[发明专利]抓斗自动稳零装置

说明书

本发明属于自动控制技术领域。适用于以叶片可调式液力变矩器为动力转换装置的挖泥船抓斗挖泥吊机、钻井下钻吊机和起重机等起吊设备。

目前抓斗挖泥船上的抓斗挖泥吊机采用机械刹车来使抓斗在空中停住，其缺点是由于操作频繁而使刹车带经常损坏;机械冲击力大，影响挖泥吊机的使用寿命;劳动强度大、操作不方便、工作效率低。

本发明是采用电子线路自动控制方式，通过单手柄操作，对以叶片可调式液力变矩器为动力转换装置的抓斗挖泥吊机双闭环调速系统进行控制，实现当手柄置“中央零区”时，不必使用机械刹车就能使抓斗（空斗或满斗）在空中自动停住。（我们称之为抓斗空中自动稳零）。

这样，将使可调式液力变矩器抓斗挖泥吊机电磁操纵系统的单手柄操作功能更加完善，实现了三状态单手柄操作，即手柄往后拉时使抓斗上升无级调速，往前推时抓斗下降无级调速，当手柄放置“中央零区”时，不经机械刹车就使抓斗在空中自动停住。

抓斗自动稳零器的功能是抓斗在空中作上升或下降运动而操作手柄放置在“中央零区”时，它能输出电压U_WL（和U_XTF）作为系统的给定控制信号，并能根据抓斗的运动情况，自动调节输出U_WL的大小去改变系统中叶片可调式液力变矩器输出的提拉力，使抓斗在空中自动停住，当抓斗在空中停住时，它又能使其输出U_WL保持不变。

抓斗自动稳零器的原理结构图如图1所示。它的主要组成部份有：零转速检测器LS，转向鉴别器ZX，下降突加信号发生器XTF，数字积分器SJQ和操作手柄开关ZL。

（1）操作手柄开关ZL。

它由操作手柄CSB及其带动的凸轮开关ZL_1-3组成。手柄转动区域分为上升区（+10°～+36°），中央零区（+10°～-10°）和下降区（-10°～-36°）。三个开关随手柄转动角度不同的开闭情况如图2所示。

（2）零转速检测器LS（如图4所示）

它由过零比较器组成。其输入是来自系统转速的电压信号U_f，当U_f≈0时，其输出电平U_LS＝“0”;当U_f≈0时，U_LS＝“1”，其输出送至可逆计算器KJ的主脉冲输入控制门Y₂。

（3）转向鉴别器ZX（如图5所示）

由二个鉴幅器（YF_1-5;YF_10-13），RC电路，R-S触发器（YF_6-9）和双脉冲测速发电机SMC所组成。SMC发出相角差为90°的二路脉冲信号f₁，f₂，当抓斗上升时，f₁超前f₂90°电角度，ZX输出U_ZX＝“0”;当抓斗下降时，f₂超前f₁90°电角度，ZX输出U_ZX＝“1”，U_ZX送至可逆计算器KJ作加减法计数的控制信号。

（4）下降突加信号发生器XTF（如图3所示）

由手柄开关ZL₁、比较器BQ、与门Y₁、三极管SG及光电耦合管GG等所组成，输入端接转向鉴别器ZX的输出端U_ZX和系统转速电压信号U_f。当手柄在“中央零区”，ZL₁闭合、抓斗作下降运动，U_ZX＝“1”及系统转速电压信号U_f＞U_C（U_C为下降速度设定值）时，其输出U_XTF为负电压信号（电压值待调定），U_XTF是当抓斗从高速下降进入自动稳零状态时给系统增加的给定值，起突加稳斗的作用。

（5）数字积分器SJQ（如图6所示）

数字积分器SJQ的输入端接零转速检测器LS和转向鉴别器ZX的输出端。输出是电压信号U_WL（作系统的给定信号），其功能是：只要有上升转速信号时，其输出U_WL就减小;只要有下降转速信号时，其输出U_WL就增大;当转速信号为零时，其输出U_WL就保持不变。它由主脉冲发生器ZM、可逆计数器KJ、数一模转换器SMZ、清零预置器QY、全“0”限制器QLX和全“1”限制器QYX构成。