VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

УДК 621.31

МОДЕРНИЗАЦИЯ ИНДУКТИВНЫХ ДАТЧИКОВ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЦИЛИНДРАХ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ PV-235

Брайфогель Д.А., студент гр. ЭА13-4

Хубиева В.М., ст. преп.

Политехнический институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Северо-восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Мирном, г. Мирный, РС (Я), Россия (678170, ул. Тихонова, д. 5, корп.1), e-mail: kafeiagp@rambler.ru

MODERNIZATION INDUCTIVE SENSORS IN THE HYDRAULIC CYLINDERS THE DRILLING UNIT PV-235

Brayfogel D.A., student EA13-4

Khoubieva V.M., sr. lec.

Polytechnic institute (branch) of North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov in Mirny, Republic of Sakha, Russia (678170, Mirny, Tikhonova street, 5/1), e-mail: kafeiagp@rambler.ru

Индуктивный датчик – бесконтактный датчик, предназначенный для контроля положения объектов из металла (к другим материалам не чувствителен). Принцип действия основан на изменении параметров магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности внутри датчика. Индуктивные датчики широко используются для решения задач АСУ ТП. Выполняются с нормально разомкнутым или нормально замкнутым контактом.

Принцип действия основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в активную зону датчика металлического, магнитного, ферро-магнитного или аморфного материала определенных размеров. При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между датчиком и контролируемым предметом.

Индуктивные бесконтактные выключатели могут состоять из следующих основных узлов:

1. Генератор создает электромагнитное поле взаимодействия с объектом.

2. Триггер Шмитта обеспечивает гистерезис при переключении.

3. Усилитель увеличивает амплитуду сигнала до необходимого значения.

4. Светодиодный индикатор показывает состояние выключателя, обеспечивает контроль работоспособности, оперативность настройки.

5. Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды.

6. Корпус обеспечивает монтаж датчика, защищает от механических воздействий. Выполняется из латуни или полиамида, комплектуется крепежными изделиями.

Буровая установка Pit Viper-235 компании Атлас Копко — это роторный многозаходный буровой станок на гусеничном ходу, с верхним гидроприводом и с большим количеством настроек для выполнения разнообразных видов роторного бурения или бурения с погружным ударником. Он обеспечивает бурение взрывных скважин на глубину до 240 футов (73,2 м) колонной длиной 40 футов и на глубину до 210 футов (64 м) колонной длиной 35 футов. Для станка также предусмотрен большой ассортимент компрессоров низкого и высокого давления, соответствующих электрических или дизельных двигателей и вращающихся головок с одной или двумя скоростями.

Рис. 1. Буровая установка Pit Viper-235

Буровая установка PV-235обладает высокой маневренностью и надежностью. Из преимуществ нового оборудования стоит отметить уникальную подвесную кабину консольного типа. Независимо от ситуации, у оператора – всегда оптимальный обзор при бурении и езде. Благодаря низкому положению шарнира у основания мачты уменьшается поворот бурового стола – он всегда виден оператору. Вмонтированные в подлокотники джойстики с кнопками удобны для управления. Кондиционированная и обогреваемая кабина просторнее, имеет теплоизоляцию и пониженный уровень шума менее 80 дБ. Среди опций – система видеомониторов и окно в полу для обзора выхода шлама под фартуком пылесборника. Новое оборудование удобно и в обслуживании: конструктивная компоновка обеспечивает простой, а главное, безопасный доступ к узлам при проведении технического обслуживания. Кроме того, обладает функцией наклонного и автоматизированного бурения, что способствует улучшению качества взорванной горной массы.

Характеристики и преимущества буровой установки PV-235:

• Запатентованная система подачи высокопрочного кабеля с автоматическим натяжением кабеля и гидравлическими цилиндрами подачи двойного действия

• Дополнительная колонна длиной 40 футов позволяет бурить чистые скважины на глубину 40 футов (12,2 м) за один заход, что идеально подходит для бурения по уступам высотой 10 м

• Конструкция “live tower” позволяет оператору поднимать и опускать колонну, когда вращающаяся головка находится наверху, а штанги в рабочем положении

• Машина с максимальным удобством эксплуатации и простым обслуживанием

• Компьютерная система управления (RCS) обеспечивает компьютеризированное управление платформой системы и предоставляет функции автоматического бурения и встроенной защитной блокировки

• Дополнительный патентованный пакет углового бурения Атлас Копко позволяет устанавливать колонну под углом до 20 градусов по вертикали.

Таблица 1. Технические характеристики буровой установки PV-235

На буровых установках серии PV-235 буровая мачта фиксируется в опоре мачты двумя штифтами при помощи одного гидроцилиндра. Штифты расположены в бронзовых втулках, на каждом из которых установлены по два датчика положения. Индуктивные датчики предназначены исключительно для обнаружения металлических предметов, диапазон которых составляет 3 мм.

В ходе эксплуатации бронзовые втулки изнашиваются. В результате чего образовывается люфт, вследствие чего индуктивные датчики теряют контакт со штифтами и система RCS (система контроля установки) блокирует установку. Также с увеличение люфта происходит контакт штифта с датчиком, что приводит к механическому разрушению датчика. Необходимо отметить и то, что шток гидроцилиндра теряет геометрию, происходит утечка масла.

Замена бронзовых втулок является трудоемким процессом и может длиться около 4-х суток.

Данная проблема знакома инженерам компании Атлас Копко. Они предложили конструктивное изменение конфигурации штифта. Мы считаем, что данное решение нецелесообразным, т.к. изменение конфигурации штифта, приведет к ослаблению самого штифта, на который приходится до 40% нагрузки. В карьерах уже были зафиксированы случаи разлома штифта в первоначальном монолитном исполнении.

На основании вышеизложенного необходимо заменить бронзовые втулки на подшипники скольжения ШСЛ 380-7673 производства Caterpillar (США). Данные подшипники изготовлены из легированной стали, имеют множество каналов смазки, на внутреннем так и на наружном кольце. Они отличаются надежностью и долговечностью при восприятии механических нагрузок. Широкое применение нашли в эксплуатации бульдозерной технике CHT-D9R и CAT-D9T на балансирных балках качения.

Для установки четырех подшипников потребуется следующее:

• Посадочное место подшипников проточить на наплавочно-расточном комплексе в размер наружного диаметра ШСЛ 380-7673, который составляет 111 мм. (расточить 9 мм.)

• На токарном станке проточить штифты в размере внутреннего диаметра ШСЛ 380-7673, который равен 70 мм. (снять 6 мм.)

• Обеспечить смазку подшипников.

• В результате установки подшипников скольжения будет увеличена эксплуатация данного узла и обеспечена бесперебойная работа буровой техники.

Список литературы:

1. Кантович Л.И., Хазанович Г.Ш., Волков В.В. и др. Машины и оборудование для горностроительных работ. М., 2013. – 445 стр.

2. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ М., 2001. – 422 стр.

3. Маханько А.А., Маханько А.В. Элементы и устройства систем управления. Казань, 2010. – 218 стр.

4. Шандров Б.В. Чудаков А.Д. Технические средства автоматизации. М., 2010. – 368 стр.

5. http://www.atlascopco.ru