RU2702490C1 - Method of monitoring condition of rock cutting tools - Google Patents

Method of monitoring condition of rock cutting tools Download PDF

Info

Publication number
RU2702490C1
RU2702490C1 RU2019120485A RU2019120485A RU2702490C1 RU 2702490 C1 RU2702490 C1 RU 2702490C1 RU 2019120485 A RU2019120485 A RU 2019120485A RU 2019120485 A RU2019120485 A RU 2019120485A RU 2702490 C1 RU2702490 C1 RU 2702490C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting
rock
rock cutting
tools
working body
Prior art date
Application number
RU2019120485A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Анатольевич Аверин
Виктор Васильевич Антипов
Юрий Васильевич Антипов
Юрий Николаевич Наумов
Денис Витальевич Серегин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Скуратовский опытно-экспериментальный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Скуратовский опытно-экспериментальный завод" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Скуратовский опытно-экспериментальный завод"
Priority to RU2019120485A priority Critical patent/RU2702490C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2702490C1 publication Critical patent/RU2702490C1/en
Priority to PCT/RU2020/050126 priority patent/WO2020263131A1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C35/00Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/24Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to mechanical driving of mine workings, in particular, to methods of monitoring condition of rock cutting tools. Proposed method comprises identification of cutting units arranged on rotating working tool and consisting of, at least, one rock-breaking tool, case and elements of rock-destructing tools attachment to the body. Measurement of preset parameters characterizing state of rock-destructing tools during operation of working element by means of at least one instrument cluster. Comparison of values of measured values of specified parameters with critical values, wherein unit of instruments is stationary placed in an external manner relative to working member, so that the range of action of devices covers the trajectory of movement of at least one cutting unit, and identification of cutting units is carried out by measuring the angle of rotation of the working member relative to the initial position and comparing the measured value of the angle of rotation with the initial position of the cutting unit on the working member.
EFFECT: technical result consists in improvement of reliability during monitoring of condition of rock cutting tools without complication and rise in price of design of cutting blocks, applicable in any operating conditions.
10 cl, 3 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к области механической проходки горных выработок, в частности, к способам мониторинга состояния породоразрушающих инструментов.The invention relates to the field of mechanical mining of mine workings, in particular, to methods for monitoring the condition of rock cutting tools.

Известны высокоточные датчики для определения механической нагрузки породоразрушающих инструментов тоннелепроходческого механизированного комплекса [Описание изобретения к патенту Канады №2944967 от 08.04.2014, МПК E21D 9/00, E21D 9/10, опубл. 05.10.2016], выполненные в виде втулки, установленной, по меньшей мере, частично в устройстве для крепления ролика или на ролике, причем устройство датчика содержит, по меньшей мере, один чувствительный к нагрузке элемент, а также включающие устройство анализа сигналов датчиков с чувствительных к нагрузке элементов.Known high-precision sensors for determining the mechanical load of rock cutting tools of a tunneling mechanized complex [Description of the invention to Canadian patent No. 2944967 of 04/08/2014, IPC E21D 9/00, E21D 9/10, publ. 10/05/2016], made in the form of a sleeve installed at least partially in a device for mounting a roller or on a roller, the sensor device comprising at least one load-sensitive element, as well as including a device for analyzing sensor signals from sensitive to the load of the elements.

К недостаткам данного технического решения следует отнести контроль только одного показателя, характеризующего состояние конкретного породоразрушающего инструмента, а именно нагрузки на инструменте. Это является недостаточным для надежного мониторинга состояния породоразрушающих инструментов, так как текущая нагрузка важна с точки зрения надежности привода трансмиссии исполнительного органа, но не показательна в контексте состояния самих инструментов. Кроме того, передача определяемых при измерениях указанными датчиками данных осуществляется по проводам, риск повреждения которых в горных условиях весьма велик.The disadvantages of this technical solution include the control of only one indicator characterizing the state of a particular rock cutting tool, namely the load on the tool. This is insufficient for reliable monitoring of the state of rock cutting tools, since the current load is important from the point of view of reliability of the drive transmission of the executive body, but not indicative in the context of the state of the tools themselves. In addition, the data determined by measurements by the indicated sensors is transmitted via wires, the risk of damage to which is very high in mountain conditions.

Известно устройство для определения состояния породоразрушающих инструментов для тоннелепроходческого механизированного комплекса [Описание изобретения к патенту США №7014271 от 28.07.2004, МПК Е21С 37/26, опубл. 21.03.2006], содержащее, по меньшей мере, один генераторный блок, который генерирует электрическую энергию, когда вращается соответствующий породоразрушающий инструмент, выполненный в виде дисковой шарошки, блок формирования сигнала, соединенный с генераторным блоком, и антенный блок, подключенный к блоку генерирования сигналов, антенна которого расположена, по меньшей мере, на одной внешней периферийной части соответствующего породоразрушающего инструмента и оборудована для беспроводной передачи сигналов передачи на приемный блок, оборудованный для приема сигналов и их интерпретации для каждого соответствующего породоразрушающего инструмента.A device for determining the state of rock cutting tools for a tunneling mechanized complex [Description of the invention to US patent No. 7014271 of 07/28/2004, IPC E21C 37/26, publ. 03/21/2006], containing at least one generator unit that generates electrical energy when the corresponding rock cutting tool made in the form of a disk cutter rotates, a signal conditioning unit connected to the generator unit, and an antenna unit connected to the signal generating unit the antenna of which is located on at least one outer peripheral part of the corresponding rock cutting tool and is equipped for wireless transmission of transmission signals to the receiving unit, equipment assigned to receive signals and interpret them for each corresponding rock cutting tool.

Недостатком данного технического решения является оценка только лишь факта работоспособности инструментов, причем регистрация выхода инструментов из строя осуществляется постфактум, то есть данное техническое решение не позволяет отслеживать динамику ухудшения состояния инструментов и заблаговременно предпринимать действия по минимизации негативных последствий этого процесса.The disadvantage of this technical solution is to evaluate only the fact of the operability of the tools, and the registration of the failure of the tools is carried out after the fact, that is, this technical solution does not allow to monitor the dynamics of the deterioration of the state of the tools and take early steps to minimize the negative consequences of this process.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ мониторинга эффективности проходки тоннеля и устройство для его осуществления [Описание изобретения к патенту РФ №2455490 от 29.05.2009, МПК E21D 9/06, E21D 9/093, опубл. 10.07.2012, Бюл. №19]. Устройство представляет собой множество блоков приборов, состоящих из ряда датчиков, включая акселерометр, магнитометр и температурный датчик, соединенных с вращающейся режущей головкой, при этом каждый блок приборов содержит дистальный конец в контакте с соответствующим режущим узлом и предназначен для его мониторинга. При этом датчики установлены на дальнем конце блоков приборов и поджаты для контакта с режущим узлом. Блоки приборов включают беспроводной приемопередатчик и соединены друг с другом в сеть передачи данных или одноранговую сеть, а для каждого блока приборов предусмотрен источник электроснабжения. Мониторинг состояния режущих блоков представляет собой сбор и обработку данных со всех блоков приборов в удаленном приемнике-диспетчере.The closest technical solution (prototype) is a method for monitoring the effectiveness of tunneling and a device for its implementation [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2455490 dated 05/29/2009, IPC E21D 9/06, E21D 9/093, publ. 07/10/2012, Bull. No. 19]. The device is a plurality of instrument units consisting of a number of sensors, including an accelerometer, a magnetometer, and a temperature sensor connected to a rotating cutting head, and each instrument unit contains a distal end in contact with the corresponding cutting unit and is intended for monitoring it. In this case, the sensors are installed at the far end of the instrument blocks and are tightened to contact the cutting unit. The instrument units include a wireless transceiver and are connected to each other in a data network or a peer-to-peer network, and a power supply source is provided for each instrument unit. Monitoring the status of cutting units is the collection and processing of data from all units of devices in a remote receiver-dispatcher.

К недостаткам данного прототипа следует отнести принципиальное отсутствие возможности визуального контроля состояния породоразрушающих инструментов, размещение датчиков непосредственно в режущем блоке, вследствие чего высока вероятность их выхода из строя, необходимость оснащения всех породоразрушающих инструментов датчиками, что приводит также к усложнению и удорожанию конструкции режущих блоков, а также не позволяет выполнять их во взрывозащищенном исполнении, что приводит к невозможности их использования во взрывоопасных условиях.The disadvantages of this prototype include the fundamental lack of visual monitoring of the condition of rock cutting tools, the placement of sensors directly in the cutting unit, which is why their failure is highly probable, the need to equip all rock cutting tools with sensors, which also complicates and increases the cost of the design of cutting blocks, and also does not allow to perform them in explosion-proof execution, which leads to the impossibility of their use in explosive conditions ditions.

Задача изобретения - обеспечение надежного мониторинга состояния породоразрушающих инструментов без усложнения и удорожания конструкции режущих блоков, применимого в любых условиях эксплуатации. Достигаемый технический результат заключается в сокращении расходов на обеспечение нормальной эксплуатации породоразрушающих инструментов.The objective of the invention is the provision of reliable monitoring of the condition of rock cutting tools without complicating and increasing the cost of the design of the cutting blocks, applicable in any operating conditions. The technical result achieved is to reduce the cost of ensuring the normal operation of rock cutting tools.

Выход из строя породоразрушающих инструментов происходит по разным причинам, основными из которых являются:Failure of rock cutting tools occurs for various reasons, the main of which are:

- износ инструмента вследствие контакта с горным массивом, выражающийся в потере формы режущей части породоразрушающего инструмента, а именно в уменьшении его размеров;- tool wear due to contact with the massif, expressed in loss of shape of the cutting part of the rock cutting tool, namely, in a decrease in its size;

- перегрев инструмента;- overheating of the instrument;

- усталостные деформации материала, из которого изготовлены породоразрушающие инструменты, выражающиеся в возникновении сначала микродефектов в материале, перерастающих затем в макродефекты, такие как трещины и т.п.- fatigue deformations of the material from which the rock cutting tools are made, which are expressed in the first occurrence of microdefects in the material, which then develop into macrodefects, such as cracks, etc.

Для обеспечения надежной эксплуатации породоразрушающих инструментов необходимо одновременно отслеживать их состояние с точки зрения отсутствия условий выхода из строя по всем указанным причинам. В предлагаемом изобретении это обеспечивается за счет использования нескольких приборов в блоке приборов. Отслеживание потери формы породоразрушающих инструментов вследствие износа осуществляется посредством прибора измерения расстояния, например, лазером; перегрев инструмента отслеживается температурным датчиком; макродефекты отслеживаются при помощи прибора визуального наблюдения, например, видеокамеры. При этом блок приборов расположен стационарно и внешним образом по отношению к рабочему органу, так чтобы область действия приборов охватывала часть траектории движения, по меньшей мере, одного режущего блока. Поскольку указанные приборы не встраиваются в режущие блоки с породоразрушающими инструментами, усложнения конструкций режущих блоков и их удорожания не происходит. Сам же блок приборов имеет меньше геометрических ограничений, за счет чего возможно его исполнение во взрывозащищенной оболочке.To ensure reliable operation of rock cutting tools, it is necessary to simultaneously monitor their condition from the point of view of the absence of failure conditions for all these reasons. In the present invention, this is achieved through the use of several devices in the instrument cluster. Tracking the shape loss of rock cutting tools due to wear is carried out using a distance measuring device, such as a laser; instrument overheating is monitored by a temperature sensor; macrodefects are tracked using a visual observation device, such as a video camera. In this case, the instrument cluster is located stationary and externally with respect to the working body, so that the range of the instruments covers part of the trajectory of at least one cutting unit. Since these devices are not built into the cutting blocks with rock cutting tools, the complexity of the design of the cutting blocks and their cost does not occur. The instrument cluster itself has less geometric restrictions, due to which it can be executed in an explosion-proof enclosure.

Учитывая, что блок приборов не привязан к конкретным породоразрушающим инструментам, возникает необходимость в их идентификации. Решение этой задачи в данном изобретении осуществляется следующим образом. Перед началом работы каждому режущему блоку с породоразрушающим инструментом присваивается условное обозначение, фиксируется положение режущего блока на рабочем органе по отношению друг к другу, фиксируется положение рабочего органа по отношению блоку приборов с учетом зафиксированного положения режущих блоков на рабочем органе относительно друг друга, что означает также известное положение режущих блоков относительно блока приборов. При этом удобно выставлять рабочий орган таким образом, чтобы в зоне области действия блока приборов находился один из режущих блоков. Тогда в процессе эксплуатации по мере собственного вращения рабочего органа относительно своей оси, зная количество и фазы оборотов рабочего органа, можно определить точное положение каждого режущего блока относительно блока приборов, в том числе определить, какой из режущих блоков находится в области действия блока приборов. С этой целью измерения угла поворота рабочего органа вокруг своей оси относительно положения в момент начала работы. В момент прохождения конкретного режущего блока через область действия блока приборов фиксируется условное обозначение этого режущего блока, осуществляется измерение заданных параметров, характеризующих состояние породоразрушающих инструментов в процессе эксплуатации рабочего органа, значения измеренных величин сравниваются с заданными критическими значениями. В случае несоответствия (например, превышения) измеренных величин критическим значениям режущий блок признается подлежащим замене. При этом, поскольку конструктивно между режущими блоками существуют зазоры, анализу подвергаются только значения, соответствующие моментам прохождения режущих блоков через область действия блока приборов. Для этого с учетом известности взаимного расположения режущих блоков на рабочем органе, а также текущего положения рабочего органа анализируются данные, измеренные с некоторой периодичностью, соответствующей моментам прохождения режущих блоков через область действия блока приборов. Следует отметить, что иногда породоразрушающий инструмент может работать в аварийном режиме, при этом формально не выходя за установленные критические значения. Такое возможно, например, при заштыбовке режущих блоков, затрудняющих или исключающих вращение породоразрушающих инструментов вокруг своей оси. В таком случае, происходит повышенный износ с одной стороны породоразрушающего инструмента, непосредственно взаимодействующей с горным массивом. С целью выявления таких режимов работы породоразрушающего инструмента измеренные значения заданных параметров записываются, например, в электронную память системы управления блока приборов каждый раз после измерения. По мере накопления данных новые измеренные значения заданных параметров сравниваются не только с критическими значениями, но и с предыдущими значениями на текущем породоразрушающем инструменте и со значениями на других породоразрушающих инструментах, что позволяет отслеживать характер накопления износа на каждом породоразрушающем инструменте, а также строить типовые модели изменения состояния породоразрушающих инструментов в процессе эксплуатации, то есть осуществлять динамический анализ состояния породоразрушающих инструментов. Существенное отличие характера изменения состояния конкретного породоразрушающего инструмента от типовой модели является основанием для признания такого породоразрушающего инструмента работающим в аварийном режиме.Given that the instrument cluster is not tied to specific rock cutting tools, there is a need for their identification. The solution to this problem in this invention is as follows. Before starting work, each cutting unit with a rock cutting tool is assigned a symbol, the position of the cutting unit on the working body relative to each other is fixed, the position of the working body in relation to the instrument block is fixed taking into account the fixed position of the cutting blocks on the working body relative to each other, which also means known position of the cutting units relative to the instrument cluster. At the same time, it is convenient to set the working body in such a way that one of the cutting blocks is in the area of the range of the instrument block. Then, in the process of operation, as the working body rotates itself around its axis, knowing the number and phase of the working body revolutions, it is possible to determine the exact position of each cutting block relative to the instrument cluster, including determining which of the cutting blocks is in the range of the instrument cluster. To this end, measuring the angle of rotation of the working body around its axis relative to the position at the time of the start of work. At the moment of passage of a specific cutting unit through the scope of the instrument block, the symbol of this cutting unit is fixed, the set parameters are measured that characterize the state of rock cutting tools during the operation of the working body, the values of the measured values are compared with the specified critical values. In case of non-compliance (for example, excess) of the measured values with the critical values, the cutting unit is recognized as being subject to replacement. Moreover, since there are structural gaps between the cutting blocks, only values corresponding to the moments of passage of the cutting blocks through the range of the instrument block are subjected to analysis. For this, taking into account the popularity of the relative position of the cutting units on the working body, as well as the current position of the working body, the data is analyzed with a certain periodicity corresponding to the moments of passage of the cutting blocks through the scope of the instrument block. It should be noted that sometimes a rock cutting tool can operate in emergency mode, while formally not going beyond the established critical values. This is possible, for example, when punching cutting blocks that impede or preclude the rotation of rock cutting tools around its axis. In this case, there is increased wear on one side of the rock cutting tool, which directly interacts with the massif. In order to identify such operating modes of the rock cutting tool, the measured values of the specified parameters are recorded, for example, in the electronic memory of the control system of the instrument unit each time after measurement. As the data accumulate, the new measured values of the specified parameters are compared not only with critical values, but also with previous values on the current rock cutting tool and with values on other rock cutting tools, which allows you to monitor the nature of wear accumulation on each rock cutting tool, as well as build typical change models the state of rock cutting tools during operation, that is, to carry out a dynamic analysis of the state of rock cutting tools at. A significant difference in the nature of the change in state of a specific rock cutting tool from the standard model is the basis for recognizing such a rock cutting tool working in emergency mode.

Изобретение иллюстрируется тремя чертежами:The invention is illustrated by three drawings:

Фиг. 1 - фрагмент общего вида исполнительного органа планетарного типа, оснащенного системой мониторинга породоразрушающих инструментов.FIG. 1 is a fragment of a general view of the planetary type executive body equipped with a rock-cutting instrument monitoring system.

Фиг. 2 - фрагмент общего вида исполнительного органа роторного типа, оснащенного системой мониторинга породоразрушающих инструментов с несколькими блоками приборов.FIG. 2 is a fragment of a general view of a rotary type actuator equipped with a rock cutting tool monitoring system with several instrument units.

Фиг. 3 - принципиальная блок-схема работы блока приборов с обработкой данных.FIG. 3 is a schematic block diagram of the operation of a unit of devices with data processing.

Исполнительный орган планетарного типа оснащается, по меньшей мере, одним породоразрушающим органом 1, совершающим в процессе работы вращение вокруг собственной оси, а также переносное движение. Привод вращения исполнительного органа условно не показан. На периферии исполнительного органа устанавливаются режущие блоки с породоразрушающими инструментами 2. На любой части исполнительного органа, совершающего вместе с ним переносное вращение, например на корпусе 3, устанавливаются, по меньшей мере, по одному блоку приборов 4 на каждый рабочий орган 1. Область действия приборов в блоке приборов 4 направлена на породоразрушающие инструменты 2, установленные на периферии рабочего органа 1. При этом области действия отдельных приборов и датчиков могут различаться и иметь разный характер. Например, измерение расстояния осуществляется точечно посредством луча 5 - прерывистая линия, направленного строго в одно положение; область действия температурного датчика 6 целесообразно распространить на весь режущий блок для измерения температуры не только самого породоразрушающего инструмента, но и узлов крепления - область между двумя тонкими сплошными линиями; область действия прибора визуального наблюдения 7 ограничивается параметрами его обзора (угол обзора, фокусное расстояние, геометрические размеры объектива и т.п) - область между двумя штрих-пунктирными линиями.The planetary type executive body is equipped with at least one rock-destroying body 1, which rotates around its own axis, as well as a portable movement. The drive of rotation of the executive body is conventionally not shown. At the periphery of the actuator, cutting units with rock cutting tools are installed 2. On any part of the actuator performing portable rotation with it, for example, on housing 3, at least one instrument unit 4 is installed per working organ 1. Instrument range in the instrument block 4 it is directed to rock cutting tools 2 installed on the periphery of the working body 1. In this case, the areas of action of individual instruments and sensors can vary and have a different character. For example, the distance measurement is carried out pointwise by means of beam 5 — a dashed line directed strictly in one position; the scope of the temperature sensor 6, it is advisable to extend to the entire cutting unit for measuring the temperature of not only the rock cutting tool itself, but also the attachment points - the area between two thin solid lines; the scope of the visual observation device 7 is limited by its viewing parameters (viewing angle, focal length, geometric dimensions of the lens, etc.) - the area between two dashed-dotted lines.

Исполнительный орган роторного типа совершает в процессе работы вращение только относительно собственной оси. Привод вращения исполнительного органа условно не показан. На лицевой части роторного органа устанавливаются породоразрушающие инструменты 2. На неподвижном (не вращающемся) корпусе 3 роторного исполнительного органа закрепляется необходимое число блоков приборов 4, но не менее одного. На фиг. 2 показаны три блока приборов 4: два блока, осуществляющих мониторинг состояния инструментов в центральной части, и один - в кутковой части роторного исполнительного органа. При этом также показано, что у каждого из блоков приборов могут различаться настройки области действия отдельных датчиков и приборов. У верхнего блока приборов область действия ограничена только кутковыми породоразрушающими инструментами, выполненными спаренными в одном корпусе 8. Измерение геометрических размеров породоразрушающих инструментов 2 осуществляется двумя лучами 5, исходящими из блока приборов 4, а область действия температурного датчика 6 охватывает одну пару породоразрушающих инструментов 2 в одном корпусе 8. Средний блок приборов охватывает три пары породоразрушающих инструментов 2 соответственно в трех корпусах 8. Однако при помощи лучей 5 измеряются геометрические размеры не шести породоразрушающих инструментов 2, а пяти. Мониторинг геометрических размеров «шестого» породоразрушающего инструмента осуществляется при помощи нижнего блока приборов 4. При этом область действия температурных датчиков 6 нижнего блока приборов 4 не распространяется на «шестой» породоразрушающий инструмент, который находится в области действия температурного датчика среднего блока приборов. Таким образом, на фиг.2 продемонстрирован случай, когда мониторинг различных аспектов состояния (износ, перегрев, деформации) породоразрушающих инструментов 2 осуществляется при помощи приборов и датчиков различных блоков приборов 4. Кроме того, настройки действия блоков приборов 4 могут быть выполнены таким образом, чтобы их области действия дублировали друг друга. Например, условно непоказанные на фиг.2 области действия приборов визуального наблюдения, очевидно, пересекаются.The rotary-type actuator performs rotation only relative to its own axis during operation. The drive of rotation of the executive body is conventionally not shown. Rock-cutting tools 2 are installed on the front part of the rotor body. On the fixed (not rotating) body 3 of the rotor actuator, the required number of instrument blocks 4 is fixed, but not less than one. In FIG. 2 shows three instrument units 4: two units that monitor the status of instruments in the central part, and one in the cut-out part of the rotary actuator. At the same time, it is also shown that for each of the device blocks, the settings for the range of individual sensors and devices may vary. At the upper instrument cluster, the scope is limited only by shear rock cutting tools made paired in one housing 8. The geometric dimensions of the rock cutting tools 2 are measured by two beams 5 emanating from the instrument block 4, and the scope of the temperature sensor 6 covers one pair of rock cutting tools 2 in one case 8. The middle instrument cluster covers three pairs of rock cutting tools 2, respectively, in three cases 8. However, using beams 5, g the geometric dimensions of not six rock cutting tools 2, but five. The geometric dimensions of the “sixth” rock cutting tool are monitored using the lower instrument cluster 4. The scope of the temperature sensors 6 of the lower instrument cluster 4 does not extend to the “sixth” rock cutting tool, which is located in the range of the temperature sensor of the middle instrument cluster. Thus, figure 2 shows the case when monitoring various aspects of the state (wear, overheating, deformation) of rock cutting tools 2 is carried out using instruments and sensors of various instrument blocks 4. In addition, the settings of the action of instrument blocks 4 can be performed in this way so that their areas of effect duplicate each other. For example, the scope of the visual observation devices, which are conventionally not shown in FIG. 2, obviously intersect.

Независимо от типа исполнительного органа результаты измерений, полученные блоком приборов 4, проходят стадии согласно блок-схеме, показанной на фиг. 3. Под обработкой данных понимают первичную интерпретацию результатов измерений, то есть, например, соотнесение конкретных значений с приборами, которыми они были получены, что позволяет установить тип данных (например, температура породоразрушающих инструментов 2 или видеозапись). Идентификация инструментов 2 осуществляется путем измерения текущего угла поворота исполнительного органа относительно начального положения и дальнейшего сопоставления измеренного значения текущего угла поворота исполнительного органа относительно начального положения с исходным положением каждого режущего блока. После идентификации режущего блока ему «присваиваются» результаты измерений, полученные блоком приборов 4. Далее производится анализ данных.Regardless of the type of actuator, the measurement results obtained by the instrument cluster 4 go through stages according to the flowchart shown in FIG. 3. Under the data processing is understood the primary interpretation of the measurement results, that is, for example, the correlation of specific values with the instruments with which they were obtained, which allows you to set the type of data (for example, the temperature of rock cutting tools 2 or video recording). The identification of tools 2 is carried out by measuring the current angle of rotation of the executive body relative to the initial position and further comparing the measured value of the current angle of rotation of the executive body relative to the initial position with the initial position of each cutting unit. After identifying the cutting unit, it is "assigned" the measurement results obtained by the instrument unit 4. Next, the data is analyzed.

В простейшем случае анализ данных подразумевает экспресс-оценку текущего состояния породоразрушающих инструментов 2 в идентифицированном режущем блоке путем сравнения измеренных значений с заданными критическими величинами. В зависимости от результатов сравнения возможны три варианта дальнейшей работы:In the simplest case, data analysis involves an express assessment of the current state of rock cutting tools 2 in the identified cutting unit by comparing the measured values with the specified critical values. Depending on the comparison results, three options for further work are possible:

1) если анализ не выявил отклонений от заданной нормы, то работа продолжается в нормальном режиме;1) if the analysis did not reveal deviations from the set norm, then the work continues in normal mode;

2) если анализ показал, что отклонение от нормы не выявлено, но ситуация близка к этому, то работа может продолжиться в особом режиме;2) if the analysis showed that a deviation from the norm was not detected, but the situation is close to this, then the work can continue in a special mode;

3) если анализ показал отклонение от нормы, то рекомендуется замена инструмента.3) if the analysis showed a deviation from the norm, it is recommended to replace the tool.

Возможны и более сложные формы анализа, например, путем сравнения результатов измерения не только с критическими значениями, но и со значениями предыдущих измерений и/или измерений, полученных для других режущих блоков.More complex forms of analysis are also possible, for example, by comparing the measurement results not only with critical values, but also with the values of previous measurements and / or measurements obtained for other cutting units.

Изобретение проиллюстрируем следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Для начала опишем пример общего принципа работы системы мониторинга за состоянием породоразрушающих инструментов. Перед началом эксплуатации рабочий орган 1 выставляется таким образом, чтобы один из режущих блоков с породоразрушающим инструментом 4 находился в области действия блока приборов 6. Пусть вомемнадцать режущих блоков с породоразрушающими инструментами 4 равномерно и симметрично расположены на рабочем органе 1, а их количество равно двадцати. Тогда угловое расстояние между режущими блоками 4 равно 360/18=20°, то есть измерение заданных параметров при помощи блока приборов 6 должно производиться при повороте рабочего органа 1 вокруг своей оси на каждые 20°. Дадим режущему блоку, находящемуся в момент начала эксплуатации в области действия блока приборов, условное обозначение №1, а следующим режущим блокам - условные обозначения № i, где i - порядковый номер режущего блока. В качестве породоразрушающего инструмента используются лобовые дисковые шарошки.First, we describe an example of the general principle of the monitoring system for the condition of rock-cutting tools. Before starting operation, the working body 1 is set so that one of the cutting blocks with a rock cutting tool 4 is in the area of action of the instrument block 6. Let eighteen cutting blocks with rock cutting tools 4 are uniformly and symmetrically located on the working body 1, and their number is twenty. Then the angular distance between the cutting blocks 4 is 360/18 = 20 °, that is, the measurement of the specified parameters using the instrument block 6 should be carried out when the working body 1 is rotated around its axis for every 20 °. Let us give the cutting unit, which is at the time of the start of operation in the field of operation of the instrument block, the legend No. 1, and the following cutting blocks - the legend No. i, where i is the serial number of the cutting block. As a rock cutting tool, frontal disk cones are used.

Для лобовых дисковых шарошек мерой износа инструмента вследствие контакта с горным массивом, выражающимся в потере формы режущей части породоразрушающего инструмента, является уменьшение радиуса. То есть для оценки износа породоразрушающего инструмента 4, выражающимся в потере формы режущей части и измеряемом при помощи блока приборов 6, а также для принятия решения о соответствии породоразрушающего инструмента 4 критериям работоспособности измеренные расстояния для каждого из режущих блоков с породоразрушающими инструментами 4 сравниваются с величиной, равной сумме исходного расстояния от блока приборов (точнее, от прибора измерения расстояния) до режущего блока с породоразрушающим инструментом 4 перед началом эксплуатации и допустимому износу породоразрушающего инструмента, который для современных лобовых дисковых шарошек обычно составляет 25 мм. В ходе измерений было установлено, что все породоразрушающие инструменты 4 за каждый оборот рабочего органа 1 равномерно уменьшаются в радиальном направлении на 0,001 мм. Таким образом через 10000 оборотов рабочего органа 1, износ всех породоразрушающих органов 4 составил 10 мм, что меньше критического значения 25 мм. При сохраняющемся темпе износа для выхода породоразрушающих инструментов 4 из строя необходимо, чтобы рабочий орган 1 совершил 25000 полных оборотов.For frontal disk cones, a measure of tool wear due to contact with the massif, which is reflected in the loss of shape of the cutting part of the rock cutting tool, is a decrease in radius. That is, to assess the wear of the rock cutting tool 4, expressed in the loss of shape of the cutting part and measured using the instrument block 6, as well as to decide on the compliance of the rock cutting tool 4 with the performance criteria, the measured distances for each of the cutting blocks with rock cutting tools 4 are compared with the value equal to the sum of the initial distance from the instrument block (more precisely, from the distance measuring device) to the cutting unit with the rock cutting tool 4 before operation and Permissible wear cutter tool, which for modern head-disk bits is typically 25 mm. During the measurements it was found that all rock cutting tools 4 for each revolution of the working body 1 uniformly decrease in the radial direction by 0.001 mm Thus, after 10,000 revolutions of the working body 1, the wear of all rock-cutting bodies 4 was 10 mm, which is less than the critical value of 25 mm. With the continued pace of wear for the failure of rock cutting tools 4, it is necessary that the working body 1 has made 25,000 full revolutions.

Пример 2.Example 2

Общий принцип работы системы мониторинга за состоянием породоразрушающих инструментов тот же, что и в примере 1.The general principle of the monitoring system for the state of rock cutting tools is the same as in example 1.

Для породоразрушающих инструментов 4 максимальная допустимая температура нагрева установлена на уровне 80°С. В процессе эксплуатации породоразрушающие инструменты 4 нагрелись до температуры 76°С, что меньше критического значения, но очень к нему близко - 95%. Это означает, что замена породоразрушающих инструментов 4 не требуется, однако следует рассмотреть возможность проведения ряда мероприятий, направленных на снижение температуры нагрева породоразрушающих инструментов 4, например, включение орошения или снижение скорости резания.For rock cutting tools 4, the maximum allowable heating temperature is set at 80 ° C. During operation, rock cutting tools 4 heated to a temperature of 76 ° C, which is less than the critical value, but very close to it - 95%. This means that replacement of rock cutting tools 4 is not required, however, a number of measures should be considered to reduce the heating temperature of rock cutting tools 4, for example, turning on irrigation or reducing the cutting speed.

Пример 3.Example 3

Общий принцип работы системы мониторинга за состоянием породоразрушающих инструментов тот же, что и в примере 1.The general principle of the monitoring system for the state of rock cutting tools is the same as in example 1.

В ходе визуального наблюдения за состоянием породоразрушающих инструментов, например, при помощи установленной в блоке приборов 6 видеокамеры оператор машины (или иное ответственное лицо) заметил на одном из породоразрушающих инструментов 4 линию, напоминающую трещину. При помощи блока приборов 6 он установил, что эта линия относится к породоразрушающему инструменту в режущем блоке №13, поскольку за время работы было совершено 238 полных оборотов и один неполный оборот на 260° (260°/20°=13). Являясь суеверным человеком, а также с целью исключения вероятности выхода из строя породоразрушающего инструмента в режущем блоке оператор (или иное ответственное лицо) принял решение приостановить работу и осмотреть породоразрушающий инструмент в режущем блоке №13 на предмет наличия в нем дефектов, и в случае их наличия произвести замену породоразрушающего инструмента в режущем блоке №13.During visual observation of the state of rock-cutting tools, for example, using a video camera installed in the device block 6, the machine operator (or other responsible person) noticed a line resembling a crack on one of the rock-cutting tools 4. Using instrument block 6, he found that this line refers to a rock cutting tool in cutting unit No. 13, since 238 full revolutions and one incomplete revolution of 260 ° (260 ° / 20 ° = 13) were completed during operation. Being a superstitious person, and also in order to eliminate the likelihood of failure of the rock cutting tool in the cutting block, the operator (or other responsible person) decided to suspend work and inspect the rock cutting tool in cutting block No. 13 for defects, if any replace the rock cutting tool in the cutting block No. 13.

Пример 4.Example 4

Общий принцип работы системы мониторинга за состоянием породоразрушающих инструментов тот же, что и в примере 1.The general principle of the monitoring system for the state of rock cutting tools is the same as in example 1.

В ходе измерений расстояния от блока приборов 6 до режущих блоков с породоразрушающими инструментами 4 было установлено, что большинство породоразрушающих инструментов 4 за каждый оборот рабочего органа 1 равномерно уменьшаются в радиальном направлении на 0,001 мм. После 1000 оборотов рабочего органа 1 типовое уменьшение породоразрушающих инструментов 4 в радиальном направлении составило 1 мм. Однако согласно измерениям, произведенным при помощи блока приборов 6, породоразрушающий инструмент в режущем блоке №8 (рабочий орган совершил 562 полных оборота и один неполный на 160°) за это уменьшился в радиальном направлении на 3 мм. Кроме того, для породоразрушающего инструмента в этом режущем блоке была зафиксирована на 15% более высокая температура, чем в типовом случае по результатам измерений. Оператор машины (или иное ответственное лицо) отследил при помощи прибора визуального наблюдения блока приборов 6 режущий блок №8 и определил, что, вероятно, в данном режущем блоке произошла заштыбовка. Он принял решение остановить работу и осмотреть детально режущий блок №8 с целью принятия дальнейших решений. Следует отметить, что в данном случае с учетом небольшого износа относительно критического значения, равного 25 мм, возможно будет достаточно очистить режущий блок №8 от штыба без замены породоразрушающего инструмента.During measurements of the distance from the instrument block 6 to the cutting blocks with rock cutting tools 4, it was found that most rock cutting tools 4 for each revolution of the working body 1 uniformly decrease in the radial direction by 0.001 mm. After 1000 revolutions of the working body 1, a typical decrease in rock cutting tools 4 in the radial direction was 1 mm. However, according to the measurements made using the instrument block 6, the rock cutting tool in the cutting block No. 8 (the working body made 562 full turns and one incomplete by 160 °) for this decreased in the radial direction by 3 mm. In addition, a temperature of 15% higher was recorded for the rock cutting tool in this cutting block than in the typical case according to the measurement results. The machine operator (or other responsible person) tracked the cutting unit No. 8 with the aid of the visual observation device unit 6 and determined that there was probably a mash in this cutting unit. He decided to stop the work and inspect the cutting unit number 8 in detail with a view to making further decisions. It should be noted that in this case, taking into account a small wear relative to the critical value of 25 mm, it may be sufficient to clean the cutting block No. 8 from the rod without replacing the rock cutting tool.

В результате использования изобретения снизились затраты на мониторинг состояния породоразрушающих инструментов на исполнительных органах планетарного типа без снижения надежности эксплуатации.As a result of the use of the invention, the costs of monitoring the condition of rock cutting tools on planetary actuators have been reduced without compromising operational reliability.

Claims (10)

1. Способ мониторинга состояния породоразрушающих инструментов, включающий идентификацию режущих блоков, размещаемых на вращающемся рабочем органе и состоящих из, по меньшей мере, одного породоразрушаюшего инструмента, корпуса и элементов крепления породоразрушающих инструментов к корпусу, измерение заданных параметров, характеризующих состояние породоразрушающих инструментов в процессе эксплуатации рабочего органа, при помощи, по меньшей мере, одного блока приборов, сравнение значений измеренных величин заданных параметров с критическими значениями, отличающийся тем, что блок приборов стационарно размешают внешним образом по отношению к рабочему органу, так чтобы область действия приборов охватывала часть траектории движения, по меньшей мере, одного режущего блока, а идентификацию режущих блоков осуществляют путем измерения угла поворота рабочего органа относительно исходного положения и сопоставления измеренного значения угла поворота с исходным положением режущего блока на рабочем органе.1. A method for monitoring the state of rock cutting tools, including identification of cutting blocks placed on a rotating working body and consisting of at least one rock cutting tool, a housing and fastening elements of rock cutting tools to the housing, measuring predetermined parameters characterizing the condition of the rock cutting tools during operation working body, using at least one instrument cluster, comparing the values of the measured values of the given parameters with crit different values, characterized in that the instrument block is stationary stationary externally with respect to the working body, so that the range of the devices covers part of the motion path of at least one cutting block, and the identification of the cutting blocks is carried out by measuring the angle of rotation of the working body relative to the original position and comparison of the measured value of the angle of rotation with the initial position of the cutting unit on the working body. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширина рабочей зоны блока приборов охватывает ширину, по меньшей мере, одного режущего блока.2. The method according to p. 1, characterized in that the width of the working area of the instrument block covers the width of at least one cutting block. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве заданного параметра измеряют расстояние от блока приборов до, по меньшей мере, одной характерной точки режущего блока.3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that as a given parameter, measure the distance from the instrument block to at least one characteristic point of the cutting block. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что измерения расстояния от блока приборов до характерной точки производят с установленной периодичностью.4. The method according to p. 3, characterized in that the measurement of the distance from the unit to a characteristic point is made with a set frequency. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что рабочий орган предварительно выставляют в такое положение, при котором характерная точка находится точно в зоне действия прибора для измерения расстояния.5. The method according to p. 4, characterized in that the working body is pre-set in such a position that the characteristic point is exactly in the range of the device for measuring distance. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве заданного параметра измеряют температуру нагрева породоразрушающего инструмента6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that as a predetermined parameter measure the heating temperature of the rock cutting tool 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что вместе с измерениями характерных параметров производят визуальное наблюдение, например, при помощи видеокамеры или периодической фотосъемки.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that, along with measurements of characteristic parameters, visual observation is performed, for example, using a video camera or periodic photography. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что отслеживание пространственного положения осуществляют путем измерения угла поворота рабочего органа вокруг своей оси относительно положения в момент начала работы.8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the tracking of the spatial position is carried out by measuring the angle of rotation of the working body around its axis relative to the position at the time of the start of work. 9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что значения измеренных величин записывают.9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the values of the measured values are recorded. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что по результатам измерений строят динамическую картину изменения состояния породоразрушающих инструментов.10. The method according to p. 9, characterized in that according to the measurement results build a dynamic picture of the change in the state of rock cutting tools.
RU2019120485A 2019-06-28 2019-06-28 Method of monitoring condition of rock cutting tools RU2702490C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120485A RU2702490C1 (en) 2019-06-28 2019-06-28 Method of monitoring condition of rock cutting tools
PCT/RU2020/050126 WO2020263131A1 (en) 2019-06-28 2020-06-17 Method for monitoring the condition of rock-cutting tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120485A RU2702490C1 (en) 2019-06-28 2019-06-28 Method of monitoring condition of rock cutting tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702490C1 true RU2702490C1 (en) 2019-10-08

Family

ID=68170700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120485A RU2702490C1 (en) 2019-06-28 2019-06-28 Method of monitoring condition of rock cutting tools

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2702490C1 (en)
WO (1) WO2020263131A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113984625A (en) * 2021-10-29 2022-01-28 西南石油大学 Device for measuring porosity of shale reservoir

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1329627A3 (en) * 1980-04-21 1987-08-07 Фоест-Альпине (Фирма) Control device for position of heading machine relative to preset profile
RU2183266C1 (en) * 2000-09-27 2002-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЮганскНИПИнефть" Method of determining rock-cutting tool serviceability
US7014271B2 (en) * 2003-07-28 2006-03-21 Herrenknecht Ag Apparatus for detecting the state of rotation of cutting rollers of a shield tunneling machine
RU2455490C1 (en) * 2008-05-30 2012-07-10 Дзе Роббинс Компани Device and method to monitor efficiency of tunnelling
RU2556541C2 (en) * 2009-11-16 2015-07-10 Джой ММ Делавэр, Инк. Control over rear drum of dual-action cleaning machine
RU2681173C2 (en) * 2014-02-19 2019-03-04 Вермеер Мануфакчеринг Компани System and method for control of wear degree of grinding elements

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1329627A3 (en) * 1980-04-21 1987-08-07 Фоест-Альпине (Фирма) Control device for position of heading machine relative to preset profile
RU2183266C1 (en) * 2000-09-27 2002-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЮганскНИПИнефть" Method of determining rock-cutting tool serviceability
US7014271B2 (en) * 2003-07-28 2006-03-21 Herrenknecht Ag Apparatus for detecting the state of rotation of cutting rollers of a shield tunneling machine
RU2455490C1 (en) * 2008-05-30 2012-07-10 Дзе Роббинс Компани Device and method to monitor efficiency of tunnelling
RU2556541C2 (en) * 2009-11-16 2015-07-10 Джой ММ Делавэр, Инк. Control over rear drum of dual-action cleaning machine
RU2681173C2 (en) * 2014-02-19 2019-03-04 Вермеер Мануфакчеринг Компани System and method for control of wear degree of grinding elements

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113984625A (en) * 2021-10-29 2022-01-28 西南石油大学 Device for measuring porosity of shale reservoir
CN113984625B (en) * 2021-10-29 2024-04-09 西南石油大学 Device for measuring porosity of shale reservoir

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020263131A1 (en) 2020-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102310118B1 (en) How to Perform Vibration Diagnostic Monitoring of Machines
CA3031151C (en) A method for operating a condition monitoring system of a vibrating machine and a condition monitoring system
DK181190B1 (en) Improved liner assembly for ore grinding mill
CN105835059B (en) Robot control system
US20160041070A1 (en) Automatic Rotating-Machine Fault Diagnosis With Confidence Level Indication
JP2013537314A (en) Apparatus and method for grounding abnormal probe of tire inner liner
JP6752866B2 (en) Cutting tool condition inspection system and method
US20190137360A1 (en) Vibration analyzer and machine component diagnosis system
CN102528561A (en) On-line automatic detection device for detecting wear condition of rotary cutter in the whole processing cycle
JP2003307095A (en) Disk-roller cutter and disk-roller cutter monitoring system
RU2702490C1 (en) Method of monitoring condition of rock cutting tools
JP2013543461A (en) High-pressure probe device and tire inner surface abnormality detection method
US10315271B2 (en) Dressing system for electrode of spot welding gun
CN110987155B (en) TBM hob loss state real-time monitoring device and method
CN110439558A (en) A kind of cantilever excavator pick state of wear detection system and method
KR102170054B1 (en) Detecting attachment for concrete structures using ellipse type hammering device
JP5182627B2 (en) Piston ring sliding state monitoring device and method
JP6897785B2 (en) Gear positioning device, stress measurement system, gear positioning method and stress measurement method
Agrawal et al. Analysis of the condition based monitoring system for heavy industrial machineries
JP6863972B2 (en) Rotary cutting device with embedded monitoring unit
US12086974B2 (en) Automated inspection-plan based detection
JP2019536042A (en) Nondestructive control method for turbo engine parts
JP2021076450A (en) Abnormality diagnosis method and abnormality diagnosis device of feed shaft device
US20140224031A1 (en) Method and arrangement for monitoring gearwheels during operation
CN113021411B (en) Robot failure prediction device and system, and robot failure prediction method