Вращательно-подающий механизм буро-вого ctahka

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическикРеслублик840317(53) УДК 622.243. .92,05 (088.8) по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Г. Г, Проценко и Л. Х. Корман Рудненский индустриальный институт Министерства высшего и среднего специального образования Казахской ССРИ зобретение относится к бурильным ма шинам, преимущественно к станкам шарошечного бурения для горного производства.Известны врашательно-подаюшие механизмы буровых станков, которые содержат устройства, создающие периодические ударные нагрузки на разрушающий инструмент 1) , 2.Недостатки известных врашательно-подающих механизмов заключаются в том, что при создании неуправляемых ударных воздействий на забой происходит образование углублений в местах локальных неоднородностей породы (например, трещины), которые, являясь источниками внешних возмушений на динамическую систему станка вызывают интенсивные вибрации бурового стзнка.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является врашательно-подаюший механизм, снабженный инерционным ударным устройством 31.Недостаток этого врашательно-подающего механизма состоит в том, что ударное устройство в зависимости от соотношения частоты внешних возмущений со стороны забоя и частоты собственных колебании .массы ударника может раоотдть или только в режиме демпфирования колебаний бурового станка за счет выравнивания профиля забоя или в режиме интенсивного рдз рушения породы при одновременноч возникновении значительных вибрации бурового станка, которые снижд.ют эффективность бурения из-за снижения стойкости бурового инструмента и долговечности элечентов врашательно-подающего механизч стнкз.Цель изобретения - повышение эффективности б ренияУказанная цель достигегся тем, что врашательно-подающий мехнизм бурового станка, содержаший приво", подачи, привод вращателя, буровой ств, остоящий из буровых штанг и ударного узл. включд 1 ошего ударник, нзковальшо, п 1 ц ходник, шлицевое соединение и породоразрушдющий инструмент, снабжен заддтчпком частоты вращения бурового става, ддтчиком вибраций бурового става, тиристорным преобразователем и тиристорным ключом, при этом выход задатчика частоты вращения бурового става подключен ко входу тиристорного преобразователя, выход которого связан через двигатель с датчиком вибрацийбурового става, выход которого подключен через тиристорный ключ ко входу задатчика частоты вращения бурового става, причем датчик вибраций бурового става связан с ударным узлом. Параметры привода вращателя и ударного узла выполнены с соотношениямиЪЗК(Й 2+Къ) К 1 О 3/ с11 хРЬ+11 згде О - стабилизированное напряжение питания задатчика, В;%,Я 3- сопротивления потенциометрического моста задатчика, Ои,"К - статический коэффициент передачи привода вращателя;С -жесткость упругих элементов ударника, ни;ь в мас ударника, кг.Кроме того, ударник выполнен в виде цилиндра, установленного на пружинах в первой буровой штанге, длина которого равна длине буровой штанги, а наковальня соединена с буровым инструментом и связана через скользящее шлицевое соединение с переходником бурового става.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкция ударного механизма.Вращательно-подающий механизм бурового станка (фиг. 1) содержит привод подачи, привод врашателя, включающий двигатель 1 и тиристорный преобразователь 2, буровой став 3, соединенный с двигателемчерез редуктор и муфту, ударный узел 4, установленный в буровои ставе 3, датчик 5 вибраций бурового става, соединенный через тиристорный ключ 6 и задатчик 7 частоты вращения бурового става с тиристорным преобразователем 2.Ударный узел (фиг, 2) включает ударник 1, установленный на пружинах 2 в первой штанге 3 бурового става и наковальню 4, соединенную с буровым инструментом 5 и связанную через скользящее шлицевое соединение 6 с переходником бурового става 7.При работе бурового станка, вследствие наличия локальных неоднородностей породы на забое образуется волнообразная поверхность, возмущения от которой через буровой став на привод подачи и привод вращателя вызывают низкочастотные вибрации бурового станка.Если вибрации бурового става незначительны, тиристорный ключ 6 (фиг. 1) закрыт и ударный узел 4 работает на до.- резонансной частоте, способствуя образованию волнообразности забоя, т. е. происходит интенсивное разрушение породы. 4При достижении вибраций бурового става настроечной величины (при этом вибрации станка достигают допустимой величины согласно санитарных норм СН 245 - 7 )сигнал с датчика 5 вибраций достаточен для открь 1 тия ключа 6, при этом происходит переключение сопротивлений потенциометрического моста задатчика 7 и буровой став начинает вращаться с большей частотой.С увеличением частоты вращения бурового става увеличивается частота внешних возмущений со стороны забоя и ударное устройство начинает работать на зарезонансной частоте, при этом колебания ударника(фиг. 2) происходят в противофазе с внешними возмущениями и ударный узел, создавая ударные воздействия на гребни волн забоя, вызывает их разрушение, тем самым способствуя снижению вибраций бурового става и бурового станка.При снижении вибраций тиристорныйключ (фиг. 1) закрывается, привод враща теля и ударный узел 4 начинают работать впервоначальном режиме интенсивного разбуривания забоя и т. д.Таким образом ударный узел постоянноспособствует интенсивному разрушению породы, а контур обратной связи по вибрации 25управляет работой ударного узла и ограничивает вибрации на допустимом уровне.Энергия, переданная ударникомбуровому инструменту через наковальню 4 (фиг. 2), определяется соотношением 30дт = Т - Т+,г.+ д 2где 1,1+ - соответственно, кинетическая энергия ударника дои после удара;35 М-,М+- соответственно, скоростьударника до и после удара.Скорость ударника 1 после удара по наковальне определяется соотношением+ = о + 1(О Ж40где Уо - скорость движения наковальни 4, которая из-за постоянного контакта с забоем представляет медленно движушую ся преграду,К. - коэффициент восстановлениясоударяюшихся тел, т. е. ударника и наковальни (0(К "1)Поскольку предлагаемым устройствомвращательно-подающего механизма поддер живается околорезонансный режим работыударника 1, то Ч+ )Чо, Ч , и, соответственно рЧ КЧх 2Тогда ЬТ = -(1 - К).2Увеличение энергии удара достигается за счет увеличения скорости Ч при работе ударника на околорезонансных режимах (Ч+-Ч; Кй 1). Соотношения параметров привода вращателя и ударного узла обеспечивают выполнение данного условия, т. е, при отстройке работы ударника по частоте на величину Ь ч = О,ОЗЯБ5В предлагаемом устройстве врашательно-подающего механизма бурового станка обеспечивается создание управляемых воздействий на забой скважины. Это приводит к повышению эффективности бурения, а именно к повышению производительности 10 бурения за счет наложения ударных воздействий на буровой инструмент, ограничению параметров вибраций допустимыми значениями; снижению динамических нагрузок в элементах врашательно-подающего механизма и повышению надежности его работы.Формула изобретения1. Вращательно-подающий механизм 20 бурового станка, содержащий привод подачи, привод врашателя, включающий двигатель и буровой став, состоящий из буровых штанг, ударного узла, включающего ударник, наковальню переходник и породоразрушающий инструмент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения созданием управляемых ударных воздействий на буровой инструмент, он снабжен задатчиком частоты вращения бурового става, датчиком вибраций бурового става, тиристорным преобразователем и тиристорным ключом, при этом выход задатчика частоты вращения бурового става подключен ко входу тиристорного преобразователя, выход которого подключен к двигателю, причем последний связан с датчиком вибраций з бурового става, выход которого подключен через тиристорный ключ ко входу задатчика частоты вращения, причем параметры привода врашателя задатчика частоты вращения, бурового става и ударного узла должны быть связаны соотношениямиЪОЯ 11 А д+Къ) К 1 03 Си К = 1,03 лК ар,ак,Мгде У - стабилизированное напряжение питания задатчика частотывращения бурового става, В;ККфэ- сопротивления потенциометрического моста задатчикачастоты вращения буровогостава, Ом;К - статический коэффициент передачи привода вращателя;С -жесткость упругих элементовударника, ни1 м -масса ударника, кг,2. Механизм по п. 1, отличающийся тем,что, с целью повышения энергии удара, ударник выполнен в виде цилиндра, длина которого равна длине буровой штанги, а наковальня соединена с буровым инструментоми связана через скользящее шлицевое соединение с переходником бурового става,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР588339, кл. Е 21 В 17/06, 974.2. Авторское свидетельство СССР466318, кл. Е 21 В 17/00, 1973.3, Авторское свидетельство СССР459574, кл. Е 21 В 5/00, 1960.сдактор Т. Кугрышеаказ 4698/43В НИИПИ Гпо дел13035, Моск илиал ППП П Составитель Г. ДаниловаТекред А. Бойкас Корректор В. СинТираж 627 Подписноеосударственного комитета СССРм изобретений и открытийва, Ж - 35, Раушская наб., датент, г. Ужгород, ул. Прое я, 4