Устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка

 

Изобретение относится к горной технике , а именно к управлению рабочими режимами на буровых станках вращательного бурения с гидроприводом подачи или вращения . Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства. Устройство состоит из клапана давления, головки управления (ГУ) с управляемым электромагнитом (ЭМ). В корпусе ГУ находится золотник, ка внутренней конической поверхности которого выполнено кольцевое сопло с возможностью взаимодействия с подпружиненной конической заслонкой и штоком сердечника ЭМ. В ГУ расположен регулировочный винт, позволяющий варьировать силу сжатия пружины заслонки. Устройство также снабжено блоком управления, выход которого подключен к обмотке. Внутри золотника расположено центральное отверстие со сливным и напорным каналами. Центральное отверстие выполнено конической формы, соответствующей форме заслонки. Надзолотниковая и подзолотниковая полости соединены между собой гидравлическим каналом. 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4792360/03 (22) 19.12.89 (46) 30,12.91. Бюл. N. 48 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) Б.Ф.Брюхов, Г.Д.Воропаев, Ю.В,Локтионов и Ю.Ф.Шалашов (53) 622.325(088. 8) (56) Гидравлическое оборудование НИИ-информации по машиностроению. / Отраслевой каталог, М., 1984, лист М 5.2.12.

Авторское свидетельство СССР

М 1511376, кл. Е 21 В 3/02, 1988. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ В ГИДРОСИСТЕМЕ БУРОВОГО

СТАНКА (57) Изобретение относится к горной технике, а именно к управлению рабочими режимами на буровых станках вращательного бурения с гидроприводом подачи или враИзобретение относится к горной промышленности, а именно к управлению режимами вращательного бурения взрывных скважин посредством изменения давления в гидросистеме бурового стаНка.

Известен предохранительный клапан с пропорциональным электрическим управлением, предназначенный для предохранения гидросистем от перегрузок, а также для дистанционного регулирования, содержащий основной клапан и головку управления с электромагнитом и используемый в комплекте с электронным блоком БУ 1100.

Недостатками известного клапана являются низкая чувствительность, малый диапазон регулирования и недостаточная

„„SU „„1701882А1 щения. Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства. Устройство состоит из клапана давления, головки управления (ГУ) с управляемым электромагнитом (Э М). В корпусе ГУ находится золотник, ra внутренней конической поверхности которого выполнено кольцевое сопло с возможностью взаимодействия с подпружиненной конической заслонкой и штоком сердечника ЭМ. В ГУ расположен регулировочный винт, позволяющий варьировать силу сжатия пружины заслонки. Устройство также снабжено блоком управления, выход которого подключен к обмотке. Внутри золотника расположено центральное отверстие со сливным и напорным каналами. Центральное отверстие выполнено конической формы, соответствующей форме заслонки, Надзолотниковая и подзолотниковая полости соединены между собой гидравлическим каналом. 2 ил. надежность, связанная с отсутствием предохранительных свойств при выходе из строя электромагнита.

Известно устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка, содержащее основной клапан давления, головку управления с электромагнитом и блок управления. В головке управления имеется золотник, позволяющий осуществлять начальную настройку элемента типа сопло — заслонка по критерию минимальной мощности, рассеиваемой электромагнитом.

К недостаткам указанного устройства относятся потеря предохранительных свойств в результате выхода из строя электромагнита и связанная.с этим недостаточ1701882 ная надежность устройства в целом, а также низкая чувствительность вследствие больших усилий со стороны электромагнита и малый диапазон регулирования в области низких давлений.

Целью изобретения является повышение чувствительности путем уменьшения жесткости пружины, повышение надежности и расширение диапазона регулирования, т.е. повышение эффективности работы устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве управления давлением в гидросистеме бурового станка, включающем головку управления с золотником, внутри которого расположено отверстие со сливным и напорным каналами, и управляемым электромагнитом, выполненным из обмотки и сердечника со штоком, головка управления снабжена подпружиненной конической заслонкой, взаимодействующей со штоком сердечника электромагнита, при этом центральное отверстие золотника выполнено конической формы, соответствующей форме конической заслонки, причем на внутренней поверхности центрального отверстия золотника выполнено кольцевое сопло, а надзолотниковая и подзолотниковая полости соединены между собой гидравлическим каналом.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства управления давлением в гидросистеме бурового станка; на фиг, 2 — силы, действующие на коническую заслонку в процессе работы устройства, Устройство управления давлением содержит головку 1 управления с золотником

2, внутри которого расположено отверстие со сливным 3 и напорным 4 каналами, и управляемый электромагнит 5, выполненный из обмотки 6 и сердечника 7 со штоком

8. Головка 1 управления снабжена конической заслонкой 9 с пружиной 10. Центральное отверстие 11 золотника 2 выполнено конической формы, соответствующей форме конической заслонки 9., причем на внутренней поверхности отверстия 11 золотника 2 выполнено кольцевое сопло 12.

Надзолотниковая полость 13, образованная золотником 2 и торцом э,пектромагнита 5, 50 соединена гидравлическим каналом 14 с подэолотниковой полостью 15, образованной золотником 2 и регулировочнь1м винтом

16. В корпусе головки 1 управления выполнены отверстия 17 для подачи рабочей жидкости и отверстие 18 для ее слива.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал 0» поступает на обмотку 6 электромагнита 5. Созданное электромагнитом

5 магнитное поле воздействует на сердечник 7, и возникающее усилие через шток 8 передается на коническую заслонку 9. Через отверстие 17 для подачи рабочей жидкости поток масла поступает в напорный канал 4 и затем в кольцевое сопло 12 золотника 2. Поток масла из сопла 12 воздействует на коническую заслонку 9 в том же направлении, что и шток 8 электромагнита

5. Отработанное масло через сливной канал

3, надзолотниковую полость 13, гидравлический канал 14, подзолотниковую полость 15 и отверстие 18 уходит на слив. В противоположном направлении на коническую заслонку 9 действует сила сжатия пружины 10, варьируемая с помощью вращения регулировочного винта 16.

Таким образом, в процессе работы устройства на коническую заслонку действуют силы F1 и F2 (фиг. 2), причем их нормальные составляющие Ftu и Емг равны по морулю и противоположны по направлению, т,е. компенсируют друг друга, а тангенциальные составляющие Fr и Ртг складываются и их равнодействующая Fr + Fr воздействует на пружину заслонки.

Связь, сил, действуюших на коническую заслонку 9, можно записат. в виде формулы

Fnp = Едавл + Fa:r, где Fnp — сила сжатия пружины (H); гдавл — сила давления, действующая на заслонку(Н), равная: а

Fpaan Fz P Як sin

2 где P — давя=-,ие в напорном канале золотника (Па);

$к — площадь кольцевого сопла (м ): г.

a — угол r,ðè вершине конуса заслонки (рад); .

F» — сила, дсйствующая на коническую заслонку со стороны штока электромагнита (Н), пропорциональная управляющему сигналу Оэм.

Таким образом, зависимость давления масла в гидросистеме бурового станка от управляющего сигнала Оэ имеет обратный линейный характер, За счет уменьшения на порядок жесткости пружины предлагаемое устройство обладает высшей чувствительностью к входным сигналам, расширяется диапазон регулирования в области низких давлений, так как в этом случае в отличие от прототипа управление ведется при относительно высоких значениях тока электромагнита 5, Ибсолютное же значение тока и мощность электромагнита 5 снижаются пропорцио1701882 нально снижению жесткости пружины. При выходе из строя электромагнита 5 предохранительные свойства устройства сохраняются за счет начальной установки максимального давления с помощью регу- 5 лировочного винта 16. . Пример, Изготовлено устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка, рассчитанное на максимальное давление 20,0 МПа с площадью S< 10 кольцевого сопла 8, равной 12,5х10 м, углом а при вершине конуса заслонки 9, равным 11 20, Максимальная сила сжатия пружины 10 равна 25 Н (для клапана с обычным соплом 15 того же сечения сила сжатия пружины составляет 250 Н).

Амплитуда управляющего сигнала U>MA =

= 10 8, а коэффициент передачи электромагнита К = 2,5 (Н/В). 20

Следовательно, предлагаемое устройство позволяет на порядок снИзить мощность, подаваемую на электромагнит 5, и усилие пружины 10 с 250 до 25 Н, Его использование позволяет повысить чувстви- 25 тельность эа счет снижения силовых нагрузок на исполнительный электромагнитный элемент. Кроме того, его применение в системе управления не изменяет ее

30 исходного состояния, позволяя при этом расширить функциональные воэможности за счет регулирования по обратной линейной зависимости. В результате этого производительность бурового станка повышается на 1,5 .

Формула изобретения

Устройство управления давлением в гидросистеме бурового станка, включающее головку управления с золотником, внутри которого расположено центральное отверстие со сливным и напорным каналами, и управляемым электромагнитом, выполненным из обмотки и сердечника со штоком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, головка управления снабжена подпружиненной конической заслонкой, взаимодействующей со штоком сердечника электромагнита, при этом центральное отверстие золотника выполнено конической формы, соответствующей форме конической заслонки, причем на внутренней поверхности центрального отверстия золотника выполнено кольцевое сопло. а надзолотниковая и подзолотниковая полости соединены между собой гидравлическим каналом.

1701882

Составитель И,Назаркина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Бескид

Редактор А.Лежнина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4519 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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