Бурильная машина Советский патент 1984 года по МПК E21B6/02 

:о о эо а: ел

2. Машина по п.1, отличающая с я тем, что она снабжена дополнительНЕЛУи фрикционными дисками, которые установлены на хвостовике

инструмента и на кулачке и кинематически связаны с фрикционным диском вала приводного двигателя.

1. БУРИЛЬНАЯ МАШИНА, включающая корпус, внутри которого установлен подпружиненный цилинхф с боПком и роликом, кулачок с подшипниковым узлом, инструмент, приводной двигатель и узел регулирования реи«има работы машины, отличающ ая с я тем, что, с целью повышения производительности процесса бурения путем расширения диапазона изменения рабочих параметров, узел регулирования выполнен в виде фрикционного диска с центральным углублением, который установлен на валу приводного двигателя, причем ось вращения диска перпендикулярна оси инструмента, при этом диск кинематически связан с кулачком и хвостовиком инструмента.

1

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, к бурильным машинам вращательного бурения с ударным воздействием на непрерывно вращающийся инструмент, находящийся постоянно в контакте с обрабатываемой средой,в частности к бурильным машинам вращательного и ударновращательного бурения для проходки шпуров и скважин с широким диапазоном изменения крепости породы,а также в буровых автоматических устройствах малой мощности.

Известны бурильные машины, обеспечивающие автоматический переход с режима вращательного бурения на ударно-вращательный режим и автоматическое регулирование энергии или частоты ударов по усилию подачи ij.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является бурильная машина, включающая корпус, внутри которого установлен подпружиненный цилиндр с бойком и роликом, кулачок с подшипниковым узлом, инструмент, приводной двигатель и узел регулирования режима работы машины 2 .

Однако известная бурильная маши,на не обеспечивает одновременное регулирование скорости вращения инструмента и частоты 1Хдаров при бурении пород с широким диапазоном изменения крепости. Это связано с низкой эффективностью использования энергии, подводимой к бурильной машине, а значит и с низкой производительностью процесса разрушения пород. С точки зрения повышения производительности разрушения, например, при бурении пород с коэффициентом крепости от 6-8 до 17-18 по шкале проф. М.М.Протодьяконова необходимо скорость вращения инструмента уменьшить в 2-3 раза и увеличить в 2-3 раза частоту ударов на один оборот инструмента. Это позволяет увеличить стойкость бурового инструмента за счет уменьшения его истирания о породы высокой крепости, что также способствует повышению производительности разрушения пород высокой крепости.

Цель изобретения - повышение производительности процесса бурения путем расширения диапазона изменения рабочих параметров.

Указанная цель достигается тем, что в бурильной машине, включающей корпус, внутри которого установлен

подпружиненный цилиндр с бойком и роликом, кулачок с подшипниковым узлом, инструмент, приводной двигатель и узел регулирования режима работы машины, последний выполнен

Q в виде фрикционного диска с центральным углублением, который установлен на валу приводного двигателя, причем ось вращения диска перпендикулярна оси инструмента, при этом диск кинец матически связан с кулачком и хвостовиком инструмента.

Кроме того, бурильная .машина снабжена дополнительными фрикционныI ми дисками, которые установлены на хвостовике инструмента и на кулачке

0 и кинематически связаны с фрикционным диском вала приводного двигатетеля.

На фиг. 1 изображена схема бурильной машины; на фиг, 2 - диа5 граммы изменения скорости вращения инструмента и частоты ударов в зависимости от усилия подачи. 1

Бурильная машина включает в себя

0 приводной двигатель 1, установленный в корпусе 2. в подшипниковых узлах 3 корпуса размещены цилиндр 4 и хвостовик 5 инструмента. Цилиндр 4 от вращения ограничен шлицами CL корпу5 са 2 и подпружинен пружиной 6. Внутри цилиндра 4 размещены пружина 7 и боек 8, который взаимодействует посредством ролика 9 с профилем кулачка 10, установленного на цилиндре 4 посредством подшипникового узла 11. На кулачке 10 жестко установлен фрикционный диск 12. Хвостовик 5 . и цилиндр 4 связаны посредством под шипникового узла 13. На хвостовике 5 жестко установлен фрикционный

5 диск 14. На валу приводного двигателя 1 жестко установлен фрикционный диск 15, который имеет углубление б в центре и кинематически связан одновременно с фрикционным диском 12

0 и фрикционным диском 14. При сборке механизма диск 12 устанавливается таким образом, что он находится напротив углубления б фрикционного диска 15. Кожух 16 корпуса 2 служит

5 для защиты механизма от попадания пыли,

Бурильная машина работает следующим образом.

При бурении двигатель 1 посредством фрикционного диска 15 и диска 14 вращает хвостовик 5 инструмента. Усилие подачи, приложенное к корпусу 2, невелико, и цилиндр 4 находится в крайнем нижнем положении. При этом вращение диску 12 не передается. Вследствие этого кулачок 10 неподвижен относительно цилиндра 4. Следовательно, ударный механизм не работает .

В режиме вращательного бурения при увеличении крепости буримой породы возрастает усилие подачи. При достижении усилия подачи некоторого значения РЛ , которое определяется усилием предварительного поджатия пружины 6, корпус 2 начинает смещаться вниз относительно хвостовика 5 и цилиндра 4. Это приводит к уменьшению радиуса сцепления фрикционного диска 15 с диском 14, что вызывает уменьшение скорости вращения хвостовика 5. При достижении усилия подачи некоторого значения Рр начинается взаимодействие диска 12 с фрикционным диском 15 по минимальному его радиусу. Начинается вращение кулачка 10 относительно цилиндра 4. Это приводит к взводу бойка 8 и сжатию пружины 7. Когда ролик 9, подняв боек 8 на максимальную высоту профиля кулачка 10, соскакивает с верхней точки профиля, боек 8 под действием сжатой рабочей пружины 7 разгоняется и наносит удар по хвосном

Пё

РПО ШРпмаксРп

тонику 5, т.е. начинает работать ударный механизм.

Как видно из диаграммы, в диапазоне усилия подачи от О доР бурильная машина реализует вращательный режим бурения. В диапазоне усилий подачи от РП до Pj, бурильная машина, реализует вращательный режим бурения с регулированием скорости вращения инструмента. В диапазоне уси- 0 ЛИЙ подачи от Р до Pq бурильная машина реализует ударно-вращательный режимработы с регулированием как скорости вращения инструмента, так и частоты ударов, причем скорость враще5 ния инструмента падает с номинальной п доминимальной п , а частота ударов возрастает от О до максимальной Начиная с усилия подачи Р бурильная машина реализует ударновращательный режим работы с постоянной минимальной скоростью вращения инструмента и максимальной частотой ударов.

По окончании бурения податчик (не показан) тянет корпус 2 вверх

5 вследствие этого хвостовик 5 и цилиндр 4 опускаются в крайнее нижнее положение, диск 12 кулачка 10 выходит из кинематической связи с фрикционным диском 15,и следовательно,

0 выключается ударный механизм. Инструмент при этом вращается с номинальной скоростью..

Использование изобретения при бурении гранита позволяет снизить

5 объемную работу разрушения примерно в 1,3 раза и увеличить удельную подачу инструмента примерно в 2 раза.

паке

мин

Фиг. 2