專利名稱:抓斗自動穩(wěn)零裝置的制作方法
本發(fā)明屬于自動控制技術領域：
。適用于以葉片可調式液力變矩器為動力轉換裝置的挖泥船抓斗挖泥吊機、鉆井下鉆吊機和起重機等起吊設備。
1.目的目前抓斗挖泥船上的抓斗挖泥吊機采用機械剎車來使抓斗在空中停住，其缺點是由于操作頻繁而使剎車帶經(jīng)常損壞;機械沖擊力大，影響挖泥吊機的使用壽命;勞動強度大、操作不方便、工作效率低。
本發(fā)明是采用電子線路自動控制方式，通過單手柄操作，對以葉片可調式液力變矩器為動力轉換裝置的抓斗挖泥吊機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)當手柄置“中央零區(qū)”時，不必使用機械剎車就能使抓斗(空斗或滿斗)在空中自動停住。(我們稱之為抓斗空中自動穩(wěn)零)。
這樣，將使可調式液力變矩器抓斗挖泥吊機電磁操縱系統(tǒng)的單手柄操作功能更加完善，實現(xiàn)了三狀態(tài)單手柄操作，即手柄往后拉時使抓斗上升無級調速，往前推時抓斗下降無級調速，當手柄放置“中央零區(qū)”時，不經(jīng)機械剎車就使抓斗在空中自動停住。
2.內(nèi)容抓斗自動穩(wěn)零器的功能是抓斗在空中作上升或下降運動而操作手柄放置在“中央零區(qū)”時，它能輸出電壓UWL(和UXTF)作為系統(tǒng)的給定控制信號，并能根據(jù)抓斗的運動情況，自動調節(jié)輸出UWL的大小去改變系統(tǒng)中葉片可調式液力變矩器輸出的提拉力，使抓斗在空中自動停住，當抓斗在空中停住時，它又能使其輸出UWL保持不變。
抓斗自動穩(wěn)零器的原理結構圖如圖1所示。它的主要組成部份有零轉速檢測器LS，轉向鑒別器ZX，下降突加信號發(fā)生器XTF，數(shù)字積分器SJQ和操作手柄開關ZL。
(1)操作手柄開關ZL
它由操作手柄CSB及其帶動的凸輪開關ZL1～3組成。手柄轉動區(qū)域分為上升區(qū)(+10°～+36°)，中央零區(qū)(+10°～-10°)和下降區(qū)(-10°～-36°)。三個開關隨手柄轉動角度不同的開閉情況如圖2所示。
(2)零轉速檢測器LS(如圖4所示)它由過零比較器組成。其輸入是來自系統(tǒng)轉速的電壓信號Uf，當Uf≈0時，其輸出電平ULS＝“0”;當Uf
0時，ULS＝“1”，其輸出送至可逆計算器KJ的主脈沖輸入控制門Y2。
(3)轉向鑒別器ZX(如圖5所示)由二個鑒幅器(YF1～5;YF10～13)，RC電路、R-S觸發(fā)器(YF6～9)和雙脈沖測速發(fā)電機SMC所組成。SMC發(fā)出相角差為90°的二路脈沖信號f1，f2，當抓斗上升時，f1超前f290°電角度，ZX輸出UZX＝“0”;當抓斗下降時，f2超前f190°電角度，ZX輸出UZX＝“1”，UZX送至可逆計算器KJ作加減法計數(shù)的控制信號。
(4)下降突加信號發(fā)生器XTF(如圖3所示)由手柄開關ZL1、比較器BQ、與門Y1、三極管SG及光電耦合管GG等所組成，輸入端接轉向鑒別器ZX的輸出端UZX和系統(tǒng)轉速電壓信號Uf。當手柄在“中央零區(qū)”，ZL1閉合、抓斗作下降運動，UZX＝“1”及系統(tǒng)轉速電壓信號Uf＞UC(UC為下降速度設定值)時，其輸出UXTF為負電壓信號(電壓值待調定)，UXTF是當抓斗從高速下降進入自動穩(wěn)零狀態(tài)時給系統(tǒng)增加的給定值，起突加穩(wěn)斗的作用。
(5)數(shù)字積分器SJQ(如圖6所示)數(shù)字積分器SJQ的輸入端接零轉速檢測器LS和轉向鑒別器ZX的輸出端。輸出是電壓信號UWL(作系統(tǒng)的給定信號)，其功能是只要有上升轉速信號時，其輸出UWL就減小;只要有下降轉速信號時，其輸出UWL就增大;當轉速信號為零時，其輸出UWL就保持不變。它由主脈沖發(fā)生器ZM、可逆計數(shù)器KJ、數(shù)一模轉換器SMZ、清零預置器QY、全“0”限制器QLX和全“1”限制器QYX構成。
ⅰ)主脈沖發(fā)生器ZM由晶體振蕩器產(chǎn)生頻率為292KHZ的脈沖列，經(jīng)三級十六分頻(FP1～FP3)后，通過可逆計數(shù)器控制門y2，作為可逆計數(shù)器的計數(shù)脈沖f0·f0可在最后一級分頻器FP3上作選擇，待調試確定。
ⅱ)可逆計數(shù)器KJ由與非門(yF17～19)及三個計數(shù)器(KJ1～3)組成的十位可逆計數(shù)器，其作用是接受計數(shù)脈沖f0和加減控制信號UZX，作加法和減法計數(shù)，輸出十位二進制數(shù)，送到數(shù)一模轉換器SMZ。
可逆計數(shù)器受轉速檢測信號ULS和轉向鑒別信號UZX控制時工作的真值表如表一所示。
表一
ⅲ)數(shù)一模轉換器SMZ由十位D/A轉換元件DAT及運放XF2所構成。它把來自可逆計數(shù)器輸出的二進制數(shù)轉換為模擬電壓UWL。W4是調整最大輸出電壓的電位器。
3.優(yōu)點與積極效果裝有“抓斗自動穩(wěn)零裝置”的抓斗挖泥船葉片可調式液力變矩器的電磁操縱系統(tǒng)，能實現(xiàn)單手柄三狀態(tài)(上升下降無級調速和抓斗空中自動穩(wěn)零)的操作，這種不必通過機械剎車的抓斗空中自動穩(wěn)零的控制有如下優(yōu)點與積極效果(1)提高工作效率和作業(yè)安全性;
(2)操作方便，易學;
(3)減輕勞動強度，(過去笨重的機械剎車由于操作頻繁，往往使操作工人背部皮肉受損傷)。
(4)減少機械沖擊，延長機械使用壽命，縮減維修費用和時間，(過去機械剎車帶每2～3周就要更換一次，每次需花時間4～7小時，所以，單這一項就可省去很多費用和時間)。
4.圖面說明(1)圖1說明圖1抓斗自動穩(wěn)零裝置原理結構圖ZL操作手柄開關 QLX全“0”限制器XTF下降突加信號發(fā)生器 QYX全“1”限制器LS零轉速檢測器 ULS零轉速檢測器輸出信號ZX轉向鑒別器 UZX轉向鑒別器輸出信號SJQ數(shù)字積分器 UXTF下降突加信號發(fā)生器輸QY清零預置器 出信號KJ可逆計數(shù)器 UWL數(shù)字積分器輸出信號SMZ數(shù)一模轉換器 Uf從系統(tǒng)輸入的轉速電壓信號(2)圖2說明圖2操作手柄開關ZL示意圖CSB操作手柄ZL1～3操作手柄開關(3)圖3說明圖3下降突加信號發(fā)生器XTF原理圖ZL1操作手柄開關 GG光電耦合管BQ比較器 Uf來自系統(tǒng)的轉速電壓信號y1與門 UZX來自轉向鑒別器輸出的信號SG三極管 UXTF下降突加信號發(fā)生器輸出信號(4)圖4說明圖4零轉速檢測器LS原理圖Xy1線性運放 Uf來自系統(tǒng)的轉速電壓信號W5電位器 ULS零轉速檢測器輸出信號(5)圖5說明圖5轉向鑒別器ZX原理圖SMC雙脈沖測速發(fā)電機 C1～C2電容器f1，f2雙脈沖測速發(fā)電機的 UZX轉向鑒別器輸出信號二個輸出信號。
yF1～13與非門(6)圖6說明圖6數(shù)字積分器SJQ原理圖ZM主脈沖發(fā)生器 FP1～3分頻器JT晶體振蕩器 QY清零預置器yF14～15與非門 ZL2操作手柄開關DW1～2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 Xy2線性運放F1～3非門 ULS來自零轉速檢測器輸出端的H1或門信號KJ可逆計數(shù)器 UZX來自轉向鑒別器輸出端的信號UWL數(shù)字積分器輸出信號y2與門 QLX全“0”限制器yF17～19與非門 H3～5或門DAT數(shù)模轉換元件 QYX全“1”限制器yF20與非門 y3～5與門5.實現(xiàn)抓斗自動穩(wěn)零的方式抓斗自動穩(wěn)零裝置加入雙閉環(huán)葉片可調式液力變矩器調速系統(tǒng)后，構成新的抓斗空中自動穩(wěn)零控制系統(tǒng)。
抓斗在空中作上升運動情況下，當操作手柄放置在“中央零區(qū)”位置時，手柄操作開關ZL1～3閉合，使系統(tǒng)進入抓斗空中自動穩(wěn)零控制狀態(tài)，這時，UWL作為系統(tǒng)的給定值，ZL3閉合，使雙閉環(huán)的二個調節(jié)器成為比例調節(jié)器，同時在ZL1動作時，產(chǎn)生正脈沖，使可逆計數(shù)器先清零，后預置全“1”，數(shù)模轉換器SMZ輸出UWL為UWL最大使系統(tǒng)中葉片可調式液力變矩器發(fā)出較大的提拉力，首先將抓斗提拉一下，這時因有抓斗上升速度，零轉速檢測器輸出ULS＝“1”，可逆計數(shù)器控制門y2打開，計數(shù)脈沖f0輸入可逆計數(shù)器。由于此時轉向鑒別器輸出UZX＝“0”，故可逆計數(shù)器作減法計數(shù)，則UWL從UWL最大逐漸減小，變矩器的提拉力也隨之減小，當提拉力與抓斗的重力相平衡時，抓斗就在空中停住。這時，ULS＝“0”，y2門關斷，則計數(shù)停止，數(shù)字積分器的輸出保持在抓斗停住時的UWL值。
抓斗在空中作下降運動情況下，當操作手柄再放回“中央零區(qū)”時，計數(shù)器被全“1”預置，UWL為UWL最大，變矩器產(chǎn)生較大的提拉力，使抓斗停住。若提拉過大，在抓斗停住后還會作上升運動，這時，ULS＝“1”，UZX＝“0”，計數(shù)器作減法計數(shù)，使UWL減小，當抓斗再次停住時，UWL保持不變。
由于抓斗從高速下降進入自動穩(wěn)零所需的提拉力比上升運動進入自動穩(wěn)零時提拉力大，對于整定同一個UWL最大值會出現(xiàn)自動穩(wěn)零效果不很滿意的情況，故必須加入穩(wěn)斗環(huán)節(jié)，這由下降突加信號發(fā)生器XTF來完成。當下降速度大于某一整定值時，它便輸出電壓值UXTF，增加系統(tǒng)的給定值，使變矩器產(chǎn)生突加提拉力，這樣能達到抓斗自動穩(wěn)零效果良好的目的。
權利要求
1.抓斗自動穩(wěn)零裝置屬于自動控制技術領域：
，適用于以葉片可調式液力變矩器為動力轉換裝置的挖泥船抓斗挖泥吊機、鉆井下鉆吊機和起重機等起吊設備。其特點是由零轉速檢測器、轉向鑒別器、下降突加信號發(fā)生器、數(shù)字積分器和操作手柄開關所組成。
2.根據(jù)權利要求
1，下降突加信號發(fā)生器，其特點是由操作手柄開關、比較器、與門、三極管和光電耦合管等組成。
3.根據(jù)權利要求
1，數(shù)字積分器，其特點是由主脈沖發(fā)生器、清零預置器、可逆計數(shù)器、數(shù)模轉換器、全“0”限制器和全“1”限制器等組成;其輸入端與速度檢測器和轉向鑒別器的輸出端相接。
專利摘要
抓斗自動穩(wěn)零裝置屬于自動控制技術領域：
。它解決了根據(jù)抓斗在空中運動情況不同而使裝置的輸出信號作增減變化或保持一定值等技術問題。它與葉片可調式液力變矩器電磁操縱裝置結合，構成抓斗空中自動穩(wěn)零控制系統(tǒng)，實現(xiàn)抓斗在空中不必通過機械剎車就能自動停住的目的，使操作方便，省力，對吊機的機械沖擊小，吊機的使用壽命延長。適用于以葉片可調式液力變矩器為動力轉換裝置的挖泥船抓斗挖泥吊機、鉆井下鉆吊機和起重機等起吊設備。
文檔編號B66D5/00GK85102187SQ85102187
公開日1985年12月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者李克華, 周躍, 何凱, 毛建青 申請人:交通部上海船舶運輸科學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan