сумматора 8, 9, блок 10 выравнивания нагрузки, узел 11 выделения максимального сигнала, диод 12. При этом первый и второй входы регулятора 4 нагрузки соединены соответственно с датчиком 3 нагрузки электропривода резания и первым источником 5 опорного сигнала, выход регулятора 4 нагрузки соединен с первым входом первого 8 и второго 9 сумматоров, выходы которых соединены соответственно с управляющим входом электроприводов

13, 14 рабочей и холостой ветвей тяговой цепи. Выходдатчика1 нагрузки электропривода 13 рабочей ветви тяговой цепи присоединен к первому входу блока 10 выравнивания нагрузки и первому входу узла 11 выделения максимального сигнала, 1731946

20

50

55 выход датчика 2 нагрузки электропривода

14 холостой ветви тяговой цепи присоединен к второму входу блока 10 выравнивания нагрузки и второму входу узла 11 выделения максимального сигнала, первый выход блока 10 выравнивания нагрузки присоединен к вторым входам первого 8 и второго 9 сумматоров, а второй выход — к третьим их входам. Выход узла 11 выделения максимального сигнала присоединен к первому входу первого элемента 7 сравнения, а выход элемента 7 сравнения через диод 12 присоединен к четвертому входу первого 8 и второго 9 сумматоров.

Блок. 10 выравнивания нагрузки включает второй элемент 15 сравнения, первый

16 и второй 17 компараторы, узел 18 выделения модуля, регулятор 19 выравнивания нагрузки, первый 20 и второй 21 ключи. При этом первый вход блока 10 выравнивания нагрузки присоединен к первому входу второго элемента 15 сравнения, выход которого через первый ком паратор 16 присоединен к управляющему входу первого ключа 20, через второй компаратор 17— к управляющему входу второго ключа 21 и через последовательно соединенные узел

18 выделения модуля, регулятор 19 выравнивания нагрузки — к входам первого 20 и второго 21 ключей, выход первого ключа

20 является первым выходом блока 10 выравнивания нагрузки, а выход второго ключа 21 — вторым выходом последнего.

Рабочая ветвь тяговой цепи — 22, холостая ветвь — 23.

Момент электродвигателей приводов

13, 14 преобразуется в усилие в рабочей 22 и холостой 23 ветвях тяговой цепи с помощью звездочек 24, 25, вращающихся через редукторы (они не показаны на чертеже ) от электроприводов 13, 14.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы горной машины скорость перемещения комбайна и скорость перемещения рабочей 22 и холостой 23 ветвей тяговой цепи определяется сигналом с выхода регулятора 4 нагрузки, подаваемым, соответственно, через первый сумматор 8 на электропривод 13 рабочей ветви и через сумматор 9 — на электропривод 14 холостой ветви. Сигнал на выходе регулятора 4 нагрузки зависит от разности между заданным значением тока Ia электродвигателя резания комбайна, подаваемым с источника 5 опорного сигнала, и фактическим значением 1ф электродвигателя резания, измеряемым датчиком 3 тока, Если фактический ток превышает заданный (повышение крепости угля в зоне работы исполнительного органа комбайна), регулятор

4 нагрузки выдает сигнал на регулируемые электроприводы 13, 14, обеспечивающие снижение скорости перемещения комбайна, и тем самым обеспечивается снижение толщины стружки, момента сопротивления, тока электродвигателя резания комбайна, В случае уменьшения фактического тока, например, из-за снижения крепости гуля, регулятор 4 нагрузки обеспечивает снижение скорости перемещения комбайна, т,е. стабилизацию тока электродвигателя резания комбайна, путем изменения скорости подачи или толщины стружки исполнительного органа комбайна. Особенность данной системы управления заключается в том, что задание скорости на электроприводы 13, 14 от регулятора 4 нагрузки выдается одной величины, т.е. это должно способствовать поддержанию нагрузки (тока) электроприводов

13, 14 на одинаковом уровне, В процессе работы электропривода сопротивление перемещению рабочей 22 и холостой 23 ветвей может меняться, причем случайным образом — перекос цепи на отдельных секциях, заштыбовка участка цепи и т,д.; при этом меняется усилие в ветвях рабочей ветви и токи электродвигателей приводов 13, 14; Для выравнивания нагрузок электроприводов 13, 14 предназначен блок 10 выравнивания нагрузки, на вход которого с датчиков 1 и 2 тока поступают сигналы фактической нагрузки электроприводов 13, 14 — I1, l2. В блоке 10, в элементе 15 сравнения, эти токи сравниваются, и на его выходе появляется сигнал

А=1 — I2, Этот сигнал поступает на компаратор 16 положительного знака Ж, сигнал на выходе которого равен единице, если Ь>0, на компаратор 17 отрицательного знака Л1, сигнал на выходе которого равен единице, если Л< О, и узле 18 выделения модуля А II.

Сигнал 1 Ж с выхода узла 18 поступает на регулятор 19 выравнивания нагрузки, который по одному из типовых знаков (пропорционально-интегральный-дифференциал ьный) формирует выходной сигнал, поступающий на ключи 20 и 21.

Если Л I >0, это означает, что электропривод 13 загружен больше, чем электропривод 14, ключ 20 открыт единичным сигналом с выхода компаратора 16, и выходной сигнал регулятора 19 поступает на второй вход сумматора 8 со знаком "-", на второй вход сумматора 9 — со знаком "+", При этом скорость (частота вращения) электропривода 13 и звездочки 24 уменьшается, а скорость электропривода 14 и звездочки

25 повышается, и поэтому натяжение рабочей ветви 22 ослабевает, а натяжение холо1731946

15

55 стой ветви 23 увеличивается. В соответствии с этим выравниваются нагрузки электроприводов 13, 14, так как ток электропривода 13 уменьшается, а ток электропривода 14 увеличивает до их выравнивания, когда Ь становится равным нулю.

Если Л I <О, это значит, это электропривод 14 загружен больше электропривода 13.

Единичный сигнал с выхода компаратора 17 открывается ключ 21, и выходной сигнал с регулятора 19 поступает на третий вход сумматора 8 со знаком "+" и на третий вход сумматора 9 — со знаком ".-". При этом скорость (частота вращения) электропривода

13 и звездочки 24 увеличивается, а скорость электропривода 14 и звездочки 25уменьшается, и поэтому натяжение рабочей ветви 22 цепи увеличивается, а натяжение холостой ветви 23 уменьшается. В соответствии с этим выравниваются нагрузки электроприводов 13 и 14, так как ток электропривода 13 увеличивается, а ток электропривода 14 уменьшается, пока не станет А=О.

При перегрузке любого из электроприводов 13, 14 сигнал на выходе блока 11 выделения максимального сигнала, равный току наиболее загруженного электропривода, поступает на элемент 7 сравнения, на другой вход которого подается сигнал от источника 6 опорного сигнала, равный напередзаданной максимальной величине перегрузки, которая не может даже кратковременно действовать, например

1,2 — 1,4, от номинального тока электроприводов 13, 14, При превышении током любого из электроприводов 13, 14 величины 1,2-1,4 их номинального значения на выходе элемента 7 сравнения появляется положительный сигнал, который через диод 12 поступает со знаком "-" на четвертые входы сумматоров 8 и 9, что обеспечивает быстрое одновременное снижение скоростей электроприводов 13, 14, а значит и скорости подачи комбайна, толщины стружки и нагрузки (тока) этих электроприводов.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение отличается новыми признаками — двумя сумматорами 8, 9, блоком 10 выравнивания нагрузки, узлом 1 выделения максимального сигнала, элементом 7 сравнения, диодом 12 и их связями с перечисленными в ограничительной части формулы изобретения, и между собой.

Положительный эффект технического решения по сравнению с прототипом заключается в повышении производительности и надежности комбайна, причем весь эффект достигается за счет новых признаков.

Действительно, так как выходной сигнал с регулятора является одним для электроприводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, то нагрузка этих электроприводов в статике одинакова. Кроме того, введение блока выравнивания нагрузки с его выходом на электроприводы рабочей и холостой ветвей тяговой цепи в статике и переходных режимах под действием возмущений, действующих на исполнительный орган комбайна. В прототипе нагрузки электроприводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи разные (у привода рабочей ветви в статике всегда больше, а в динамике любой из них может иметь большую нагрузку), и поэтому один из них недоиспользуется по нагрузке, а в целом недоиспользуется по нагрузке весь привод вынесенного механизма подачи комбайна. Поэтому производительность комбайна определяется по приводу рабочей ветви, а привод холостой ветви выполняет функцию протягивания ее и недоиспользуется по мощности.

В предлагаемом техническом решении использование электроприводов по нагрузке как в статике, так и в динамике одинаковое, при этом привод холостой ветви тяговой цепи воспринимает часть нагрузки привода рабочей ветви и его полезная мощность всегда больше, чем у прототипа. Поэтому при отсутствии ограничений по мощности привода резания производительность комбайна с предлагаемым устройством управления выше, чем у прототипа, за счет более полного использования мощности привода подачи.

Применение в предлагаемом техническом решении узла 11 выделения максимального сигнала, элемента 7 сравнения, диода 12 и сумматоров 8, 9 по сравнению с прототипом обеспечивает быстрое снижение линейных скоростей рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, а значит и снижение перегрузок трансмиссий и электроприводов

13, 14 тяговой цепи и привода резания комбайна, за счет чего повышается надежность привода.

Формула изобретения

1. Устройство управления многоприводным механизмом подачи горной машины, содержащее датчики нагрузки электроприводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, датчик нагрузки электропривода резания, регулятор нагрузки, первый и второй источники опорного сигнала, элемент сравнения, первый вход которого соединен с первым источником опорного сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и надеж10

1731946

Составитель M. Китайская

Редактор Т. Федотов Техред М.Моргентал Корректор Д. Сычева

Заказ 1564 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ности, оно дополнительно снабжено двумя сумматорами, блоком выравнивания нагрузки, узлом выделения максимального сигнала и диодом, и ри этом первый и второй входы регулятора нагрузки соединены соответственно с датчиком нагрузки электропривода резания и вторым источником опорного сигнала, выход регулятора нагрузки соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами электроприводов рабочей и холостой ветвей тяговой цепи, выход датчика нагрузки электропривода рабочей ветви тяговой цепи соединен с первыми входами блока выравнивания нагрузки и узла выделения максимального сигнала, выход датчика нагрузки электропривода холостой ветви тяговой цепи соединен с вторыми входами блока выравнивания нагрузки и узла выделения максимального сигнала, первый выход блока выравнивания нагрузки соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, второй выход блока выравнивания нагрузки соединен с третьим входами первого и второго сумматоров, выход узла выделения максимального сигнала соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого через диод соединен с четвертыми

5 входами первого и второго сумматоров.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок выравнивания нагрузки содержит элемент сравнения, первый и второй компараторы, узел выделения модуля, 10 регулятор выравнивания нагрузки, первый и второй ключи, при этом первый и второй входы блока выравнивания нагрузки соединены соответственно с первым и вторым входами элемента сравнения, выход которо15 го через первый компаратор соединен с управляющим входом первого ключа, через второй компаратор — с управляющим входом второго ключа и через последовательно соединенные узел выделения модуля и регу20 лятор выравнивания нагрузки — с информационными входами первого и второго ключей, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами блока выравнивания нагруз25 ки.