Исполнительный механизм подачи бурового инструмента

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 1)945395(22) Заявлено 10. 07. 79 (21) 2791314/22-03с присоединением заявки 89(23) Приоритет 51).М, Кл,Е 21 В 44/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 2307,82. Бюллетень Мо 27 Дата опубликования описания 23.07.82(53)УДК 622.23305(0888) Г.М.Кузнецов, И.И.Рабин, В.М.Лукьянов, Б.Г.Соколов и М.Г.Кузнецов 72) Авторы изобретения Грозненское научно-производственное объединение. фПромавтоматикаф 1 з.(54) ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА Изобретение относится к исполнительным механизмам подачи буровогоинструмента и может быть примененов нефтяной промышленности, а именнона буровых установках, и предназначено для автоматического регулирования с цифровым электрическим управлением подачей бурового инструмента.Известно устройство подачи бурового инструмента 11 ,Известен также исполнительныймеханизм подачи бурового инструмента,содержащий основание с двигателем,который через редуктор связан с барабаном буровой лебедки, и узел обратной связи с тормозной системойлебедки 12.Недостатком системы является низкий коэффициент полезного действияузла обратной связи, что требуетмощного двигателя и снижает показатели качества подачи бурового инструмента.Цель изобретения - повышение плавности подачи бурового инструмента.Поставленная цель достигаетсятем, что корпус редуктора выполненс возможностью вращения относительно корпуса двигателя, а узел обратной связи выполнен в виде тросоприемного барабана, установленного накорпусе редуктора, при этом троссоединен с рычагом тормозной системы лебедки,На фиг.1 изображен исполнительный механизм подачи бурового инструмента; на фиг.2 - вид А на фиг.1.Устройство содержитоснование 1,на котором посредствомшарнира 2 закреплен оснсвной корпус 3. Основнойкорпус 3 снабжен приводом 4 поступательного перемещения, которыйсвязывает его с основанием 1.Внутри основного корпуса 3 смонтированы редуктор 5, корпус 6 которого снабжен опорами 7 и 8 качения (подшипниками)., посредствомкоторых он смонтирован в основном2 О корпусе 3. Быстроходный входной вал9 редуктора 5 посредством муфты10 соединен с валом электрическогодвигателя 11. Выходной тихоходный.вал 12 редуктора 5 снабжен фракционным прижимным роликом 13, который посредством привода 4 поступательногр перемещения находится в силовом контакте с тормозным шкивом 14барабана лебедки 15.На корпусе 6 редуктора 5 смонтирован тросоприемный барабан 16 стросом 17, который через направляю- ф щие ролики 18 и 19 соединен с тормозной системой лебедки 15, тормозной рычаг 20 которой снабжен грузом 21 для тормозного усилия. Питание электродвигателя. 11 осуществляется по кабелю 22.Исполнительный механизм подачи бурового инструмента работает следующим образом.Перед началом подачи бурового инструмента барабан лебедки 15 под действием груза 21, создающего усилие на тормозном рычаге 20, находится в заторможенном состоянии. При этом посредством привода 4 поступательного перемещения основной корпус электромеханического исполнительного механизма поворачивается. на шарнире 2 так, что Фрикционный прижимной ролик 13 вводится в силовое зацепление с шкивом.14 (ребордой.) барабана лебедки 15., Так как натяжение троса барабана лебедки 15, создаваемое весом бурового инструмента, меньше тормозного усилия, развиваемого тормозным рычагом 20 с грузом 21, опускание бурового инструмента не происходит.Для осуществления подачи бурового инструмента на вход электродвигателя 11 по кабелю 22 подают управляющее напряжение от блока управления,. реализующего тот или иной закон регулирования. На быстроходном валу 9 редуктора 5 электродвигателем 11 создается крутящий момент, который увеличивается редуктором 5 за счет его передачи и прикладывается .к шкиву 14 барабана лебедки 15 через .выходной тихоходный вал 12 редукто-. ра 5 и Фрикционный ролик 13. Так как крутящий момент, развиваемый ,.электродвигателем 11, на выходном .тихоходном валу 12 редуктора 5 меньше тормозного усилия, а вал электро" двигателя 11 начал вращаться, корпус 6 редуктора 5 под действием сил реакции от крутящего момента, развиваемого на его.заторможенном тихоходном валу 12, начинает вращаться в направлении, противоположном направлению вращения электродвигателя 11 у наматывая на тросоприемный барабан 16,: укрепленный на корпусе 6 редуктора 5, трос 17, усилие натяжения которого передается с помощью направляющих роликов 18 и 19 на тормозной рычаг 20 с грузом 21.Для того, чтобы такое вращение было возможно, корпус 6 редуктора 5 выполнен подвижным относительно основного корпуса 3 электромехани.- ческого исполнительного механизма, что обеспечивается посадкой его в корпус 3 на подшипниках 7 и 8. Фик:сация положения (неподвижность) корпуса 6 в отсутствие управляющего напряжения обеспечивается натяжением троса 17 и трением в передачах редуктора и в электродвигателе.Как только барабан 16 вместе с 5 корпусом 6 начинает вращаться, на-,матывая трос 17, тормозной рычаг 20с грузом 21 начинает перемещатьсявверх и растормаживает барабан лебедки 15 до тех пор, пока суммарные 10 сизая, приложенные к барабану лебедки, обусловленные весом бурового инструмента и крутящим моментом,развиваемым на Фрикционном ролике13, не превзойдут тормозных усилий, 15 развиваемых тормозным рычагом 20 сгрузом 21, после чего произойдет тро"ганне барабана лебедки 15 и его вращение.Реборда тормозного шкива лебедки15 при этом начинает вращать прижимной ролик 13 электромеханического .исполнительного механизма в сторону,в которую .этот ролик вращался бы,если бы не был прижат к ребарде,при неподвижном корпусе 6 и лебедке 16. Скорость вращения вала 12при этом возрастает, что вызываетснижение скорости вращения тросоприемного барабана.16,.уменьшение механического момента, передаваемогоот корпуса 6 на этот барабан, иследовательно, уменьшение натяжногоусилия, передаваемого через трос17 к рычагу 20, что уменьшит дальнейший нриподъем тормозного рычага 20с грузом 21, и следовательно, снизит растормаживание лебедки 15 идальнейшее увеличение скорости еевращения. В этом проявляется влияние отрицательной обратной связи, 40 При пропорциональном выравниванииокружных скоростей лебедки 15 ивала электродвигателя 11 корпус 6редуктора 5 и тросоприемный. барабан 16 становятся неподвижными. Приэтом становится неподвижным тормозной рычаг 20 с грузом 21, дальнейшее растормаживание лебедкипрекращается, вращение барабаналебедки 15, а следовательно и пода ча бурового инструмента принимаютхарактер установившегося движения.При увеличении скорости вращениябарабана лебедки 15 сверх скорости 55 установившегося режима (это возможно, например, за счет уменьшениякоэффициента трения тормозных колодок и тормОзного шкива 14 лебедки, или за счет снижения ско рости вращения электродвигателя 11,управляемого от блока управления)скорость вращения вала 12 увеличится по сравнению с той, которуюон может получить от ведущего вала 65 10 (от электродвигателя 11) черезредуктор 5 при заданном уровне управляющего напряжения на электродвигателе 11 от управляющего блока (не пбказан), При этом корпус б редуктора и тросоприемный барабан 16 начнут вращаться, поменяв направление вращения таким образом, что трос 17 сматывается с барабана 16, позволяя рычагу 20 осуществлять притормаживание нод действием гру за 21, Скорость вращения лебедки станет уменьшаться до тех пор, пока скорость вращения лебедки 15 и электродвигателя 11 снова не выравняются (с учетом коэффициента передачи).Таким образом, скорость вращения барабана лебедки 15, а следовательно и подача бурового инструмента, станут пропорциональными скорости вращения вала электрического двигателя 11. Нарушение Этого баланса. скоростей приводит к приподнимание или затормаживанию барабана лебедки, и следовательно, к ускорению или замедлению подачи бурового инструмента;.При этом роль, исполняемая электромеханическим исполнительным механизмом - управление подачей бурового инструмента, осуществляется посредством имеющихся в нем элементов жесткой отрицательной обратной связи.Для управляемого изменения скорости подачи бурового инструмента блок управления, обрабатывайарй закон регулиррвамия:(действующий по програй 4 е;, щажеи йэиенйть, уп- . равляввЕЕ;.найяжейие иа электродвигатеай.:ХВ,жоМФОе подается по ка- бЬЯЫ. 22Вместо электродвигателя могут использоваться и другие серноприводы, например пневмодвигатель и т.д.Выполнение редуктора подвижным,свободно вращающимся на подшипниках, 5 посредством которых он соединен сосновнцм корпусом, и установка на подвижном корпусе редуктора тросоприемного барабана позволят значительно упростить конструкцию.)О Простота и компактность повышаюттакже надежность исполнительного механизма в работе.Формула изобретения15Исполнительный механизм подачибурового инструмента, содержащийоснование с двигателем, коворый20 через редуктор связан с барабаномбуровой лебедки, и узел обратнойсвязи с тормозной системой лебедки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения плавности75 подачи бурового инструмента, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения относительно корпуса двигателя, а узел обратнойсвязи выполнен в виде тросоприемЗО ного барабана, установленного на корпусе редуктора, при этом трос соединенс рычагом тормозной системы лебедки.1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 606995, Кл. Е 21 В 44/00, 19752. Патент Сж В 2657011,кл254-173, 1953.94539% Фиг,2 оставитель В.Булыгинехред Т, фанта КорректорИ,Иуск Редактор А.Шишкин илиал ППП ффПатен ктная, 4 жгород, ул аказ 5284/45 Тираж 623 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретен 113035, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРк открытииушская наб., д. 4/5