Способ виброзащиты бурового станка

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл, Е 21 С 1/00 Гевударствкнный комитет ао Мелам изобретений н открытий(5 Й) СПОСОБ ВИБРОЗАЩИТЫ БУРОВОГО СТАНКА Изобретение относится к горнойпромышленности и может быть использовано при вращательном бурении,преимущественно взврывных скважинтрехшарошечными долотами,Известны способы виброзащиты буро 5вых станков путем пассивной виброизоляции бурового станка от доло та. При этом непосредственнонад долотом или на вращателе уста-.навливают амортизаторы с упругимиэлементами относительно малой жесткости 11.Недостатком этого способа является низкая эффективность виброизоляции,в области низких частот (ниже 15 Гц),Известен способ виброзащиты осуществляемый путем изменения отношения частоты собственных колебаний бурового станка к частоте вращения бурового става, испытывающего про" дольные колебания, возбуждаемые взаимодействием зубьев долота с забоем скважины или дополнительным источником 1 колебаний, встроенным в буровой став. По этому способу при возникновении опасных для бурового станка или машиниста вибраций снижают частоту вращения бурового става, а также в отдельных случаях и осевое усилие. Такой способ:виброзащиты бурового станка является достаночно эффективным для снижения пиковых вибрационных перегрузок2.Однако данный способ не обеспечи- - вает снижения общего уровня вибрации и, кроме того, из-за необходимости периодического значительного уменьшения частоты вращения бурового става и осевого усилия применение способа снижает среднюю производительность бурового оборудования, особенно при бурении по часто перемежающимся и сильнотрещиноватым породам.Цель изобретения - снижение уровня вибраций и повышение динамической устойчивости бурового станка,8941Поставленная цель достигается тем, что при изменении отношения частоты собственных колебаний бурового станка к частоте вращения бурового става, испытывающего продольные ко-лебаниячастоту собственных .колебаний бурового станка поддерживают по величине меньшей, чем 0,4 от частоты продольных колебаний бурового става, а отношение частоты собственных колебаний бурового станка к частоте вращения бурового става выбирают в соответствии с соотношением К - 1 с 1 сК,где Г - частота собственных колебаний бурового станка, 1с 40 При заданной частоте вращения бурового става, например, 150 об/мин, я частоту собственных колебаний бурового станка выбирают в диапазоне 5- 7,5 Гц, при этом частоту продольных колебаний бурового става поддерживают на уровне не менее 19 Гц. 55Для возбуждения продольных колебаний бурового става помимо встроенного вибратора можно также использо 1) - частота вращения бурового1 Остава - ;,сК - число лап долота.Отличительными признаками способа являются выбор значения отношения частоты собственных колебаний ьстанка к частоте вращения буровогостава в диапазоне соотношения, указанного формулой, а также ,поддержаниечастоты собственных колебаний бурового станка на уровне 0,4 от частоты ЗОпродольных колебаний бурового става.При вращательном бурении трехшарошечным долотом способ осуществляется следующим образом.В процессе бурения источником колебаний относительно небольшой мощности (например, электрическим илипневматическим вибратором, встроеным в буровой став) возбуждают продольные колебания бурового става,например, с частотой 30 Гц. При этомчастоту собственных колебаний бурового станка поддерживают на уровнене более 10-12 Гц, например, 9 Гц,в этом случае частоту вращения бурового става выбирают в диапазоне 180270 об/мин. вать вибрацию, генерируемую зубьями,долота при перекатывании по забоюскважины. В этом случае на верхнемконце или на верхнем и нижнем концах бурового става размещают амортизаторы, например, над долотом и натраверсе вращателя подающего механизма. Такая установка амортизаторовобеспечивает корректировку частотыи амплитуды продольных колебаний бурового става.Поддержание частоты собственныхколебаний бурового станка на требуемом значении при необходимости можноосуществить, например, амортизаторами, размещенными на всех опорных точках бурового станка, т,е. на домкратах горизонтирования и на траверсевращателя подающего механизма.На фиг, 1 показаны кривые изменения среднего значения размаха колебаний нагрузки (в относительных единицах) при изменении отношения частоты собственных колебаний буровогостанка (ГС) к частоте вращения бурово,го става (0 ); на фиг. 2 - изменения основного отклонения нагрузкив процентах при изменении отношениячастоты продольных колебаний, возбуждаемых в буровом ставе (Г Т), к чассТтоте собственных колебаний буровогостанка (.Х 3.Кривая 1 - станок с частотой собственных колебаний 9,5 Гц, кривая 24,5 Гц Как видно из фиг. 1, в диапазоне отношений 2 -: 3 имеется минимумколебания нагрузки, причем наиболеерациональные значения лежат в окрестности отношения, равного трем,Как видно из фиг.2в случаяхпревышения частоты продольных колебаний, возбуждаемых в буровом ставе,над частотой собственных колебанийбурового станка в 2,5-3 раза основное отклонение нагрузки значительноснижается.Снижение размаха колебаний и основного отклонения нагрузки обеспечивает значительное снижение уровнявибрации и повышение динамическойустойчивости.Снижение уровня низкочастотныхвибрации и повышение динамическойустойчивости бурового станка обеспечивает стабилизацию режимов работыв области высоких значений частотывращения бурового става и осевой нагрузки на долото, а также позволяет894183получить низкиеуровни вибрации влюбом наперед заданном диапазоне частоты вращения бурового става, что расширяет технологические возможности бурового оборудования .и способствует повышению его производительности. Формула изобретенияСпособ виброзащиты бурового станка, включающий изменение отношения частоты собственных колебаний бурового станка к частоте вращения бурового става, испытывающего продольные колебания, возбуждаемые взаимодействием зубьев долота с забоем скважины или дополнительным источником колебаний, встроенным в буровой став, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения уровня вибраций и повышения динамической устойчивости бурового станка, сатоту собственных ко- . лебаний бурового станка поддерживают по .величине меньшей, чем О,М от частоты продольных колебаний буровогостава, а отношение частоты собственных колебаний бурового станка к частоте вращения бурового става выбирают в соответствии с соотношениемк -.2ИК,где Г - частота собственных колебаний бурового станкат сфМ- частота вращения бурового1става -сК - число лап долота.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 134646, кл, Е 21 С 1/00, 1960.2. Суханов А,ф. и др, Вибрацияи надежность работы станков шарошечного бурения. М нНедраф, 1969,с. 71-79 (прототип),ХатОтйоыение цаетотпХсфг Составитель И,Земляницы Техред М, Тепер Кор тор Г, Ога дактор М.Тка Заказ 114 52 Тираж 630 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4