Файл: Сиденко, А. Ф. Аппаратура управления тормозными приводами шахтных подъемных машин.pdf

быстрому износу золотниковой пары и заклиниванию золотника Во втулке. В первом случае это приводит к изменению геометрии золотника и втулки и зазора между ними до недопустимых размеров. Регулятор подлежит ремонту в заводских условиях или ЦЭММ. Во втором случае следует произвести тщательную промывку золот­ ника, корпуса, штуцеров, трубки и фильтра.

Износившийся золотник подлежит обязательной замене новым. При этом сначала производят исправление геометрии отверстия втулки, а затем индивидуальную подгонку золотника по ее отверстию с таким расчетом, чтобы зазор между золотником и втулкой был в пределах 0,01—0,02 мм.

Втулку и золотник при­ тирают специальными при­

после промывки грязь вымывается рабочим телом (воздухом или мас­ лом) в зазор между золотником и втулкой.

Для более эффективной промывки корпуса в сборе рекомен­ дуется применять устройство (рис. 121) для прогонки керосина через корпус регулятора под давлением. Оно имеет не сложную конструкцию и может быть изготовлено силами шахты или ЦЭММ. Конструктивно промывочное устройство состоит из емкости 4 (бак емкостью 15—20 л), шестеренного насоса 2 с электродвигателем 1, фильтра 3, установленного на всасывающем трубопроводе, и трубо­ проводов с фланцами 7 и вентилями 5.

Корпус регулятора давления 6 устанавливают на промывочное устройство и присоединяют средним фланцем к нагнетательному трубопроводу, а двумя другими — к двум фланцам 7, сообщающимся через запорные вентили 5 с емкостью 4.

Для промывки корпуса со втулкой открывают вентили 5, вклю­ чают в работу насос и перекачивают керосин через все полости корпуса. Затем попеременно закрывают то левый, то правый вен­ тиль 5, тем самым направляя поток керосина то через одну, то через другую полость корпуса. Процесс промывки длится 15—20 мин.

Описанным методом промывки достигают очень высокой степени чистоты внутренних полостей корпуса и втулки.

215

Раздел пятый

ПЕРСПЕКТИВЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗНЫМИ ПРИВОДАМИ

§ 1. Краткий обзор применяемых регуляторов торможения

сзолотниковыми распределителями

Внастоящее время в СССР и за рубежом для управления тор­ мозными приводами шахтных подъемных машин и экскаваторов применяют вышеописанную аппаратуру, включающую в себя регу­ лятор давления золотникового типа с одноили двухступенчатым золотником.

Применение регуляторов давления с золотниковыми распреде­ лителями имеет существенные недостатки:

Необходимость высокой точности изготовления, что требует больших трудозатрат на изготовление;

возможность заклинивания золотника во втулке при попадании инородных включений и отсутствии смазки;

трение золотника о втулку; точность регулирования давления в тормозном цилиндре из-за

наличия электромагнита управления с плавным перекрытием сопла заслонкой зависит от величины команды на изменение давления, которая, в свою очередь, зависит от состояния золотниковой пары (окружающей температуры, смазки, точности изготовления, чистоты рабочей среды).

Это значит, что величина команды на изменение давления не может быть сколько угодно малой. Чтобы началось изменение давле­ ния в тормозном цилиндре, нужно переместить золотник в сторону открытия проходных отверстий. А для этого нужно в камере упра­ вления давление, способное создать усилие на торец золотника, превышающее силу трения золотника о втулку. Для возвращения золотника в среднее положение также требуется соответствующая разность давлений на его торцы.

Трение же золотника о втулку не постоянно, а зависит от вышепе­ речисленных факторов. Следовательно, величина ступени изменения

.давления будет непостоянна для одного и того же регулятора да­ вления.

Основным недостатком золотниковых распределителей у регуля­ торов давления являются наличие трения п потребность плавного перекрытия сопла заслонкой, что уменьшает чувствительность, быстродействие и плавность регулирования.

217

В противоположность золотниковым распределителям, клапан­ ные распределители для их герметичности не требуют столь высокой точности при изготовлении и обладают значительно меньшим тре­ нием, которое почти отсутствует при применении для герметизации отдельных полостей диафрагм, через которые и производится воздей­ ствие на клапаны.

Кроме того, клапанные распределители позволяют иметь доста­ точные проходные сечения при малом ходе клапанов и меньшее проходное сопротивление при соответствующей их конструкции. Вследствие указанных преимуществ клапанные распределители применяют в системах управления и регулирования различных пневматических приводов, а также в тормозных системах железно­ дорожного транспорта п зарубежных шахтных подъемных машин

(см. рис. 24 и 27).

Одним из основных недостатков клапанных распределителей является неуравновешенность давления на клапаны. Для устранения указанной неуравновешенности могут быть применены, например, двухтарельчатые клапаны с двусторонним подводом к ним рабочей среды; в этом случае одновременно при одном и том же ходе клапанов проходные сечения их увеличиваются вдвое, что увеличивает быстро­ действие регулирования [19].

Кроме того, во всех существующих регуляторах давления с авто­ матическим управлением для непосредственной прямой и обратной перестановки золотника используется применяемая у тормозных приводов рабочая среда, что, помимо усложнения их конструкции из-за наличия камеры управления, ставит это управление в зависи­ мость от состояния рабочей среды (ее давления, вязкости, удельного веса, чистоты и т. п.). Во избежание этого более желательным было бы непосредственное электромеханическое воздействие на золотник или клапаны со стороны привода регулятора, а рабочая среда - исполь­ зовалась бы только по ее прямому назначению, состоящему в изме­ нении усилия, создаваемого приводом. Ввиду того, что существу­ ющие виды электропривода (моментные двигатели, сельсины-прием­ ники), как показали попытки их применения, не обеспечивают удовлетворительное управление регуляторами, то для осуществле­ ния указанного принципа регулирования разрабатывают специаль­ ный электромеханический преобразователь, который имел бы внешнюю обратную связь и включался в схему автоматически через электрический усилитель.

Однако до настоящего времени любые подобные электромехани­ ческие преобразователи не могут конкурировать с чувствитель­ ностью к поданной команде и быстродействию ее выполнения по сравнению с гидравлическими и пневматическими сервоприводами.

В связи с вышеперечисленными недостатками аппаратуры с зо­ лотниковым регулятором давления в перспективе имеется тенденция к созданию аппаратуры управления тормозными приводами с регу­ лятором давления клапанного типа.

Возможный вариант устройства управления тормозными приво—

218

дами — это сдвоенный клапанный гидроусилитель с электромагнит-

»ным управлением, работающий в релейном режиме. Разработки подобного варианта клапанного регулятора давления ведутся заво­ дом НКМЗ и институтом Автоматуглерудпром конотопского завода «Красный металлист».

§ 2. Командоаппарат с рычажной передачей

Дистанционное управление электрорегуляторами давления в на­ стоящее время осуществляется преимущественно с помощью сельсинных бесконтактных командоаппаратов с почти пропорциональной

Рис. 122. Кинемати­ ческая . схема командоаппарата с рычажной передачей (а) и график изменения выходного напряжения сельсина (б)

С

зависимостью выходного напряжения (напряжения обмотки синхро­ низации сельсина) от перемещения рукоятки

F = /(cp).

Угол поворота рукоятки сельсинного командоаппарата, выпу­ скаемого заводом «Красный металлист», равен 55°. При полном пово­ роте рукоятки командоаппарата из одного крайнего положения в другое выходное напряжение изменится от максимума до мини­ мума (или наоборот), что в конечном счете приведет к изменению давления в тормозном цилиндре от максимума до минимума (или наоборот).

По ПБ в угольных и сланцевых шахтах тормозной момент должен быть не менее трехкратного статического момента вращения при подъеме или спуске расчетного груза для подъемной машины.

Следовательно, максимальное давление воздуха (или масла) в тормозном цилиндре должно обеспечивать соответствующий тор­ мозной момент или поднятие расчетных грузов.

Маневрирование скоростью в основном происходит при подходе сосуда к приемной площадке или к разгрузочным кривым, а также при ревизии ствола и других осмотрах. В этом случае давление в тормозном цилиндре изменяется от нуля до 0,8 кгс/см2, т. е. соста­ вляет шестую или восьмую часть максимального.

Следовательно, диапазон перемещения тормозной рукоятки по дуге при рабочем маневрировании всего лишь 6—9°, или 11—16%.

•Это затрудняет работу машиниста подъема и требует от него большого

219

навыка. Остальная часть дуги перемещения рукоятки в маневри­ ровании тормозом не участвует, а используется при стопорении машины полным тормозным моментом.

Для расширения диапазона использования перемещения руко­ ятки тормозного командоаппарата при маневрировании рабочим тормозом в институте Автоматуглерудпром ведутся разработки сельсинного командоаппарата с переменным передаточным отноше­ нием от рукоятки к ротору сельсина (рис. 122, а).

Утакого командоаппарата изменение выходного напряжения £/Вь|Х

взависимости от перемещения рукоятки а происходит по специаль­ ной кривой (рис. 122, б) с таким расчетом, чтобы участок маневри­

рования от общего угла поворота рукоятки составлял 75—80%, а остальное использовалось на стопорение машины полным тормоз­ ным моментом.

§ 3. Регулируемое предохранительное торможение

Предохранительное торможение подъемных машин осуществляют специальными средствами, обеспечивающими быстродействие сраба­ тывания и замедление подъемной машины в соответствии с требова­ ниями ПБ.

Однако устройства, применяемые для торможения подъемных машин, с электрически управляемым регулятором давления с источ­ ником постоянного сигнала управления и узлом сравнения вели­ чины заданного и действительного замедления С усилителем не обеспечивают заданного замедления при предохранительном тормо­ жении. т. е. разброс нагрузки при подъеме и спуске груза приводит к тому, что при малой массивности установки невозможно уложиться в пределы 1,5—5 м/сек3, указанные в ПБ.

Имеющиеся методы определения требований к тормозным систе­ мам неуравновешенных барабанных подъемных машин не учиты­ вают изменения массы установки при изменении загрузки сосудов, возможного в эксплуатации изменения величины тормозного мо­ мента, различия между расчетными и фактическими параметрами тормоза и изменения во времени среднего замедления при двухсту­ пенчатом предохранительном торможении.

Для неуравновешенной подъемной установки (тоже на наклон­ ных подъемных установках при переменных углах наклона) стати­ ческая нагрузка зависит от загрузки сосуда и от положения сосудов в стволе. Величина тормозного момента определяется выбранным значением первичного источника тормозного усилия (используемой частью веса тормозного груза либо усилием на поршне цилиндра), которое может изменяться по определенной программе от системы управления тормозом. Кроме того, тормозной момент зависит от коэффициента трения колодок об обод, от сил трения в исполнитель­ ном органе и приводе тормоза, от изменения деформации пружин из-за износа тормозных колодок для пружинного тормоза от измене­ ния давления в системе управления.

220

Следовательно, при определении режимов предохранительного

•торможения нужно учитывать не только изменение загрузки сосуда, но и возникающее вследствие этого изменение массы установки а также возможные разбросы в величине тормозного усилия из-за изменения параметров тормоз­ ного устройства и различия между расчетными и фактиче­ скими их параметрами. Эти обстоятельства требуют резкого сокращения возможной зоны использования одноступенча­ того предохранительного тор­ можения и необходимости двух- и трехступенчатого торможения с наличием последействующих ступеней.

Имеющиеся противоречия могут быть устранены при вне­ дрении систем управления тор­ мозом, обеспечивающих посто­ янное предохранительное замед­ ление независимо от изменения нагрузки и параметров тормоза

[34, 35].

На рис. 123 приведено опи­ сание устройства, позволяющего осуществлять регулируемое пре­ дохранительное торможение.

В этом устройстве обмотка управления ОУ регулятором давления РД включена на вы­ ходе узла сравнения величины заданного и действительного замедления через пороговый элемент в цепь источника по­ стоянного сигнала управления, а регулятор давления специаль­ ной конструкции — к полости цилиндра предохранительного

торможения (или рабочего, если в приводе тормоза один тормозной цилиндр).

При номинальной величине тока в обмотке ОУ заслонка 1 пере­ крывает выходное отверстие (сопло) 2 камеры управления 3, созда­ вая максимальное давление в камерах 3 и 4. Золотник под действием рабочей среды (масло, воздух), сжимая пружину 6, занимает верхнее положение, соединяя полость цилиндра предохранительного тор­ моза ЦПТ с источником давления рабочей среды. В результате снимается предохранительный тормоз (машина заряжается).

221

При отсутствии тока в обмотке ОУ заслонка 1 полностью откры­ вает сопло 2, обеспечивая истечение рабочей среды и уменьшение (практически до нуля) давления в камерах 3 и 4.

Золотник 5 под действием пружины 6 перемещается в нижнее положение и соединяет полость ЦПТ с глушителем (сточным баком), отсоединяя его от источника давления. Истечение рабочей среды из ЦПТ приводит к затормаживанию подъемной машинььпредохранптельным тормозом.

Любое промежуточное значение тока в обмотке ОУ обеспечи­ вает получение промежуточного давления в ЦПТ и создание про­ межуточного тормозного усилия.

Вобмотку ОУ ток подается или от источника постоянного сигнала управления, или от узла сравнения заданного и действительного замедления УС с усилителем УП.

Вузле УС действительная величина замедления характери­ зуется величиной напряжения, снимаемого с резистора R1 диффе­

ренцирующего контура R4, включенного через выпрямитель IIR на тахогенератор ТГ. Напряжение, пропорциональное заданной величине замедления, снимается с резистора R3. Это напряжение регулируется резистором R2.

Указанные напряжения подаются встречно на резистор R4 и поэтому величина напряжения, снимаемого с этого резистора, пропорциональна их разности и характеризует величину рассогла­ сования между действительным и заданным замедлениями. Сигнал рассогласования, усиленный усилителем УП, подается в обмотку ОУ.

При нормальной работе подъемной машины в обмотку ОУ по­ ступает только полный постоянный сигнал управления через замы­ кающий контакт КПТ1, обеспечивающий удержание тормозных грузов в верхнем положении (т. е. предохранительный тормоз в за­

ряженном с о с т о я н и и ).

При поступлении команды на предохранительное торможение обмотка ОУ контактом К Т П 1 отключается от источника постоянного сигнала управления, а контактом К Т П 2 подключается через уси­ литель УП к узлу сравнения. Так как торможения еще не насту­ пило, то машина движется с первоначальной скоростью и сигнал управления на выходе усилителя в обмотке ОУ равен нулю.

Золотник под действием пружины перемещается в нижнее поло­ жение, отсоединяет полость ЦПТ от источника и соединяет с глу­ шителем (или сточным баком). Истечение рабочей среды из ЦПТ будет происходить до тех пор, пока действительная величина за­ медления не превзойдет заданную уставку настолько, что ток сигнала рассогласования, поступающий в обмотку ОУ, будет достаточным для создания промежуточного давления в камерах 3 и 4 регулятора, при котором золотник займет промежуточное положение и перекроет выходной патрубок, таким образом разъединив ЦПТ от глушителя (слива) и не соединив с источником давления. Полученному уста­ новившемуся давлению в ЦПТ будет соответствовать установившееся тормозное усилие, обеспечивающее постоянную заданную величину

2 2 2