Бурильная машина Советский патент 1984 года по МПК E21B3/00 E21B44/04 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к бурильным машинам враш,ательного бурения. Известна бурильная машина, включающая шпиндель с режуш,им инструментом, гидродвигатели подачи и враш,ения шпинделя, параллельно подключенные к напорной магистрали, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем враш.ения, и подающий механизм, выполненный в виде приводных, опорных и натяжных звездочек, из которых одна опорная, две натяжные и одна приводная звездочки установлены на неподвижных направляюш,их, при этом приводная звездочка кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 1. Однако надежность работы бурильной машины при бурении пород с различными физико-механическими свойствами относительно невысока. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является бурильная машина, включающая шпиндель с режущим инструментом, параллельно подключенные к напорной гидролинии гидродвигатели подачи и вращения шпинделя в сливной магистрали которых установлен блок управления режимами в виде регулируемых дросселей бурения и забуривания, каретку с блок-звездочками и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка связана с гидродвигателем подачи, все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, а гидродвигатель вращения шпинделя жестко закреплен на каретке 2. Однако при повышении мощности гидродвигателей регулировка усилия дифференциальной подачи в зависимости от физико-механических свойств твердой среды недостаточно чувствительна, вследствие чего снижается надежность конструкции. Цель изобретения - повышение надежности бурильной машины путем увеличения чувствительности регулирования усилия подачи при использовании дифференциального привода. Поставленная цель достигается тем, что бурильная мащина, включающая щпиндель с режущим инструментом, параллельно подключенные к напорной гидролинии гидродвигатели подачи и вращения шпинделя, в сливной магистрали которых установлен блок управления режимами в виде регулируемых дросселей бурения и забурибания, каретку с блок-звездочками и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка связана с гидродвигателем подачи, все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, а гидродвигатель вращения шпинделя жестко закреплен на каретке, снабжена дополнительным гидродвигателем подачи шпинделя, а блок управления режимами - напорным золотником с управляющей камерой, причем дополнительный гидродвигатель связан с опорной звездочкой и к напорной гидролинии подключен перед гидродвигателем вращения шпинделя, при этом напорный золотник установлен на сливе параллельно дросселю забуривания, а управляющая камера золотника сообщена с напорной гидролинией перед гидродвигателем подачи. На чертеже показана принципиальная гидрокинематическая схема машины. Бурильная машина состоит из щпинделя 1 с режущим инструментом 2, трех гидродвигателей 3-5 постоянной производительности (для подачи - дополнительный и опорного момента и вращения 5.Гидродвигатели 3-5 подключены к напорной гидролинии 6 насоса маслостанции (не показан) по смещанной схеме: гидродвигатели подачи 3 и вращения 5 шпинделя 1 включены последовательно, а гидродвигатель 4 опорного момента - параллельно первым двум, при этом по отношению к напорной гидролинии 6 насоса маслостанции они включены параллельно. В сливные гидролинии гидродвигателей включены дроссели 7-9, регулируемые на расчетные расходы в зависимости от заданного режима работы бурильной машины, причем параллельно дросселю 9 включен напорный золотник 10, упраляюшая камера 11 которого подключена к напорной гидролинии 6 насоса маслостанции. При этом дроссели 7 и 8 управляют режимом отвода режущего инструмента от забоя, а дроссель 9 - подвода и забуривания. Так как бурильная машина является безредукторной и основана на использовании высокомоментных гидродвигателей, то выходные валы гидродвигателей 3-5 непосредственно связаны: гидродвигатель 5 - со шпинделем 1 режущего инструмента 2, гидродвигатели 3 и 4 - с опорной, выполняющей в этом варианте подключения гидродвигателей функции дополнительной приводной 12, и приводной 13 звездочками соответственно. Подающий механизм 14 выполнен в виде приводных 12 и 13, натя:кных 15 и 16 звездочек, которые установлены на неподвижных направляющих 17, две блок-звездочки 18 и 19 установлены на подвижной каретке 20, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 21. Кроме того, на подвижной каретке 20 по гающего механизма 14, представляющего собой цепную дифференциально-полиспастную передачу, жестко укреплен гидродвигатель 5 вращения щпинделя 1 с режущим инструментом 2. В процессе забуривания дроссель 9 открыт на величину, необходимую идостаточную для плавного подвода режущего инструмента 2 к забою. В процессе автоматического режима бурения дроссели 7 и 9 полностью ,з-акрыты, а дроссель 8 - полностью открыт. Расход рабочей жидкости через гидродвигатель опорного момента 4 регулируется напорным золотником 10 в зависимости от величины давления в напорной гидролинии 6 насоса маслостанции. При этом скорость подачи режущего инструмента 2 определяется по выражению (n -Rj-n -R l 1/ми, где -частоты вращения выходных валов гидродвигателей подачи 3 и опорного момента 4 соответственно; Д4-радиусы делительных окружностей приводных звездочек 12 и 13 соответственно. Бурильная мащина работает следующим образом. При включении бурильной мащины шпиндель 1 с режущим инструментом 2 начинает вращаться вследствие подвода рабочей жидкости через гидродвигатель 3 подачи к гидродвигателю 5 вращения щпинделя 1, при этом одновременно рабочая жидкость подводится и к гидродвигателю 4 опорного момента из напорной гидролинии 6 насоса маслостанции и далее на слив через соответствующие дроссели 7--9 и напорный золотник 10, если давление в напорной гидролинии 6 насоса маслостанции превыщает заданное давление настройки золотника 10. При этом выходные валы трех гидродвигателей 3-5 начинают вращаться. Выходной вал гидродвигателя 5 вращения через щпиндель 1 и буровые щтанги передает вращающий момент режущему инструменту 2, а выходные валы гидродвигателей 3 и 4 подачи и опорного момента передают вращающие моменты непосредственно сидящим на них соответствующим приводным звездочкам 12 и 13 подающего механизма 14. Вращение натяжных звездочек 15 и 16, установленных как и приводные 12 и 13 звездочки на неподвижных направляющих 17, и блок-звездочек 18 и 19, установленных на подвижной каретке 20, осуществляется от приводных звездочек 12 и 13 посредством бесконечного гибкого элемента 21, охватывающего все звездочки. При возрастании момента сопротивления вращению режущего инструмента 2, например, за счет изменения физико-механических свойств пород или значительного затупления режущего инструмента давление на выходе гидродвигателя вращения 5 щпилделя 1 увеличивается, что в свою очередь, приводит к увеличению давления в напорной гидролинии 6 насоса маслостанции. В результате этого проходное сечение напорного золотника 10 увеличивается, что приводит к увеличению расхода рабочей жидкости через гидродвигатель 4 опорного момента. Так как гидродвигатели 3 и 5 подачи и вращения щпинделя 1 включены последовательно, а но отнощению к гидродвигателю 4 опорного момента - параллельно, то увеличение расхода рабочей жидкости в одной гидролинии приводит к уменьщению его в другой. Частота вращения гидродвигателей 3 и 5 подачи и вращения щпинделя 1 уменьщается,а гидродвигателя 4 опорного момента, соответственно, возрастает. В результате скорость подачи режущего инструмента 2 на забой уменьщается. При использовании изобретения возможно более полное использование гидравлической мощности привода мащины и уменьщение вероятности выхода из строя рабочего режущего инструмента при наличии заклинивания последнего за счет перераспределения скоростей вращения звездочек цепного дифференциально-полиспастного податчика.

БУРИЛЬНАЯ МАШИНА, включающая шпиндель с режущим инструментом, параллельно подключенные к напорной гидролинии гидродвигатели подачи и вращения шпинделя, в сливной магистрали которых установлен блок управления режимами в виде регулируемых дросселей бурения и забуривания, каретку с блок-звездочками и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка связана с гидродвигателем подачи, все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, а гидродвигатель вращения шпинделя жестко закреплен на каретке, отличающаяся тем, что, с целью повы.щения надежности бурильной машины путем увеличения чувствительности регулирования усилия подачи при использовании дифференциального привода, она снабжена дополнительным гидродвигателем подачи шпинделя, а блок управления режимами - напорным золотником с управляющей камерой, причем дос полнительный гидродвигатель связан с опор@ ной звездочкой и подключен к напорной (Л гидролинии перед гидродвигателем вращения шпинделя, при этом напорный золотник установлен на сливе параллельно дросселю забуривания, а управляющая камера золотника сообщена с напорной гидролинией перед гидродвигателями подачи. 00 4 00 4