книги из ГПНТБ / Овчаренко, В. М. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы учебник

Для повышения производительности при сверлении отверстий, облегчения и экономии труда обслуживающего персонала в ЦРММ Управления геологии при Совете Министров Грузинской ССР создан автомат, полностью исключающий применение ручного труда. Вне­ дрение этого автомата на производстве позволило повысить произ­ водительность труда в 2,5 раза.

Кинематическая схема и принцип действия автомата для сверловки трубчатых каркасов под фильтры

Автомат (рис. 119) состоит из следующих основных узлов: ста­ нины, суппорта с кареткой, механизма подачи, двух сверлильных станков Н-12, приводов и распределительного вала.

Рис. 119. Кинематическая схема станка автомата для перфорации труб:

Станина автомата подобна станине трубонарезного станка, снаб­ жена направляющими, по которым механизмом подачи перемещается суппорт. Внутри суппорта находится шпиндель 2 с кулачками 3 для зажима перфорируемой трубы. Периодически суппорт с кареткой и шпинделем сообщают трубе поступательное и поворотное движения, что позволяет вести сверловку отверстий по винтовым линиям.

От электродвигателя 18 через червячный редуктор 17 вращатель­ ное движение передается распределительному валу 16, на котором находятся три кулачка. Два кулачка 27 на валу укреплены жестко, а кулачок 13 может перемещаться вдоль вала благодаря скользящей шпонке. При вращении распределительного вала кулачок 13 через ролик 14 поворачивает коромысло 11, которое своим вторым концом перемещает тягу 5 с собачкой 10. При движении собачки вправо оно

229

поворачивает храповик 9 и сидящую с ним на одном валу шестерню 8. При повороте кулачка на 180° собачка возвращается в исходное положение пружиной 6, помещенной на тяге 5. От шестерни 8 вра­ щательное движение последовательно передается на шестерни 4 и 15. Шестерня 4 поворачивает шпиндель и перфорируемую трубу, а шестерня 15 через скользящую шпонку вращает винт подачи 19, опирающийся своими концами на подшипники.

В щеках каретки расположены разрезные гайки 20, 21, которые при вращении винта подачи обеспечивают каретке, а значит и шпин­ делю, поступательные движения.

Положение кулачков на распределительном валу отрегулировано так, что после поворота и подачи перфорируемой трубы, посред­ ством тяг 26, зубчатых секторов 25 и шестерен подачи 24, опускаются шпиндели сверлильных станков 22 и происходит сверление отвер­ стий.

Число оборотов шпинделей сверлильных станков и число оборо­ тов распределительного вала регулируются шкивами клиноременных передач, а угол поворота перфорируемой трубы — количеством зубьев сменного храповика 9.

Подача трубы с поворотом и сверление отверстий чередуются до тех пор, пока каретка шпинделя не дойдет до сверлильного станка, установленного на середине станины (ход 2000 мм), после чего авто­ мат остановится. Открепив кулачки 3 и разведя гайки 20, 21, махо­ вичком вращают шестерню *, которая перекатывается по зубьям рейки и откатывает каретку со шпинделем в исходное положение, после чего закрепляют кулачки и включают автомат.

230

§ 2. АВТОМАТ ДЛЯ ЗАКАЛКИ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Термическая обработка бурильных и колонковых труб суще­ ственно (в 5—10 раз) повышает их износостойкость, что особенно важно при бурении сильно абразивных пород.

На практике получила широкое распространение закалка труб токами высокой частоты.

Сущность высокочастотного индукционного нагрева заключается в использовании явлений электромагнитной индукции, поверх­ ностного эффекта и теплового действия тока.

В металле (трубах), помещенном в магнитном поле индуктораг

где Е — электродвижущая сила в В; / — частота тока в индукторе- в Гц; п — число витков индуктора; Ф — магнитный поток в Вб.

Под действием электродвижущей силы в металле труб возникает

где I — ток в А; Е — электродвижущая сила в В; Z — полноесопротивление металла труб в Ом.

При прохождении тока через металл трубы происходит ее нагрев. Глубина нагрева зависит от плотности тока. Наибольшая плотность тока будет в поверхностном слое под индуктором. По мере удаления вглубь плотность тока *, а следовательно, и глубина нагрева умень­ шаются.

Глубина нагрева может быть определена по формуле

ние металла труб в Ом-см; р, — магнитная проницаемость в Ом-с/см; / — частота тока в Гц.

Для приближенных вычислений глубины нагрева стали можно пользоваться формулой

Для закалки труб токами высокой частоты известны вертикальныеустановки конструкций ЦКБ, Уральского геологического управле­ ния и треста Кривбассгеология. Общим недостатком перечисленных установок является то, что в них много тратится времени на подго­ товительные операции. Конструкторским бюро треста Ворошиловградгеология разработана горизонтальная высокопроизводительная1

1 Плотность тока зависит от частоты тока, магнитной проницаемости и удель­ ного сопротивления материала труб.

231

232

охлаждающая вода, обеспечивая непрерывно-последовательный

чатель срабатывают реле, обеспечивающие одновременное включение механизма, сброса 13, 14, 15 закаленной бурильной трубы в накопи­ тель 20 и механизма подачи 3, 4, 5, 6 новой бурильной трубы на роли­ ковый трансформатор. Длина транспортера такова, что на нем после­ довательно с некоторыми зазорами могут поместиться три бурильные трубы. Таким образом, процесс подачи труб на транспортер, их закалка и поступление готовой продукции в накопитель происходят непрерывно и полностью автоматизированы.

§ 3. АВТОМАТ ДЛЯ НАПЛАВКИ МЕТАЛЛА НА ПОВЕРХНОСТЬ ТОРМОЗНЫХ ШАЙБ ЛЕБЕДОК

БУРОВЫХ СТАНКОВ

При бурении глубоких скважин, когда вес бурового снаряда достигает 5—10 тс, на тормозных шайбах лебедок развиваются значительные тормозные усилия, в результате которых происходит быстрый износ накладок тормозных колодок и поверхности тормоз­ ных шайб.

В процессе ремонта станков с целью восстановления тормозных шайб до первоначального диаметра используется метод наплавки металла при помощи сварочного автомата, разработанного инсти­ тутом электросварки им. акад. Е. О. Патона.

Установка для наплавки металла на поверхность тормозных шайб (рис. 121) разработана в ЦРММ треста Ворошиловградгеология и состоит из сварочного трансформатора или преобразователя (Д—Г), П-образной рамы, станка и универсального сварочного автомата.

Использование сварочного трансформатора или сварочного пре­ образователя определяется тем, какой ток будет использован для сварки — переменный или постоянный. П-образная рама 2 устана­ вливается над станком 1 и служит для размещения на ней сварочного автомата и вспомогательного оборудования. Материалом для изгото­ вления рамы служат трубы, уголковое и швеллерное железо.

В левой верхней части рамы закреплен бункер 4, из которого в процессе наплавки поступает флюс (АН-348) в флюсоаппарат сварочного автомата. Наполнение бункера флюсом осуществляется

В правой верхней части рамы на специальной площадке укреплена вертушка 5 со сварочной проволокой диаметром 5 мм марки 1А.

233

Площадка с вертушкой специальным подъемником 9 может пере­ мещаться вдоль вертикальных направляющих рамы.

На двух параллельно расположенных балках 6 из швеллера, укрепленных горизонтально в средней части П-образной рамы, размещен сварочный автомат 7. В станке, переоборудованном из токарного или трубонарезного, закрепляется подлежащий ремонту барабан лебедки 8. Назначение станка состоит в сообщении барабану

Рис. 121. Принципиальная схема автоматизированной установки для наплавки металла на поверхность тормоз­

ных шайб

лебедки в процессе наплавки тормозных шайб вращательного движе­ ния с определенной скоростью.

Для наплавки металла используется серийно выпускаемый универсальный сварочный автомат марки АБС.

В состав автомата входят: главный механизм, правильный меха­ низм, подвеска с корректировочным механизмом, подъемный меха­

проволоки в зону наплавки и состоит из электродвигателя и замедля­ ющего редуктора. Шестерни редуктора сменные, что позволяет изменять скорость подачи проволоки в пределах от 28,5 до 225 м/ч.

П р а в и л ь н ы й м е х а н и з м служит для правки электрод­ ной проволоки и подвода к ней сварочного тока.

234

П о д в е с к а с к о р р е к т и р о в о ч н ы м м е х а н и з - м о м служит для крепления головки автомата к самоходной тележке, а также для их поперечной корректировки.

П о д ъ е м н ы й м е х а н и з м предназначен для регулирова­ ния уровня головки автомата над изделием.

Ф л ю с о а п п а р а т служит для непрерывной подачи флюса через мундштук в зону наплавки. Емкость бункера флюсоаппа-

головки автомата параллельно оси вала лебедки. Представляет собой трехроликовую тележку, передвигающуюся по швеллерным балкам. С этой целью тележка снабжена электродвигателем, редуктором со сменными шестернями и роликами-бегунками. Путем смены шестерен можно обеспечить скорость передвижения тележки в пре­ делах от 13,5 до 112 м/ч. Реверс тележки достигается путем реверса электродвигателя.

П у л ь т у п р а в л е н и я состоит из кнопок пуска, остановки и узла управления реверсом тележки.

Технология работы установки

Предварительно на тормозные шайбы наваривают реборды из 10-мм прутковой стали. Затем вал лебедки закрепляют между пинолью и зажимным патроном станка. Включают станок, и барабан лебедки начинает вращаться со скоростью 0,45 м/мин. Включают подачу сварочного тока, регулируют высоту головки над напла­ вляемой поверхностью тормозной шайбы, включают подачу флюса и механизм перемещения тележки.

После этого процесс наплавки: подача проволоки, флюса, ревер­ сированное движение тележки и вращение барабана лебедки про­ исходят без вмешательства оператора. После 9 оборотов барабана 1 движение тележки автоматически переключается на обратный ход. Наплавка металла на поверхность тормозной шайбы осуществляется в 15 слоев.

§ 4. АВТОМАТ ДЛЯ НАРЕЗКИ РЕЗЬБ НА БУРИЛЬНЫХ ТРУБАХ

В ряде случаев трубные заводы поставляют геологоразведочным организациям не готовые бурильные трубы, а трубные заготовки, которые впоследствии подвергаются высадке, нарезке и термической обработке. Ремонт бурильных труб также связан с повторной на­ резкой. Таким образом, на ремонтных базах приходится выполнять большой объем работ по нарезке концов бурильных труб. Характер выполняемых при этом работ однотипный, несложный, часто

1 Для тормозных шайб станка ЗИФ-1200А.

235

повторяющийся, в связи с чем в ряде ЦРММ созданы полуавтомати­ ческие или автоматические линии для выполнения указанной работы.

Рассмотрим принципиальную схему (рис. 122) и работу автомата по нарезке концов бурильных труб, созданного в ЦРММ треста Кривбассгеология.

Установка состоит из двух токарных станков 11 и 13, двух роли­ ковых транспортеров 3 и 12, стеллажа с верхней и нижней рамами,

Рис. 122. Принципиальная схема автоматизированной установки для нарезки резьб на бурильных трубах

трубоприемника-накопителя, механизмов дозирования и подачи бурильных труб на транспортеры 19, 18, 16 и шкафа с командоуправлением Ы.

Токарный станок служит 13 для выполнения подготовительной работы — обточки концов бурильных труб перед нарезкой; работа на этом станке ведется без применения элементов автоматизации. Подача бурильной трубы к станку производится с верхней рамы стеллажа через дозирующее устройство 20, 19, 18 и роликовый транспортер 12. Дозирующее устройство состоит из системы рычагов, штифтов и отсекателя, обеспечивающих поступление со стеллажа на роликовый транспортер только одной бурильной трубы. При перемещении рукоятки управления на себя отсекатель 20 и штифт 19 опускаются (утопают), а штифт 18 поднимается. При этом бурильные

236

3.Б р а ц л а в с к и й И. А. Полупроводниковые приборы в аппаратуре связи. М., Воениздат, 1962. 130 с. с ил.

4.Б у р д у н Г. Д. Справочник по международной системе единиц. М., Издательство стандартов, 1972. 80 с. с ил.

5.В а д е ц к и й Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1967. 399 с. с ил.

6.В а й н б е р г И . Б., К а л и т е н к о К . А. Контрольно-измеритель­ ные приборы и средства автоматизации в нефтеперерабатывающей и нефтехими­ ческой промышленности. М., «Высшая школа», 1971. 190 с. с ил.

10.В о л к о в е . А., В о л к о в а . С. Справочник по разведочному буре­

нию. М., Гостехиздат, 1963. 390 с. с ил.

И . В о л ь г е м у т Э . А., И с а е н к о В . X., К о т л я р О. М. Устройства подачи долота для бурения нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1969.

232с. с ил.

12.Г и н з б у р г С. А., Л е х т м а н И. Я., М а л о в В. С. Основы автома­ тизации и телемеханики. М., «Энергия», 1965. 340 с. с ил.

16.И с а к о в и ч Р. Я. Технологические измерения и приборы. М., «Недра», 1970. 488 с. с ил.

17.К о з л о в с к и й Е. А. Поиск рациональных режимов бурения с по­ мощью контрольно-измерительной аппаратуры. Обзор ОНТИ ВИЭМС, № 25, 1968. 17 с. с ил.

18.К о з л о в с к и й Е. А. Опыт применения контрольно-измерительной

аппаратуры для разработки режимов разведочного бурения. ОНТИ. ВИЭМС,

Буровзрывные работы, погрузка, крепление, рудничный транспорт, вентиля­ ция и водоотлив. М., «Недра», 1964. 325 с. с ил.

23.Л е о н т ь е в О. П., Б р о й т м а н П . М. Контроль и регулирование режима колонкового бурения-. М., «Недра», 1972. 200 с. с ил.

24.М а с о л о в К. В. и др. Основы механизации и автоматизации произ­ водства. М., «Машиностроение», 1964 . 390 с. с ил,

238