книги из ГПНТБ / Кусмарцев, В. С. Автоматизация строительного производства

направлена, в первую очередь, на экономию электро­ энергии.

Поскольку физико-механические свойства камня очень неоднородны (в силу колебаний прочности, нали­ чия включений, разной влажности), расходуемая на ре­ зание мощность непрерывно и сильно колеблется. При неавтоматизированном управлении машин, чтобы избе­ жать превышения номинальной мощности двигателя .на

скими свойствами машины работают с пониженной про­ изводительностью. Устранить этот недостаток можно только путем внедрения автоматического регулирования режимов резания в соответствии с изменением физико­ механических свойств камня.

Наиболее просто эта задача решается путем регули­ рования скорости подачи в зависимости от потребляемой мощности двигателя привода режущего инструмента. В этом случае для автоматического регулирования пода­ чи, при колебаниях потребляемой мощности ' главного двигателя от номинала, можно применить регулятор, со­ стоящий из датчика в виде трансформатора тока (ДТТ) и моментного двигателя, воздействующего через золот­ никовое устройство на гидропривод, осуществляющий по­ дачу. При увеличении или уменьшении тока ДТТ будет воздействовать на моментный двигатель, который через золотник будет управлять изменениемподачи, т. е. уста­ навливать оптимальные режимы резания. А последнее обеспечивает наивысшую производительность при ста­ бильном расходе электроэнергии.

В электрических системах управления в качестве дат­ чика сигналов о достижении заданной величины исполь­ зуемой мощности применяют реле максимального тока. Эти приборы, переключают соответствующие контакты в тот момент, когда ток в цепи питания электродвигателя, привода достигает заданной величины, которая устанав­ ливается с помощью реостата.

Экскавация горной породы и транспортирование кам­ ня и щебня из карьера. По мнению многих авторов, при вырезке строительного и бордюрного камня целесообраз­ но применение агрегатов системы А. П. Петрика, в кото­ рой отделение камня от массива, уборка его и выдача

70

на ленточный конвейер механизированы. Поэтому на этих агрегатах, работающих с ленточными конвейерами, можно осуществить комплексную автоматизацию достав­ ки камня из забоя к месту штабелировки.

При добыче щебня необходима такая техника и ор­ ганизация буровзрывных работ, при которой, во-первых, будет обеспечен запас взорванной породы, необходимой для непрерывной работы погрузчиков или экскаваторов; во-вторых, будет обеспечено мелкое дробление породы.

Только при этих условиях возможно создать условия для комплексной механизации и автоматизации добычи и переработки каменных материалов.

При транспортировании горной породы на расстоя­ ние до 1—3 км наиболее целесообразно применение по- точно-транопортной линии из ленточных конвейеров с высокой степенью автоматизации, рассмотренной в гла­ ве 5.

Для равномерной загрузки конвейера применяют за­ грузочные воронки с автоматизированными питателями и автоматические устройства для управления транспорт­ ной линией.

В песчано-гравийных карьерах наиболее эффективно применение роторных экскаваторов и конвейерного тран­ спорта.

При разработке обводненных и русловых месторож­ дений песчано-гравийной смеси наиболее целесообразно применение землесосных снарядов, подающих разрабо­ танную массу с водой по плавучему пульпопроводу на берег или иные средства гидромеханизации с высокой степенью автоматизации.

Особенно широко этот метод применяется в Волго­ граде для возведения плотин, дамб.

В зависимости от характера требуемой продукции и местных условий гравийно-песчаная смесь подается (на­ мывается) либо непосредственно на склад, откуда раз­ возится потребителю автомашинами-самосвалами, либо на установки или завод по обогащению песка. На по­ следних производится:

отбор камней и комьев глины с помощью грохотов; промывка для удаления глинистых частиц (для пес­

ков, идущих на изготовление бетона); сортировка и классификация песка.

71

6а 2. Автоматизация работы одноковшовых экскаваторов

Рабочий цикл экскаватора в общем случае включает в себя операцию копания (резание и набор грунта в ковш), поворот машины, разгрузку ковша и об­ ратный 'поворот для возвращения ковша в забой.

При автоматизации, в первую очередь, стремятся ав­ томатизировать операцию копания, определяющую мак­ симальное использование мощности главного двигателя, и достижения максимальной производительности экска­ ватора. Кроме того, автоматизация операции копания устраняет опасность перегрузок, вызывающих быстрый износ рабочих частей машины и поломки. Только после того, как эта задача будет осуществлена, решается про­ блема автоматического повторения цикла: копание — поворот — разгрузка — обратный поворот.

Напомним, что при работе на неавтоматизированном экскаваторе, оборудованном прямой лопатой, опера­ тор вынужден управлять одновременно двумя механиз­ мами: механизмом напора и механизмом подъема. Если на экскаваторе стоит обратная лопата, то совмещается управление механизмами подъема и наклона стрелы. Установка оборудования драглайна требует одновремен­ ного управления тяговым и подъемным механизмами машины.

Во всех случаях ручное управление экскаватором ве­ дется на слух. Так, управляя работой экскаватора с пря­ мой лопатой, оператор прислушивается к работе дизеля. При перегрузке и снижении его оборотов он уменьшает величину напора и наоборот. Учитывая последнее, блоксхема автоматизации процесса копания должна иметь датчик, вырабатывающий сигнал, пропорциональный контролируемому усилию на подъемном механизме экскаватора (рис. 18). Этот сигнал поступаете управля­ ющее устройство УУ, где сравнивается с сигналом от задатчика 3, в результате чего вырабатывается сигнал рассогласования. После того, как этот сигнал будет уси­ лен и преобразован в блоке Ус, он используется для уп­ равляющего воздействия на механизм напора. И в соот­ ветствии со знаком рассогласования будет увеличивать или уменьшать напор, приближая нагрузку на двига­ тель к норме.

72

Рис. 18. Схема автома­ тизации процесса копа­ ния экскаватора.

В нашей стране большинство экскаваторов имеет ди- зель-электрический привод, в котором дизель приводит в движение трехфазный генератор тока, а механизмы напора, подъема и поворота приводятся в движение ин­ дивидуальными трехфазными асинхронными электродви­ гателями (способы управления ими рассмотрены в гла­ ве 2).

Поэтому усилие, развиваемое на соответствующем механизме, легко контролируется с помощью датчика трансформатора тока (ДТТ), включенного в цепь стато­ ра электродвигателя, а в качестве управляющего устрой­ ства используют или реле или магнитный усилитель. В первом случае обмотка реле питается (через выпрями­ тель) током от ДТТ, а контакты реле управляют маг­ нитным пускателем электродвигателя напора. В этом случае, как только усилие подъемного механизма превы­ сит заданное значение, двигатель напора останавливает­ ся. Во втором случае магнитный трехфазный усилитель включается последовательно в цепь статора электродви­ гателя напора, а обмотка управления его питается от ДТТ через выпрямитель, аналогично схеме питания об­ мотки реле тока. Схема с магнитным усилителем обеспе­

ра, обеспечивающую снятие слоя большой толщины. По мере наполнения ковша усилие на подъемном механиз­ ме возрастает, в связи с чем автомат начинает умень­ шать скорость напора и удерживает суммарную на­ грузку на двигатель постоянной.

С описанием схем автоматического управления экска­ ваторами можно познакомиться по работам [10]—[13].

73

б. 3. Автоматизация работы бульдозеров

искреперов

При автоматизации работы бульдозеров и скреперов в первую очередь проводится замена рычаж­ ного управления кнопочным, потом вводят автоматиче­ ское регулирование режимов копания, т. е. режимов ре­ зания и сдвига или набора грунта.

Проведенные в ХАДИ исследования показали, что при ручном управлении оператор вынужден делать от 5 до 10 тысяч переключений в смену. Поскольку при этом к рычагам управления приходится прилагать усилия в 8—16 кг, то работа на бульдозере и скрепере (на наибо­ лее распространенных машинах в строительстве) требу­

почным. Только после решения этой задачи приступают к решению проблемы автоматического регулирования процесса копания.

При автоматизации режимов копания (резания грун­ та и перемещения) ставится цель: стабилизировать ра­ боту на оптимальных режимах двигателя, обеспечиваю­ щих полное использование его мощности. Для достиже­

Как известно, тяговое усилие транспортных машин оп­ ределяется двумя факторами: мощностью двигателя и силами сцепления ходовых частей с грунтом. Эти факто­ ры и положены в основу разработанных систем автома­ тического регулирования (САР) режимов копания для бульдозеров, автогрейдеров и скреперов.

Рассмотрим блок-схему такой САР (рис. 19), разра­ ботанную ХАДИ в содружестве с Бердянским и Харь­ ковским заводами дорожных машин, предназначенную для Д-535 и скрепера Д-541 [12].

В этой схеме двигатель имеет две системы регулиро­ вания. Первая осуществляет регулирование числа оборо­

74

вторая представляет собой автомат-приставку, обеспе­ чивающий регулирование оборотов двигателя с помощью изменения нагрузки. В состав последнего входят: дат­ чик (тахогенератор, Д), вырабатывающий сигнал £ь пропорциональный оборотам двигателя; задатчик (3), подающий постоянный электрический сигнал £2 , пропор­ циональный заданным номинальным оборотам двигате­ ля; управляющее устройство (УУ), в котором произво­ дится сравнение сигнала от датчика и задатчика и вырабатывается управляющий сигнал (£1 —£2 = ±Ai; уси­ литель (Гс) и исполнительный механизм (ИМ, обычно в виде двух гидроцилиндров), перемещающий отвал вниз или вверх в соответствии со знаком управляющего сигнала.

6. 4. Вопросы дистанционного управления

землеройно-транспортными машинами

Дистанционное управление землеройно-тран­ спортными машинами желательно внедрять там, где ус­ ловия работы, даже после автоматизации, остаются тя­ желыми из-за сильного шума, сильных вибраций, резких и многократных поворотов. Все это приводит к необхо­ димости делать перерывы в работе, чтобы дать возмож­ ность отдохнуть оператору, а следовательно, снижает производительность труда. Испытание опытных машин с дистанционным управлением (экскаваторов и бульдозе­ ров) показало, что такое управление обеспечивает зна­

75

чительное повышение производительности при высоком

качестве работы.

В настоящее время ведутся работы по применению телеуправления машинами, выполняющими массовые земляные работы, техническая и экономическая целесо­ образность его при возможности управлять с одного пульта несколькими машинами очевидна.

Реализация такого управления на автоматизирован­ ных машинах с кнопочным управлением не [вызывает за­ труднений и в принципе аналогична схеме, приведенной на рис. 13.

6 . 5. Автоматизация учета работы землеройных и транспортных машин

Учет работы землеройных и транспортных ма­ шин вызывает большие трудности, поскольку он очень сложен, не всегда объективен и, как правило, требует значительных затрат времени со стороны учетчиков, мас­ тера и диспетчера. Чтобы устранить эти трудности в СоюздорНИИ, разработана система автоматического учета

работы указанных машин.

Основным принципом этой системы является измере­ ние и непрерывная регистрация веса набранного грунта или других материалов (в тоннах), времени нахождения машины в работе (в часах), общего пробега автомаши­ ны с грузом (в километрах) и объема выполненных ра­

бот (в тонно-километрах).

Упрощенная блок-схема такой системы приведена на

рис. 20 [13]. В ее состав входят:

датчики нагрузки (В), измеряющие вес, приходящий­ ся на каждую опору грузовой платформы машины или ковша скрепера;

сумматор’нагрузки (SВ), производящий суммирова­ ние указанных весов и выдающий сигнал, пропорцио­ нальный суммарной нагрузке, на указатель нагрузки (УН), показывающий оператору (водителю) • вес погру­ женного материала и тем самым позволяющий обеспе­ чить максимальное использование грузоподъемности машины;

часы (Ч) , автоматически включаемые при запуске

76

Рис. 20. Блок-схема сис­ темы автоматического контроля и учета работы землеройных и транспор­ тных машин.

машины и выключающиеся при остановке двигателя, указатель времени работы (УВР), показывающий сум­ марное время работы машины в часах;

спидометр (С), регистрирующий пробег машины в километрах;

указатель пробега машины с грузом (УП), включа­ ющийся только при загрузке машины (показывающий и регистрирующий);

сумматор объемов (20), умножающий вес груза, пе­ ревозимого машиной на дальность пробега и подающий результат на указатель объема;

указатель объема выполненной работы (УО), пере­ водящий значение выполненной работы в тонно-километ­ рах в цифровое значение;

печатающее устройство (ПУ), выдающее результаты времени работы машины, пробега с грузом и выполнен­ ного объема работ — в виде цифр на учетной карточке (один раз в смену при передаче машины второму води­

можно познакомиться в книгах об основах автоматики и автоматизации автодорог [13].

77

7. РЕГУЛИРУЮЩИЕ И ЗАПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МАТЕРИАЛЬНОГО ПОТОКА

Регулирующими органами называют устройст­ ва, которые количественно изменяют поток энергии или вещества, поступающего в объект регулирования или выходящего из него.

Регулирующие органы для материального потока все время соприкасаются своими рабочими поверхностями со средой, на которую они должны воздействовать. По­ этому рабочие части регулирующего органа имеют кон­ струкцию, в основном, определяемую видом и свойства­ ми регулируемого потока, мощностью последнего и ха­ рактеристиками объекта регулирования.

Наиболее часто воздействие на технологический про­ цесс осуществляется путем регулирования поступающе­ го в агрегат или уходящего из него воздуха, газа и жид­ кости. Для этих случаев промышленность выпускает раз­ личные регулирующие и запорные устройства в виде: кранов, заслонок, задвижек (шиберов) и клапанов.

В тех случаях, когда регулируемой средой являются различные сыпучие материалы (щебень, гравий, песок, уголь), регулирующими органами могут быть различ­ ные затворы и питатели.

Ниже мы коротко рассмотрим только устройство пи­ тателей.

На перемещение подвижных частей, ругулирующего органа затрачивается некоторая энергия, которая подво­ дится от исполнительных механизмов. Последние соеди­ няются с регулирующими устройствами с помощью спе­ циальных сочленений.

7 а 1. Питатели

Питателями называют устройства, служащие для непрерывной выдачи материалаиз бункера. В на­ стоящее время наиболее удобными питателями для ав­ томатических систем признаны: вибрационный лотковый, шнековый (винтовой) и дисковой (тарелчатый).

На рис. 21 представлен вибрационный (электромаг­

78

нитный) лотковый питатель марки С-313-100. Он состоит из двух основных частей: массивного корпуса 1 с двумя электромагнитами и подвижного лотка 2, соединенно­ го дышлом с якорем электромагнита. Электромагниты крепятся к полкам корпуса питателя четырьмя болтами. Рабочей частью питателя является лоток, соединенный с дышлом вилкой и якорем.

Рис. 21. Вибрационный лотковый питатель типа С-313-100.

Лоток и корпус связаны между собой с помощью па­ кета плоских рессор 3, концы которых заделаны в пазах корпуса питателя, а средняя часть дышла соединена с лотком.

Питатель подвешивается к расходному бункеру с ма­ териалом на четырех винтовых пружинных стяжках 4, на­ личие которых обеспечивает возможность изменения уг­ ла наклона лотка в широких пределах в зависимости от заданной производительности и вида материала. Ка­ тушки электромагнитов питаются переменным током на­ пряжения 220 или 380 в.

При прохождении тока через обмотки электромагни­ тов возникает переменное магнитное поле, которое вызы­

79