8 Охарактеризовать аппаратуру дистанционного управления горно-проходческими машинами аду

Аппаратура АДУ предназначена для управления основными механизмами горно-проходческих машин с переносного пульта управления (ППУ); соединенного с машиной токоведущей перемычкой, с удобного и безопасного места в зоне видимости машины.

Элементы аппаратуры рассчитаны на работу с погрузочными машинами, проходческими комбайнами в подземных выработках шахт, опасных по газу или пыли.

Аппаратура в зависимости от назначения (для проходческих комбайнов ГПК-Г, К-56МГ; породопогрузочной машины 1ПНБ-2Д, проходческо-очистных комбайнов УРАЛ-10А и УРАЛ-20А, породопогрузочной машины 2ПНБ-2Д, проходческого комбайна ГПКС),

Аппаратура выпускается в следующих модификациях : АДУ-0, АДУ-1, АДУ-2, АДУ-3, АДУ-4.

Аппаратура совместно с электрогидравлической системой и магнитной станцией обеспечивает управление с переносного пульта механизмами горно-проходческих машин: магистральным пускателем, подающим питание на машину; гидроприводами механизмов; контакторами электроприводов.

Аппаратура АДУ (см. рисунок) содержит: переносной пульт управления ППУ механизмами горно-проходческих машин с удобного, безопасного для машиниста места; панель релейную с контролем ПРК для гальванической развязки цепей пульта управления от цепей исполнительных элементов; релейную панель (на рисунке не показана), по назначению и принципу действия аналогичную ПРК; блок запуска БЗ для выдачи разрешения на запуск электроприводов машины только после подачи предупредительного сигнала; тиристорную панель ПТ для включения и отключения контакторов электродвигателей с потребляемым током до 5 А и напряжением питания 36 В; источник питания ИП для подачи питания к цепям управления в ППУ, к ПРК и электромагнитам ЭМ; ящик зажимов (клеммная коробка) КК для комутации цепей электромагнитов гидроблока; блок разгрузки гидроблока БРГ для включения электромагнита разгрузочного гидрораспределителя при включении одного или нескольких электромагнитов командных гидрораспределителей гидроблока.

9 Принципы автоматической ориентации проходческого комбайна

в пространстве

Автоматизация процесса ориентации проходческих комбайнов в пространстве явля­ется одной из сложнейших и важных задач.

Каждая горная выработка шахты должна иметь строго установлен­ное направление. От точности выдерживания направления зависят точность вскрытия пластов полезного ископаемого, сток воды по выра­боткам, работа внутришахтного транспорта и т.д. Точность направления выработок тради­ционно контролируется маркшейдерским надзором путем периодических замеров, выполняемых вручную. Такой контроль не исключает ошибок при проходке и связан с затратами средств на исправление выработок. Если проводятся выработки буровзрывным способом или гидравлическим, иного способа контроля направления выработки применить невозможно. При проведении вы­работок с помощью проходческих комбайнов, обеспечивающих высо­кие скорости проходки, маркшейдерский контроль, требующий от­носительно много времени и остановки комбайна на время проведения замеров, существенно сдерживает его производительность. Необходимо переходить от пери­одического контроля к непрерывному, что требует использования средств автоматизации.

При этом следует заметить, что автоматизация направления движения для горнопроходческих комбайнов целесообразна в том случае, когда механизм комбайна может поддерживать заданное направление и отрабатывать с помощью системы автоматизации возникающие отклонения от заданного направления движения. Управление должно стабилизировать направление движения ком­байна в вертикальной и горизонтальной плоскостях и крен (поворот вокруг продольной горизонтальной оси), и в случае отклонения ком­байна от заданного направления воздействовать на элементы комбайна так, чтобы отклонение не превышало допустимых пределов. Изменение направления дви­жения в вертикальной плоскости производится перемещением испол­нительного органа вверх или вниз, в горизонтальной—гусеничным ходом и распорными домкратами, ликвидация крена—исполнитель­ным органом и домкратами. Следовательно, механизм комбайна должен обладать устойчивостью и управляемостью в горизонтальной и вертикальной областях перемещения комбайна (под “управляемостью” машины следует понимать способности механизма комбайна обеспечивать принудительное движение всех звеньев его кинематической цепи под влиянием управляющих воздействий независимо от возмущающего воздействия внешних сил; под “устойчивостью” следует понимать равновесие механизма комбайна под действием всех внешних сил).

Автоматизация управления направлением движения проходческо­го комбайна усложняется тем, что он, объект автоматизации, при дви­жении в пространстве не обладает самовыравниванием. Как любое свободное твердое тело, комбайн имеет шесть степеней подвижности: прямолинейные движения по трем перпендикулярным направлениям и вращение вокруг трех перпендикулярных осей. В горной выработке под действием внутренних и внешних сил комбайн может неограниченно двигаться в направлении равнодействующей и этих сил.

Выполнение указанных функций может обеспечить замкнутая си­стема автоматического управления, которая должна включать: устрой­ство, контролирующее направление движения комбайна и формирую­щее сигнал, пропорциональный отклонению действительного направ­ления движения от заданного; устройство, вырабатывающее команды на органы управления комбайном с целью уменьшения отклонения контролирующих параметров от заданных величин.

Для осуществления направленного движения проходче­ских комбайнов необходимо измерять координаты образующей точки в заданной системе отсчета, связанной с выработкой. Спо­собы нахождения координат определяют в основном принципы осуществления систем направленного движения комбайнов. Можно отметить следующие способы: оптические (световые, инфракрас­ные лучи, луч лазера); гравитационные (маятники, уровни); геодезические (автоматы-нивелиры, планограммы); механические (струна, трос); гироскопические (гировертикаль, гирокомпас); магнитные (компас с магнитомодуляционным датчиком, с датчи­ком Холла).

Непосредственное измерение координаты возможно при механическом и опти­ческом способах, так как они обеспечивают прямую связь комбайна с неподвижной системой координат отсчета.

Остальные способы требуют дополнительных расчетов (спе­циальных вычислительных устройств), позволяющих преобразо­вать измеряемую величину в координату точки, связанной с ком­байном. Эти способы являются косвенными способами и в боль­шинстве случаев требуют однократного или двукратного интегрирования некоторой функции измеряемой величины в функции пройденного пути. Косвенные способы, несмотря на относитель­ную сложность определения координаты главной образующей точки, являются перспективными, так как обеспечивают автоном­ное (связанное только с комбайном) движение по траектории любой формы, что необходимо для решения задач безлюдной выемки угля.

Для осуществления направленного движения проходче­ских комбайнов необходимо измерять координаты образующей точки в заданной системе отсчета, связанной с выработкой. Спо­собы нахождения координат в определяют в основном принципы осуществления систем направленного движения комбайнов. Можно отметить следующие способы: оптические (световые, инфракрас­ные лучи, луч лазера); гравитационные (маятники, уровни); геодезические (автоматы-нивелиры, планограммы); механические (струна, трос); гироскопические (гировертикаль, гирокомпас); магнитные (компас с магнитомодуляционным датчиком, с датчи­ком Холла). Непосредственное измерение координаты возможно при опти­ческом и механическом способе, так как они обеспечивают прямую связь комбайна с неподвижной системой координат отсчета. Остальные способы требуют дополнительных расчетов (спе­циальных вычислительных устройств), позволяющих преобразо­вать измеряемую величину в координату точки, связанной с ком­байном. Эти способы являются косвенными способами и в боль­шинстве случаев требуют однократного или двукратного интегрирования некоторой функции измеряемой величины в функции пройденного пути. Косвенные способы, несмотря на относитель­ную сложность определения координаты главной образующей точки, являются перспективными, так как обеспечивают автоном­ное (связанное только с комбайном) движение по траектории любой формы, что необходимо для решения задач безлюдной выемки угля.

Остановимся на основных способах автоматического контроля.

1. Способ автоматической привязки к неподвижной системе отсчета с помощью струны, основанный на фиксации двух точек отрезка прямой, параллельной оси комбайна. Гибкая нить закрепляется в неподвижной точке А выработки, проходит через индуктивный датчик ДИ и фиксируется на бара­банчике в точке Б, установленном на комбайне. По мере переме­щения комбайна нить сматывается с барабанчика Б. (натяжение нити с увеличением ее длины должно увеличиваться так, чтобы исключить влияние веса нити на отсчеты) При отклонении ком­байна от заданной линии якорь ДИ, жестко соединенный с гиб­кой нитью, будет перемещаться относительно неподвижного ярма, и на выходе ДИ появиться напряжение, соответствующее по знаку - направлению отклонения, а по амплитуде — величине отклоне­ния. Зная длину базы (расстояние от А до ДИ) и длину нити (от А до Б), можно определить положение точки Б. Способ дает привязку одной точки комбайна и наиболее пригоден для измере­ния отклонений в горизонтальной плоскости. Недостатком спо­соба является: - необходи­мость переноса закрепленного конца струны и дат­чика с участием маркшей­дера; -непригодность для искривленных участков выработки: - отсутствие привязки второй точки комбайна, что не позво­ляет судить о фактическом положении его оси в про­странстве.

2. При проведении прямолинейных выработок наиболее перспектив­ным является контроль направления движения проходческого комбай­на с помощью лазерного луча.

Лазерный излучатель 1 на расстоя­нии до 1000м (содержание пы­ли в атмосфере должно быть меньше 50 мг/м3 при от­носительной влажности 98—100%) неподвижно закрепляется в горной выработке позади комбайна в точке, коорди­наты которой известны, а направление луча выставляется по заданному направ­лению выработки. На комбайне устанав­ливается приемник лазерного излуче­ния 2 с фотосопротивлением З. Если ком­байн движется по заданному направле­нию, лазерный луч находится в центре приемника и не засвечивает фотосопро­тивления, а если комбайн отклоняется от заданного направления, луч лазера засвечивает одно из фотосопротивлений и в зависимости от того, какое именно, формируется команда на органы управ­ления комбайном, которые должны воз­вратить его к заданному направлению.

.

Для передачи командной и измерительной информации разработана лазерная система телеуправления горными машинами ЛАСТУГМ-1, которая предназначена для дистанционного управле­ния горнопроходческими комбайнами, механизированными щитами, погрузочными машинами и бурильными установками. В системе использован гелий-неоновый лазерный излучатель ЛГ-56 мощностью 2 мВт. Фотоприемник выполнен на фотоэлектронном умножителе ФЭУ-51 и установлен на поворотном устройстве, которое обеспечивает поиск луча и непрерывное слежение за ним в ходе работы. Дальность действия ЛАСТУГМ-1 составляет 300 м при средней запыленности атмосферы до 50 мг/м3 и влажности до 94%

На плакате приведена блок-схема системы ЛАСТУГМ- 1, которая работает следующим образом. От источника лазерного излучения G через модулятор UB модулированный по­ток, пройдя по выработке, поступает на приемную матрицу (экран) с фотодатчиками BL, которая установлена на комбайне.

В системе используется модулированный поток для того, чтобы фотодатчики ВL1—BL4 не реагировали на другие немодулированные потоки (свет лампочки, фара). На экране луч лазера образует четкое видимое световое пятно, которое на рисунке выделено штриховкой.

Когда комбайн движется точно по заданному направлению, это пятно не накрывает фотодатчики. Если комбайн отклонится от заданного направ­ления, световое пятно накроет один из фотодатчиков. Например, если комбайн отклонится вправо от горизонтальной оси, то световое пятно накроет фотодатчик BL1. При этом, через усилитель Л1 си­гнал фотодатчика BL1 поступит на блок управления приводами БУП, который выдаст команду на тот привод М который начнет возвращать комбайн в первоначальное заданное положение.

Для повышения устойчивости системы автоматической ориентации в нее введена обратная связь по положению приводов, выполненная датчиками положения В, и блоком обратной связи БОС.В процессе управления БОС обеспечивает перемещение экрана в противоположную сторону от смещения комбайна (отрицательная обратная связь) и таким образом реализует пропорциональный закон регулирования.