Автоматизированное управление роторными экскаваторами

Одно из основных направлений повышения производительности роторного экскаватора - авто­матизация управления экскаватором.

В зависимости от размеров и формы экскавируемых масси­вов возможны различные режимы работы роторных экскавато­ров. Например, режим валовой выемки породы и режим обра­ботки поверхностей при селективной выемке пород из забоя и при формировании нижней площадки уступа.

При валовой выемке режущие кромки ковшей при движении ротора в забое входят в соприкосновение только с боковыми по­верхностями экскавируемого тела, ограничивающими поворот роторной стрелы. Траектории движения ротора заполняют часть пространства, соответствующую экскавируемому телу, с густо­той, зависящей от размеров и конструкции ротора и его ковшей. Однако положение этих траекторий относительно границ тела в значительной мере произвольно, за исключением начальных и конечных точек, которые должны быть привязаны к боковым ог­раничивающим поверхностям.

При обработке поверхностей необходима определенная взаи­мосвязь между положением обрабатываемой поверхности и по­ложением траекторий движения ротора на всем их протяжении, обеспечивающая касание обрабатываемой поверхности режу­щими кромками ковшей. Очевидно, что эта взаимосвязь неодно­значна, поскольку поверхность может быть обработана различ­ными способами, при которых траектории движения центра ро­тора могут иметь различную форму, направление и густоту.

Таким образом, траектории движения центра ротора в пространстве достаточно задать с точностью до объема при вало­вой выемке и с точностью до поверхности при обработке поверх­ностей. В обоих случаях положение концов траектории опреде­ляется с точностью до боковых ограничивающих поверхностей. Благодаря этому каждая отдельная траектория движения рото­ра внутри экскавируемого массива при валовой выемке может быть обеспечена работой только одного исполнительного меха­низма (механизма поворота стрелы), а при обработке поверх­ностей — согласованной работой только двух механизмов (по­ворота и подъема).

Для управления роторным экскаватором при вскрышных и добычных работах необходима информация о параметрах и про­странственном положении обрабатываемых и ограничивающих поверхностей экскавируемых массивов, о положении ротора относительно этих поверхностей, о параметрах стружек.

При ручном управлении экскаватором без специальных средств контроля машинист может наблюдать положение ротора относительно свободных поверхностей, но почти не в состоянии без посторонней помощи обеспечить качественное формирование нижней площадки и внутреннего бокового откоса и тем более качественную селективную выемку. Применение автомати­зированных средств контроля положения ротора в пространстве относительно граничных поверхностей экскавируемых массивов в значительной степени облегчает работу машиниста и способствует повышению качества ведения горных работ. Однако при ручном управлении информация, получаемая с помощью этих средств, используется далеко не полностью и не всегда наилучшим образом.

Оптимальное использование роторных экскаваторов учитывается рациональным проектированием карьера и выбором системы разработки. Основные технологические параметры - ширина заходки и продольный размер блока определяются из условия максимального использования геометрических параметров роторного экскаватора.

При цикличном повторении одной и той же последовательности технологических операций, характерном для роторных экскаваторов, целесообразно применять автоматизированное программное управление. Оно создает благоприятные условия для эффективного использования локальных систем автоматического регулирования и управления.

Известные устройства и системы программного управления роторными экскаваторами относятся к классу систем жесткого программного управления. Все эти системы предназначены для управления роторным экскаватором в режиме валовой вы­емки и построены по принципу позиционного управления испол­нительными приводами. При этом координаты рабочего органа задаются только на концах траекторий у боковых границ экскавируемого массива.

Устройство разовой пода­чи (рис.5.3) обеспечива­ет возможность кнопочного или релейного управления операция­ми перемещения ротора при пере­ходе от одного реза к другому. В позиционной следящей системе с устройством дозированной подачи машинист поворачивая ротор сельсина устанавливает дозированную подачу рабочего органа на требуемую толщину стружки. При этом электромагнитная муфта 6 отключена, а ротор сельсина-датчика перемещения 7 находится в исходном положении, согласованном с заторможенным ротором сельсина возврата 8. Для выполнения дозированной подачи машинист включает реле К и муфту 6, ко­торая соединяет ротор сельсина-датчика 7 с контролируемым ме­ханизмом хода или подъема стрелы 5. Сельсин-задатчик 1 через фазочувствительный выпрямитель 2, усилитель 3, привод 4 и механизм 5 оказывается подключенным к датчику 7, и сигнал, зависящий от их углового рассогласования, поступает в замкну­тый контур силовой следящей системы, которая отрабатывает заданное дозированное перемещение. При этом дистанционная передача на сельсинах 7 и 1 работает в трансформаторном ре­жиме. Для возврата схемы в исходное состояние машинист от­ключает реле К и муфту 6. При этом ротор сельсина-датчика 7 отсоединяется от механизма 5 и под действием собственного синхронизирующего момента возвращается в исходное положе­ние, согласованное с сельсином 8. Схема подготовлена к сле­дующей дозированной подаче.