Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Цвиркун, Леонид Иванович

Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения
<
Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Цвиркун, Леонид Иванович. Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения : Дис. ... канд. технические науки : 05.13.07.-

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования 8

1.1. Предпосылки автоматизации вспомогательных операций при бурении веерно-расположенных скважин 8

1.2. Анализ механизмов бурильной установки КБВ и операций выполняемых с их помощью 21

1.3. Обзор работ в области автоматизации вспомогательных операций буровых работ 31

1.4. Цель и задачи выполняемой работы 40

2. Разработка модели и исследование релейного электрогидравпического привода 42

2.1. функциональный анализ электрогидравлического привода бурильной установки 42

2.2. Построение динамической модели релейного следящего электрогидравлического привода 47

2.3. Оценка устойчивости модели электрогидравлической системы 57

2.4. Разработка уточненной математической модели системы управления приводами бурильной установки 59

Основные результаты и выводы 69

3. Синтез системы автоматического управления манипуляторами бурильной установки 70

3.1. Определение перечня подсистем, взаимоподчиненности и их функций 70

3.2, Разработка подсистемы программного управления , 73

3.2.1, Блок управления разборкой бурового става 73

3.2.2. Блок управления наращиванием бурового става 92

3.2.3. Блок управления настройкой бурильной машины на скважину 92

3.2.4. Композиция блоков подсистемы программного управления 101

3.3. Структурная реализация подсистемы программного управления 102

3.3.1. Структурный синтез блока управления разборкой и наращиванием бурового става 102

3.3.2. Структурный синтез блока управления настрой кой бурильной машины на скважину 121

Основные результаты и выводы 124

4. Инструментальные исследований системы автоматического управления и ее элементов 126

4.1. Особенности схем блока управления разборкой и наращиванием бурового става 126

4.2. Испытания системы управления и ее элементов в лабораторных условиях 130

4.3. Условия проведения промышленных испытаний 133

4.4. Результаты промышленных испытаний подсистемы программного управления 137

Основные результаты и выводы 143

Заключение 145

Список литературы 149

Приложения 158

Введение к работе

В основных направлениях экономического и социального разви -тия СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, принятых ХХУІ съездом КПСС, отмечено, что выпуск минеральных удобрений к 1985 году должен возрасти до 150-155 млн. тонн в условных единицах / I /. Среди минеральных удобрений важное место занимают калийные, выпуск которых возрастет в 1,8 раза.

Одним из основных производственных процессов при буровзрывном способе очистной выемки калийных руд является бурение шпуров и скважин. На калийных рудниках СССР при разделке компенсационного пространства, т.е. при мелкошпуровой отбойке, применяют ручные сверла; для бурения скважин - буровые станки и шахтные бурильные установки, большинство операций на которых не только не автоматизировано, но и не механизировано. Так при использовании бурильной установки БК-2 на калийных рудниках удельные затраты времени на вспомогательные операции составляют 43,2%, основная часть из которых приходится на операции по наращиванию и разборке бурового става / 2 /. При выполнении этих операций бурильщик в неблагоприятных для него подземных условиях с повышенным шумом, запыленностью, вибрацией и во взрывоопасной среде перегружает до 2000 кг буровых штанг в смену, выполняя однообразные операции по наращи -ванию и разборке бурового става.

Настройка бурильной машины на скважину механизирована. Однако ручное управление этой операцией сдерживает дальнейшее повышение производительности. Поэтому увеличение объема производства калийных удобрений требует технического перевооружения отрасли т.е. создания и увеличения выпуска новых видов автоматизированного самоходного оборудования, позволяющего улучшать условия труда и повышать его производительность. Партия и правительство поставили также задачу по широкому внедрению в XI пятилетке автоматических манипуляторов, позволяющих исключить применение ручного малоквалифицированного и моно -тонного труда, особенно в тяжелых и вредных для человека условиях, во всех отраслях народного хозяйства / 1,3 /.

Развитие бурового оборудования в СССР и за руйежом идет по пути перевода его на гидравлический привод и автоматическое уп -равление, оснащения манипуляторами / 2,4-12 /. В связи с применением манипуляторов более высокие требования предъявляются к приводу, а также к самим системам автоматического управления.

Применение гидравлического привода на буровом оборудовании ново и получило распространение с 70-х годов. В связи с необходимостью обеспечения высокой надежностью оборудования для работы в подземных условиях на бурильных установках и буровых станках используют более простой релейный гидропривод и дискретные программно-логические блоки управления / 9,11,13 /.

Автоматизация операций при бурении скважин позволяет получить социальный эффект заключающийся в ликвидации монотонного, тяжелого ручного труда в подземных условиях и повысить техническую производительность бурильной установки. Несмотря на большой объем работ проводимых в этой области, бурильные установки с автоматическими манипуляторами в горнодобывающей промышленности не применяются / 14-16 /.

В связи с этим актуальной является работа по созданию и освоению в производстве системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения, выполняемая Днепропетровским горным институтом в соответствии с координационным планом, утвержденным приказом Минвуза УССР Р 190 от 28.04.81, "Робототех-нические системы для промышленных технологических процессов" по направлению Р II.10 "Типовые робототизированные комплексы для горнодобывающей промышленности".

Поэтому целью настоящей диссертации является сокращение ручного и монотонного труда в подземных условиях при бурении веерно-расположенных скважин.

Содержание исследований составили:

- анализ удельных затрат времени при выполнении операций по наращиванию и разборке бурового става и настройке бурильной машины на скважину от данных паспорта буровзрывных работ;

- составление математических моделей отдельных звеньев и наиболее характерных структур релейного электрогщфавлического привода и исследование их динамики;

- отработка на моделях алгоритмов дискретного управления отдельными механизмами;

- разработка алгоритмов управления для отдельных операций;

- минимизация числа состояний и логических условий полученных граф-схем алгоритмов;

- разработка функциональных и принципиальных решений блоков дискретной системы автоматического управления;

- практическая проверка теоретических результатов диссертационной работы, правильности и надежности технических решений, работоспособности предложенных алгоритмов в процессе лабораторных и промышленных испытаний.

Основные положения, выносимые на защиту диссертационной работы заключаются в следующем:

- впервые получены аналитические зависимости удельных затрат времени при выполнении операций по наращиванию и разборке бурового става и настройке бурильной машины на скважину от данных паспорта буровзрывных работ, что позволило оценить вспомогательные операции при бурении веерно-расположенныхг:скважин с точки зрения их автоматизации;

- предложены уточненные математические модели рабочей части электрогидравлической системы бурильной установки с учетом наличия гидрозамка и особеностей работы гидропереключателя при отключении, что позволило отработать алгоритмы управления отдельными исполнительными механизмами, оценить быстродействие и погрешность позицирования;

- предложен метод минимизации граф-схем алгоритмов применительно к программно-логическим устройствам управления манипуляторами бурильных установок с релейным многодвигательным приводом, отличающийся использованием модифицированных треугольных таблиц и позволяющий проводить сокращение числа операторных вершин формальными способами в тех случаях, когда классические методы неработоспособны;

- впервые разработаны математические модели программно-логических блоков управления наращиванием и разборкой буровогозстава и настройкой бурильной машины на скважину при бурении веерно-рас-положенных скважин, что позволило получить работоспособные алгоритмы управления;

- предложены функциональные и принципиальные схемы системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения, отличающиеся наличием задатчика положений и схемами блоков режима работы и формирователя задержек, обладающие высокой помехоустойчивостью, надежностью и имеющие гальванически развязанные входы и выходы, что позволяет использовать их на рудниках, в которых возможно образование взрывоопасных смесей.

Диссертационная работа выполнена в Днепропетровском ордена Трудового Красного Знамени горном институте имени Артема на кафедре автоматизации поизводственных процессов.  

Анализ механизмов бурильной установки КБВ и операций выполняемых с их помощью

Бурильная машина установки КЕВ имеет раздельные приводы вращения и подачи (рис.1.3). Привод вращения, обеспечивающий крутящий момент и скорость вращения, состоит из гидродвигателя I, ва -ла 2, одноступенчатого редуктора 3 и шпинделя 4. Зубчатое колесо на скользящей шпонке редуктора 3 передвигается по валу 2, переда-вая вращение от последнего к редуктору 3, шпинделю 4 и штанге с резцом 5. Для развинчивания соединений бурового става возможно изменение направления :вращения шпинделя.

Привод подачи, реализующий усилия и скорости подачи, содер -жит второй гидродвигатель и двухступенчатый планетарный редуктор 6, звездочку 7 и цепь 8, на которой закреплены редуктор 3 и шпиндель 4. Таким образом вращение вала гидродвигателя преобразуется в поступательное движение шпинделя 4 и закрепленной в ней штанги с резцом 5. Данная схема реализует принудительную подачу инструмента на забой.

Еїурильная машина, с целью облегчения операций по наращиванию и разборке бурового става, оснащена и органически связана (рис.1.4.) с манипулятором фиксации и центрирования штанг I, имеющим два (2,3) схвата, кассетой 4 и гидроклгочем 5. Манипулятор I может совершать движение на ось бурения и обратно за счет гидроцилиндра 6. Для фиксации штанги при свинчивании и развинчивании манипулятор имеет задний схват 2, а для центрирования штанги - передний схват 3. В качестве исполнительных органов схватов используются гидро -цилиндры. Кассета 4, в которую уложены штанги, за счет гидроци -линдра 7 также может совершать движение на ось бурения и обратно. Для механизации процесса "срыва" резьбы, т.е. проворота штанги с большим крутящим моментом, используется гидроключ 5, имеющий гидроцилиндры привода захвата 8, 9 и гидроцилиндр привода поворота 10.

бурильная установка КБВ имеет радиальный манипулятор (рис. 1.5), механизирующий ориентацию бурильной машины в выработке согласно паспорта буровзрывных работ. Поступательное движение гидроцилиндров 1,2 через рейки 3,4 преобразуется во вращательное дви -жение шестерни 5, стрелы б, привода надвига 7 и в поворот бурильной машины 8 на 360 в поперечной плоскости относительно оси выработки. Для изменения угла наклона бурильной машины в продольной плоскости служит гидроцилиндр 9, для надвига на поверхность руды -гидроцилиндр 7.

Привод надвига 7 состоит из длиноходового гидроцилиндра, закрепленного одним концом на шарнире к стреле б, а другим - к бурильной машине. Продольный наклон привода надвига, а соответственно и бурильной машины осуществляется гидроцилиндром 9. Анализ приводов механизмов показывает, что основную часть их составляют гидроцилиндры и лишь в приводах подачи и вращения ис -пользуются гидромоторы. Рассмотрим в каких операциях участвуют эти приводы и какие требования к точности позицирования должны обеспечиваться. Основные этапы выполнения (для податчика) операции наращивания представлены на рис.1.6-1.9, операции разборки бурового става - на рис.1.10-1.14, а для манипулятора бурильной машины и кассеты на рис.1.15. Таким образом, манипулятор бурильной установки согласно паспорту буровзрывных работ должен обеспечивать изменение положения бурильной машины в следующих пределах: в продольной плоскости выработки —45... 45 (рис.1.16а); в поперечной плоскости выработки - 0... 360 (рис.I.166); надвиг на стенку выработки - 0,1 ... 0,8м (рис.1.16). Податчик бурильной машины должен обеспечивать перемещение и останов шпинделя вращателя в пяти основных позициях, привод манипулятора - в двух позициях, привод кассеты - в семи позициях. Привод манипулятора бурильной установки в продольной плоское ти должен обеспечивать передвижение в три позиции, в поперечной плоскости - в позицию предварительно задаваемую, при надвиге - до упора в руду (рис.1.16). Привод вращения должен включаться и выключаться синхронно с приводом подачи во время выполнения операций по наращиванию и разборке бурового става. Используя проведенный анализ, сформулируем основные требования к системе автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения. Данная система должна соответствовать следующим требованиям: 1. Иметь исполнение позволяющее ее применять в шахтах и рудниках, в которых возможно образование взрывоопасных смесей, отнесенных к I категории группы ТІ. 2. Иметь иерархическую структуру управления. 3. Использовать блочный принцип построения, предусматриваю ший переменность структуры и быструю замену отказавших элементов. 4. В качестве элементной базы использовать интегральные микросхемы и бесконтактные элементы. 5. Предусмотреть возможность дальнейшего перехода на микро -процессорную элементную базу. 6. Содержать подсистемы "Наращивание", "Разборка" и "Наст -ройка бурильной машины". 7. Погрешность позиционирования привода подачи шпинделя не должна превышать - 1,5 10 м, привода поворота и наклона бурильной машины - 1. 8. Иметь устройства и индикацию достаточные для настройки и контроля работы. 9. Подсистемы должны обеспечивать работу установки в следую щих режимах: а) автоматический - выполнение операций по наращиванию и разборке бурового става и настройке бурильной машины на скважину без участия человека; б) пошаговый - выполнение элементарных операций и останов для отладки алгоритма и настройки датчиков; в) дистанционный - управление исполнительными механизмами установки с пульта управления.

Построение динамической модели релейного следящего электрогидравлического привода

При принятых допущениях движение гидравлического привода, представляется системой, состоящей в простейшем случае их двух уравнений: уравнения движения в виде основного уравнения динамики ( второго закона Ньютона) и уравнения расхода. Рассмотрим вначале электрогидравлический привод манипуляторов и вспомогательных механизмов бурильной установки J» Будем считать, что применяется гидроцилиндр с двухсторонним штоком. Тогда первое уравнение будет иметь следующий вид / 53,54 /: где ЦТ) - приведенное к оси гидроцилиндра значение массы; U - координата перемещения поршня гидроцилиндра; Д0 - рабочая площадь поршня; PasPfp2 перепад давлений в гидроцилиндре; Сщ- коэффициент позиционной (шарнирной) нагрузки. Второе уравнение (уравнение расхода), учитывающее свойство неразрывности потока жидкости имеет такой вид / 52 /: где г\}х Q - коэффициент усиления гидрораспределителя по расходу; X - координата перемещения золотника; Qf v АР )Х=Х " К0ЭФФиц.иент скольжения по расходу; \j(j - расход в гидроцилиндре; Ke=Vo/2 коэффициент, учитывающий сжимаемость жидкости с приведенным значением модуля объемной упругости Е; МЖ Л2 Ап{/тях объем рабочей камеры гидроцилиндра. Однако, выражение (2.2) не учитывает нелинейности насыще -ния гидрораспределителя по расходу / 79 /: которую применяя кусочно-линейную апроксимацию, представим в На основании преобразованных по Лапласу при нулевых началь -ных условиях уравнений (2.9), структурная динамическая схема электрогидравлического привода, примет вид указанный на рис. 2.4, где IL - постоянная времени обмотки электромагнита; 1эмп - электромеханическая постоянная времени; э - коэффициент относительного демпфирования; Кэмя - коэффициент передачи. Структурная схема электрогидравлического привода имеет две нелинейности, расположенные в разных местах контура управления.

Так как промежуточные части привода для нелинейности Ті обладают свойством фильтра, то эту нелинейность в отдельности подвергнем гармонической линеаризации / 55 /. Нелинейную функцию 4 при гармонической;линеаризации необ ходимо рассматривать совместно с блоком программного управления, который также является нелинейным звеном и включен последовательно с предварительным усилителем (рис. 2.3). Блок программного управления представим состоящим из набора схем сравнения, на вход которых программно подается напряжение соответствующее необходимому положению исполнительного механизма. При подаче напряжения l/$ 0 , исполнительный механизм прекращает движение. Работа блока программного управления для одного исполнительного механизма будет описываться следующим выражением / 54 /: где о - зона нечувствительности схемы сравнения; 1/3 - напряжение задатчика; l/Q - сигнал с выхода датчика положения. Два релейных звена (нелинейная часть схемы сравнения и предварительного усилителя) объединяются в одно нелинейное звено, описываемое следующим выражением / 55,56 /: При гармонической линеаризации полученного звена, когда на вход его подается сигнал / 57 / напряжение на выходе определится по формуле: где L(P-/J - коэффициент гармонической линеаризации; Л-f - амплитуда колебаний напряжения 1л/ ; В электрогидравлическом приводе бурильной установки КБВ применяются гидрораспределители с электромагнитами переменного тока. Поэтому передаточные функции электрогидрораспределителя (рис.2.5) необходимо соответственно изменить.

Однако методы анализа динамических процессов соленоидных электромагнитов переменного тока разработаны недостаточно, что затрудняет их описание и исследование / 58,59 /. Как показали исследования, проведенные автором, передаточные функции, полученные на основании уравнений (2.5) и (2.6), с дос -таточной точностью для исследований электромагнитов переменного тока возможно заменить передаточной функцией апериодического звена: где Кт - коэффициент передачи электромеханического преобразователя; Тт - электромеханическая постоянная времени. Это также подтверждается следующим: так как электромеханическая часть обладает слабой колебательностью, ЭДС самоиндукции, возникающая при движении якоря электромагнита значительно ниже приложенного напряжения (т.е. принимаем Кд э =» 0)» а. постоянные времени электромагнитной цепи обычно соизмеримы с величиной одного периода переменного тока (что позволяет ими пренебречь).

Структурный синтез блока управления разборкой и наращиванием бурового става

Партия и правительство поставили также задачу по широкому внедрению в XI пятилетке автоматических манипуляторов, позволяющих исключить применение ручного малоквалифицированного и моно -тонного труда, особенно в тяжелых и вредных для человека условиях, во всех отраслях народного хозяйства / 1,3 /.

Развитие бурового оборудования в СССР и за руйежом идет по пути перевода его на гидравлический привод и автоматическое уп -равление, оснащения манипуляторами / 2,4-12 /. В связи с применением манипуляторов более высокие требования предъявляются к приводу, а также к самим системам автоматического управления.

Применение гидравлического привода на буровом оборудовании ново и получило распространение с 70-х годов. В связи с необходимостью обеспечения высокой надежностью оборудования для работы в подземных условиях на бурильных установках и буровых станках используют более простой релейный гидропривод и дискретные программно-логические блоки управления / 9,11,13 /.

Автоматизация операций при бурении скважин позволяет получить социальный эффект заключающийся в ликвидации монотонного, тяжелого ручного труда в подземных условиях и повысить техническую производительность бурильной установки. Несмотря на большой объем работ проводимых в этой области, бурильные установки с автоматическими манипуляторами в горнодобывающей промышленности не применяются / 14-16 /.

В связи с этим актуальной является работа по созданию и освоению в производстве системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения, выполняемая Днепропетровским горным институтом в соответствии с координационным планом, утвержденным приказом Минвуза УССР Р 190 от 28.04.81, "Робототех-нические системы для промышленных технологических процессов" по направлению Р II.10 "Типовые робототизированные комплексы для горнодобывающей промышленности".

Поэтому целью настоящей диссертации является сокращение ручного и монотонного труда в подземных условиях при бурении веерно-расположенных скважин.

Содержание исследований составили: - анализ удельных затрат времени при выполнении операций по наращиванию и разборке бурового става и настройке бурильной машины на скважину от данных паспорта буровзрывных работ; - составление математических моделей отдельных звеньев и наиболее характерных структур релейного электрогщфавлического привода и исследование их динамики; - отработка на моделях алгоритмов дискретного управления отдельными механизмами; - разработка алгоритмов управления для отдельных операций; - минимизация числа состояний и логических условий полученных граф-схем алгоритмов; - разработка функциональных и принципиальных решений блоков дискретной системы автоматического управления; - практическая проверка теоретических результатов диссертационной работы, правильности и надежности технических решений, работоспособности предложенных алгоритмов в процессе лабораторных и промышленных испытаний. Основные положения, выносимые на защиту диссертационной работы заключаются в следующем: - впервые получены аналитические зависимости удельных затрат времени при выполнении операций по наращиванию и разборке бурово го става и настройке бурильной машины на скважину от данных пас порта буровзрывных работ, что позволило оценить вспомогательные операции при бурении веерно-расположенныхг:скважин с точки зрения их автоматизации; - предложены уточненные математические модели рабочей части электрогидравлической системы бурильной установки с учетом наличия гидрозамка и особеностей работы гидропереключателя при отключении, что позволило отработать алгоритмы управления отдельными исполнительными механизмами, оценить быстродействие и погрешность позицирования; - предложен метод минимизации граф-схем алгоритмов применительно к программно-логическим устройствам управления манипуляторами бурильных установок с релейным многодвигательным приводом, отличающийся использованием модифицированных треугольных таблиц и позволяющий проводить сокращение числа операторных вершин формальными способами в тех случаях, когда классические методы неработоспособны; - впервые разработаны математические модели программно-логических блоков управления наращиванием и разборкой буровогозстава и настройкой бурильной машины на скважину при бурении веерно-рас-положенных скважин, что позволило получить работоспособные алгоритмы управления; - предложены функциональные и принципиальные схемы системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения, отличающиеся наличием задатчика положений и схемами блоков режима работы и формирователя задержек, обладающие высокой помехоустойчивостью, надежностью и имеющие гальванически развязанные входы и выходы, что позволяет использовать их на рудниках, в которых возможно образование взрывоопасных смесей.

Испытания системы управления и ее элементов в лабораторных условиях

На бурильных установках КБС-І, КБС-3, ЕК-2М использовались буровые штанги из витой стали, соединение которых осуществлялось крючковыми соединениями. При способе бурения с продувкой необхо -димо обеспечить герметичное соединение полых штанг, по которым подается сжатый воздух. Поэтому применяют резьбовое соединение штанг между собой. Такое соединение занимает больше времени у бурильщика, по сравнению с крючковым, при выполнении операций по наращиваний и разборке бурового става, но является: необходимым при данном способе бурения и более просто поддается автоматизации. Рассмотрим, как повлияет на производительность бурильной установки использование повышенных скоростей подачи, а также резь -бового соединения штанг,

В качестве критерия оценки работы бурильной установки часто используют сменную производительность, которую можно определить из выражения (I.I) / 2 /. где: Тсмен - продолжительность смены, с; Т„ „ - затраты времени на подготовительные и заклю-чительные операции, с; - затраты времени на забуривание и бурение, отнесенные кім пробуренной скважины, с/м; Уб - затраты времени на выполнение вспомогательных операций (наращивание и разборка бурового става, настройка бурильной машины на скважину и т.д.), отнесенные к ІЛ пробуренной скважины, с/м. Сменная производительность зависит не только от конструктивных параметров машины и степени ее совершенства, но и от органи -зации работ. В большей степени характеризует бурильную установку техническая производительность, т.е. количество метров скважины, пробуренных за определенный промежуток времени безостановочной работы. В технической характеристике бурильных установок обычно указывается часовая техническая производительность / 15 /. Приняв за основу выражение (І.І), часовую техническую производительность определим из выражения

По данным работ / 4,15 / часовая техническая производительность бурильной установки БК-2М составляет 75 м/ч. Тогда удельные затраты времени на выполнение вспомогательных операций в соответствии с выражением (1.4) равны 28 с/м (при средней скорости подачи 0,05 м/с). Анализ построенной по выражению (1.4) графической зависимости (рис.1.1) показывает, что увеличение средней скорости подачи приводит к нелинейному увеличению технической производительности установки. Особенно большой рост наблюдается при увеличении скорости подачи до 0,08 м/с. Увеличение скорости подачи выше 0,1 м/с не столь эффективно.

При увеличении на 2596 удельных затрат времени на выполнение вспомогательных операций технической производительности бурильной установки ЕК-2М возможно достичь только при увеличении средней скорости подачи до 0,077 м/с. Эта скорость на 54% больше рабочей скорости подачи бурильной установки Ш-2М.

Увеличение на 50% удельных затрат времени на вспомогательные операции приводит к тому, что до технической производительности 75 м/ч возможно приблизиться только при средней скорости подачи в три раза большей (0,15 м/с), чем на установке ЕК-2М.

Таким образом, повышения технической производительности ус -тановки невозможно добиться одним увеличением рабочей скорости подачи. Необходимо принять меры к сокращению времени выполнения вспомогательных операций.

Однако уложиться в расчетное время выполнения вспомогатель -ных операций, равное 28 с/м, практически невозможно. Для буриль -шика это связано с тяжелым и монотонным трудом. В течение смены он перегружает при наращивании и разборке до 2000 кг буровых штанг. Выполнение остальных вспомогательных операций связано с меньшими физическими нагрузками, однако необходимость постоянного внимания, вызванного возможностью возникновения аварийных ситуа -ций, не снижает их тяжести. К тому же бурильщик работает в нес -войственных для человека подземных условиях с повышенными шумом, вибрацией, запыленностью и загазованностью.

Это приводит: к-тому, что человек устает и не может поддержи -вать постоянную производительность как в течение смены, так и в течение рабочей недели. Кроме этого, на производительность влияет и уровень профессиональной подготовки рабочего.

Поэтому суммарные затраты времени выполнения вспомогательных операций, полученные при хронометражних наблюдениях за работой опытного образца бурильной установки ЕК-2М, отличаются от расчетных и составляют 32,9 с/м.

Одним из эффективных путей сокращения времени выполнения операций при бурении и поддержания его в течение рабочего дня неизменным, является автоматизация этих операций. Какие же из них необходимо автоматизировать в первую очереди и нужно ли автоматизировать их все В качестве критерия шведские ученые предлагают использовать затраты времени на выполнение операций, отнесенные к одному метру пробуренной скважины / 21 /.

Проанализируем возможные удельные затраты времени на выпол -нение вспомогательных операций при резьбовом соединении штанг на бурильной установке КБВ (рис. 1.2), конструкция которой разработана институтом "Пермгипрогормаш" / 16 /. руммарные затраты времени на выполнение вспомогательных операций, отнесенные кім пробуренной скважины равны / 2 /

Похожие диссертации на Разработка системы автоматического управления манипуляторами установки для веерного бурения