Станки ударно-вращательного бурения

Станки 2СБУ-100-32 и СБУ-100ГА-50 имеют общий принцип конструкции; отличаются мощностью пневмоударника, глубиною бурения и способом перемещения. Буровые станки 2СБУ-100-32 применяют в дорожном и гидротехническом строительстве, на карьерах строительного камня и нерудных материалов с небольшими объемами 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 буровой СБУ-125А-32, в котором полностью механизированы основные и вспомогательные операции, используется при бурении вертикальных и наклонных скважин диаметром 125 мм на глубину до 32 м на открытых горных работах и строительных объектах в породах крепостью f =6...20. Применение четырехметровых штанг и качающейся кассеты позволяет со кратить время на вспомогательные операции.

В конструкции станка СБУ-125У-52 (рис. 9.14), применяемого для проходки взрывных скважин на открытых горных работах, использован

В качестве приводов основных механизмов на станках типа СБУ используются электрические, гидравлические и пневматические двигатели.

Кинематические схемы станков можно разделить на две группы.

1. Станки СБУ-100 с унифицированной кинематической схемой (рис. 9.15). Рабочий орган состоит из вращателя, цилиндра подачи, направляющей мачты и бурового снаряда. Для изменения угла бурения рабочий орган к раме станка крепится шарнирно.

Изменение угла бурения скважины осуществляется поворотом рабочего органа при помощи гидроцилиндра 9 относительно шарнирного соединения 10. Ходовое оборудование станка состоит из двух гусеничных тележек 7 с индивидуальным приводом на каждую тележку от электродвигателей М2 мощностью по 5,5 кВт через червячную пару бортового редуктора 8 на ведущую звездочку гусеницы.

Установка станка в горизонтальное положение после наезда на точку бурения скважины обеспечивается тремя гидродомкратами 6, два из которых установлены со стороны рабочего органа, а один - в хвостовой части рамы.

На платформе станка также установлены маслостанция для обеспечения гидросистем станка, силовое оборудование систем управления, вентиляционная установка и система пулеулавливания.

2. Станки типа СБУ-125А-32 имеют принципиальную кинематическую схему (рис. 9.16), согласно которой все основные механизмы станка имеют самостоятельный привод. Привод вращателя осуществляется от двухскоростного электродвигателя М1 с частотой вращения 750 и 1500 мин^-1 и соответственно мощностью 3,8 и 6,3 кВт. Вращение от электродвигателя 1 через двухступенчатый планетарный редуктор 2 передается на штангу 3 с закрепленным на ней пневмоударником 4. При первой и второй частотах вращения приводного электродвигателя частота вращения бурового става соответственно 22,5 и 40мин^-1.

Привод механизма подачи осуществляется от пневматического дви гателя М2 с частотой вращения 2000 мин-1 при номинальной 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 отношение редуктора 94.4.

На рабочем валу редуктора закреплены две приводные звездочки 5 диаметром 143 мм. На звездочки надеты вертикально установленные втулочно-роликовые цепи 12, огибающие также направляющие звездочки 11, установленные в верхней части мачты. В своей средней части цепи закреплены на корпусе вращателя и передают ему свое движение. Регулирование скорости и усилия подачи достигается изменением количества подаваемого в пневмодвигатель воздуха.

Реверсирование воздушной струи, подводимой к пневмодвигателю, обеспечивает изменение направления перемещения вращателя. Привод каждой из гусениц осуществляется отдельным электродвигателем М3 мощностью 6,4 кВт и частотой вращения 750 мин^-1 через двухступенчатый бортовой редуктор 10. Первая ступень бортового редуктора - цилиндрическая, вторая ступень - червячная. Далее, через зубчатую муфту 8 движение передается на ведущую звездочку 9 гусеницы. Силовые цилиндры гидросистемы станка получают питание от маслостанции, расположенной на платформе, и производят подъем и опускание мачты вращателя, горизонтирование станка, подачу штанг из кассеты к вращателю.

Привод и расположение маслостанции, вентиляторной установки, систем управления силовым оборудованием аналогичен другим буровым станкам подобного типа.

Основные узлы станков ударно-вращательного бурения. Рабочий орган выполняет все операции, связанные с перемещением пневмоударника на забое скважины в заданном направлении.

Станки СБУ-100-32 и СБУ-100ГА-50 имеют рабочий орган одинаковой конструкции (рис. 9.17), состоящий из вращателя 5, закрепленного на плите 8, пневмоцилиндра подачи 6, тяг 9 с траверсой 10, двух направляющих 7, съемного люнета 1, центрирующей втулки 2, штанги 4, пневмоударника с коронкой 3.

Вращатель станка СБУ-100-32 (рис. 9.18) служит для вращения пневмоударника и подвода к нему сжатого воздуха через штанги наращивания и укорачивания бурового става.

Основные части вращателя: электродвигатель 1, редуктор 5, шпиндель 7, корпус шпинделя 8, амортизатор 10. От роторной шестерни электродвигателя 12 движение передается на три сателлита 2, свободно посаженных на оси водила 3. На центральную часть этого водила насажена солнечная шестерня 11 второй ступени редуктора. Сателлит второй ступени также, обкатываясь по венцовой шестерне 4, вращает водило 6, которое жестко соединено со шпинделем 7. Шпиндель установлен в двух конических роликоподшипниках относительно разъемного корпуса редуктора. Обе ступени редуктора унифицированы и взаимозаменяемы. Двухступенчатый редуктор позволяет снизить частоту вращения с 1500 мин^-1 на роторной шестерне электродвигателя до 46 мин^-1 на шпинделе.

К нижней части разъемного корпуса редуктора болтами крепится съемная втулка 9, которая через внутреннюю кольцевую проточку соединяется с радиальными отверстиями шпинделя. Сжатый воздух через патрубок втулки,его кольцевую проточку и радиальное отверстие шпинделя подается в его осевой канал, далее через внутреннюю полость штанг подводится к пневмоударнику. Для снижения вибрационных нагрузок,передаваемых через буровой став от пневмоударника, имеется амортизатор 10.

Буровой станок 3СБУ-100-32 имеет гидрофицированный привод основных механизмов - вращателя, подачи бурового става, перемещения кассеты, опускания и подъема мачты-стрелы, хода.

Рабочий орган станка 3СБУ-100-32 (рис. 9.19) состоит из следующих основных узлов: мачты 1, вращателя 2, механизма подачи 10, кассеты 11.

Мачта станка представляет собой жесткую сварную конструкцию из швеллеров, к верхней поперечине которой крепится болтами направляющий блок 8 механизма подачи. К нижней поперечине мачты крепится упорное устройство 5, направляющий блок подачи 6, люнет механизма захвата штанг 4. Внутренняя поверхность вертикальных элементов мачты служит направляющими для перемещения механизма вращателя. В нижней части мачты установлен центратор штанги 3.

Механизм подачи (см. рис. 9.19), обеспечивающий осевое усилие на пневмоударнике и выполнение маневровых операций при сборке и разборке бурового става, представляет собой гидроцилиндр 10, смонтированный в мачте станка. В нижней части он шарнирно закреплен в основании мачты, а шток шарнирно крепится к блоку подачи. Осевое усилие на механизм вращателя передается канатом через полиспаст системы блоков, расположенных на мачте станка. Постоянное натяжение каната обеспечивается вспомогательным гидроцилиндром 7.

С блоком подачи жестко соединен шланговый барабан 9 - система свободно вращающихся роликов, позволяющих питающим шлангам гидросистемы и подачи сжатого воздуха иметь плавный изгиб на мачте станка при любом положении вращателя. Благодаря полиспастной системе крепления подающего каната шланговый барабан имеет скорость перемещения в 2 раза меньше относительно скорости перемещения механизма вращателя, что позволяет избежать провисания питающих шлангов.

Вращатель (рис. 9.20) жестко крепится болтами к направляющей плите 19 и включает следующие основные части: привод вращателя - аксиально-поршневой гидромотор 1, соосно закрепленный на корпусе редуктора 5. Разъемный корпус редуктора имеет одноступенчатую передачу.

Вращение от гидромотора через зубчатую муфту 2-3-4 передается на вал-шестерню 8. Вал-шестерня входит в зацепление с зубчатым колесом 18, посаженным на шлицах на ступицу 10. Во внутренней полости ступицы подвижно с шлицевым соединением установлен шпиндель 11. В нижней части к шпинделю крепится переходник 14, жестко соединенный болтами с фланцем 12. Для возможности передачи вращения переходнику фланец имеет шлицевое соединение со шпинделем. Чтобы предотвратить осевое смещение переходника, в кольцевую проточку шпинделя уложено разъемное кольцо 13. В нижней части переходника нарезана резьба для соединения со штангами.

Вал-шестерня редуктора крепится в двух шариковых подшипниках 6, 7, а ступица шпинделя - в двух конических роликоподшипниках 9, 24.

Жесткую фиксацию резьбового соединения переходника со штангой обеспечивает механизм стопорения, в состав которого входит подвижная втулка 15, способная перемещаться по переходнику на 35 мм. В нижнем положении втулка внутренним шестигранником, надвигаясь на шестигранную поверхность штанги, фиксирует штангу на резьбе шпинделя. Перемещение втулки производится от штока гидроцилиндра 17. Шток шарнирно закреплен на вилке 16. С одной стороны вилка соединена шарнирно с плитой вращателя, с другой - через хомут подвижно с втулкой 15. Такое крепление позволяет втулке свободно вращаться на вилке. Корпус редуктора вращателяразъемный. Для снижения ударных нагрузок на редуктор вращателя между ступицей и шпинделем установлены резиновые амортизаторы 23.

Подача сжатого воздуха к пневмоударнику осуществляется через радиальный патрубок сальникового узла 22. От вращения сальниковый узел фиксируется фланцевым креплением болтами 20 через резиновые втулки 21.

Кассета барабанного типа станка 3СБУ-100-32 (рис. 9.21) служит для размещения четырехметровых штанг и состоит из неподвижной оси 14, на которую надета поворотная часть в виде трубы 15 с нижней плитой 7, промежуточной опоры 4 и верхней обоймы 3. На нижней плите размещены шестигранники 5, навинченные на оси 6 и прижимаемые пружинами 9 к торцам фланцев 8. Буровые штанги устанавливаются в кассете вертикально и надеваются своими внутренними шестигранниками на шестигранники кассеты. Верхние концы штанг удерживаются пружинными захватами 13 и обоймами 3 и 1. На нижней части неподвижной оси свободно посажено храповое колесо 12, в зацепление с которым входят собачки 16, жестко связанные с нижней плитой кассеты. Рычаг 11, соединённый с храповым колесом, имеет ролик 10. Два гиродоцилиндра, закреплённые на мачте станка штоками, через ролик воздействуют на рычаг. Рычаг передает вращение на храповое колесо, которое через собачки поворачивает кассету на необходимый угол. За один ход штока кассета поворачивается на 45°. Кассета удерживается от самопроизвольного проворачивания фиксаторами 2.

На базе ударно-вращательных станков типа СБУ разработан станок комбинированного бурения СБУШ-160-36 для бурения взрывных скважин в сложноструктурных горных породах на открытых работах ударными и комбинированными долотами.

В качестве комбинированного инструмента могут использоваться режуще-ударные долота в варианте сочетания пневмоударников с насадками в виде кольцевых режущих коронок. При бурении такими долотами в породах крепостью f от 2 до 14 может быть достигнуто увеличение механической скорости бурения на 30% и повышение стойкости инструмента в 1,7…2 раза.

Комбинированные ударно-шарошечные долота, объединяющие в себе пневмоударник и шарошечный породоразрушающий орган, позволяют значительно интенсифицировать проходку скважин в весьма крепких монолитных породах в 2…2,5 раза при снижении стоимости бурения на 26…42%.

В качестве несущей конструкции станка СБУШ-160-36 (рис. 9.22) использована ходовая часть трелевочного трактора. Несущая рама 3 ходовой части имеет домкраты для горизонтирования станка в рабочем положении. Рабочий орган станка 1 оснащен вращательно-подающим механизмом, устройством для наращивания и укорачивания бурового става. Кассеты для размещения резервных штанг конструктивно аналогичны кассетам станка 3СБУ-125-25.

Крепление мачты рабочего органа к лобовой балке ходовой части осуществляется с помощью люнета 2. Все операции по горизонтированию станка, подъему и опусканию мачты в рабочее или транспортное положение, изменению угла установки ее, а также все операции, связанные с осуществлением процесса бурения (вращение, подача и подъем бурового става; сборка, разборка и установка штанг в кассету) осуществляются с помощью гидравлического привода.

Станок 1СБУ-125 (самоходный буровой станок ударно-вращательного действия) предназначен для бурения вертикальных и наклонных скважин глубиной до 22 м и диаметром 105—125 ммв породах с коэффициентом крепости f = 14 ÷ 18.

Основными узлами станка 1СБУ-125 являются: ходовая часть, рабочий орган, механизм подачи бурового става, кабина с пультом управления, гидросистема, пиевмосистема, электрооборудование и система пылеподавления.

Рабочий орган станка 1СБУ-125 (рис. 33) состоит из вращателя 1, бурового ставна 2 с пневмоударником 3, мачты, кассетирующего устройства 4 и гидрозажимов 5. Вращатель представляет собой планетарный редуктор и трехскоростной асинхронный двигатель 6.

Мачта сварная из швеллеров, внутренние поверхности полок которых служат направляющими для плиты 7 вращателя. Подъем и опускание мачты осуществляется гидроцилиндрами 8, питаемыми от маслонасоса 9. В нижней части мачты на люнете установлен гидрозажим, который служит для удержания на весу бурового става во время спуско-подъёмных операций. Здесь же расположен ключ 10 с гидропатроном, назначением которого является первоначальный срыв резьбового соединения штанг при разборке бурового става. Сектор ключа может поворачиваться на 90° в обе стороны от среднего положения. Развиваемый ключом момент достигает 2600 Нм.

Кассетирующее устройство 4 служит для механизации процесса бурения и спуско-подъемных операций. Поворот его осуществляется гидроцилиндром 11. Станок горизонтируется во время работы тремя гидродомкратами 12.

Основными узлами механизма подачи являются пневмодвигатель 13, червячный редуктор 14 и цепные передачи 15 и 16. К цепям 16 крепится плита 7 вращателя, перемещаемая вдоль мачты.

Для натяжения цепей 16 звездочки верхней части мачты имеют натяжное устройство. Натяжение цепи 15 осуществляется перемещением самого редуктора 14.

Удаление буровой мелочи из скважины осуществляется воздушно-водяной смесью. Предусматривается возможность оборудования станка системой сухого пылеулавливания.

Питание станка сжатым воздухом осуществляется от передвижной компрессорной станции или от общекарьерной пневмосети. Для создания избыточного давления в кабине машиниста и обдува электродвигателей служит вентилятор 17.

Технические характеристики станков ударно-вращательного бурения

Таблица 9.2