Гидропривод зависимой подачи инструмента (на примере мобильной буровой машины) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Ракуленко Станислав Вадимович

• Ракуленко Станислав Вадимович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Ракуленко Станислав Вадимович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПРИВОДОВ

РАБОЧИХ ДВИЖЕНИЙ МОБИЛЬНЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

1.1. Технология и оборудование бурового производства

1.2. Кинематические связи и структуры приводов рабочих движений при механической обработке

1.3. Состояние научных исследований гидроприводов рабочих движений технологических машин

Выводы

Глава 2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ ПОИСК РЕШЕНИЯ ГИДРОПРИВОДА

ЗАВИСИМОЙ ПОДАЧИ ИНСТРУМЕНТА

2.1. Обоснование требований к построению гидропривода мобильной технологической машины

2.2. Гидромеханическая система рабочих движений с зависимой подачей инструмента

2.3. Применение гидравлического контура управления гидроприводом зависимой подачи инструмента

2.4. Идентификация характеристик гидравлического контура

управления

Выводы

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ ГИДРОПРИВОДА ЗАВИСИМОЙ ПОДАЧИ

ИНСТРУМЕНТА

3.1. Формирование обобщенной математической модели динамической системы гидропривода зависимой подачи инструмента

3.2. Влияние силовых и кинематических характеристик гидропривода зависимой подачи на качество переходных процессов

3.3. Исследование влияния характеристик гидропривода на

длительность и точность типового рабочего цикла

Выводы

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГИДРОПРИВОДА ЗАВИСИМОЙ ПОДАЧИ ИНСТРУМЕНТА

4.1. Задачи экспериментальных исследований, планирование эксперимента

4.2. Специальное стендовое оборудование

4.3. Исследование процесса стабилизации подачи инструмента при изменении силовых и кинематических характеристик гидропривода

4.4. Определение рациональных значений параметров гидропривода зависимой подачи инструмента

Выводы

Глава 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ

РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1. Обобщение результатов исследования

5.2. Рекомендации по разработке, исполнению гидропривода зависимой подачи инструмента

5.3. Внедрение результатов исследования в образовательный

процесс вуза

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

БИ - буровой инструмент

БМ - буровая машина

БУ - буровая установка

ГМД - гидромеханический датчик

ГМС - гидромеханическая система

ГП - гидравлический привод

ГПС - гидропневматическая система

ГС - гидравлическая система

ГУК - гидроуправляемый клапан

ДВС - двигатель внутреннего сгорания

ЗПИ - зависимая подача инструмента

ИО - исполнительные органы

КГУ - контур гидравлического управления

КОМ - коробка отбора мощности

МБМ - мобильная буровая машина

МБУ - мобильная буровая установка

МФУУ - многофункциональное управляющее устройство

ТО - технологическое оборудование

ТПБ - технологический процесс бурения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидропривод зависимой подачи инструмента (на примере мобильной буровой машины)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Сырьевые отрасли промышленности являются определяющим направлением развития российской экономики. Их успех во много определяется уровнем технологий и техники геолого-разведывательных производств.

Их эффективное развитие поддерживается созданием новых и совершенствованием действующих мобильных буровых машин (МБМ), обеспечивающих производственные процессы разведывательных работ. Основными признаками их успешности является производительность буровых работ, достоверность топографических прогнозов обследуемых территорий.

Действующие технологии построения топографии категорий, глубины и характеристик залегаемых грунтов используют метод проб, периодически поднимаемых на поверхность и обследуемых в дальнейшем в лабораторных условиях. Это требует дополнительных затрат времени и средств.

В этих условиях силовые установки, обеспечивающие рабочие движения процесса бурения должны обеспечивать не только технологию бурения, но и мониторинг состояния и характеристик грунтов скважины. Известны сложности применения здесь прямых методов.

Теория резания располагает решениями, устанавливающими связи между силами резания, характеристиками материалов, силовыми и кинематическими параметрами. Мониторинг в процессе бурения в случае применения силового позиционного привода позволит по силовым, кинематическим и энергетическим параметрам, осциллографируемым в реальном времени и пространстве, прописать характеристики и глубину залегания грунтов по всей длине скважины.

В работе задачу решает многопараметрический цифровой датчик, кинематически связанный с перемещением инструмента и, как следствие, с глубиной скважины.

Применяемый в современных буровых машинах (БМ) силовой гидропривод (ГП) с дроссельным регулированием скорости движения выходного звена имеет большие потери мощности, из-за чего происходит значительный нагрев рабочей жидкости и перерасход топлива. Предлагаемый привод с машинным регулированием позволит увеличить КПД привода, применение внутренних гидравлических связей повысит эффективность адаптации привода подачи к приводу главного движения (вращения) инструмента.

На рассматриваемом опорном рабочем цикле применение гидромеханической системы (ГМС) с зависимой подачей инструмента (ЗПИ) существенно повысит эффективность буровых работ, улучшит энергетические характеристики, сократит энергетические затраты на производство скважин.

При этом главным критерием оценки эффективности предлагаемых решений является поддержание близких к нормативным значениям параметров техпроцесса (скорости главных движений и движений подачи, развиваемыми приводами усилия; крутящие моменты, необходимые для обработки). При этом обеспечивается необходимое устойчивое качество и производительность обработки.

Известные исследования О.Н. Трифонова, С.А. Ермакова [30, 35, 95] показывают, что устройства, реализуемые системы управления с гидравлическими линиями связи, имеют преимущество и способны обеспечить высокое быстродействие и стабильную работу ГП. Применение таких систем управления позволяет организовать прямое согласованное взаимодействие приводов рабочих движений технологического оборудования.

Известно также, что вспомогательные движения, организующие рабочие циклы обработки Тц во времени занимают до 30% времени рабочего цикла. Их интенсификация в автоматизированном производстве является существенным резервом повышения производительности обработки.

Эти обстоятельства еще актуальнее для мобильного бурового оборудования, в частности, для поисковых геологоразведочных работ, требующих

бурения многих скважин для оценки целесообразности и прогнозируемого объема будущих разработок.

Характерной особенностью такого оборудования является мобильность - возможность оперативного изменения позиционирования на тестируемом рельефе. При этом формируются ограничения к мобильным транс-портно-технологическим комплексам машин. В этих условиях ограничен объем и интенсивность энергоресурсов комплекса на выполняемых транспортных, технологических вспомогательных и механизированных подготовительно-наладочных работ.

Построение адаптивных систем в транспортно-технологических комплексах, как правило, осуществляется введением внешних обратных связей. Образуется длинная аппаратная часть информационного канала. Это формирует значительные нестабильные запаздывания исполнительных управляющих воздействий, что ухудшает качество управления приводами, особенно в нестационарных режимах. Основной задачей этой работы является создание ГП ЗПИ на примере МБМ, построенного на основе внутренних обратных связей.

Целью научной работы является повышение эффективности (производительности и экономичности) гидромеханической системы рабочих движений технологических машин созданием гидропривода зависимой подачи инструмента (на примере МБМ).

Для достижения поставленной в работе цели были определены следующие задачи:

1. Изучить особенности поведения приводов рабочих движений (главного и подачи) в буровых установках (БУ) в условиях изменяющихся внешних воздействий. Обосновать требования к их структуре, характеристикам, повышающим эффективность процесса бурения при различной топографии грунтов.

2. Предложить структуру и технику исполнения управляемого привода зависимой подачей инструмента (на примере МБМ), обеспечивающего согласование рабочих движений при изменяющейся нагрузке.

3. Исследовать регулировочные характеристики контура управления кинематической связью приводов вращения и подачи инструмента.

4. Разработать обобщенную математическую модель, описывающую поведение многомассовой динамической системы привода зависимой подачи инструмента (на примере МБМ).

5. Вычислительным и натурным экспериментами исследовать влияния кинематических, силовых и энергетических параметров на длительность и точность рабочих процессов ГМС.

6. Разработать методику проектирования гидропривода зависимой подачи для процессов механической обработки (при бурении скважин).

7. Провести апробацию и промышленное внедрение гидропривода зависимой подачи инструмента в МБМ.

Методы исследования: схемотехнический поиск рациональных структур гидромеханической системы (ГМС) с приводом зависимой подачи инструмента, численные методы математического моделирования с применением программы «Ма^аЬ ЗтиЛпк» и подсистемы модульного программирования «Simscape», осциллографирование компьютерного и натурного эксперимента, многофакторный эксперимент, статическая обработка и анализ результатов.

Научная новизна:

1. В обосновании необходимости введения дополнительной внутренней кинематической связи между приводами вращения и подачи инструмента в мобильных буровых установках (МБУ) для повышения эффективности бурового производства.

2. В установлении расходно-перепаданных характеристик многопараметрического гидромеханического датчика (ГМД), их аналитических аппрок-

симаций, позволяющих предложить уточнённую модель контура гидравлического управления (КГУ).

3. В разработке и исследовании обобщенной математической модели ГМС рабочих движений инструмента (на примере МБМ), позволяющей сохранять постоянство результирующей подачи инструмента при изменяющихся нагрузках.

4. В установлении связи механических характеристик приводов вращения и подачи инструмента при нестационарных внешних воздействиях процесса бурения, что позволило структурно и параметрически обосновать реальный КГУ.

Реализация работы:

Результаты диссертационного исследования могут быть использованы в различных ГМС с ГП зависимой подачей инструмента технологического оборудования, в гидрофицированных МБМ, внедрены на предприятии-изготовителе МБМ ООО «Завод СтройНефтеМаш» в проекте МБУ разведывательного бурения УРБ-2,5, в приводе подачи инструмента.

Практическая значимость:

1. Предложены методика расчета, аппаратное обеспечение КГУ приводами вращения и подачи, обеспечивающего управление кинематическими связями.

2. Разработаны и внедрены в производство рекомендации для модернизации действующих ГП рабочих движений других видов механической обработки.

3. Получены зависимости влияния гидравлических, кинематических, силовых и энергетических характеристик привода зависимой подачи (на примере МБМ), которые позволяют определять, настраивать и поддерживать устойчивые процессы обработки.

4. Результаты исследования, предлагаемые технические и проектные решения позволили в условиях ООО «Завод СтройНефтеМаш» сократить за-

траты времени на проектирование не менее чем в 1,5 раза, улучшить энергетические характеристики машины УРБ-2,5 на 36 %.

5. Использовано разработанное стендовое оборудование в учебно-лабораторной базе кафедр «Гидравлика, ГПА и ТП», «Системы приводов» ДГТУ, что способствует приобретению устойчивых навыков и умений бакалаврами, магистрами и аспирантами.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XIX Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (НИУ МЭИ, 2015); Юбилейной конференции студентов и молодых ученых, посвященной 85-летию ДГТУ (ДГТУ, 2015); III международной научно-технической конференции «Динамика и виброакустика машин» (СГАУ, 2016); IX международной научно-технической конференции «Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития» (СПБПУ, 2016); ежегодных научно-технических конференциях «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства» ДГТУ (2014 - 2017 гг.); I Всероссийской многопрофильной научно-практической конференции молодых ученых опорных университетов России (ДГТУ, 2017 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, 4 из них в издании, рекомендованном ВАК РФ, 2 статьи в международной базе цитирования Scopus и Web of Science, 1 патент на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, содержащего общие выводы, списка литературы из 107 наименований, 8 приложений, 53 рисунков, 7 таблиц и изложена на 165 страницах машинописного текста.

Глава 1. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПРИВОДОВ РАБОЧИХ ДВИЖЕНИЙ МОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

1.1. Технология и оборудование бурового производства

Для исследования свойств и качеств грунтов, определения уровня грунтовых вод, устройства скважин водоснабжения, выполнения земляных работ, разработки и дробления твердых пород, устройства свайных фундаментов применяют технологический процесс бурения (ТПБ). Наибольшее распространение получило бурение геологоразведочных скважин [15].

По характеру разрушения горной породы в скважине выделяют два вида бурения: колонковое и бескерновое. Колонковое бурение подразумевает разрушение породы по наружной поверхности скважины. В центральной части остается ненарушенный столбик породы - керн, который после его извлечения на поверхность является объектом геологических исследований. По поперечному сечению порода разрушается при бескерновом бурении [20, 38].

Процесс бурения невозможен без частого удаления из забоя частиц разрушенной горной породы. Их удаляют двумя способами:

- одновременно с углублением скважины;

- самостоятельно, чередуя с углублением.

Замену износившегося инструмента и извлечение из скважины керна обеспечивают спускоподъемные операции, на которые в ТПБ уходит значительное количество времени.

Эффективность разрушения пород одного и того же геологического состава снижается с глубиной скважины. Это происходит за счет уплотнения пород от давления вышележащих слоев. В скважинах, заполненных водой или растворами, на породу действует гидростатическое давление, отрицательно влияющее на скорость бурения [12].

На рис. 1.1 представлена классификация способов бурения.

Рис. 1.1. Классификация способов бурения

При геологоразведочных работах преобладает колонковое бурение. Использование бескерного бурения ограничено применяемым технологическим оборудованием [12, 16]. Ударно-вращательное бурение выделено в отдельный вид (особый характер разрушения).

Способ бурения подбирается, проанализировав свойство породы по уже пробуренным скважинам. Если это невозможно, рекомендуется учитывать геологические условия бурения скважин (глубину, конструкцию и др.) [71].

Классификация способов бурения очень обширная. Наиболее распространённым является вращательный способ с промывкой.

При вращательном бурении в качестве основных режимных параметров выделяют нагрузку привода подачи инструмента Бос, Н, частоту вращения главного движения п, об/мин и расход промывочной жидкости Q, л/с [73].

В большинстве случаев соотношение между Q, п оператору БУ приходится задавать вручную применительно к имеющемуся оборудованию. Тогда соотношение этих режимных параметров можно считать рациональными в ТПБ. При этом энергетические показатели установки будут стремиться к оптимальному значению.

При бурении скважины происходит непрерывно-ступенчатое изменение потребляемой вращателем инструмента мощности К, поэтому этот параметр так же является режимным, как и крутящий момент Мкр привода вращения бурового инструмента.

Для бурения горных пород в широком диапазоне от I до VIII категорий буримости вращательным способом в большинстве случаев применяют твердосплавные коронки, которые представлены на рис. 1.2. Режущая часть твердосплавных коронок изготавливают из твердого сплава (ВК).

Для коронок применяют режущую часть различных конфигураций и размеров с различными углами заточки в зависимости от конструкции коронки.

При вращательном колонковом бурении силы, действующие на режущую часть резца, представлены на рис. 1.2.

Резец под действием усилия подачи инструмента внедряется в породу на глубину И, преодолевая сопротивление породы внедрению.

Скорость бурения рассчитывается по формуле:

где И - глубина внедрения режущей части инструмента, м; п - частота вращения, об/мин; т - число лезвий на резце. Глубина внедрения режущей части инструмента определяется по следующей формуле:

&мех = к • п • т,

(1.1)

к =

008а^со82 ф^ос 8т(а+2р)а5/ ,

ос

(1.2)

где Гос - осевое усилие, Н;

ае - предел прочности породы, Па; I - длина режущей части резца, м; а - угол заточки, град; ф - угол трения, град.

1<р)

Ш

Рис. 1.2. Распределение усилий, действующих на резец при колонковом бурении коронки СМ4 (а) и коронки СА2 (б): 1 - кольцо короночное; 2 - основной резец; 3 - подрезной резец; 4 - установочная пластина; 5 - опорная пластина; Бос - осевое усилие; Мкр - крутящий момент; N1, N2 - силы сопротивления породы внедрению инструмента; F1, Б2 - силы трения

Разрушение горных пород резанием при бескерновом бурении происходит при чередовании мелкого дробления и скалывания крупных частиц материала передней гранью резца. Это сопровождается резкими колебаниями усилия резания.

Скалывание крупных частиц осуществляется под некоторым углом между передней гранью резца и плоскостью скалывания (рис. 1.3).

А-А

М

Рис. 1.3. Схема взаимодействия режущей кромки лезвия инструмента с породой

при бескерновом бурении

Этот угол зависит от физико-механических свойств горных пород и глубины резания. При внедрениях в породу глубиной 3-8 мм, характерных для работы породоразрушающих инструментов горных сверл и буровых станков, его величина составляет 45-60°.

Характер процесса и силы, действующие на режущую кромку породо-разрушающего инструмента при бескерновом бурении, зависят от его конст-

рукции и формы режущей кромки. При вращении инструмента и непрерывной подачи его на забой каждая точка режущей кромки движется по винтовой линии.

Процесс разрушения породы носит циклический характер. Каждый цикл состоит из скалывания мелких объемов и одного большого. Формирование большого объема скалывания завершается в конце цикла. Скалывание происходит под углом р к вертикали (см. рис. 1.3).

Величина усилия подачи должна быть равна сумме проекций дейст-

вующих сил на вертикальную ось:

г

Б =

-А- Г\С

к • И • ^ (Я - г) + (Я2 - г2 )• Х81

81п а

V

008 Р(81п р- ^008 р) 2Я • 81п а

а-ъ

(1.3)

у

где И - толщина стружки, срезаемая лезвием инструмента, мм; к - коэффициент хрупкости породы, к = 0,3-0,7; Г - коэффициент крепости породы по шкале М.М. Протодьяконова; Я, г - соответственно радиусы периферийной точки и центральной рассечки режущей кромки лезвия инструмента, мм; Р - угол скалывания к вертикали, град;

х - ширина торцевой площадки износа режущей кромки лезвия, мм; а - временное сопротивление породы на одноосное сжатие, а=10£, Па; а - угол наклона передней грани лезвия к вертикали, град.; ъ - количество режущих кромок инструмента. Задаваясь значением усилия подачи Рос из выражения (1.3), определяем толщину стружки И, снимаемой режущей кромкой лезвия инструмента:

И =

Х

аъ

(Я2 - г2) 2Я

008 р(81п р- ^ 008 р)

к • £ (Я - г)

(1.4)

Скорость подачи бурового инструмента определяется по формуле

Упод = И = И • п • ъ •

Х

а

(Я2 - г2) 2Я

008 р(81П р- £ 008 р^ П

к • f1 (Я - г)

(1.5)

00

Крутящий момент на буровом инструменте (БИ) складывается из моментов сопротивления вращению на передней режущей кромке и торцевой площадке притупления лезвия. Момент от сопротивления скалывания породы передней режущей кромкой можно определить как произведение равнодействующей сопротивления скалыванию породы N на радиус приложения ее к режущей кромке БИ. Местоположение равнодействующей силы можно принять в центре площади снимаемой стружки. Это расстояние равно Яс1 = 0,5(Я+г).

Равнодействующая силы трения на торцевой площадке приложена в центре проекции на горизонтальную плоскость на расстоянии Я^. Сила Б2 приложена в центре трапеции АВДС на расстоянии Яс2 от оси вращения БИ (рис. 1.3):

МКр = (0,5^ ■ Яс1 + Р2 ■ Кс2)-ъ =

2 „2\ -С ^ /т-)3 „3'

k • h (R2 - г2) f • x (R3 - r3)

+ ^ 7. (1.6)

4cos p( sin p- f1cos p) 3Rsin a

Мощность привода вращателя, затрачиваемая на резание и преодоление сил трения на БИ:

( Мр + Мт )• n

N = V—р--ч— (17)

Np 1020 -Лвр . ( )

В случае использования БИ с прерывистым лезвием, выполненным сменными резцами, момент сопротивления разрушению породы:

Mp N • Я1 , (1.8)

l=1

где Я; - расстояние от резца до оси вращения бурового инструмента, мм; п - число резцов, армирующих режущую кромку БИ. Момент сил трения определяется из следующей формулы:

n

Mt =ХN2i • Ri . (1.9)

i=1

Дальнейшие исследования учитывают влияние вышеперечисленных силовых параметров при ТПБ, что повышает адекватность исследований приводов главного движения и подачи инструмента (режимных параметров).

Приведенные в справочной литературе [12, 16, 24, 38, 80, 81] рекомендации по режимам бурения установлены экспериментально производителями буровой техники. В процессе разведки определенных месторождений параметры режимов бурения должны уточняться для определения оптимальных значений.

Для оценки сочетания режимных параметров на инструмент необходимо воспользоваться классификациями горных пород, где они структурированы по группам, категориям и другим показателям.

Каждая классификация имеет сугубо прикладное значение, поэтому связать их по какому-либо одному из показателей не всегда предоставляется возможным. Наибольшее распространение получила классификация горных пород по крепости, предложенная профессором М.М. Протодьковым (10 категорий) [38].

Академик В.В. Ржевский предложил классификацию горных пород по относительной трудности разрушения и бурения (5 классов, каждый из которых содержит 5 категорий).

Профессор Л.А. Шрейнер предложил классифицировать горные породы по твердости (12 категории) [38].

Существует большое количество классификаций по разрушению горных пород с применением различных породоразрушающих инструментов и способов проведения буровых работ. В справочной литературе соотношения режимных параметров бурения приводятся на графиках и номограммах. Информация имеет рекомендательный характер, зависимости являются эмпирическими.

Например, соотношения частот вращения (привод главного движения) и удельных осевых нагрузок (привод подачи) на породоразрушающий инструмент по категориям грунтов представлен на рис. 1.4.

18

Рис. 1.4. Соотношения частот вращения и осевых нагрузок на буровом инструменте

Значения и соотношения режимных параметров приходится задавать применительно к конкретной БУ, в последствии корректировать после проведения испытаний. Такую информацию предоставляют предприятия-изготовители БМ (Уралмашзавод, Стройдормаш, СтройНефтеМаш и др.) [41].

Для исключения негативных последствий скорости и усилия приводов подачи и вращения при работе должны постоянно корректироваться между собой для обеспечения рационального режима бурения, учитывая крепость буримой породы (категорию грунта).

При изменении нагрузки необходимо сохранять стабильную подачу инструмента за один его оборот. Это основное требование к технологическому процессу обработки, где в качестве рабочих движений реализуется главное вращательное движение инструмента и его подача [51, 94, 100].

Несоблюдение требований способствуют резкому неконтролируемому изменению нагрузок на приводе главного движений и подач, рассогласован-

ности их работы, повышению износа породоразрушающего инструмента, риску его потери при заклинивании в породе.

Корректировка режимных параметров напрямую зависит от профессионализма и оперативных действий оператора БУ, причем восприятие технологического процесса носит чисто субъективных характер.

ТПБ в условиях большого разнообразия геологических и географических особенностей требует использования БУ, обеспечивающих эффективное соотношение режимных параметров при рациональных энергозатратах.

БМ классифицируются по способу разрушения горной породы, типу привода и назначению (рис. 1.5).

Буровые станки

л

по характеру (способу) разрушения зорной породы

механический способ бурения немеханический способ бурения

ударное бурение термическое бурение

вращательное бурение взрывное бурение

шарошечными долотами резцовыми колонками

ударно-вращательное бурение

комбинированное бурение

гидравлическое бурение

эпектро-гидравлическое бурение

I

по типу привода

по назначению

электрические

тепловые (ЛВС)

т

для бурения шпуров

для бурения скважин

Рис. 1.5. Классификация буровых станков

Основными механизмами самоходных МБМ являются: ротор, механизм подачи, лебёдка, регулирующая, распределительная аппаратура, двигатель (ДВС, электродвигатель), пульт управления и др. Механизмы БМ кинематически связаны между собой, некоторые в технологическом процессе работают совместно.

Особенностью этих установок является наличие прямой взаимосвязи двух основных движений исполнительного органа - вращение штанги и подача ее в зону бурения [72].

Силовой привод вращения (ротор) предназначен для передачи крутящего момента непосредственно колонне бурильных труб. Он должен передаваться вращателем со скоростями, обусловленными типоразмером БИ и режимом его работы.

Максимальная частота вращения вращателя БИ ограничена (птах < 250 об/мин). При дальнейшем увеличении оборотов главного движения БУ характеристики инструмента ухудшаются.

Существует несколько типов вращателей: роторный (неподвижный) и подвижный.

Вращатели роторного отличаются простотой конструкции, большим ходом подачи инструмента, передачей больших крутящих моментов. Но есть и недостатки: при наращивании БИ его необходимо поднимать над скважиной, что негативно влияет на сохранность породы (керна); сложная регулировка осевой нагрузки; на небольшой глубина сложно обеспечить необходимую осевую нагрузку.

Преимущества подвижных вращателей:

- позволяют применять различные способы бурения;

- обеспечивают малые затраты времени при наращивании БИ;

- обеспечивают подъем (спуск) БИ с вращением на любом интервале скважины.

Недостатки:

- очень сложная конструкция бурового оборудования;

- при бурении на большой глубине возможно неконтролируемое смещение буровой колонны;

- небольшой ход подачи БИ.

Для создания и изменения осевой нагрузки на БИ в конструкции БУ имеется механизм подачи. Он также необходим для извлечения инструмента из скважины при проведении буровых работ, а также при аварийных ситуациях его выдергивания.

По конструкции механизмы подачи можно разделить на следующие основные типы: гидравлические поршневые, канатно-гидравлические (УРБ-2А2), канатно-цепные, реечно-шестеренчатые, винтовые, рычажно-шарнирные.

Производители МБМ (ООО «Геотехника» г. Железногорск) до сих пор выпускают установку УРБ-2,5А (Азербайджан), которая была разработана в начале 60-х годов. Она имеет механические приводы главного движения и подачи.

Достоинством установок с механическим приводом является простота в обслуживании, недорогие запасные части, но есть существенные недостатки: отсутствие предохранительных систем; большая нагрузка на автомобильные шасси при работе (больше на ДВС); малый межсервисный интервал.

Очень часто операторы для сокращения времени проведения буровых работ (перевыполнения плана) завышают эксплуатационные характеристики автомобильного шасси таких установок (обороты двигателя и т.д.).

Впоследствии это приводит не только к быстрому выходу из строя узлов и агрегатов БУ, дорогостоящему инструменту, но и самое главное - к поломке шасси (двигателя, коробки переменных передач, раздаточной коробки

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ракуленко Станислав Вадимович, 2019 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, А.Ф. Прохоров и др.; под общ. ред. Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова. - М.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.Б. Грановский. - М.: Наука, 1976. -280 с.

3. Алимов О.Д. Бурильные машины / О.Д. Алимов, Л.Т. Дворников. -М.: Машиностроение, 1976. - 295 c.

4. Аль-Кудах А.М. Высокомоментный позиционный гидропривод исполнительных движений станков с гидравлическим тормозным устройством /

A.М. Аль-Кудах, С.В. Ракуленко // Перспектива-2006: материалы Всерос. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Нальчик. - 2006. - Т. I. - С. 258-261.

5. Аль-Кудах А.М. Моделирование процесса позиционирования поворотно-делительных механизмов автоматического технологического оборудования устройствами с гидравлическими линиями связи / А.М. Аль-Кудах,

B.С. Сидоренко, В.И. Грищенко // Вестник ДГТУ. - 2008. - Т. 8. - №4 (39). -

C. 191-201.

6. Аль-Кудах А.М. Повышение быстродействия и точности гидромеханических поворотно-делительных устройств станочных систем: дис. ... канд. техн. наук; Донской гос. техн. ун-т - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009. - 141 с.

7. Аль-Кудах А.М. Поиск рациональной структуры гидропривода по быстродействию и точности позиционирования / А.М. Аль-Кудах, В.С. Сидоренко, С.В. Ракуленко // Гидрогазодинамика, гидравлические машины и

гидропневмосистемы: тр. Междунар. науч.-техн. конф., 12-14 дек. / Моск. энергет. ин-т (техн. ун-т). - М., 2006. - С. 183-186.

8. Ананьев Ю.Л. Гидрофицированные мобильные машины для обслуживания воздушных судов / Ю.Л. Ананьев, А.С. Яковлев, С.В. Ракуленко // Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии (ИнЭРТ-2012): тр. X междунар. науч.-техн. форума. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2012. - С. 410-412.

9. Антоненко В.И. Следящая гидросистема поворотных ножей садовых культиваторов / В.И. Антоненко, М.С. Полешкин, В.Н. Щербаков, С.В. Ракуленко // Международный научно-исследовательский журнал «Успехи современной науки». - Т. 8. - №12. -2016. - С. 132-136.

10. Афанасьев В.Н. Математическая теория конструирования систем управления: учеб. пособие для втузов. / В.Н. Афанасьев, В.Б. Колмановский, В.Р. Носов. - М.: Высш. шк., 1989. - 447 с.: ил.

11. Баранов В.Н. Гидродинамика гидравлических управляющих устройств совмещенного управления / В.Н. Баранов // Труды - МВТУ. - М., 1985. - № 442. - С. 27-35.

12. Басарыгин Ю.М. Технология бурение нефтяных и газовых скважин: учеб. для вузов / Ю.М. Басарыгин, А.И. Булатов, Ю.М. Проселков. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. - 679 с.

13. Башта Т.М. Объемные гидравлические приводы / Т.М. Башта, И.З. Зайченко, В.В. Ермаков, Е.М. Хаймович; под ред. Т.М. Башта. - М.: Машиностроение, 1968. - 628 с.

14. Боровиков В.П. STATISTICA® - Статистический анализ и обработка данных в среде Windows® / В.П. Боровиков, И.П. Боровиков. - М.: Ин-форм.-изд. дом «Филинъ», 1997. - 608 с.

15. Бритарев В.А. Горные машины и комплексы: учеб. пособие для техникумов / В.А. Бритарев, В.Ф. Замышляев. - М.: Недра, 1984. - 288 с.

16. Булатов А.И. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: учеб. для вузов / А.И. Булатов, Ю.М. Проселков, С.А. Шаманов. -М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003.

17. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков / Г.Н. Васильев - М.: Машиностроение, 1987. - 280 с.

18. Внучков И.Н. Прикладной линейный регрессионный анализ / И.Н. Внучков, Л. Бояджиева, Е. Солаков; пер. с болг. Ю.П. Адлера. - М.: Финансы и статистика, 1987. - 239 с.

19. Водяник Г.М. Новые бурильные машины вращательного действия / Г.М. Водяник, Э.В. Рылев. - К.: Техника, 1979. - 126 с.

20. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления / Н.С. Гамынин. - М.: Машиностроение, 1972. - 376 с.

21. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 432 с.: ил.

22. Гидроприводы и гидропневмоавтоматика станков / В.А. Федорец, М.Н. Педченко, А.Ф. Пичко и др.; под ред. В.А. Федорца. - Киев.: Высш. шк., 1987. - 375 с.

23. Гойдо М.Е. Проектирование объемных гидроприводов. Библиотека конструктора / М.Е. Гойдо. - М.: Машиностроение, 2009. - 305 с.

24. Гринько Д.А. Метод расчета и поддержания рациональных режимных параметров бурильной машины мехатронного класса: дис. ... канд. техн. наук. - Новочеркасск, 2015. - 158 с.

25. Грищенко В.И. Динамика процесса позиционирования приводов с гидроамортизатором / В.И. Грищенко, М.С. Килина, В.А. Чернавский // Вестник ДГТУ. - 2012. - Т. 12. - № 4 (65). - С. 16-21.

26. Грищенко В.И. Математическое моделирование быстроходного позиционного гидропривода / В.И. Грищенко, А.М. Аль-Кудах, С.В. Ракуленко // Материалы и технологии XXI века: сб. ст. V междунар. науч.-техн.

конф., 21-22 марта. - Пенза, 2007. - С. 127-129.

142

27. Грищенко В.И. Моделирование процесса позиционирования исполнительных механизмов технологического оборудования пневмогидравли-ческим устройством с пневматическими линиями связи / В.И. Грищенко,

B.С. Сидоренко // Вестник ДГТУ. - 2009. - Т. 9. - № S2. - С. 81-89.

28. Грищенко В.И. Повышение точности быстродействующего пнев-могидравлического привода механизмов машин: дис. ... канд. техн. наук; Донск. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2010.

29. Грищенко В.И. Позиционный пневмогидравлический привод повышенного быстродействия и точности / В.И. Грищенко, А.М. Аль-Кудах,

C.В. Ракуленко // Перспектива - 2007: материалы Междунар. конгр. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Нальчик. - 2007. - Т. II. - С. 25-29.

30. Денисов В.Н. Исследование демпфирующего устройства для системы с гидравлической связью / В.Н. Денисов, О.Н. Трифонов// Гидравлические системы металлорежущих станков. - М.: Станкин, 1978. - Вып. 3. -С. 33-39.

31. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента / Н. Джонсон, Ф. Лион; пер. с англ.; под ред. Э.К. Лецкого, Е.В. Марковой. - М.: Мир, 1981. - 516 с.

32. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит; пер. с англ., науч. ред. и предисл. Ю.П. Адлера, В.Г. Горского. - М.: Статистика, 1973.

33. Дровников А.Н. Адаптивные структуры механизмов и машин / А.Н. Дровников. - Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 1984. - 128 с.

34. Заковоротный В.Л. Автоматическая стабилизация процесса глубокого сверления / В.Л. Заковоротный, А.В. Чубукин, Д.В. Кислик // Автоматизация производственных процессов в сельхозмашиностроении: сб. науч. тр. -Вып 1; РИСХМ. - Ростов н/Д, 1972. - С. 58-68.

35. Иванов Г.М. Проектирование гидравлических систем машин / Г.М. Иванов, С.А. Ермаков, Б.Л. Коробочкин, Р.М. Пасынков. - М.: Машиностроение, 1992. - 224 с.

36. Иринг Ю. Проектирование гидравлических и пневматических систем / Ю. Иринг.; пер. со словац. - Л.: Машиностроение, 1983. - 363 с.

37. Казмиренко В.Ф. Электрогидравлические мехатронные модули движения: Основы теории и системное проектирование: учеб. пособие / В.Ф. Казмиренко. - М.: Радио и связь, 2001. - 432 с.

38. Калинин А.Г. Практическое руководство по технологии бурения скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые: справ. пособие / А.Г. Калинин, А.З. Левицкий, А.Г. Мессер, Н.В. Соловьев; под ред. А.Г. Калинина. - М.: ООО «Недра» -«Бизнесцентр», 2001. - 450 с.

39. Килина М.С. Математическое моделирование гидроаммортизатора с отсечной кромкой в гидро- и пневмоприводах / М.С. Килина, М.С. Полеш-кин, С.В. Ракуленко // Международный научно-исследовательский журнал «Успехи современной науки и образования». - 2017. - Т. 4. - №4. - С. 9-13.

40. Килина М.С. Повышение эффективности приводов установочных движений с гидравлическими амортизаторами: дис. ... канд. техн. наук; Донск. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2013.

41. Комащенко В.И. Буровзрывные работы: учеб. для вузов / В.И. Ко-мащенко, В.Ф. Носков, Ю.А. Лебедев. - М.: «Недра», 1995. - 413 с; ил.

42. Коробочкин Б.Л. Динамика гидравлических систем станков / Б.Л. Коробочкин. - М.: Машиностроение, 1976. - 240 с.

43. Кудинов В.А. Динамика станков / В.А. Кудинов. - М.: Машиностроение, 1967. - 359 с.

44. Ле Чунг Киен. Многофункциональное гидромеханическое устройство позиционирования целевых механизмов станочных систем повышенного быстродействия и точности / Ле Чунг Киен, В.С. Сидоренко / Вестник ДГТУ. - 2013. - №. 5-6. - С. 156-162.

45. Ле Чунг Киен. Повышение эффективности гидропривода подачи технологического оборудования: дис. ... канд. техн. наук; Донск. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2013.

46. Левин А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков / А.И. Левин. - М.: Машиностроение, 1978. - 184 с.: ил.

47. Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением / В.А. Лещенко. - М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

48. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е.Н. Львовский. - М.: Высш. шк., 1988.

49. Машиностроительный гидропривод / Под ред. В.Н. Прокофьева. -М.: Машиностроение, 1978. - 495 с.

50. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Ро-щин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. - 168 с.

51. Металлорежущие станки: учеб. пособие для втузов / Н.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 500 с. ил.

52. Мирный С.Г. Обоснование и выбор рациональной частоты вращения штанги машин для сверления шпуров в породах повышенной крепости и абразивности: дис. ... канд. техн. наук. - Новочеркасск: НПИ, 2005. - 142 с.

53. Мостеллер Фредерик. Анализ данных и регрессия / Ф. Мостеллер, Джон. У Тьюки; пер. с англ. Ю.Н. Благовещенского; под ред. Ю.П. Адлера. -М.: Финансы и статистика, 1982.

54. Муравенко В.А. Буровые машины и механизмы / В.А. Муравенко, А.Д. Муравенко, В.А. Муравенко. - Т. 1. - М. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. - 520 с.

55. Навроцкий К.Л. Шаговый гидропривод / К.Л. Навроцкий, Т.А. Сырицын, А.И. Степаков. - М.: Машиностроение, 1985. - 160 с.

56. Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Ч. 2. Гидравлические приводы и системы / А.С. Наземцев, Д.Е. Ры-бальченко. - М.: Форум, 2007. - 297 с.

57. Озерский А.И. Модель рабочего процесса дизеля на водотоплив-ных эмульсиях // А.И. Озерский, И.А. Иванов, Ю.И. Бабенков // Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Сер. «Технические науки». - № 2011. - № 6. - С. 79-85.

58. Озерский В.И. Исследование динамических режимов работы объемного гидропривода с дизелем мобильной буровой машины / В.И. Озерский, С.В. Ракуленко, В.С. Сидоренко, М.С. Полешкин // Фундаментальные исследования. - 2017. - № 12. - Ч. 1. - С. 85-90.

59. Пат. 2538071 Российская Федерация. МПК G01P3/32. Гидравлический датчик / В.С. Сидоренко, С.В. Ракуленко, Ле Чунг Киен. -№ 2013126107/28; заявл. 07.06.2013; опубл. 10.01.2015. Бюл. № 1. - 8 с.

60. Пат. №2458261 Российская федерация. МПК7 F15B 11/12. Гидравлический позиционный привод / М.С. Полешкин, В.С. Сидоренко, В.И. Гри-щенко. - № 2009149046; заявл. 30.12.09; опубл. 10.08.12. Бюл. № 22.

61. Полешкин М.С. Гидравлический позиционный привод исполнительных движений механизмов машин: дис. ... канд. техн. наук. - Ростов н/Д, 2013. - 252 с.

62. Полешкин М.С. Идентификация рабочих процессов в многофункциональном тормозном устройстве / М.С. Полешкин, А.М. Аль-Кудах, В.И. Грищенко, В.С. Сидоренко // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: тез. докл. XII междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. - М., 2008. - С. 54-55.

63. Полешкин М.С. Измерительный комплекс для исследования рас-ходно-перепадных характеристик управляющих устройств позиционного гидропривода / М.С. Полешкин, В.С. Сидоренко // Вестник СГАУ. - 2012. -№3 (34). - Ч.2.

64. Полешкин М.С. Математическое моделирование автоматизированного позиционного гидропривода целевых механизмов машин с контуром гидравлического управления повышенной эффективности / М.С. Полешкин, В.С. Сидоренко // Инженерный Вестник Дона. - 2012. - №3.

65. Полешкин М.С. Нестационарные гидромеханические характеристики проточной части управляющих устройств клапанного типа / М.С. Полешкин, В.С. Сидоренко / Вестник ДГТУ. - 2012. - Т.9. - Спец. вып. -С. 93-102.

66. Попов Д.Н. Гидромеханика: учеб. для вузов / Д.Н. Попов, С.С. Па-найотти, М.В. Рябинин; под ред. Д.Н. Попова. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 384 с.

67. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / Д.Н. Попов. - М.: Машиностроение, 1987. - 464 с.

68. Поцелуев А.В. Статистический анализ и синтез сложных динамических систем / А.В. Поцелуев. - М.: Машиностроение, 1984. - 208 с.: ил.

69. Пуш В.Э Автоматические станочные системы / В.Э. Пуш, Р. Пи-герт, В.Л. Сосонкин; под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1982. -319 с.

70. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков / В.Э. Пуш. - М.: Машиностроение, 1977. - 380 с.

71. Ракуленко С.В. Адаптивный гидравлический привод подачи инструмента буровой установки / С.В. Ракуленко // Юбилейная конференция студентов и молодых ученых, посвященная 85-летию ДГТУ: сб. докл. науч.-техн. конф. (Ростов-на-Дону, 12-13 мая 2015 г.); под ред. А.Д. Лукьянова. -Ростов н/Д: ДГТУ, 2015. - 5089 с.

72. Ракуленко С.В. Адаптивный гидропривод подачи инструмента технологического оборудования / С.В. Ракуленко // Электронное издание «Молодежный научно-технический вестник». 09, сентябрь 2016. Изд. ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. N0. ФС77-51038.

73. Ракуленко С.В. Адаптивный гидропривод рабочих движений мобильной буровой установки / С.В. Ракуленко, В.С. Сидоренко, М.С. Полеш-кин // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика:

электрон. сб. материалов и докл., 9 дек.; Нац. исслед. ун-т "МЭИ". - М., 2015.

- С. 81-85. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ggm.mpei.ru.

74. Ракуленко С.В. Адаптивный гидропривод с объемным регулированием подачи инструмента технологической машины / В.С. Сидоренко, В.И. Грищенко, С.В. Ракуленко, М.С. Полешкин // Вестник ДГТУ. - 2017. - Т. 17, № 2 (89). - С. 88-98.

75. Ракуленко С.В. Динамика гидромеханической системы технологической машины с адаптивным приводом подачи инструмента / В.С. Сидоренко, С.В. Ракуленко, М.С. Полешкин // Вестн. Самар. ун-та. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2017. - Т. 16, № 1. - С. 162-175.

76. Ракуленко С.В. Динамика гидромеханической системы технологической машины с адаптивным приводом подачи инструмента / С.В. Ракуленко, В.С. Сидоренко, М.С. Полешкин // Динамика и виброакустика машин: материалы III междунар. науч.-техн. конф., 29 июня - 01 июля 2016 г.; Самар. гос. ун-т. - Самара: СГУ, 2016. - С. 99-100.

77. Ракуленко С.В. Идентификация гидромеханических характеристик привода подачи бурового инструмента / В.С. Сидоренко, С.В. Ракуленко, М.С. Полешкин // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: электрон. сб. материалов и докл., 7 дек.; / Нац. исслед. ун-т "МЭИ".

- М., 2016. - С. 131-137. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http: //ggm. mpei.ru.

78. Ракуленко С.В. Моделирование гидравлической системы с зависимой подачей инструмента мобильной буровой установки. Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика / С.В. Ракуленко, М.С. Полешкин, В.И. Грищенко, В.С. Сидоренко // Современное состояние и перспективы развитиям - 2016: сб. науч. тр. IX междунар. науч.-техн. конф. -СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. - С. 365-375.

79. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л.З. Румшинский. - М.: Наука, 1971. - 156 с.

80. Рылов В.Г. Методика опробования месторождений полезных ископаемых: учеб. пособие для студентов геологических специальностей /

B.Г. Рылов, А.В. Труфанов. - Ростов н/Д: ЮФУ, 2013. - 99 с.

81. Рябчиков С.Я. Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин: учеб. пособие / С.Я. Рябчиков, В.Г. Храмен-ков, В.И. Брылин; Томский политехн. ун-т. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://rucont.ru/efd/278187.

82. Свешников В.К. Гидрооборудование: Насосы и гидродвигатели: номенклатура / В.К. Свешников. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Техинформ», 2009. - 390 с.

83. Сидоренко В.С. Исследование гидравлического контура управления адаптивного гидропривода подачи инструмента мобильной буровой машины / В.С. Сидоренко, В.И. Грищенко, С.В. Ракуленко и др. // Вестник ДГТУ. - 2019. - Т. 19. - № 1. - С. 13-24.

84. Сидоренко В.С. Динамика разветвленного гидропривода рабочих движений станочных систем / В.С. Сидоренко, Ле Чунг Киен. - М.: Фундаментальные исследования. - 2013. - №.10. - Ч. 3. - С. 509-515.

85. Сидоренко В.С. Многофункциональное гидромеханическое устройство позиционирования целевых механизмов станочных систем повышенного быстродействия и точности / В.С. Сидоренко, М.С. Полешкин // Вестник ДГТУ. - 2009. - Т.9. - Спец. вып. - С. 65-75.

86. Сидоренко В.С. Позиционный гидропривод силовых подающих столов станочных систем / В.С. Сидоренко, М.С. Полешкин, Ле Чунг Киен // Промислова Пдравлжа i пневматика. - Украина. 2011. - №4(34). - С. 64-68.

87. Сидоренко В.С. Синтез быстродействующих позиционирующих гидромеханических устройств / В.С. Сидоренко // СТИН. - 2003. - № 8. -

C. 16-20.

88. Сидоренко В.С. Синтез гидромеханических позиционирующих

устройств металлообрабатывающего оборудования: дис. ... д-ра техн. наук;

Донск. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2001.

149

89. Сидоренко В.С. Элементы и системы гидрофицированного технологического оборудования: учеб. пособие для втузов. / В.С. Сидоренко, М.С. Полешкин, В.И. Грищенко. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. - 170 с.

90. Сосонкин В.Л. Дискретная гидроавтоматика / В.Л. Сосонкин. - М.: Машиностроение, 1972. - 160 с.

91. Старцев О.И. Оптимизация расхода топлива двигателями геологоразведочных самоходных буровых установок: дис. ... канд. техн. наук. - Москва, 2006. - 135 с.

92. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний / М.Н. Степнов. - М.: Машиностроение, 1985. - 220 с.

93. Сысоев Н.И. Обоснование структуры и рациональных режимных параметров мехатронной бурильной машины / Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный, Д.А. Гринько // Горное оборудование и электромеханика. - ООО «Издательство «Новые технологии». - 2011. - № 9. - С. 24-28.

94. Сысоев Н.И. Основы теории функционирования бурильных машин вращательного действия / Н.И. Сысоев, С.Г. Мирный. - Новочеркасск: Южно-Российский государственный технический университет (НПИ), 2006.

95. Трифонов О.Н. Приводы автоматизированного оборудования / О.Н. Трифонов, В.И. Иванов, Г.О. Трифонова. - М.: Машиностроение, 1991. - 336 с.

96. ТУ 3662-602-70654677-2007. Установки разведочного бурения 58821-0000010, 58822-0000010, 5882-0000010 (УРБ-2.5). ЗАО «Завод Строй-нефтемаш», 2007. - 30 с.

97. Установка разведочного бурения УРБ-2М. Руководство по эксплуатации (УРБ-2М) 48105-0000010 РЭ. УДК. Группа Г45. ОАО «Завод Стройдормаш». г. Алапаевск, 2007 г., стр. 47.

98. Установка разведывательного бурения УРБ-2,5С-КАМАЗ. Руководство по эксплуатации УРБ-2,5С.00.00.000 РЭ, составители: начальник КТО

С.В. Ракуленко, главный конструктор А.С. Яковлев, Ростов-н/Д, ООО «Завод СтройНефтеМаш», 2012 г.

99. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления / Р.П. Федоренко. - М.: Наука, 1978. - 488 с.: ил.

100. Федотенок А.А. Кинематические связи в металлорежущих станках / А.А. Федотенок - М.: Машгиз, 1960. - 299с.

101. Финни Д. Введение в теорию планирования эксперимента / Д. Финни. - М.: Наука, 1970. - 288 с.

102. Цуханова Е.А. Динамический синтез дросселирующих управляющих устройств гидроприводов / Е.А. Цуханова. - М.: Наука, 1978. - 254 с.

103. Чернавский В.А. Динамика и регулирование гидро- и пневмоси-стем: учеб. пособие. / В.А. Чернавский, А.В. Кожухова. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2007. - 56 с.

104. Ящерицын П.И. Теория резания / П.И. Ящерицын, Е.Э. Фельд-штейн, М.А. Корниевич. - М.: Изд. «Новое знание», 2006. - 512 с.

105. Kilina M.S. Structural-parametric control of speed in hydraulic and pneumatic installation of machinery movement mechanism / M.S. Kilina, M.S. Po-leshkin, S.V. Rakulenko // The collection includes the 5th The International Conference «Social Science and Humanity» by SCIEURO in London, 23-29 September 2016.

106. Poleshkin M.S. Research of Automated Positional Hydrodrive with Hydraulic Control Circuit / M.S. Poleshkin, V.S. Sidorenko, S.V. Rakulenko // Procedia Engineering. 2017. - Vol. 206. - P. 340-346.

107. Rakulenko S. V. Amplitude-Frequency Method of Control of a Mobile Drilling Machine with Hydraulic Drive with Dependent Tool Advance / S. V. Rakulenko, V. I. Grishchenko, M. S. Poleshkin // Lecture Notes in Mechanical Engineering. - 2019. - Issue 9783319956299. - P. 331-339.

Приложение 1

Внешний вид гидромеханического датчика и гидроуправляемого клапана

а) б)

Рис. П1.1. Внешний вид датчика ГМД: а - установка; б - устройство внутри (модулятор, вал, сопло)

Рис. П1.2. Внешний вид клапана ГУК, обеспечивающее усиление сигнала в КГУ, реализовано на основе клапана давления ВГ54-22

152

Тарировка датчика давления

Рис. П2.1. Применяемое программное обеспечение для тарировки датчика давления РТЕ5000-100-1-С-4-А

Тарировка датчика давления

Рис. П2.2. График результатов тарировки датчика давления

Рис. П2.4. Измерительный комплекс для тарировки датчика давления

Программа «МаШЬ15»

а := 1

ЯШ : =

с := 0.6666

Г1 -1 -1 1 1 - с 1 - с > Г 25 1

1 1 -1 -1 1 - с 1 - с 15.5

1 -1 1 -1 1 - с 1 - с 22

1 1 1 1 1 - с 1 - с 13

1 -а 0 0 2 а - с -с Н : = МЛг 23

1 а 0 0 2 а - с -с 14

2 а - с 17

1 0 -а 0 -с 14

1 0 а 0 -с 2 а - с 115.5/1

11 0 0 0 -с -с

к0 := 0.1111 к1 := 0.1666 к2 := 0.2

к3 := 0.5

[ := 0..8

Ь1 := к1-

Ь2 := к1-

ЕКд'Н) Ь12 := к2'Е(КШ1,3'Н1)

1 1 Ь11 := 4-н) Ь22 := 5'Н)

Ь0 := к0-^Н. " с (Ь11 + Ь22)

Ь0 = 15.333

Ь1 =-4.583

Ь2 =-1.417

Ь11 = 3.25

Ь12 = 0.12

Ь22 = 0.25

у(х1,х2) := Ь0 + Ь1х1 + Ь2х2 + Ь12х1х2 + ЬИх! + Ь22х:

<2

ЯШ :=

г 1 -1 -1 1 1 11 Г24.953 Г 25 1

1 1 -1 -1 1 1 Г Ь0 > 15.546 15.5

1 -1 1 -1 1 1 21.88 22

Ь1

1 1 1 1 1 1 12.953 13

Ь2

1 -1 0 0 1 0 В := ЯШ-В = 23.167 Н = 23

Ь12

1 1 0 0 1 0 14 14

Ь11

1 0 -1 0 0 1 17 17

ч Ь22 )

1 0 1 0 0 1 14.167 14

V 1 0 0 0 0 0/ ч 15.333) V 15.5)

P := (RW B - H) 1GG

P =

( -4.691 ^ 4.624 -12.G3 -4.715 16.666 -G.G19

i := G.. Ш

j := G.. 1Œ

-7.166x 1G 16.654 -16.65 j

i - 5G

P1

i,G

A := ■ i

5G

i, G

H

i, G

P1 =

( -G. 188 ^ G.298 -G.547 -G.363 G.725

B. :=

J

J - 5G 5G

-1.369x 1G

- 3

- 4

-4.216x 1G 1.19

^ -1.G74 J

C . := y(A.,B] V i j'

x1 := 1 x2 := 1

y:= bG + b1x1 + b2x2 + b12x1x2 + b11x1 + b22x2^ y = 12.953

с

с

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

RU

oí)

2 538 071 13> С1

(51) МПК

G01P 3/32 (2QQ6.01)

О

со п ю

(N

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

<■2* ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21X22) Заявка: 2013126107У2Й, 07 06 2013

(24) Дата начала отсчета ерика действия патента: 07 06 2013

11 риоритст(ы) 1

(22) Дата подачи заявки: 07 06 2013

(45) Опубликовано 10.01.2015 Бюл.№ 1

(56) Список доку мен гон. цитированных и отчете о 1 юиске: ЗЙ2000 А1 22.05.1073 WO 1997009517 А1 13.03.1997.SU 662862 А1 15.05.1979

Адрес для переписки:

344000, г. Ростов-на-Дону, ал. Гагарина, I, ФГБОУ ВПО "Донской государственный технический университет"

<72) Автор! ы):

Сидоренко Валентин Сер1севич (RU),

Ле Чунг Кнен (RU),

Ракуленко Станислав Вадимович (RU)

(.73) Паггеитообладатйль(и):

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (RU>

(541 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к приборам измерения (датчикам) кине магических. СИЛОВЫХ и энергетических параметров (скорость, ускорение, расход, момент ил и сила нагрузки) гидропривода, и может быть использовано 1! системах приводов автоматизированного технологического оборудования, например в металлообрабатывающем оборудовании,

робототехнике и др. Заявленный гидравличкекий датчик включает корпус С крышкой, при этом содержит Золотник- выполненный в виде ил1склцс["о прорези диска, установленного на

валу, кинематически связанном с рабочим органом, и размещенный радиалъно но отношению к диску сопловой Элемент. Техническим результатом является возможность измерения кроме кинематического параметра движения рабочего органа скорости других кинематических параметров (величина перемещения и длина участка торможения при останове), а также силовых (с ил и и крутящие моменты гидродвигагслей) и энергетических (потребляемая приводом мощность) параметров. I З.н. ф-лы, 3 ил.

70 С

го

СП

ы 00

О

Приложение 5

Система автоматического проектирования «КОМПАС У16»

Алгоритм расчета планетарного редуктора:

- запускаем программу «КОМПАС У16»;

- нажимаем команду «Менеджер библиотек»:

- нажимаем раздел «Механика» и подраздел «Валы и механические передачи 2Б»;

- запускаем «Расчет механических передач»:

- выбираем вид передач «Планетарная», тип «Планетарная зубчатая передача Джеймса с одновенцовыми сателлитами»;

- запускаем программный модуль, нажав команду «Выполнить рас-

чет»:

- нажимаем «Геометрический расчет»:

- заполняем параметры в диалоговом окне «Геометрические параметры»:

После ввода параметров зубчатой передачи нажимаем «Рассчитать» и «Вывести данные на экран».

Пример результатов расчета зубчатой передачи планетарного редуктора:

Наименование и обозначение параметра Солнечная шестерня Сателлит Эпицикл

Исходные данные

Число зубьев гр г2, 13 72 42 156

Модуль, мм ™п 1

Угол наклона зубьев на делительном цилиндре Р 0 ТО'ОО"

Исходный контур - ГОСТ 13755-81

Угол профиля зуба исходного контура а 20°00'00"

Коэффициент высоты головки зуба исходного контура к 1

Коэффициент радиального зазора исходного контура с* 0,25

Коэффициент радиуса кривизны переходной кривой в граничной точке профиля зуба исходного контура р; 0,38

Ширина зубчатого венца, мм ь 12 12 12

Коэффициент смещения исходного контура X -0,262 +0,262 +0,262

Степень точности - 7-С 7-С 7-С

Обозначение долбяка

*-' 2530-0191 ГОСТ 9323-79

Число зубьев долбяка Ч> - 100

Коэффициент смещения долбяка х0 - 0,9

Определяемые параметры

Передаточное число и 0,583 3,714

Межосевое расстояние, мм о» -0.1 е-7+0,022 =>'-0,1!

Делительный диаметр, мм ¡1 72 42 156

Диаметр вершин зубьев, мм 4, 73,476 44,372 154,959

Диаметр впадин зубьев, мм 68,976 40,024 158,872

Начальный диаметр, мм 4, 72 42 156

Основной диаметр, мм 67,658 39,467 146,592

Угол зацепления 20°00'00" | 20 °00100н|

Наименование и обозначение параметра Солнечная 11 шестерня Сателлит *2 Эпицикл *3

Контролируемые и измерительные параметры

Постоянная хорда, мм ■V 1,219 1,555 1,219

Высота до постоянной хорды, мм К 0,516 0,903 0,299

Радиус кривизны разноимённых профилей зуба в точках, определяющих постоянную хорду, мм рл- 12,961 8,01 26,029

Радиус кривизны активного профиля зуба в нижней точке, мм рР 9,356 5,62 29,634

УсЛОВИе ^Р/51 * ^ ^З^^РЗ (возможность измерения постоянной хорды) выполнено выполнено выполнено

Число зубьев в длине общей нормали 8 6 18

Длина общей нормали, мм W рр Q7 0,055 .0125 17,004!^ 54,026;°;^

Радиус кривизны разноимённых профилей зубьев в точках, определяющих длину общей нормали, мм Pw 11,485 8,502 27,013

Радиус кривизны профиля в точке на окружности вершин, мм Ра 14,328 10,139 25,115

Условие Р(1]<Р„,<РЯ1, РР2<Р^<Р„, И ри>р^>ря, - выполнено выполнено выполнено

Диаметр ролика Ог, мм D 1,732 1,732 1,732

Угол профиля на окружности, проходящей через центр ролика aD 20°28'40" 23°52'41" 19 "46'15"

Диаметр окружности, проходящей через центр ролика, мм dD 72,222 43,161 155,774

Радиус кривизны разноимённых профилей зубьев в точках контакта поверхности ролика с главными поверхностями зубьев, мм Рт 11,767 7,87 27,212

Условие р„<ри,<рв]. Рр<Рт<Ра1 И р„>рт1>р„, Гре— - выполнено выполнено выполнено

Размер по роликам, мм M 73,954.(51357 44 ЯЧТ°-1эб 1 -0. зет 154,042^

Условие и ¡^^гь"™ере","раз1,ера - выполнено выполнено выполнено

Условие ¿01-°1>£//Г и4)3+£)3<Й/3 - выполнено выполнено выполнено

Нормальная толщина зуба по делительной окружности, мм 1,38 1,762 1,38

Ш

АКТ

о внедрении результатов научной работы Ракупенко Станислава Вадимовича в научно-исследовательской и производственной деятельности предприятий ООО «Завод СтройНефтеМаш»

Комиссия в составе:

председатель исп. директор А.Г. Долбнев.

члены комиссии: главный конструктор A.C. Яковлев

ведущий инженер-конструктор А И Тугарев

установила, что а производственной деятельности предприятия внедрена методика инженерного расчета и проектирования разветвленных гидромеханических систем с тепловым источником энергии (ДВС) а рамках совместного научно-технического сотрудничества с Донским государственным техническим университетом (исполнители: доцент А И Озерский и аспирант С.В Ракуленко).

Методика содержит математические модели динамической системы (включая механическую, гидравлическую, управляющую подсистемы) и программы их расчета, реализованные для адаптивного гидромеханического привода мобильной буровой установки на примере УРБ-2,5

Внедрение позволило сократить затраты времени до (30%) на проектирование и производство мобильной буровой установки модели УРБ-2,5 за счет выбора оптимальных параметров и расчета динамических характеристик привода главного движения и привода подачи на этапе проектирования

Внедренные и используемые результаты опубликованы в открытой печати е научных статьях:

1 Озерский А И., бабенков Ю И., Шошиашаили М Э. Перспективные направления развития силового гидравлического привода// Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки 2008 № 6 С. 55-61.

2 Озерский А И Шошиашвили М.Э. Метод расчёта динамических режимов работы электрогидропривода с ампулиэированной гидравлической системой. // Изв вузов. Сев. -Кавк. регион Техн. науки. 2014. № 1. С. 52 - 60.

3- Озерский А.И Модель гидромуфты с асинхронным электрическим двигателем// Изв вузов. Сев. -Кавк. регион. Техн. науки. 2011 № 5. С. 58-66.

4 Озерский А И. Основы моделирования гидромуфт, работающих в тяжелых условиях эксплуатации//Изв, вузов Сев-Кавк. регион. Техн. науки. 2012. № 1. С. 105 - 113

5. Озерский А И. Применение подхода Лагранжа к решению задач динамики гидравлических систем гидроприводных и теплоэнергетических установок. Вестник Донского государственного технического университета, 2010 Т. 10, № 6 (49). С. 914 - 925.

6 Озерский А-И. Моделирование работы гидромуфты с дизелем в тяжёлых условиях эксплуатации II Изв. вузов, Сев. -Кавк регион. Техн. науки. 2012. № 2. С. 77 - 84

7. Озерский А И. Моделирование динамических режимов работы гидроприводных систем с тепловыми и электрическими источниками энергии// Изв. вузов. Сев. -Кавк. регион. Техн. науки 2013. № 5. С. 37 -43.

8 Сидоренко 8.0 Ракуленко С.В.. Полешкин М.С. Адаптивный гидропривод рабочих движений мобильной буровой установки Сборник трудов XIX Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов НИУ МЭИ «Гидравлические машины, Гидроприводы и гидропневмоавтоматика», 9 декабря 2015 года, Москва, Эл. ISBN 978-5-7046-1682-5.