Устройство для вибровращательного бурения

"1 1;д ТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ нос че- полоети 22 ледовате ухтин,и А.А.Си ЬН 8303 29 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОВРАЩАТЕЛГО БУРЕНИЯг 1 Зг,делу и позволяет повысить надработы устройства за счет обения автоматической стабилизац жения самоходного шасси. Оно имеподрессорные относительно тележклонжероны 20 с направляющей 3, на которой установлен гидроциликдр (ГЦ)17 подачи. Шток ГЦ 17 связан с вибровращательной буровой кареткой 2 сгидродвигателями (ГД) вращателя 14 ивибратора 15. Последние сообщаютсяс напорными магистралями (М) 28 и 30соответствующих насосов 27 и 29, Между тележкой 22 и лонжеронами 20 размещен уравнительный ГЦ 23. Поршневаяот которых вращательный момент передается на шпиндель 9, соединенный сбурильной трубой 10, оснащенной коронксч 1. Последняя разрушает буримые породы периодическими силовымивоздействиями, направленными нормально к плоскости забоя, и среэывающимиусилияМи эа счет приложейия крутящего момента. Дросели 33 и 34 позволяют управлять скоростью подачи илиотвода каретки 2, 1 ил. 1298370 полость 25 ГЦ 23 сообщена через М 32 с поршневой полостью 8 ГЦ 17 и через регулируемый дроссель 33 - с М 30, Штоковая 24 полость ГЦ 23 сообщена через М 31 со штоковой 19 полостью ГЦ 17 и через регулируемый дроссель 34 - с М 28. Слив масла иэ ГД осуществляется через М 37 в маслобак 38, а оттуда через фильтр 39 по М 40 , оно поступает в насосы 27 и 29. От насосов 27 и 29 масло подается в ГД, ВИзобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для разрушения горных пород вибровращательным способом.Цель изобретения - повышение на дежности работы устройства эа счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шасси.На чертеже изображено предлагаемое устройство. ЮУстройство для вибровращательного бурения содержит раму 1 вибровращательной каретки 2, установленную на направляющей 3. В корпусе вибровращательной каретки 2 установлен вал 4 с жестко насаженными на нем шестернями-дебалансами 5, находящимися в постоянном зацеплении с шестернямидебалансами 6, свободно насаженными на червячном валу 7 редуктора-враща теля. Червячный вал 7 находится в зацеплении с червячным колесом 8, жестко закрепленным на шпинделе 9, на котором укрепляется бурильная труба 10 с коронкой 11. На концах валов 4 и 725 жестко насажены звездочки 12 и 13 цепных передач, на выступах рамы установлены гидродвигатель 4 вращателя и гидродвигатель 15 вибратора, связанные цепными передачами со эвеэ дочками 12 и 13. Вибровращательная каретка 2 присоединена к раме 1 пружинами 16. К направляющей 3 присоединен силовой цилиндр 17 с поршневой полостью 8 и штоковой полостью 19, 35 шток которого связан с рамойНаправляющая 3 смонтирована на лонжеронах 20 самоходного шасси, ось 21 которого соединена с тележкой 22. 2В выступе тележки 22 установлен уравнительный гидроцилиндр 23 со штоковой 24 и поршневой 25 полостями. Лонжероны 20 и тележка 22 соединены рессорой 26. Устройство снабжено насосом 27, напорная магистраль 28 которого сообщена с гидродвигателем 14 вращателя, а также насосом 29, напорная магистраль 30 которого сообщена с гидродвигателем 15 вибратора.Кроме того, штоковые полости 19 и 24 гидроцилиндров 17 и 23 соединены магистралью 31, а поршневые полости 18 и 25 - магистралью 32. Магистрали 28 и 31, а также 30 и 32 соединены через первый 33 и второй 34 регулируемые дроссели, а насосы 27 и 29 снабжены предохранительными клапанами 35 и 36. Слив масла иэ гидродвигателей 14 и 15 осуществляется через магистраль 37 в маслобак 38. Из маслобака 38 масло через фильтр 39 по магистрали 40 поступает в насосы 27 и 29. Масло от насосов 27 и 29 подается в гидро- двигатели вращателя 14 и вибратора 15, которые цепными передачами через звездочку 12 вращают вал 4 вибратора, а через звездочку 13 - червячные вал 7 и колесо 8 вращателя. Жестко соединенные с валом 4 ведущие шестерни-дебалансы 5 входят в зацепление с ведомыми шестернями-дебалансами 6, свободно насаженными на ступицах червячного вала 7. Червячное колесо 8 передает крутящий момент на шпиндель 9, с которым соединена бурильная труба 10, оснащенная коронкой 11,3 12983При вращении неуравновешенных 1 пестерен-дебалансов 5 и 6 образуются направленные вдоль оси бурильной трубы колебания, синхронные с частотой вращения шестерен-дебалансов, Таким образом коронка 11 разрушает буримые породы периодическими силовыми воздействиями, направленными нормально к плоскости забоя, и срезывающими усилиями, развиваемыми рабочими кром ками коронки, в результате приложения крутящего момента.Особенность вибровращательных буровых установок с раздельным приводом двигателей вибратора 15 и враща теля 14 заключается в том, что при изменении физико-механических свойств буримых пород нагрузка на двигатель вибратора 15 изменяется несущественно, а нагрузка на двигатель вращате ля 14 существенно изменяется в зависимости от свойств буримых пород и осевого усилия бурового снаряда на забой скважины. Поэтому разность нагрузок на двигатели вибратора 15 и вращателя 14 может служить мерилом процесса бурения, а поддержание заданного соотношения этих нагрузок - основой регулирования процесса.Автоматическое регулирование про цесса бурения в зависимости от сопротивления горных мерзлых пород разрушению осуществляется следующим образом.35При бурении однородных по литологическому составу грунтов процесс бурения стабилизирован и нагрузка на гидродвигатели вращателя 14 и вибратора 15 не превьппают допустимых значений. Площадь поршневой полости 18 больше площади штоковой полости 19, поэтому буровая коронка 11 прижимается к забою с заданным усилием.При проходке мерзлых слоев россыпи, представленных галечниковым материалом, амплитуда колебаний вибровращательной каретки 2 увеличивается, вследствие чего уменьшается нагрузка на гидродвигатель 14 вращателя, так как коронка 11 большую часть времени находится в отрыве от забоя, поэтому давление в магистралях 28 и 31, а также в штоковой полости 19 снижается, что приводит к дополнительному прижатию буровой коронки 11 к забою.При проходке слоев россыпи, представленных мелкодисперсным материа 70 4лом, связанным льдистой прослойкой, момент вращения на разрушающем инструменте возрастает, вследствие чего увеличивается нагрузка на гидродвига:тель 14 вращателя из-за постоянного контакта коронки 11 с разрушаемой средой, что приводит к повышению давления в магистралях 28 и 31 и в штоковой полости 19 силового цилиндра 17, т.е. усилие подачи на забой уменьшится.Регулируемые дроссели 33 и 34 позволяют управлять скоростью подачи или отвода вибровращательной каретки 2 и тем обеспечивают возможность ведения оптимального процесса разрушения крепких пород при положительном зазоре между коронкой бурового снаряда и плоскостью забоя.При снижении давления в магистралях 28 и 31 (при бурении галечниковых материалов) снижается давление и в штоковых полостях 19 и 24, это приводит к прижатию бурового органа к забою, а уравнительный цилиндр 23 компенсирует реакцию силового цилиндра на рессору 26 и не дает ей сжиматься.Точно так же при повьппении давления в магистралях 28 и 31 (при бурении мелкодисперсных материалов) повышается давление в штоковьгх полостях 19 и 24, эта приводит к уменьшению давления на забой, а уравнительный гидроцилиндр 23 не дает разжаться рессоре 26,Формула изобретенияУстройство для вибровращательногобурения, включающее самоходное шассис подрессоренными относительно тележки лонжеронами, имеющими направляющую, на которой закреплен гидроцилиндр псдачи, шток которого связан с вибровращательной буровой кареткой с гидродвигателями вращателя и вибратора, сообщенными с напорными магистралями соответствующих насосов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности работы устройства за счет обеспечения автоматической стабилизации положения самоходного шас и, устройство снабжено двумя регулируемыми дросселями и уравнительным гидроцплиндром, ус,тановленным между тележкой н лонжеронами, причем поршненая полость уравСоставитель Е.СтолбцовТехред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская Редактор А.Сабо Тираж 455 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 871(32 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1298370 6иительного гидроцилиндра сообщена с уравнительного гидроцилиндра сообщепоршневой полостью гидроцилиндра по- на со штоковой полостью гндроцнлинддачи и через первый регулируемый ра подачи и через второй регулируедроссель - с напорной магистралью мый дроссель с напорной магистралью насоса вибратора, а штоковая полость 5 насоса вращателя,