SU909139A2 - Автоматическое устройство управлени бурового станка - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к средствам автоматизации буровых машин.

По основному авт. св. № t88l95 известно устройство, содержащее электродвигатель вращател , пневмоподатчик ,два воздухораспределител , пневмоаккумул тор с обратным клапаном , автоматическую защиту от заклинивани  бурового органа с датчиком нагрузки и три электрически св занных между собой логических пороговых устройства, второй датчик нагрузки и задатчик оптимального усили  бурового станка.

Второй датчик нагрузки электрически св зан с силовой цепью электродвигател  и задатчиком оптимального усили  бурового станка, а также электрически соединен через электронный блок, включающий в себ  два логических блокин -генератора, два фильтра и усилитель с тиристорами, с исполнительным механизмом, который жестко св зан с пневмодросселем.

Пневмодроссель соединен воздухопроводом с воздухораспределителем ручного управлени  и пневмоподатчиком.

Такое устройство осуществл ет автоматическую защиту от заклинивани  бурового органа, автоматическое регулирование усили  подачи и поддержание заданного значени  нагрузки электродвигател  вращател  путем изменени  проходного сечени  пневмоto дроссел , а вместе с ним и давлени  в пневмоподатчике бурового станка 1.

Однако при использовании известного устройства производительность бурени  и надежность работы бурового станка снижаютс  в результате возникновени  при бурении взрывных скважин интенсивной вибрации, уровень которой нередко превышает допустимые

20 нормы. Это обсто тельство имеет существенное значение, поскольку в процессе бурени  взрывных скважин при возникновении сильной вибрации станка оптимальное управление не выдерживаетс , и машинист, излишне снижа  осевое усилие на забой скважины дл  уменьшени  уровн  вибрации, тем самым снижает скорость проходки и сменную производительность станка. Кроме того, вибрации вызывают дополнительные динамические напр жени  во всех узлах бурового станка, снижа  его надежность, а также при определенных услови х (резонанс) они могут нарушить процесс бурени  и подвергают обслуживающий персонал вредному воздействию низкочастотной вибрации , котора  нередко существенно превышает допустимые санитарно-гигиенические нормы. Вследствие этого дл  защиты от вибраций членов станочной бригады и оборудовани  необходимо в первую очередь нормализовать режим бурени  по фактору вибрации .

Цель изобретени  - автоматизаци  регулировани  режима бурени  при непрерывном контроле уровн  вибрации станка, улучшение производственных условий труда персонала станка, а также снижение динамических нагрузок в оборудовании станка.

Указанна  цель достигаетс  тем, что автоматическое устройство управлени  бурового станка дополнительно снабжено усилител ми, двум  выпр мител ми , двум  нуль-органами, задатчиком уровн  вибрации и датчиком ypoB-js на н  амплитуды низкочастотной составл ющей вибрации, который механически св зан с платформой бурового стан ка, выходы обоих датчиков соединены через усилители, выпр мители с фильт рами и нуль-органы с исполнительным механизмом пневмодроссел  бурового .станка. На фиг. 1 изображена принципиальна  схема пневматической части устройства; на фиг. 2 - принципиальна  схема электрической части устройства с дополнительными элементами. Пневмоподатчик 1 через воздухорас пределители 2 и 3 св зан с магистралью , подвод щей сжатый воздух от компрессора. Аккумул тор 4 сжатого воздуха через обратный клапан 5 соединен с магистралью, и в нем поддерживаетс  давление пневмосети. Пневмодроссель 6 автоматического управлени  соединен воздухопроводом с воз духораспределителем 3 и пневмоподат

чиком 1. Пневмодроссель b автоматического управлени  при нормальной нагрузке электродвигател  позвол ет осуществить ручное управление пневмоподатчиком 1 с помощью воздухораспределител  3.

Электрическа  схема устройства включает в себ  следующие основные элементы: автоматическую защиту 7 от заклинивани  бурового органа с трем  св занными между собой логическими пороговыми устройствами, датчик 3 нагрузки, задатчик 9 оптимального усили  бурени , блокинг-генераторы 10 и 11, фильтры 12-17, триггеры 18 и 19, исполнительный механизм 20, выпр мители 21 и 22, диоды 23-28, резисторы 29-31, конденсаторы 32 и 33. Электрическа  схема устройства включает в себ  следующие дополнительно введенные элементы: датчик 3+ уровн  амплитуды низкочастотной переменной составл ющей вибрации, усилитель , выполненный на транзисторах 35-39, выпр митель 0 с фильтром 1-42- 3, задатчик k допустимого по санитарно-промышленным нормам уровн  вибрации, нуль-органы 5 и 46, конденсаторы 47-5, диоды 55-58, резисторы 59-6 и транзисторы 65-70.

Датчик З уровн  вибрации пола в кабине машиниста, выдающий в систему сигнал, пропорциональный виброскорости , подключен на вход усилител  транзисторах 35-39. Усилитель мерез выпр митель 0 с фильтром 4142- 3 соединен с измерительной схемой сравнени . Измерительна  схема включает в себ  нуль-органы на трансформаторах 5 и 46, диодный компаратор 55-58, блокинг-генераторы на транзисторах 66 и 69. Выходной каскад схемы выполнен как усилитель-ключ с общим эмиттером на транзисторах б7 и 70, в цепь которых включены тиристоры 18 и 19. Тиристоры 18 и соединены с исполнительным механизмом 20 пневмодроссел  6 бурового станка. Датчик 8 нагрузки и задатчик 9 соединены через электронный блок, выполненный с двум  логическими блоКИН1-генераторами 10 и 11, двум  фильтрами и и усилителем с тиристорами 18 и 19 с иЬполнительным механизмом 20, жестко св занным с пневмодросселем 6. Датчик 3- уровн  амплитуды низкомастотной переменной составл ющей вибрации жестко св зан с платформой бурового станка и электрически соединен с задатчиком 4. Выходы задатчика и датчика 3 электрически св заны через электронный блок, выполненный с усилителем выпр мителем 40 с фильтром 4l- 3, логическими нуль-органами на трансформаторах i5 и 46, с исполнительным механизмом 20 пневмодроссел  6 бурового станка. Устройство работает следующим образом . Дл  непрерывной оценки фактического значени  величины уровн  амплитуды низкочастотной переменной составл ющей вибрации бурового станка и недопущени  ее превышени  допустимого уровн  независимо от знака амплитуды колебаний выходна  величина датчика З уровн  амплитуды вибрации усиливаетс  п тикаскадным низкочастотным усилителем переменного тока на транзисторах 35-39, преобразуетс  выпр мителем 40 в напр жение посто нного тока, которое сглаживаетс  фильтром 41-43, и поступает в балансную измерительную схему на логических нуль-органах 45 и 46 с диодным компаратором 55-58 и блокинг-генераторами на транзисторах 66 и 69, где сравниваетс  с заданным опорным напр жением с задатчика 44 оптимального уровн  вибрации станка. Балансна  измерительна  схема электронного блока  вл етс  знакочувствительным нуль-индикатором опорного на пр жени  с задатчика 44 и напр жени  с датчика 34 уровн  вибрации и св зана с блокинг-генераторами на транзисторах 66 и 69 через дифференциальные обмотки трансформаторов нуль-органов 45 и 46 и конденсаторы 50 и 54. Средн   точка дифференциальной обмотки обратной св зи трансформаторов нуль-органов 45 и 46 подключена на вход транзисторов 66 и б9 через конденсаторы 50 и 54. Дл  импульсов бло кинг-генераторов концы дифференциаль ной обмотки трансформаторов нуль-органов 45 и 46 соединены с нулем питани  через динамические сопротивлени  диодов 55-58 и шунтированы кон денсаторами 48, 49, 52 и 53. В состо нии равновеси  измеритель ной схемы сравниваемые диодами 55-58 9 напр жени  равны. Диоды смещены в пр мом направлении, и ч.ерез них протекают небольшие пр мые токм, которые определ ютс  сопротивлением резисторов 59 и 62. Равным токам через диоды соответствуют также равные по величине их динамические сопротивлени . Мостовые схемы переменного тока (обмотка трансформатора нуль-органа 45, диоды 55 и 56, обмотка трансформатора нуль-органа 46, диоды 57 и 58) наход тс  в равновесии. Концы обмоток трансформаторов нуль-органов 45 и 46 соединены таким образом, чтобы при равенстве входных напр жений на диодах 55-58 возникала положительна  обратна  св зь. При этом выполн етс  условие самовозбуждени  блокин -генераторов . Колебани  блокинг-генераторов через обмотку трансформаторов нуль-органов 45 и 46 поступают на базу транзисторов б5 и 68. Через транзисторы 65 и 68 зар жаютс  конденсаторы 47 и 51, протекающий через резисторы 60 и 63 базовый ток открывает транзисторы б7 и 70, напр жение выхода с которых падает до величины, близкой к нулю. Тиристоры 18 и 19 выходного каскада закрыты, обмотки исполнительного механизма 20 обесточены . При этом пневмодроссель 6 находитс  в таком положении, когда буровой станок работает с оптимальной скоростью бурени , соответствующей номинальной нагрузке электродвигател  вращател  и допустимому уровню вибрации станка. Этому состо нию схемы соответствует равенство опорного и контролируемого напр жений. К диодам 56 и 57 подводитс  контролируемое напр жение датчика, а к диодам 55 и 58 - опорное напр жение. При вибрации станка, превышающей допустимый по санитарно-промышленным нормам уровень, контролируемое напр жение с датчика 34 превышает опорное, и равновесие измерительной схемы нарушаетс . Ток через один из диодов увеличиваетс , одновременно ток через другой диод уменьшаетс . Происходит сдвиг рабочих точек на вольт-амперных характеристиках диодов 55-58 и соответственно измен ютс  величины их динамических сопротивлений , диод 55 открыт, а диод 57 закрыт . Знак обратной св зи мен етс  на отрицательный. Колебани  блокин - генератора прекращаютс . Конденсатор 51 разр жаетс . Напр жение сме790

щени  через резистор б запирает транзистор 70, и протекающий базовый ток открывает тиристор 19 выходного каскада, который включает исполнительный механизм 20 на уменьшение усили  подачи бурового става на забой , а, следовательно, и вибрации станка до уровн  допустимой. По окончании процесса регулировани  равновесие измерительной схемы восстанавливаетс , тиристор 19 закрываетс , и исполнительный механизм 20 обесточиваетс .

При вибрации станка ниже порогового уровн  и скорости бурени  станКЗ меньше оптимальной опорное напр жение превышает контролируемое. В работу включаетс  нуль-орган ЦВ и тиристор 18, а исполнительный механизм 20 измен ет положение пневмодроссел  6 в сторону увеличени  скорости бурени  до заданной оптимальной , рассогласование в системе устран етс . Регулирование и увеличение скорости бурени  происходит до тех пор, пока не установитс  заданный оптимальный режим бурени  бурового станка, нагрузка электродвигател  вращател  и уровень вибрации бурового станка не станут номинальными .

Таким образом, автоматическое устройство управлени  бурового станка позвол ет осуществить регулирование режима бурени  при непрерывном контроле уровн  вибрации и стабилизации его в допустимом режиме бурени , защиту обслуживающего персонала и бурового инструмента от вредного воздей8

стаи  вибраций, снизить динамические нагрузки в механическом и электрическом оборудовании станка, значительно повысить надежность станка и улучшить производственные услови  труда. Как следствие, работа устройства сопровождаетс  заметным экономическим эффектом.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР ff 488195. кл. G 05 О 29/00.