Устройство для управления процессом шарошечного бурения

СОКИ СОВЕТСКИХОВВэлиюпнюепРЕСПУБЛИН 69) (1 И эй Е 21 В 44/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОМУ СВИДЕТВЪСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина,ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знаменигорный институт им. Г.В. Плеханова(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 866183, кл. Е 21 С 31/00, 1981(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯПРОЦЕССОМ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ, включающее объемные насосы переменнойпроизводительности, соединенные сисполнительными механизмами, и объемные гидромоторы в приводах вращателяи подачи бурового инструмента, блокподдержания постоянной мощностивращателя с датчиком положения штока,регулирующего производительность насосов вращателя,и переключающим элементом режима работы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены эадатчик углубления буровогоинструмента за один оборот, блокумножения сигналов, сумматоры, задатчик давления воздуха в системы продувки,датчик давления воздуха, регулятор положения штока, регулирующего производительность насоса подачи исполнительного механизма, датчик положения регулирующего органа насосаподачи, блок переключения режимовработы, указатель режима работы, причем датчик положения штока, регули"рующего производительность насосоввращателя, подсоединен к одномувходу блока умножения сигналов, сдругим входом которого соединен задатчик углубления бурового инструмента за один оборот, выход блокаумножения подключен к одному входупервого сумматора, с другим входомкоторого связан выход второго сумматора, входы которого соединеныс выходами задатчика давления воздуха в системы продувки и датчикадавления воздуха, а выход первогосумматора соединен с блоком переключения режимов работы и указателем режимов, выходы которых связаныс одним входом регулятора положейия штока, регулирующего производительность насоса подачи исполнительного механизма, другой вход которого соединен с датчиком положения .регулирующего органа насоса подачи,при этом блок переключения режимовработы подключен к переключающемуэлементу режима работы блока поддержания постоянной мощности вращателя.10Изобретение относится к областиавтоматизации горных машин и можетбыть использовано в машинах дляразрушения горной массы, к которымотносятся горные комбайны, роторныеэкскаваторы, а также станки шарошечного бурения.Известно устройство, обеспечи. вающее параметрическую стабилизациюрежимов работы горного комбайна,т.е. постоянную мощность и толщинусреза за один оборот, которое содержит объемные насосы переменнойпроизводительности, соединенные с исполнительными мохаиизмами, и объем ные гидромоторы в приводах вращенияи подачи .бурового инструмента, блокподдержания постоянной мощности враартеля с задатчиком положения штока,регулирующего производительность насосов вращателя Г 11,Такое устройство обеспечиваетустойчивую работу комбайна, однакоего кримекение ограничено гидрошахтами, где имеется напорная технологи"ческая вода,Кроме того, зависимая настройкарежимных параметров, т.е. изменениезадания мощности, влияет на толщинусреза.Недостатком известного устройстваявляется отсутствие возможностидистанционной подстройки задания мощности и толщины среза в процессе работы.Целью изобретения, является повышение производительности за счетобеспечения независимого, дистанционного задания мощности и величиныуглубления долОта за один оборот.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управленияпроцессом шарошечного бурения, включающее объемные насосы переменнойпроизводительности, соединенные с,исполнительными механизмами, и объемные гидромоторы в приводах вращателяи подачи бурового инструмента, блокподдержания постоянной мощности вра"щателя с датчиком положения штока,регулирующего производительностинасосов вращателя и переключающимэлементом режима работы, введенызадатчик углубления бурового инструмента за один оборот, блок умножения сигналов, сумматоры, задатчикдавления воздуха в системе продувки,датчик давления воздуха, регуляторюположения штока, регулирующего 94954производительность насоса подачи исполнительного механизма,датчик положения режущего органа насоса подачи, блок переключения ре жимов работы, указатель режима работы, причем датчик положения штока,регулирующего проиэводительность насосов вращателя, подсоединен к одному входу блока умножения сигналов, 1 О с другим входом которого соединенэадатчик углубления бурового инструмента эа один оборот, выход блока умножения подсоединен к одномувходу первого сумматора, с другим 15 ВхОДом котОРОГО сВЯзан ВыхОД ВТОРОГОсумматора, входы которого соединеныс выходами задатчика давления воздуха в системы продувки и датчика давления воздуха, выход первого сумма тора соединен с блоком переключениярежимов работы и указателем режимов,выходы которых связаны с одним входом регулятора положения штока, регулирующего производительность насо са подачи исполнительного механизма,другой вход которого соединен сдатчиком положения регулирующего органа насоса подачи, при этом блокпереключения режимов работы подключен ЗО к переключающему элементу режима работы блока поддержания постоянноймощности вращателя.Предлагаемое устройство обеспечивает поддержание постоянной мощности, Расходуемойна разрушение забоя и постоянного углубления долотаза один оборот исключает присущиепрототипу недостатки за счет незави"симых настроек технологии.40.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство выполнено на серийновыпускаемых блоках электрическойунифицированной системы "Каскад".Устройство состоит из объемного 45гидропривода 1 вращателя, включающего управляемые объемные насосы 2 игидромотор 3, привода 4 подачи,включающего объемные насос 5 н гидромотор б, блок 7 для поддержанияпостоянной мощности привода вращателя, состоящий иэ датачика 8 мощности,задатчика 9 положения регулирующегооргана насоса вращения, блока 10 деления, переключающий элемент режимов 55 работы (" Автоматический" - "Ручной" )11, указателя 12 режима, регулятора 13, магнитного пускателя 14, исполнительного механизма 15, датчика1094954 При постоянной скорости вращениянасоса а = сопзй.Датчик 9 положения формирует токЭ пропорциональный величине Х ,3,- Ш)К Х который поступает на входи 3 юблока 20 умножения сигналов, гдеперемножается с током заданиявеличины углубления доЛота заодин оборот, формируемый задат-чикм.При нормальной работе в режимеавтоматического управления сигналпоступает через блоки 24 и 25 наф. вход регулятора 27, где сравниваетсяс током задатчика 30 положения подаРегулятор 27 отрабатывает пропорциональный закон регулирования,поэтому на выходе датчика 30 будет20Кформироваться тоК 3 = в 11 Э 7"м4где Кп - коэффициент передачи регулятора. С другой стороны, ток Эч2 З пропорционален ходу регулирующегооргана насоса подачи Э = К Х. Скорость подачи определится из выражения =а Х = - -ЭОЧЧ чОтсюда величина углубления долотаза один оборот определится по формулес 1 К Кч ш лм ц К (К+1) ф ф нИнХ ц,= аХшЧФ 4 жм 1 ьон4 М Оц 3удельные объемы гидромотора и насоса вращателя, в - скорость вращения насоса вращателя; Х, - положение . регулирующего органа вращателя; о,- наибольшее значение величины Х. 16 давления положения штока, регулирующего производительность насосоввращателя, манометров 17 и 18, за, датчика 19 углубления бурового инструмента за один оборот, блока 20умножения сигналов, задатчика 21давления воздуха в системе продувки,датчика 22 давления воздуха, сумматоров 23 и 24, блока 25 переключения режимов работы указателя 26режима, регулятора 21 положенияштока, регулирующего производительность насосов подачи исполнительного механизма магнитного пускателя 28исполнительногомеханизма 29,датчика30 положения регулирующего органанасоса подачи, манометров 31 и 32..подаются на входы целительного блока 10 и далее через блок переключения режимов на регулятор 13; который через блок 14 воздействует нашток, изменяющий подачу насоса вращателя,Датчик 9 положения соединен дляобеспечения обратной связи с входомрегулятора 13. Параллельно выходдатчика 9 перемножается в блоке 20с выходом задатчика 19. Выход блока20 подается через сумматор 24 иблок 25 переключения на вход регулятора 27 и далее через блоки 28 и29 на шток, изменяющий производительность насоса подачи.Для обеспечения пропорциональногозакона регулирования сигнала датчик 30 положения соединен с входомрегулятора 27.Устройство работает следующимобразом. Устройство стабилизации мощности вращателя обеспечивает постоянное произведение Р,О,= сопзй, где Р- давление перед гидромотром вращателя 3 Я - суммарная производительность насосов вращателя. Задатчиком 8 изменяется уровень задания мощности. Скорость вращения долота определяется из выражения И = - -"-=1 цдв 35где А - постоянная величина, определяемая настройкой регулятора 27,Таким образом, в автоматическомрежиме блоки .11 и 25 соответственно 46 пропускают сигналы от блоков 10 и 24. При ручном режиме устройство работает следующим образом.При постоянной нагрузке на механизм 1 вращения и подачи 4 устройствоподдерживает постоянную мощностьвращателя, определяемую задатчиком8, и постоянную величину углублениядолота за один оборот, определенную о задатчиком 19.С увеличением крепости породыпроисходит следующее. Увеличиваетсядавление в приводе вращателя, а следовательно, ток на выходе датчика 16.Увеличение тока выхода датчика 16приводит к уменьшению сигнала на выходе блока 10 деления. Если блок 11стоит в положении "Автомат", то сигнал с блока 10 деления проходит на1094954 25 ВНЯКПИ Заказ 3556/19 Тираж 564 Подписное филиал ПШ 1 патент , г.Ужгород, ул.Проектная, 4 вход регулятора 13, где сравниваетсяс сигналом датчика 9 положения.При уменьшении сигнала на выходеблока 10 регулятор 13 через блоки14 и 15 установит регулирующий органнасосов 2 в положение, при которомих производительность меньше. Следовательно, при увеличении давления будет уменьшаться производи- О тельность из условия, что произведение РЯ = И Сопз,величина постоянной мощности И определяется положением задатчика 8, В известном устройстве величина поддерживаемой мощности 15 имеет одно значение, определяемое характеристиками турбины. Уменьшение производительности насосов 2 вращателя 1 приводит к уменьшению тока на выходе датчика 9 положения; Этот ток, перемножаясь в блоке 20 с сигналом задатчика 19, приводит к уменьшению тока выхода сумматора 24 (блок 25 стоит в положении "Автомат" Регулятор 27 через блоки 28 и 29 уменьшит производительность насоса б подачи таким образом, что величина углубления долота за один оборот и= будет оставаться постоянной, опЮ )1 ределяемой задатчиком 19.В известном устройстве величина и не изменится и определяется рабочим объемом насоса 5 и размерами гидро- цилиндров.Использование изобретения позволит повысить производительность проходки буровых скважин и снизить удельные затраты на бурение за счет дистанционной подстройки задания мощности и величины углубления долота за один оборот, а также повысить надежность защиты от заштыбовки скважины. Устройство может применяться с любыми насосами, имеющими объемное регулирование, что расширяет область использования принципа параметрической стабилизации на горных машинах.