Общие сведения. Принцип действия. Основные механизмы
Станки ударно-вращательного бурения для работы на карьерах применяются при проходке скважин в крепких, очень крепких и абразивных породах, при разработке трудновзрываемых массивов и селективной выемке. Ударно-вращательный способ бурения в принципе имеет механизм разрушения, при котором силовая нагрузка на забой осуществляется за счёт удара по буровому инструменту. При этом постоянно приложенного осевого усилия может не быть или оно незначительно и служит лишь для удержания породоразрушающего инструмента от отскока после удара по забою. Разрушение породы в основном происходит при внедрении лезвия инструмента в поверхность забоя под действием ударной нагрузки, а не- прерывное вращение инструмента позволяет срезать остатки породы в ви- де гребешков на поверхности забоя. При таком способе бурения большая часть энергии разрушения передаётся за счёт ударной нагрузки, меньшая - за счёт вращения инструмента. Удаление продуктов разрушения осу- ществляется сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью непрерывно. Согласно ГОСТ 26698-85, станки для ударно-вращательного бурения взрывных скважин на карьерах погружными пневмоударниками обозначаются как СБУ – станки буровые пневмоударные.
Механическое оборудование станков
Станки 2СБУ-100-32 и СБУ-100ГА-50 имеют общий принцип кон- струкции; отличаются мощностью пневмоударника, глубиной бурения и способом перемещения. Буровые станки 2СБУ-100-32 применяются в до- рожном и гидротехническом строительстве, на карьерах строительного камня и нерудных материалов с небольшими объёмами работ в сложных горно-технических условиях. Станок не имеет ходового устройства и легко транспортируется с помощью тягового барабана, расположенного на шпинделе вращателя. Глубина бурения – до 32 м.
Станок
ЗСБУ-100-32 (рис. 6.34) предназначен для
бурения скважин погружными пневмоударниками
в породах крепостью 6-20 на строительных
объектах и открытых горных работах.
Рис. 6.34. Станок ударно-вращательного бурения ЗСБУ-100-32:
1 – рабочий орган; 2 – кузов; 3 – ходовая часть; 4 – манипулятор
Оригинальное расположение рабочего органа 1 на специальном ма- нипуляторе 4 способствует быстрому и надёжному закреплению манипу- лятора на точку бурения под любым углом с одной установки станка при сохранении параллельности скважин. Гидравлический привод манипуля- тора придаёт необходимую жёсткость его установки. Станок имеет про- стую и надёжную конструкцию, обладает высокой проходимостью.
Техническая производительность при крепости пород 14-16 состав- ляет около 12 м/ч.
Станок буровой СБУ-125А-32, в котором полностью механизированы основные и вспомогательные операции, используется при бурении вер- тикальных и наклонных скважин диаметром 125 мм на глубину до 32 м на открытых горных работах и строительных объектах в породах крепостью 6-20.
Применение четырёхметровых штанг и качающейся кассеты позво- ляет сократить время на вспомогательные операции.
В конструкции станка СБУ-125У-52 (рис. 6.35), применяемого для проходки взрывных скважин на открытых горных работах, использован общий принцип машин пневмоударного бурения.
Рис. 6.35. Станок ударно-вращательного бурения СБУ-125У-52
Станок
состоит из ходового устройства 1,
балансирно связанного с рамой платформы
9.
На платформе закреплён рабочий орган,
состоящий из мачты 4,
вращателя 10,
механизма подачи 5
и кассеты
со штангами 3.
Раз- рушение породы на забое осуществляется
коронкой пневмоударника 12,
соединённого со штангой 11.
Вращательное и поступательное движение
штанга получает одновременно от вращателя
и механизма подачи.
По мере необходимости буровой став может быть удлинён дополни- тельными штангами или укорочен. Свободные штанги устанавливают в кассете. Всеми основными и вспомогательными операциями в процессе бурения управляет машинист из кабины 2. Горизонтирование станка в ра- бочем положении производится гидравлическими домкратами 8. На станке имеется система пылеподавления 7. В кузове 6 расположены маслостанция, система управления силовыми приводами, вспомогательные механизмы.
В качестве приводов основных механизмов на станках типа СБУ ис- пользуются электрические, гидравлические и пневматические двигатели.
Кинематические схемы станков можно разделить на две группы.
Станки СБУ-100 с унифицированной кинематической схемой (рис. 6.36). Рабочий орган состоит из вращателя, цилиндра подачи, направ- ляющей мачты и бурового снаряда. Для изменения угла бурения рабочий орган к раме станка крепится шарнирно.
Рис. 6.36. Кинематическая схема станка СБУ-100-32
Спуско-подъёмные операции осуществляются пневмопоршневым механизмом подачи, представляющим собой неподвижный цилиндр 3, от- носительно которого перемещается поршень со штоком 5 на величину хо- да 1050 мм. Усилие перемещения штока вниз – до 6 кН, вверх – до 9 кН. Вращатель 4, связанный со штоком 5 поршня, перемещается по трубчатым направляющим и состоит из асинхронного электродвигателя M1 и двух- ступенчатого планетарного редуктора, на шпиндель которого навинчива- ется штанга 2 с пневмоударником 1.
Изменение угла бурения скважины осуществляется поворотом рабо- чего органа при помощи гидроцилиндра 9 относительно шарнирного со- единения 10. Ходовое оборудование станка состоит из двух гусеничных тележек 7 с индивидуальным приводом на каждую тележку от электродви- гателей М2 мощностью по 5,5 кВт через червячную пару бортового редук- тора 8 на ведущую звёздочку гусеницы.
Установка станка в горизонтальное положение после наезда на точку бурения скважины обеспечивается тремя гидродомкратами 6, два из кото- рых установлены со стороны рабочего органа, а один – в хвостовой части рамы.
На платформе станка также установлены маслостанция для обеспе- чения гидросистем станка, силовое оборудование систем управления, вен- тиляторная установка и система пылеулавливания.
Станки типа СБУ-125А-32 имеют принципиальную кинематиче- скую схему, приведённую на рис. 6.37. Все основные механизмы станка имеют самостоятельный привод.
Привод вращателя осуществляется от двухскоростного электродви- гателя М1 с частотой вращения 750 и 1500 мин-1 и соответственно мощно- стью 3,8 и 6,3 кВт. Вращение or электродвигателя 1 через двухступенчатый планетарныйредуктор 2 с передаточным числом 31, 36 передаётся на штангу 3 с закреплённым на ней пневмоударником 4. При первой и второй частотах вращения приводного электродвигателя частота вращения буро- вого – става соответственно 22,5 и 40 мин-1.
Рис. 6.37. Кинематическая схема станка СБУ-125А-32
Привод механизма подачи осуществляется от пневматического дви- гателя М2 с частотой вращения 2000 мин-1 при нормальной мощности 5,5 кВт через двухступенчатый зубчатый редуктор на рабочий вал. Первая ступень редуктора выполнена в виде зубчатой цилиндрической пары 7, вторая ступень – как глобоидная передача 6. Общее передаточное отноше- ние редуктора 94,4.
На рабочем валу редуктора закреплены две приводные звёздочки 5 диаметром 143 мм. На звёздочки надеты вертикально установленные вту- лочно-роликовые цепи 12 с шагом 31, 75, огибающие также направляющие звёздочки 11, установленные в верхней части мачты. В своей средней ча- сти цепи закреплены на корпусе вращателя и передают ему своё движение. Регулирование скорости и усилия подачи достигается изменением количе- ства подаваемого в пневмодвигатель воздуха.
Реверсирование воздушной струи, подводимой к пневмодвигателю, обеспечивает изменение направления перемещения вращателя.
Привод каждой из гусениц осуществляется отдельным электродвига- телем М3 мощностью 6,4 кВт и частотой вращения 750 мин-1 через двух- ступенчатый бортовой редуктор 10. Первая ступень бортового редуктора – цилиндрическая, вторая ступень – червячная. Далее, через зубчатую муфту 8 движение передаётся на ведущую звёздочку 9 гусеницы. Силовые ци- линдры гидросистемы станка получают питание от маслостанции, распо- ложенной на платформе, и производят подъем и опускание мачты враща- теля, горизонтирование станка, подачу штанг из кассеты к вращателю.
Привод и расположение маслостанции, вентиляторной установки, систем управления силовым оборудованием аналогичен другим буровым станкам подобного типа.