Устройство для измерения момента вращения бурового става, цилиндрический хвостовик которого жестко связан с вращателем

 

Изобретение относится к буровым станкам и позволяет повысить Точность измерения момента вращения (MB) бурового става. Узел контроля снабжен датчиком угловой скорости вращения бурового става и измерителем временных интервалов. Преобразователь угла выполнен в виде двух нормально-разомкнутых магнитоуправляемых контактов (МК), установленных на жестко прикрепленном к вращателю кронштейне. Постоянные магниты расположены на общей образующей цилтздрического хвостовика бурового става и взаимодействуют с соответствуннцими Ж. Выводы МК подключены ко входу измерителя временных интервалов, с выхода которого сигнал, соответствующий периоду времени между срабатываниям МК, поступает на первый вход блока вычисления MB. Сигнал с датчика угловой скорости вращения бурового става поступает на второй вход блока вычисления MB. Результат вычисления МБ отображается на индикаторе. 2 ил. с € W с

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (р 4 E 21 В 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ .

ОРИ ГКНТ СССР! (21) 4231239/23-03 (22) 16.04.82 (46) 30.12.88, Бюл. Ф 48 (71) Московский горный институт (72) P.Þ.Ïîäýðíè и А.В.Доброзраков (53) 622.24 (088.8) (56) Нанкин Ю.А., Герасимов И.В.

Станок направленного бурения

2СБШ-200н. M.: Недра, 1980, с.98.

Патент США Ф 3596718, кл. Е 2 1 В 45/00, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНTA ВРАЩЕНИЯ БУРОВОГО СТАВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ХВОСТОВИК КОТОРОГО ЖЕСТКО СВЯЗАН С ВРАЩАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к буровым станкам и позволяет повысить точность измерения момента вращения (МВ) бурового става. Узел контроля снабжен

„„SU„„ 1 448033 А1 датчиком угловой скорости вращения бурового става и измерителем временнык интервалов. Преобразователь угла выполнен в виде двух нормально-разомкнутых магнитоуправляемых контактов (МК), установленных на жестко прикрепленном к вращателю кронштейне.

Постоянные магниты расположены на общей образующей цилиндрического хвостовика бурового става и взаимодействуют с соответствующими МК. Выводы МК подключены ко входу измерите- ля временных интервалов, с выхода которого сигнал, соответствующий периоду времени между срабатываниями

МК, поступает на первый вход блока вычисления МВ. Сигнал с датчика угловой скорости вращения бурового става поступает на второй вход блока вычисления МВ. Результат вычисления МВ отображается на индикаторе. 2 ил.

1448033

N-I, М =, рад, G. Х„ где М

6ц с, (2) 55 где Q — угловая скорость вращения бурового става, рад/с.

При замыкании магнитоуправляемого контакта 8 (фиг.2} сигнал "Пуск" в

Изобретение относится к горному машиностроению, а именно к устройствам для контроля параметров бурения скважины станками шпиндельного типа.

Цель изобретения » »повышение точности измерения.

На фиг.1 показано размещение маг" нитоуправляемых контактов на буровом станке; на фиг.2 — блок-схема предла- 1п гаемого устройства.

На фиг,1 изображен вращатель 1 бурового стенка, выходной вал которого жестко связан через соединительную муфту 2 и шпиндель 3 с "цилиндрическим 15 хвостовиком 4 бурового става. Яа произвольной общей образующей цилиндрического хвостовика 4 укреплены постоянные магниты 5 и 6, находящиеся на. расстоянии 7. друг от друга. На кор-20 пусе вращателя 1 установлен кронштейн 7, яа котором установлены два нормально разомкнутых магнитоуправляемых контакта 8 и 9 так, что контакт

8 взаимодейстВУет с магнитньМ полем 25 магнита 5, установленного на цилиндрическом хвостовике 4 со стороны вращателя 1 а контакт 9 взаимодействует с магнитным полем магнита 6, установленного на цилиндрическом хвостовике

4,со стороны бурового инструмента (не показан). Вращатель 1 образует -.-: пары скольжения с направляющими Ю, укрепленными на мачте (не показана) бурового станка. Один вывод каждого из магяитоуправляемых контактов 8 и

9 (фиг.2) подключен к источнику. питания постоянного напряжения. Второй вывод контакта 8 подключен к первому

"у "ово у входу а Второи вывод "î í"- О такта 9 — ко второму останавливающему входу измерителя 12 временных интервалов, выход которого соединен с первым входом блока 13 вычисления момента. Выход датчика 14 угловой скорости вращения бурового става подключены ко второму входу блока 13 вычисления с момента, выход которого соединен со входом индикатора 15. Принцип действия устройства основан на

5Î измерении угла упругой крутильнои деформации бурового става, возникающей под действием момента сопротивления бурению, Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения вращатель 1 и жестко связанный с ним через муфту 2 и шпиндель 3 цилиндрический хвостовик 4 бУРового става (фиг. 1) перемещаются в сторону забоя по направляющим 10. Момент N сопротивления, возникающий на буровом инструменте, вызывает упругую крутильную деформацию цилиндрического хвостовика 4 бурового става. Согласно закону Гука при кручении, взаимный угол ест закручивания двух параллельных сечений, расположенных яа расстоянии L, определяется по формуле:

" момент вращения бурового става, Н м," — расстояние между сечениями бурового става, в которых установлены постоянные магнигы 5и б, и, - модуль упругости при сдвиге, Н/(и . рад),"

- полярный момент инерции бурового става, равный

4 =(» y})32у и у

4 4 где йи и d - наружный и внутренний диаметры бурового става, соответственно.

Постоянный магнит 6, установлемвй первоначаньно на общей образующей с магнитом 5, смещается в плоскости, перпендикулярной оси вращения на угол

Щ (в разрезе на фиг. 1 новое положение магнита 6 показано пунктирной линией) .

Взаимодействие магнитных нолей магнитов 5 и 6 с магнитоуправляемыми контактами 8 и 9, установленными на кронштейне 7, вызывает их замыкание в момент наибольшего сближения магнитов и контактов. При отсутствии де- формации цилиндрического хвостовика и бурового става замыкание контактов

8 и 9 происходит одновременно.

Смещение магнита 6 относительно магнита 5 на угол и вызывает запаздывание замыкания контакта 9 относительно контакта 8 на время ht опре" деляемое из соотношения

1448()3 виде постоянного напряжения от источника 11 питания поступает на первый (пусковый). вход измерителя 12 временных интервалов, который начинает отсчет времени. Замыкание магни5 тоуправляемого контакта 9 приводит к поступлению сигнала "Стоп" в виде постоянного напряжения, поступающего на второй (останавливающий) вход измерителя 12 временных интервалов, который формирует на своем выходе сигнал gt с определенной частотой, соответствующий измеренному в данный момент промежутку времени между срабатываниями магнитоуправляемых контактов 8 и 9. Частота измерения определяется измерителем 12 временных интервалов. Сигнал gt с выхода измерителя 12 временных Интервалов посту- 2 пает на один вход блока 13 вычисления момента, на второй вход которого с датчика 14 угловой скорости M вращения бурового става непрерывно поступает синхронизация о величине ь1 . 25

Блок 13 вычисления момента функционирует в соответствии с алгоритмом е. йЦ = (д 5t,, рад. ьц + лср, Qt с. у °

Устройство для измерения момента вращения бурового става, цилиндричес. кий хвостовик которого жестко связан с вращателем, содержащее преобразователь угла, соединенный с входами узла контроля, включающего источник питания и блок вычисления момента, подключенный к индикатору, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности, узел контроля снабжен датчиком угловой скорости вращения бурового става и измерителем временных интервалов, а преобразователь угла выполнен в виде двух нормальноразомкнуть:х магнитоуправляемых контактов, расположенных на жестко прикрепленном к вращателю кронштейне,а ,два постоянных магнита расположены на одной образующей цилиндрического хвостовика бурового става с возможностью взаимодействия с соответствующим магнитоуправляемым контактом, при этом выходы источника питания соединены с первыми выводами магнитоуправляемых контактов, вторые выводы которых подключены к соответствующим входам измерителя временных интервалов, выход измерителя временных интервалов соединен с первьм, а выход датчика угловой скорости вращения бурового става — с вторыми входами блока вычисления момента.

M=M 5t GÒ /L, ЭО полученным на основании выражения (1) и (2), причем постоянные величины G I н 2. задаются с помощью заэ датчиков заранее.

Результат измерения момента отображается на индикаторе 15.

Для выполнения условия одновременности замыкания магнитоуправляемых контактов 8 и 9 достаточно установить магниты на общей образующей, определенной, например, путем разметки поверхности хвостовика бурового става, а затем провести ручной проворот бурового става до срабатывания одного из контактов, после чего вто45 рой контакт смещают до положения, в котором он также замыкается. В этих положениях контакты и магниты окончательно фиксируют.Все операции проводят при неподвижномразгруженном буровом ставе (т.е. момент вращения равен нулю) .

Для компенсации ошибки установки магнитов и контактов в программу вычислений момента вращения может быть введена поправка. Для определения поправки проводят измерение времени

55 между срабатыванием контактов при вращении бурового става без нагруз3

1 ки и определяют угол ошибки установки, равный

В этом случае формула (2) приобретает вид:

Таким образом, магниты и контакты могут быть установлены (либо точность их установки может быть учтена) с любой требуемой точностью.

Предлагаемое устройство может быть использовано как при промышленной эксплуатации бурового става (в качестве элемента АСУ режимами бурения), так и при экспериментальных исследованиях (в качестве автоматического устройства измерения и регистрации момента вращения бурового става).

Формула и з о б р е т е н и я

144803 3

ДУ Р. 1

1448033

Составитель В.Шипов

Техред И.Дядык Еорректор И, Васильева

Редактор А.Ревин

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

Заказ 6820/37 TRpSK 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

313035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5