Устройство для автоматического регулирования подачи

 

Изобретение относится к шарошечному бурению и позволяет повысить быстродействие регулирования подачи бурового инструмента за счет автоматической установки заданного значения осевого усилия (ОУ). Для этого в.блоке 21 определения длительности импульса управления таймер-фиксирует . длительность импульса генератора 18f т.е. длительность изменения произво

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.БО„„ИЗЫ98 (51)4 E 21 В 19/08 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС РВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 794176 (21) 3997771/.22-03 (22) 29.12.85 (46) 23.11.,88, Бн)л. Ф 43 (71) Криворожский горнорудный институт (72) В.Ç.Мусарский, В.П.Пурин, В,Г,Капусткин, Н.А.Карелин ,и С,П,Вдовиченко, (53) 622.233(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 794176, кл. Е 21 В 19/08, 1981. б (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ (57} Изобретение относится к шарашечному бурению и позволяет повысить быстродействие регулирования подачи бурового инструмента за счет автоматической установки заданно!"о значения осевого усилия (ОУ). Для этого в блоке 21 определения длительности импульса управления таймер-фиксирует длительность импульса генератора 18, т.е. длительность изменения произво1439 дительности (П) насоса 7 маелостан1гии системы подачи. В блоке 20 определения длительности изменения ОУ анализируется сигнал со связанного с датчиком 9 и задатчиком 10 ОУ блока сравнения (БС) и определяется время изменения ОУ от одного установившегося значения до другого, которое вызвано изменением П насоса 7. Информапия с блоков 20 и 21 поступает на

1 ервый делитель 22, сигнал с которого арактеризует длительность изменения, У относительно единичного импульса

Р что является косвенной хар-кой прочностных свойств породы, Сигналы с БС 11 и БС 5,. связанногс с датчиком 3 и задатчиком 4 крутящего момен198 та, поступают на входы второго целителя, сигнал на выходе которого также косвенно характеризует прочность породы. Сигналы с делителей 22 и 24 поступают соответственно на входы БС

23 и 25 изменения ОУ и момента, назначение которых заключается в выделе- нии момента превышения последующего сигнала над предыдущим, характеризуемого появлением на их выходе сигнала логической единицы. Выходы БС 23 и 25 соединены с входами задатчика 10

ОУ, на выходе которого устанавливается заданное значение ОУ в соответст.-.зии с изменением контактной прочн,бисти оуримой породы. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования подачи станков шарошечного бурения, которые используются на открытых горных работах, и является усовершенствова- 5 нием устройства по авт.ев. 9 794176.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для автоматического регулирования подачи.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

На чертеже изображен двигатель 1 вращения бурового става 2, датчик 3 ! крутящего момента, включенный в цепь питания двигателя 1 вращения, задат,чик 4 крутящего момента. Датчик 3 и задатчик 4 крутящего момента присоединены к входу первого блока 5 сравнения. Двигатель 6 подачи бурового

7 става 2 с насосом 7 содержит регулирующее устройство 8. Датчик 9 осевого усилия, соединенный с выходом насоса 7, и задатчик 10 осевого усилия подсоединены к входам второго блока

11 сравнения.

Вход первого порогового элемента

12 соединен с выходами блоков 5 и 11 сравнения, а выход соединен непосредственно с одним из входов первого элемента И 13 и через элементы НЕ 14 с первым входом второго элемента И

15, выход которого через второй пороговый элемент 16 соединен с одним из

2 входов третьего элемента И 17, Вторые входы элементов И 13 и 17 подключены к выходу генератора 18 импульсов, а выходы — к регулирующему устройству

8. Выход регулятора 19 скважности соединен с входом генератора 18 импульсов, а вход с выходом второго блока 11 сравнения.

Блок 20 определения длительности изменения осевого усилия соединен с выходом блока 11 сравнения„ а блок

21 определения длительности импульса управления соединен с выходом генератора 18 импульсов. Выходы блока 20 определения длительности изменения осевого усилия и блока 21 определения длительности импульса управления соединены с входами первого делителя

22, выход которого через блок 23 сравнения изменения осевого усилия подключен к первому входу эадатчика

10 осевого усилия.

Второй делитель 24 имеет два вхо-: да, один из которых соединен с выходом первого блока 5 сравнения, а другой соединен с выходом второго блока 11 сравнения, Выход второго де-. лителя 24 через блок 25 сравнения изменения момента подключен к второму входу задатчика 10 осевого усилия.

Устройство для автоматического регулирования подачи работает следующим образом.

1439198

Сигналы на выходе элементов 5 и

11 сравнения могут быть как больше, так и меньше нуля и пропорциональны величинам 5M = Мтерс- M ya8 и ДР = Pgap—

P z<- соответственно.

На выходе первого порогового элемента 12 в зависимости от величины входного сигнала появляются следую-. щие сигналы: 0

1 О, если Бвх ) ЛРрор при 6Р 0 Пвыу. = (1, если Uð„y gP»p

Р 0 ц 1, если U d- АРп(ф при bP (0 Uaù

0 если U вкР ЯP„ор 15

Датчик 9 осевого усилия вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный осевому усилию. Электрические сигналы датчика 9 и задатчика 10 подаются на вход блока 11 сравнения, полярность выходного сигнала которого зависит от соотношения величин электрических сигналов датчика 9 и задатчика 10 осевого усилия. Если сигнал датчика 9 превышает сигнал

25 задатчика 10 то на выходе блока 11 сравнения вырабатывается электрический сигнал, воздействующий на пороговый элемент 12, выходной сигнал которого через логические элементы HE

14 и И 15 закрывает вход порогового элемента 16 и подается на один из входов логического элемента И 13. В соответствии с частотой электричес ких сигналов генератора 18 импульсов, 35 подаваемых на второй вход логического элемента И 13, его выходной сигнал воздействует на регулирующее устройство 8, уменьшающий производительность насоса 7. Если сигнал датчика 40

9 меньше сигнала задатчика 10, то на выходе блока 11 сравнения вырабатывается электрический сигнал, воздействующий через логический элемент И 15 (при отсутствии сигнала на выходе ло- 45 гического элемента НЕ 14) на вход порогового элемента 16, выходной сигнал которого через логический элемент

И 17 в соответствии с частотой генератора 18 импульсов воздействует на регулирующее устройство 8 таким образом, что насос 7 увеличивает производительность, Скважность импульсов регулируется регулятором 19 скважности таким образом, что с уменьшением сигнала рассогласования на выходе блока 11 увеличивается скважность импульсов, Вращательное движение буровой штанге передается электродвигателем

1, Датчик 3 крутящего момента вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный крутящему моменту. Сигналы датчика 3 и задатчика 4 крутящего момента подаются на блок 5 сравнения, Если сигнал датчика 4 превысит сигнал задатчика 4, то на выходе блока

5 сравнения появляется командный сигнал, воздействующий на пороговый элемент 12, и насос 7 уменьшает свою производительность независимо от соотношения величин сигнала датчика 9 и задатчика 10 осевого усилия.

Таким образом, если в процессе бурения крутящий момент не превышает заданного значения, то автоматически поддерживается заданное осевое усилие. Если крутящий момент превысит заданное его максимальное значение, то автоматически установится такая производительность насоса, прн которой будет поддерживаться заданный крутящий момент °

Величина заданного осевого усилия устанавливается задатчиком 10 осевого усилия в предлагаемом устройстве следующим образом .

Время переходного процесса (длительность) изменения осевого усилия от одного установившего я значения к другому обратно пропорционально контактной прочности буримой породы при одинаковом изменении величины производительности насоса, В блоке 21 определение длитель-ности импульса управления таймер фиксирует длительность импульса генератора 18, т,е. длительность изменения производительности g Q насоса 7 маслостанции системы подачи t Q. В блоке 20 определения длительности изменения осевого усилия другим таймером определяется время изменения ДР от одного установившегося значения до другого t z, причем это вызвано изменением производительности на величину gQ за время t . Изменение производительности на величину Q может закончиться (т.е. tg@ определено), а изменения дР нет. Тогда таймер блока 2I ожидает окончания счета таймера блока 20. По завершении счета таймера блока 20 сигналы от обоих таймеров одновременно поступают в первый делитель 22, где их отношения

1439198 определяет скорость изменения осевого усилия (Р/gg).

Сигнал на выходе первого делителя

22 характеризует отношение длитель5 ности изменения осевого усилия к длительности изменения производительности, т.е. характеризует длительность изменения осевого усилия относительно единичного импульса произво- 10 дительности, что является косвенной характеристикой прочностных свойств породы.

Иэ теории разрушения горных пород .,арошечным долотом известно, что при 15 постоянной интенсивности очистки эабоя скважинным сжатым воздухом и осевом усилии чем выше крепость породы, тем меньше образуется бурового шлама °

С другой стороны, чем мягче порода, 20 тем больше шлама в забое и, как следствие, на долото, погруженное в шлам, действует больше момент сопротивлеHHH °

Сигнал на выходе второго делителя

24 - результат деления величины ЬМ =

=М вЂ” И ад на величину ЛР = Рэнд-, Р

ЛМ

Величина — как относительное изЛР менение момента, косвенно характери- З0

ЛИ 1 зует прочность породы — —, где f

ЛР f коэффициент контактной прочности породы.

Блок 23 сравнения изменения осевого усилия и блок 25 сравнения изменения момента являются функциональными блоками, назначением которых является выделение момента превышения 40 последующего сигнала над предыдущим.

Каждый блок включает в себя элемент задержки, элемент вычитания и компаратор, на второй вход которого подается пороговое напряжение Uy, равное суммарному значению максимальных погрешностей при измерении ЛМ, ЛР и

К

В блоке 23 сравнения изменения осевого усилия происходит определение величины

ЛР ЛР (†) - (†) =d

hq 23 если эта разность Ю > Uq (пороговсFo напряжения), то выходной сигнал блока 23 Uq будет равен логической

"1" (назначим Uиакс ="1", Uиин ="0"), если B q . U q, то U gg будет равен логическому "0", т,е.

"1", если д -, 1;-;

"0, если g3 с Ug

В блоке 25 сравнения изменения момента значение выходной величины равно

М лМ () () = 95, ЛР ЬР

Если о ) Uq то на выходе блока

25 сравнения изменения момента будет логическая "1" и наоборот т.е.

"1", если 8q> v Uq„

Ups =

"0" если д < Uq

Таким образом, значение Б з и Uqg поступают непосредственно на входы задатчика 10 осевого усилия, работа регулятора которого подчинаяется закону

РзаА = Рвам+ К (М 1аэ) и.проиллюстрирована таблицей, В приведенном выражении К вЂ” величина коррекции задания осевого усилия

U05 U25 Р ад

1 Р Од — Р з д

1 0 Р,д = Р,д+ К г

0 Рзад = 1- эЮ

0 1 .Р— К

Одновременное сопоставление знаКоВ изменений моментов и скорости изменения осевого усилия позволяет исключить влияние износа бурового долота на оценку контактной прочности породы, Так, при увеличении износа долота и постоянстве контактной прочности породы и осевого усилия, крутящий момент увеличивается. С другой стороны при увеличении контактной прочности породы с ростом износа долота происходит увеличение крутящего момента, но при уменьшении скорости изменения осевого усилия.

В предлагаемом устройстве косвенно оценивается изменение контактной прочности буримой породы и в соответствии с результатами оценки ав оматически изменяют величину заданного значения осевого усилия, Это повысить производительность бурового станка эа счет увеличения быстродействия устройства и точности установки заданного значения осевого усилия, Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования подачи по авт.св, 1439198

Составитель В.Шилов

Техред М.яндык КорректорМ.Максимишинец

Редактор В.Бугренкова

Заказ 6047/29

Тираж 531 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 7941.76, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно снабжено блоками определения длительности импульса уп5 равления и длительности изменения осевого усилия, двумя делителями, а также блоками сравнения изменения осевого усилия и изменения момента, при этом выход первого делителя через блок сравнения изменения осевого усилия соединен с первым входом задатчика осевого усилия, выходы первого и второго блоков сравнения подключены к соответствующим входам второго делителя, выход которого через блок сравнения изменения момента соединен с вторым входом задатчика осевого усилия, причем выход генератора импульсов через блок определения длительности импульса управления подключен к первому входу первого делителя, а выход второго блока сравнения через блок определения длительности изменения осевого усилия соединен с вторым входом первого делителя.