3.13. Вращательно-подающие механизмы (впм) буровых станков.

Конструкция вращательно-подающего механизма определяет принципиальное отличие буровых станков, скорость вращения и подачи инструмента, осевые нагрузки, крутящие моменты, а также длительность вспомогательных операций.

В настоящее время применяются 3 типа вращательно-подающих механизмов: патронный, шпиндельный и роторный. Рассмотрим эти типы на примере ВПМ станков шарошечного бурения.

3.13.1. Вращательно-подающий механизм патронного типа (см. схему) применяются как на отечественных станках 2СБШ-200, так и на американских моделях (станки фирмы «Джой»).

Рассмотрим в качестве примера устройство и принцип работы вращательно-подающего механизма патронного типа состоящего их 3^х основных частей:

• вращателя;

• гидропатрона;

• гидродомкратов подачи.

Вращатель крепится к платформе (раме) станка. Он состоит из электродвигателя вертикального исполнения (асинхронного 2^х скоростного переменного или постоянного тока) и 2^х скоростной коробки передач.

Патрон – клиновой, гидромеханического типа.

Принцип действия ВПМ патронного типа. Вращение от электродвигателя 11 через редуктор 10 передается роторному колесу 9. Роторное колесо выполнено как одно целое с шестигранной обоймой. Роторное колесо вращает шпиндель 2, который выполнен с зазором относительно шестигранной обоймы колеса 9 и может свободно перемещаться относительно него. Подъем и опускание шпинделя 2 относительно роторного колеса 9 осуществляется с помощью 2^х гидродомкратов подачи 8.

Перед началом бурения масло подается в верхнюю полость корпуса гидропатрона 5´, поршень 5 гидродомкрата опускается вниз и заставляет перемещаться вниз клиновую шайбу 3. Клиновая шайба 3, надвигаясь на клиновые кулачки 4, своей внутренней конусной поверхность смещает их к центру патрона и прижимает к буровой штанге 1. В результате этого происходит крепление буровой штанги 1 в шпинделе 2.

Далее включается вращатель (10,11) и гидродомкраты подачи 8 и начинается процесс бурения. Непрерывное бурение происходит на длину хода поршня цилиндров гидродомкрата подачи.

Схема вращательно-подающего механизма патронного типа

В крайнем нижнем положении гидропатрона срабатывает концевой выключатель и меняется направление подачи жидкости к исполнительным гидроцилиндрам – гидропатрон разжимается и гидроцилиндры перемещают его вместе со шпинделем к верху (буровая штанга остается в скважине).

В крайнем верхнем положении снова срабатывает концевой выключатель и патрон останавливается и гидросистема возвращается в исходное положение (патрон зажат, гидроцилиндры включены на подачу ). Извлечение бурового става из скважины происходит аналогичным образом. Управление гидроцилиндрами ручное или автоматическое.

3.13.2. Вращательно-подающие механизмы шпиндельного типа. Бывают 2^х типов:

• с канатно-полиспастной подачей;

• с цепной подачей.

Первый тип подачи у нас в стране нашел широкое применение. Он установлен на станках СБШ-250 МН. Цепная подача применяется на зарубежных конструкциях буровых станков.

Рассмотрим в качестве примера конструкцию вращательно-подающего механизма станка СБШ-250 (см. схему).

Вращательно-подающий механизм состоит из:

• вращателя торцевого (шпиндельного) типа;

• канатно-гидравлической подачи.

Вращатель состоит из:

• синхронного электродвигателя фланцевого исполнения;

• 2^х скоростного редуктора.

Механизм подачи канатно-гидравлический, включает в себя:

• два гидродомкрата подачи;

• канатно-полиспастную систему.

Ход поршня гидроцилиндра 2м. четырехкратная полиспастная система обеспечивает непрерывную подачу бурового става на глубину 8м.

Канатно-полиспастная система состоит из:

• двух напорных канатов;

• двух подъемных канатов;

• шести неподвижных блоков, размещенных в нижнем основании мачты;

• шести неподвижных блоков, размещенных на верхней части мачты;

• восьми подвижных блоков, установленных на штоках гидродомкратов.

Напорный канат 7 одним концом прикреплен к раме станка, а второй его конец крепится напорной траверсе 12, соединенной жестко с опорным узлом 13.

Подъемный канат 8 крепится одним концом к верхней обвязке мачты регулировочным болтом 16, а вторым к каретке 4 вращателя.

Принцип действия. При ходе штоков гидродомкратов 6 вверх расстояние между нижними неподвижными блоками 9 и подвижными блоками 11 увеличивается, в следствии чего на буровой став 14 через напорную траверсу 12 и опорный узел 13 с помощью напорного каната 7 передается осевое усилие. Одновременно сокращается расстояние между блоками 10 закрепленными в верхней части мачты и подвижными блоками 11 штоков, ослабляется натяжение подъемного каната 8 и вращатель имеет возможность перемещения вниз. При этом вращатель оказывается всегда застрахованным подвесом на подъемных канатах 8 в случае аварийного обрыва напорного каната 7.

Напорная траверса 12 соединена с кареткой 4 вращателя направляющими и имеет возможность перемещаться относительно каретки.

Схема шпиндельного вращательно-подающего механизма

станка СБШ-250 с канатно-полиспастной подачей

В нерабочем состоянии траверса опирается на нижнюю часть каретки вращателя и вместе с ней висит на подъемных канатах. В рабочем положении траверса опирается через буровой став и шарошечное долото на забой скважины. Вращатель жестко крепится на каретке.

Схема шинно-зубчатой муфты и опорного узла.

Регулировка длины напорных и подъемных канатов регулировочными болтами 16 и муфтами 17 производится с таким расчетом чтобы в процессе бурения между напорной траверсой и нижним упором каретки был зазор 70 мм за счет шлицевой части шинно-зубчатой муфты. В процессе бурения этот зазор вытяжки канатов и может быть компенсирован в пределах до 55 мм эластичностью шины шинно-зубчатой муфты.

Схема реечно-цепного механизма подачи

Вращатель станка расположен на каретке, связанной с валом подвижных звездочек механизма подачи.

Подача бурового става на забой осуществляется при помощи замкнутой цепи, перемещаемой приводной звездочкой, которая в свою очередь приводится во вращение гидродвигателем. Перемещение цепи приводит во вращение подвижные звездочки, которые жестко укреплены на валу. На концах вала закреплены шестерни, находящиеся в зацеплении с рейками. Поэтому вращение вала приводит к подъему или опусканию бурового става.