donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.23947/1992-5980-2017-17-2-88-98donstu-153Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕAdaptive hydraulic drive with delivery tool-feed control of production machineАдаптивный гидропривод с объемным регулированием подачи инструмента технологической машиныСидоренкоВалентин СергеевичSidorenkoValentin S.v.sidorenko1942@gmail.comГрищенкоВячеслав ИгоревичGrishchenkoVyacheslav I.vig84@yandex.ruРакуленкоСтанислав ВадимовичRakulenkoStanislav V.rakulenko84@mail.comПолешкинМаксим СергеевичPoleshkinMaxim S.poleshkin.maks@gmail.comДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation2017130720181728898Copyright © Sidorenko V.S., Grishchenko V.I., Rakulenko S.V., Poleshkin M.S., 20172017Сидоренко В.С., Грищенко В.И., Ракуленко С.В., Полешкин М.С.Sidorenko V.S., Grishchenko V.I., Rakulenko S.V., Poleshkin M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/153

Introduction. The development of the adaptive hydraulic drive with the volumetric tool-feeding speed control of the production machines using the example of the portable URB-2.5 drilling unit is considered. A hydraulic control circuit is developed for adapting the tool-feeding hydraulic drive to the discontinuous load on the main motion drive in the course of drilling. The circuit includes a multifunctional hydromechanical transmitter executing functions of the drilling process monitoring and the original hydraulic valve control that allows generating the control pressure of the tool-feed hydraulic drive. Materials and Methods . A generic mathematical model of an adaptive hydraulic drive with delivery control is developed. A computational experiment is carried out to identify processes in the original hydraulic motor control circuit and in the tool-feed drive as a whole. Research Results. New mathematical and computational models of the adaptive hydraulic drive with the volumetric method of the revolution control of the dual-mass dynamic system and the hydraulic control circuit with a hydromechanical multifunctional device are obtained. The processes running in the hydraulic control circuit are identified; the efficiency of the offered sheet-oriented solutions is proved. Quantitative and qualitative characteristics of the adaptive hydraulic drive, dependences of the tool feed and rotation velocities and their variation range are specified. Discussion and Conclusions. The obtained results can be used to create new drilling rigs with various characteristics. The application of the developed mathematical and computational models will allow reducing time and resource expenditures under designing an adaptive hydraulic drive of the drilling rig, and creating prototype models and commissioning activities.

Введение. Рассматривается разработка адаптивного гидропривода с объемным регулированием скорости подачи инструмента технологических машин на примере мобильной буровой установки УРБ-2,5. Для адаптации гидропривода подачи инструмента к изменяющейся нагрузке на приводе главного движения в процессе бурения был разработан гидравлический контур управления. Контур включает многофункциональный гидромеханический датчик, выполняющий функции мониторинга процесса бурения и управления оригинальным гидравлическим клапаном, позволяющим формировать давление управления гидромотором подачи инструмента. Материалы и методы. Разработана обобщенная математическая модель адаптивного гидропривода с объемным регулированием. Проведен вычислительный эксперимент с целью идентификации процессов в оригинальном гидравлическом контуре управления гидромотором и приводе подачи инструмента в целом. Результаты исследования . Получены новые математические и компьютерные модели адаптивного гидропривода с объемным способом регулирования частоты вращения двухмассовой динамической системы и гидравлического контура управления с гидромеханическим многофункциональным устройством. Идентифицированы процессы, протекающие в гидравлическом контуре управления, доказана работоспособность предлагаемых схемотехнических решений. Определены количественные и качественные характеристики адаптивного привода, зависимости скоростей подачи и вращения инструмента и диапазон их изменений. Обсуждение и заключения . Полученные результаты могут быть использованы при создании новых буровых установок с различными характеристиками. Использование разработанных математических и компьютерных моделей позволит сократить затраты времени и средств при проектировании адаптивного гидропривода буровой установки, создании опытных образцов и пуско-наладочных работах.

адаптивный гидроприводобъемный способ регулированиягидромеханический датчикклапан с гидравлическим управлениемadaptive hydraulic drivevolumetric control methodhydromechanical transmitterhydraulic control valveReferencesБасарыгин, Ю. М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. - Москва : ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. - 679 с.Basarygin, Y.M., Bulatov, A.I., Proselkov, Y.M. Tekhnologiya bureniya neftyanykh i gazovykh skvazhin. [Technology of drilling oil and gas wells.] Moscow: LLC «Nedra-Biznestsentr», 2001, 679 p. (in Russian).Установки разведочного бурения 58821-0000010, 58822-0000010, 5882-0000010 (УРБ-2.5). Технические условия 3662-602-70654677-2007. - ЗАО «Завод Стройнефтемаш», 2007. - 30 с.Ustanovki razvedochnogo bureniya 58821–0000010, 58822–0000010, 5882–0000010 (URB-2.5). Tekhnicheskie usloviya 3662–602–70654677–2007. [Installations for exploratory drilling 58821-0000010, 58822-0000010, 5882-0000010 (URB-2.5). Specifications 3662- 602-70654677-2007.] CJSC «Zavod Stroyneftemash», 2007, 30 p. (in Russian).Сельскохозяйственные машины: теория, расчет, конструкция, использование / В. В. Радин [и др.]. - Зерноград : АЧГАА, 2013. - 512 с.Radin, V.V., et al. Sel'skokhozyaystvennye mashiny: teoriya, raschet, konstruktsiya, ispol'zovanie. [Agricultural machines: theory, calculation, design, use.] Zernograd: AChGAA, 2013, 512 p. (in Russian).Грищенко, В. И. Повышение точности быстродействующего пневмогидравлического привода механизмов машин : дис. канд. техн. наук. / В. И. Грищенко. - Ростов-на-Дону, 2010. - 131 с.Grishchenko, V.I. Povyshenie tochnosti bystrodeystvuyushchego pnevmogidravlicheskogo privoda mekhanizmov mashin: dis. kand. tekhn. nauk. [Increase in accuracy of high-speed pneumohydraulic drive of machines: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 2010, 131 p. (in Russian).Гидравлический датчик : патент 2538071 Рос. Федерация : G01P3 / 32 / В. С. Сидоренко, Ле Чунг Киен, С. В. Ракуленко. - № 2013177045; заявл. 07.06.13; опубл. 10.01.15, Бюл. №1. - 3 с.Sidorenko, V.S., Le Chung Kien, Rakulenko, S.V. Gidravlicheskiy datchik : patent 2538071 Ros. Federatsiya: G01P3 / 32. [Hydraulic sensor.] Patent RF, no. 2538071, 2015 (in Russian).Гидравлический позиционный привод : патент 2458261 Рос. Федерация : F15B 11 / 12 / М. С. Полешкин, В. С. Сидоренко, В. И. Грищенко. - № 2009149046; заявл. 30.12.09; опубл. 10.08.12, Бюл. № 22. - 5 с.Poleshkin, M.S., Sidorenko, V.S., Grishchenko, V.I. Gidravlicheskiy pozitsionnyy privod: patent 2458261 Ros. Federatsiya : F15B 11 / 12. [Hydraulic positioning drive] Patent RF, no. 2458261, 2012 (in Russian).Грищенко, В. И. Моделирование процесса позиционирования исполнительных механизмов технологического оборудования дискретным пневмогидравлическим устройством с пневматическими линиями связи / В. И. Грищенко, В. С. Сидоренко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2009. - Т. 9, № 2. - С. 81-89.Grishchenko, V.I., Sidorenko, V.S. Modelirovanie protsessa pozitsionirovaniya ispolnitel'nykh mekhanizmov tekhnologicheskogo oborudovaniya diskretnym pnevmogidravlicheskim ustroystvom s pnevmaticheskimi liniyami svyazi. [Modeling process positioning of executive mechanisms of technology equipment of discrete pneumohydraulic device with pneumatic communication lines.] Vestnik of DSTU, 2009, vol. 9, no. 2, pp. 81–89 (in Russian).Аль-Кудах, А. М. Моделирование процесса позиционирования поворотно-делительных механизмов автоматического технологического оборудования устройствами с гидравлическими линиями связи / А. М. Аль-Кудах, В. С. Сидоренко, В. И. Грищенко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2008. - Т. 8, № 4 (39). - С. 191-201.Al-Qudah, А.М., Sidorenko, V.S., Grishchenko, V.I. Modelirovanie protsessa pozitsionirovaniya povorotnodelitel'nykh mekhanizmov avtomaticheskogo tekhnologicheskogo oborudovaniya ustroystvami s gidravlicheskimi liniyami svyazi. [Positioning process modeling of automated manufacturing equipment of rotary-divided mechanisms with hydraulic lines.] Vestnik of DSTU, 2008, vol. 8, no. 4 (39), pp. 191–201 (in Russian).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 : тезисы докл. XII междунар. науч.-техн. конф. - Москва, 2008. - С. 54-55.Poleshkin, M.S., Al-Qudah, А.М., Grishchenko, V.I., Sidorenko, V.S. Identifikatsiya rabochikh protsessov v mnogofunktsional'nom tormoznom ustroystve. [Identification of work processes in multifunction braking device.] Gidravlicheskie mashiny, gidroprivody i gidropnevmoavtomatika: tezisy dokl. XII mezhdunar. nauch.- tekhn. konf. [Hydraulic machines, hydraulic drives, and hydropneumatic automation: Proc. XII Int. Sci.-Tech. Conf.] Moscow, 2008, pp. 54–55 (in Russian).Ракуленко, С. В. Моделирование гидравлической системы с зависимой подачей инструмента мобильной буровой установки / С. В. Ракуленко, М. С. Полешкин, В. И. Грищенко, В. С. Сидоренко // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития - 2016 : сб. науч. трудов IХ междунар. науч.-техн. конф. - Санкт-Петербург, 2016. - С. 365-375.Rakulenko, S.V., Poleshkin, M.S., Grishchenko, V.I., Sidorenko, V.S. Modelirovanie gidravlicheskoy sistemy s zavisimoy podachey instrumenta mobil'noy burovoy ustanovki.[Modeling of hydraulic system with dependent tool feed of mobile drilling rig.] Gidravlicheskie mashiny, gidroprivody i gidropnevmoavtomatika. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya – 2016: sb. nauch. trudov IX mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Hydraulic machines, hydraulic drives, and hydropneumatic automation. Current state and development prospects – 2016: Proc. IX Int. Sci.-Tech. Conf.] St. Petersburg, 2016, pp. 365–375 (in Russian).Полешкин, М. С. Нестационарные гидромеханические характеристики проточной части управляющих устройств клапанного типа / М. С. Полешкин, В. С. Сидоренко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - Т. 9, спец. вып. - С. 93-102.Poleshkin, M.S., Sidorenko, V.S. Nestatsionarnye gidromekhanicheskie kharakteristiki protochnoy chasti upravlyayushchikh ustroystv klapannogo tipa. [Unsteady hydromechanical specifications of valve flow operator.] Vestnik of DSTU, 2012, vol. 9, no. 6, pp. 93–102 (in Russian).Полешкин, М. С. Математическое моделирование автоматизированного позиционного гидропривода целевых механизмов машин с контуром гидравлического управления повышенной эффективности [Электронный ресурс] / М. С. Полешкин, В. С. Сидоренко // Инженерный Вестник Дона. - 2012. - № 3. - Режим доступа : http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/947 (дата обращения 10.03.17).Poleshkin, M.S., Sidorenko, V.S. Matematicheskoe modelirovanie avtomatizirovannogo pozitsionnogo gidroprivoda tselevykh mekhanizmov mashin s konturom gidravlicheskogo upravleniya povyshennoy effektivnosti. [Mathematical modeling of the automated positioning hydraulic drive of special purpose machines with hydraulic control circuit of increased efficiency.] Engineering Journal of Don, 2012, no. 3. Available at: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/947 (accessed: 10.03.17) (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.