Бурильная машина

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 Е 21 С 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ю " . ",л, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

Н A ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3826345/22-03 (22) 06.11 .84 (46) 23.05 ° 86 .Бюл .У 19 (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания и Новочеркасский ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им.Серго Орджоникидзе (72) Г.М.Водяник, А.Н.Дровников, А.П.Алиферов, Б.П.Колонтаев и А.С.Чирской (52) 622.233.65 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 905444, кл. Е 2! С 1/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1084434, кл. Е 21 С 1/02, !982. (54) (57) БУРИЛЬНАЯ МАШИНА, включающая каретку с блок-звездочками, шпиндель с режущим инструментом, параллельно подсоединенные к напорной магистрали гидродвигатели подающего механизма и гидродвигатель вращения шпинделя, жестко установленный на каретке блок управления режимом бурения с основными регулируемыми дросселями, установленными в сливных магистралях каждого из гидродвигателей, подающий механизм в виде двух приводных и двух натяжных звездочек, закрепленных на неподвижных направляющих, бесконечный гибкий элемент, охватывающий все звездочки, приводные из которых механически связаны с гидродвигателями подающего механизма, отличающая с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличения чувствительности саморегулирования скорости подачи в зависимости от нагрузки на режущий инструмент при одновременном уменьшении вероятности поломки инструмента, блок управления режимом бурения снабжен дополнительными регулируемыми дросселями, гидрораспределителем и гидроцилиндром со штоком, который кинематически связан с гидрораспределителем, причем поршневая полость гидроцилиндра подсоединена к сливной магистрали гидродвигателя вращения шпинделя между этим гидродвигателем и основным регулируемым дросселем, а штоковая полость гидроцилиндра параллельно подсоединена через одчн из дополнительных регулируемых дросселей к сливу, а через другой из до- полнительных регулируемых дросселей — к напорной магистрали гидродви.гателей.

1232795

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буриль ным машинам вращательного действия.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения путем увеличе- 5 ния чувствительности саморегулирования скорости подачи в зависимости от нагрузки на режущем инструменте при одновременном уменьшении вероятности !

О поломки инструмента, На чертеже показана принципиальная гидрокинематическая схема машины.

Бурильная машина состоит из шпинделя I с режущим инструментом 2, трех !5 гидродвигателей 3-5 постоянной производительности, два из которых(гидродвигатели подачи 3 и опорного момента 4) соединены параллельно и представляют привод подачи,а гидродвигатель 5 вращения шпинделя 1 с режущим инструментом 2 соединен параллельно гидросистеме, питающей гидродвигатели 3 и 4. Маслостанция содержит электродвигатель 6, насос 7, фильтр 8, пре-у5 дохранительный клапан 9. Параллельно ветви гидродвигателя 5 в гицросистему включен дополнительный регулируемый дроссель 10, причем его гидросопротивление во время установившегося режима работы машины больше гидросопротивления гидродвигателя 5 на неличину, необходимую и достаточную для создания на режущем инструменте опре"деленного момента сопротивления при заданном режиме. Между сливной магист" ралью 11 гидродвигателя 5 и дросселем 10 включен дифференциальный гидроцилиндр 12, причем его поршневая полость 13 соединена со сливной ма40 гистралью II гидродвигателя 5, а штоковая полость !4 — с магистралью 15 дроаселя 10.

После дифференциального гидроцилиндра 12 в сливную магистраль II гид-45 родвигателя 5 и сливную магистраль 16 дросселя 10 включены соответственно дроссель 17 и дополнительный дроссель 18, регулируемые на расчетные расходы в зависимости от заданного режима, например скорости подачи.iIopшень 19 связан с распределителем 20, регулирующим расход и направление рабочего потока жидкости к гидродвигателям 3 h 4 непосредственно, кото- рые передают крутящие моменты приводным звездочкам 21 и 22, Дроссели 23 и 24 служат для управления режимами подвода, забуривания и отвода режущего инструмента 2 от забоя.

От вала гидродвигателя 5 передача крутящего момента шпинделю 1 с режущим инструментом 2 может осуществляться через передачу или непосредственно, если в бурильной машине используются высокомоментные гидроцвигатели.

Подающий механизм 25 выполнен в виде приводных 21 и 22 и натяжных 26 и 27 звездочек, которые установлены на неподвижных направляющих 28, две блок-звездочки 29 и 30 установлены на подвижной каретке 31, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 32. Кроме того, на подвижной каретке 31 подающего механизма 25, представляющего собой цепную дифференциально-полиспастную передачу, жестко установлен гидродвигатель 5 вращения шпинделя I с режущим инструментом 2.

В процессе забуривания дроссели

10,18,23 и 24 открыты на величину,необходимую и достаточную для плавного подво,ца режущего инструмента 2 к забою, а дроссель !7 полностью открыт.

Дроссели 10,17,18,23 и 24, гидроцилиндр 13 и распределитель 20 образуют блок управления режимом бурения.

Бурильная машина работает следующим образом.

При включении бурильной машины электродвигатель 6 начинает вращаться и приводит в движение рабочие органы насоса 7 постоянной производительности. Вследствие работы насоса 7 через фильтр .8 по напорным магистралям .33

35 рабочая жидкость (масло) подается одновременно к гидродвигателю 5, дросселю 10, гидрораспределителю 20 и предохранительному клапану 9. В зависимости от необходимого режима бурения, например„ для крепких трещиноватых горных пород гидросопротивление гидродвигателя 5 устанавливается меньшим, чем гидросопротивление дросселя 10 на величину, необходимую и достаточную для создания на исполнительном органе соответствующего момента сопротивления бурению.

Поскольку в начальный момент работы бурильной машины контакт инструмента 2 с забоем отсутствует, а значит от утствует и момент сопротивления бурению на нем, следовательно, гидросопротивление гидродвигателя 5 будет меньше гидросопротивления регулятора режима в виде дросселя !О.

1232795

Это приведет к тому, что расход масла через гидродвигатель 5 будет больше расхода через дроссель !О и больше расхода через дроссель 17, соответствующего в свою очередь опреде- 5 ленному расходу через дроссель 18.

Следовательно, часть масла, равная разности его действительного расхода через гидродвигатель 5 и возможного для определенного режима через дрос- )О сель 17, поступит в поршневую полость 13 гидроцилиндра )2, создав там определенное давление, которое по величине больше давления в штоковой полости 14. Разность давлений соответствует определенному усилию, действующему на дно поршня 17 со стороны полости !3, и перемещает поршень

l9, а также связанный с ним или через передаточный механизм золотник гидрораспределителя 20 в правое положение (по чертежу) .Вследствие этого часть рабочей жидкости поступает к гидродвигателям подачи 3 и опорного момента 4 и подвижная каретка 31 подающего механизма 25 осуществляет подачу гидродвигателя 5 и исполнительного органа на забой.

По мере внедрения инструмента 2 в буримую скважину им воспринимается все более увеличивающийся момент сопротивления бурению. При достижении момента сопротивления бурению величины, отвечающей заданному режиму, при которой гидросопротивление гидродвигателя 5 соответствует установленному для данного режима гидросопротивлению дросселя 10, для поршня 19 гидроцилиндра 12 наступает период динамического равновесия. Этот период ха40 рактеризуется тем, что с одной стороны на поршень 19 гидроцилиндра 12 вдоль егс оси действует усилие, создаваемое давлением в полости 13, а с другой стороны это усилие уравновешивается усилием, создаваемым давле45 кием в полости 14. Период динамического равновесия соответствует определенному режиму работы бурильной машины, например определенной категории крепости горных пород.

При нарушении динамического равновесия, например, иэ-за возрастания момента сопротивления бурению на исполнительном органе вследствие увеличения крепости горных пород результирующее усилие будет приложено к поршню 10 гидроцилиндра 12 со стороны штоковой полости 14 и переместит его и связанный с ним золотник гидрораспределителя 20 на некоторую величину влево от его первоначального положения. Такое изменение положения золотника гидрораспределителя 20 уменьшит поток рабочей жидкости к гидродвигателям 3 и 4 подающего механизма 25 и соответственно скорость подачи каретки 31 с гидродвигателем 5 и инструментом 2 на забой. При этом скорость подачи будет снижаться до тех пор, пока для поршня 19 гидроцилиндра 12 вновь не наступит динамическое равновесие.

При значительном возрастании момента сопротивления на инструменте 2,. например, за счет прихвата или заштыбовки поршень )9 и золотник гидрораспределителя 20 переместятся результирующим усилием, действующим со стороны штоковой полости 14, в крайнее левое положение. Такое изменение положения золотника гидрораспределителя 20 осуществит переброску потока рабочей жидкости к гидродвигателям

3 и 4 подающего механизма 25, что приведет при неизменной настройке гидродросселей 23 и 24 к перемещению подающей каретки 31 назад. Это происходит до тех пор, пока íà -ращающемся инструменте 2 момент сопротивления вращению не снизится до заданного и поршень 19 гидроцилиндра 12 не займет первоначальное положение, В случае исчезновения нагрузки на инструменте 2 происходи наибольшая подача его на забой.

1232795

Составитель N.Còðåëîâ

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Редактор А.Козориэ

Заказ 2748/33 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4