SU742107A1

SU742107A1 - Apparatus for boring deep holes

Info

Publication number: SU742107A1
Application number: SU772551471A
Authority: SU
Inventors: Алексей Борисович Качоровский; Михаил Борисович Диперштейн
Original assignee: Западно-Сибирский Научно-Исследовательский Геолого-Разведочный Нефтяной Институт
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1980-06-25

Description

Изобретение относитс к области т желого машиностроени , а именно к механической расточке осевых отверстий в крупногабаритных издели х типа труба. Известно механическое устройство управлени осевой расточкой изделий типа труба, в котором перемещение на направл ющие брусь передаетс от исполнительных механизмов через штан ги и клинь , что обеспечивает повыше ние жесткости и точности регулировани 1 . Недостатком этого механизма вл етс громоздкость, сложность, он содержит много инерционных звеньев и не имеет непосредственного контрол за величинами смещений направл ющих брусьев. Цель изобретени - повышение точ ности и быстродействи управлений. Поставленна цель достигаетс тем, что механизм регулировани смещени росточной головки снабжен электротермосиловыми элементами с мембраной и нагревательным элементом , установленными на направл ющих брусь х, причем каждый из электротермосиловых элементов соединен с нагревательным элементом посредством последовательно включенных датчика величины перемещени мембраны и усилител . На фиг.1 схематически изображено устройство расточной головки ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 ; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - устройство электротермосилового элемента- на фиг.5 - принципиальна электрическа схема включени двух противоположно установленных электротермосиловых элементов. На расточной штанге 1 (фиг.1) во вращающейс втулке 2 установлены S/злы 3 управлени , направл ющие бруЬь 4 которых прижаты к внутренней обрабатываемой поверхности издели 5, На корпусе 6 узла управлени (фиг.2 и 3) установлена обойма 7 с направл ющим брусом 4, удерживаема планками 8, через прокладки 9. С внутренней стороны обойма 7 опираетс на электротермосиловые элементы 10, зафиксированные в корпусе стопорами 11, Каждый электротермосиловой элемент 10 (фиг.4) состоит из стакана 12, герметически закрытого мембраной 13 с центральным упором, под которым расположен корь 14 индуктивного датчика 15 с катушкой 16, Сердечник датчика 15 закреплен в стакане 12 через изол ционную прокладку 17 и соединен с одной стороны с нагревателем 18, например с проволочной спиралью, а с другой - с электрическим контактом 19. Нагреватель 18 удерживаетс сепаратором 20 и стопорным кольцом 21. Центральный стержень 22, изолированный втулкой 23 от сердечника датчика 15, соединен с одним концом, обмотки катушки 16 и снабжен электрическими контактом 24. Внутренн полость элемента 10 заполнена электроизол ционной Жидкостью 25 с высоким температурным коэффициентом объемного расширени . Нагреватели 18 (фиг. 5) двух взаимно противоположных электротермосиловых элементов 10 включены на входы балансного усилител посто нного тока, выполненного, например, на транзисторах 26 и 27, имеющих цепи глубоких обратных св эей по току на резисторах 28 и 29 и делитель напр жени смоцени рабочей точки на резисторах 30 и 31, соединенный с базами транэисторов через балансные резисторы 32 и 33, зашунтированные конденсатором 34.The invention relates to the field of heavy engineering, in particular to the mechanical boring of axial holes in large-sized articles such as a pipe. A mechanical control device is known for the axial boring of articles such as a pipe, in which movement to the guide bars is transmitted from the actuators through the rods and wedges, which provides an increase in rigidity and accuracy of adjustment 1. The disadvantage of this mechanism is cumbersome complexity, it contains many inertial links and does not have direct control over the values of the displacements of the guide rails. The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of controls. The goal is achieved by the fact that the mechanism for regulating the displacement of the sprout head is equipped with electrothermal elements with a membrane and a heating element mounted on guide bars, each of the electrothermal elements connected to the heating element by means of successively connected sensors for measuring the displacement of the membrane and the amplifier. Figure 1 schematically shows the device of the boring head; figure 2 - section aa in figure 1; on fig.Z - section bb in figure 2; Fig. 4 shows a device of an electrothermal element; Fig. 5 shows a circuit diagram of the connection of two oppositely installed electrothermal elements. On the boring bar 1 (Fig. 1) in the rotating sleeve 2, S / Evil 3 controls are installed, the guide bars 4 of which are pressed to the inner workable surface of the product 5. On the body 6 of the control assembly (Figs. 2 and 3) there is a holder The support bar 4 is held by the strips 8 through the gaskets 9. On the inner side, the holder 7 is supported on electrothermal elements 10 fixed in the case by stoppers 11. Each electrothermal element 10 (FIG. 4) consists of a cup 12 sealed by a membrane 13 with a central stop under which m is the measles 14 of the inductive sensor 15 with the coil 16, the core of the sensor 15 is fixed in the glass 12 through the insulating gasket 17 and connected on one side to the heater 18, for example with a wire coil, and on the other with an electric contact 19. The heater 18 is held by a separator 20 and a locking ring 21. The central rod 22, insulated by the sleeve 23 from the sensor core 15, is connected to one end, the windings of the coil 16 and is provided with an electrical contact 24. The internal cavity of the element 10 is filled with an electrical insulating liquid 25 s high temperature coefficient of volume expansion. Heaters 18 (Fig. 5) of two mutually opposite electrothermal-power elements 10 are connected to the inputs of a balanced dc amplifier made, for example, on transistors 26 and 27, having deep feedback loops on resistors 28 and 29 and see the voltage divider operating point on the resistors 30 and 31, connected to the bases of the transistor through balanced resistors 32 and 33, shunted by a capacitor 34.

Обмотки катушек 16 датчиков 15 совместно с обмотками 35 входного Iтрансформатора 36 образуют мостовую схему включени , выход которой через предварительный усилительный каскад 37 подключен на вход фазочувствительного преобразовател 38, соединенного своим выходом непосредственно с базами транзисторов 26 и 2 выходного баланса усилител мощности . Сигнальна обмотка 39 трансформатора 36 соединена с клемм 1ми 40 подачи сигнала управлени . Клеммы 41 соедин ют с источником напр жени питани фазочуэствительного преобразовател , а 42 - с источником питани усилител мс цности.The windings of the coils 16 of the sensors 15 together with the windings 35 of the input I transformer 36 form a bridge switching circuit, the output of which is connected through the preliminary amplifying stage 37 to the input of a phase-sensitive converter 38, which is connected with its output directly to the bases of the transistors 26 and the output balance of the power amplifier. The signal winding 39 of the transformer 36 is connected to the control signal supply terminals 1 40. Terminals 41 are connected to a power supply voltage source of the phase-sensitive converter, and 42 to an amplification power supply.

Устройство работает следуки им образом .The device works in the following ways.

В процессе расточки расположенна на штанге 1 втулка 2 получает вращение эа счет сил трени , возникгиощих между направл ющими брусь ми 4 и изделием 5.During the boring process, the sleeve 2 located on the rod 1 receives rotation by the frictional forces arising between the guide bars 4 and the product 5.

В мспленты нормальной концентрической расточки издели внешн система автоматического контрол эксцентриситета не вьюает на устройство сигналов коррекции, транзисторы 26 и 27 работают в симметричном режиме и поддерживают одинаковые токи в нагревател х 18 электросиловых элементов 10. Это состо ние соответствует начальным услови м, при котоpcHvt противоположные брусь 4 имеют симмвЕричное расположение опорных поверхностей относительно оси расточной штанги 1.In the shape of the normal concentric bore of the product, the external eccentricity automatic control system does not twist the correction signals onto the device, the transistors 26 and 27 operate in a symmetric mode and maintain the same currents in the heaters 18 of the power elements 10. This state corresponds to the initial conditions at which the HHRt opposite bars 4 have a symmetric arrangement of the support surfaces relative to the axis of the boring bar 1.

Напротив, в случае возникновени эксцентриситета оси растачиваемогоIn contrast, in the event of an eccentricity of the bore axis

отверсти , внешн система автомагического контрол вьщает сигналы коррекции, пропорционально проекци м вектора эксцентриситета на оси пр моугольной системы координат, совмещенные с ос ми вращаиощихс направл ющих брусьев 4. Эти сигналы, представленные переменным током промышленной частоты, после прохождени по пр мой цепи от трансформатора 36, через усилитель 37, фазочувствительный преобразователь 38, балансный усилитель на транзисторах 26 и 27, нагреватель 18 привод т к изменению температуры жидкости 25 ;,в электротврмосиловом элементе 10, ее расширению и к изменению положени мембраны 13 с упором. При этом в результате изменени магнитного зазора между корем 14 и сердечником датчика 15 возникает разбаланс индуктивного моста , состо щего из обмоток катушек 16 двух электротермосиловых элементов 10 и двух обмоток 35 трансформатора 36. Этот сигнал, вл сь сигналом обратной св зи, автоматически корректирует величину приргицени тока в нагревателе в функции от величины зазора и сигнс1ла управл ющего воздействи , поданного на клеммы 40. Корректирующие цепи усилител 37 обеспечивают заданное качество регулировани .openings, an external automagical control system, produces correction signals proportional to the projections of the eccentricity vector on the axis of the rectangular coordinate system, aligned with the axes of the rotating guide rails 4. These signals, represented by alternating current of industrial frequency, after passing through the direct circuit from transformer 36 , through the amplifier 37, the phase-sensitive converter 38, the balanced amplifier with transistors 26 and 27, the heater 18 leads to a change in the temperature of the liquid 25; in the electromotive element those 10, its expansion and change in the position of the membrane 13 with emphasis. At the same time, a change in the magnetic gap between the core 14 and the core of the sensor 15 causes an imbalance of the inductive bridge, consisting of the windings of the coils 16 of two electrothermal power elements 10 and two windings 35 of the transformer 36. This signal, as a feedback signal, automatically corrects the value of current in the heater as a function of the size of the gap and the control signal applied to the terminals 40. The correction circuits of the amplifier 37 provide the specified quality of regulation.

Благодар применению усилител , собранного по симметричной балансной схеме на транзисторах 26 и 27, приращени перемещений в двух противоположных электротермосиловых элемен тах равны по величине, но противоположны по направлени м, что обеспечивает сохранение силы головки в заданной координатной плоскости на заранее заданную величину.Due to the use of an amplifier assembled in a symmetrical balanced circuit on transistors 26 and 27, the increments of displacements in two opposite electrothermal elements are equal in magnitude but opposite in direction, which ensures the preservation of the head force in a given coordinate plane by a predetermined value.

Кроме того, благодар введению электротермосилового датчика, автоматически корректирующего величину .смещени мембраны, как известно, снижаетс эффективна величина посто нной времени инерционности объекта регулировани ,т.е.повышаетс быстродействие устройства управлени перемещением расточной головки.In addition, due to the introduction of an electro-force sensor that automatically corrects the displacement of the membrane, as is well known, the effective constant value of the inertia time of the control object decreases, i.e., the speed of the movement control device of the boring head increases.

Приближенно уменьшение эффективной величины посто нной времени можно определить исход из соотношени :Approximately a decrease in the effective value of the time constant can be determined based on the relation:

Эф I- К прр Eff I- K prr

которое вл етс следствием анализа замкнутой системы регулировани .which is a consequence of the analysis of the closed-loop control system.

коэффициент передачи пр где Кtransmission coefficient pr where K

пр. мой цепи; Р - коэффициент обратной св зи;pr my chains; P is the feedback coefficient;

К,В - коэффициент жесткости обратной св зи 1;K, B - stiffness coefficient of feedback 1;

Т - посто нна времени электротермосилового элемента без датчика;T is the time constant of the sensor-free electrothermal element;

Т.,,- - посто нна времени устройства с датчиком.T. ,, - - constant device time with sensor.

Claims

Invention Formula

A device for boring deep holes, containing guide piles, interacting with the mechanism for controlling the displacement of the boring head, characterized in that, in order to improve the accuracy and speed of control, the mechanism for controlling the displacement of the boring head is provided with electro-thermosile elements with a membrane and

a heating element mounted on guide bars x, each of the electrothermal-power elements connected to the heating element by means of a series-connected sensor for the magnitude of the displacement of the membrane and the amplifier.

Sources of information taken into account in the examination

1, USSR Author's Certificate No. 536894, cl. 23/35/00, 1974.

9u2.i

3 / -4 / 5 22/25 2 /

.five

.four.

3.6 HS 38

9uE.5.

& g 49 4 J r

/ 2: