Бурильная машина Советский патент 1982 года по МПК E21B3/00 

1

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к машинам вращательного бурения.

Известна бурильная машина, включающая шпиндель с режущим инструментом, гидродвигатели подачи и вращения шпинделя, параллельно подключенные к напорной магистрали, каретку с опорными и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения, и подающий механизм, выполненный в виде приводных, опорных и натяжных звездочек, из которых одна натях ная и одна приводная звездочки установлены на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 1.

Недостатком бурильной машины является большая нагрузка на тяговые ветви гибкого элемента, что приводит

,К преждевременному выходу из строя механизма подачи.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности к достигаемому результату является бурильная машина, включающая шпиндель с режущим инструментом, гидродвигатели подачи и вращения шпинделя, параллельно подключенные к напорной магистрали, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения, и Подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом 2.

Недостатком бурильной машины является то, что в ней достаточно трудно обеспечить значительное усилие подач ми шпинделя с рокущим инструментом на забой из-за интенсивного износа GoKOBbix стенок неподвижных направляющих и опор коретки подающего механизма, в конечном итоге: это приводит к снижению надежности работы бурильной машины. Целью изобретения является увеличение усилия подачи инструмента на забой при одновременном повышении надежности маиины в работе. Поставленная цель достигается тем что в бурильной машине, включающей шпиндель с режущим инструментом, гидродвигатели подачи вращения шпинделя параллельно подключенные к напорной магистрали, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана сч гидродвигателем вращения, и подающий механизм, выполненный в виде приводной двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, приводная и опорная звездочки кинематически связаны между собой дополнительной передачей, при этом передача выполне на с возможностью сообщения одинаковых линейных скоростей .в зацеплениях приводной и опорной звездочками карет ки . На чертеже показана кинематическая схема машины. Бурильная машина состоит из гидродвигателей вращения 1 и подачи 2 шпинделя постоянной производительности, параллельно подключенных к напорной гидролинии 3 насоса маслостанции (не показан), в сливные линии которых включены соответственно дроссели k и 5 регулируемые на расчетные расходы в зависимости от заданного режима работы машины, например, скорости подачи шпинделя на забой, шп,инделя с режущим инструментом 6. Выходной вал гидродвигателя вращения 1 шпинделя посредством зубчатой передачи (шестерни внутреннего зацепления 7 и 8) связан с шпинделем с режущим инструментом 6 и одновременно через коническую пару (шестерни 9 и 10) и звездочку 11 и через дополнительную передачу 12 и звездочку 13 связан с бесконечной цепью 1 подающего механизма 15. Подающий механизм 15 представляет собой цепную диффере циально-полиспастную передачу, выполненную в виде бесконечной цепи, охватывающей шесть звездочек: три приводные (звездочки вращателя 11 и 13 и звездочка податчика 16), две натяжные (звездочки 17 и 18) и одна опорная 19, причем звездочки 16-19 установлены на неподвижных направляющих 20, местко связанных с корпусом или манипулятором маиины, а звездочки 11 и 13 на каретке 21, имеющей возможность продольного перемещения относительно неподвижных направляющих 20. Выходной вал гидродвигателя подачи 2 шпинделя через зубчатую передачу (шестерни внутреннего зацепления 22 и 23) и звездочка 16 связаны с бесконечной цепью Н подающего механизма 15. Бурильная машина работает следующим образом. При включении бурильной машины рабочая жидкость одновременно подается к гидродвигателям вращения 1 и подачи 2 шпинделя из напорной гидролинии 3 насоса маслостанции (не показан) и далее идет на слив через соответствующие дроссели 4 и 5, при этом выходные валы гидродвигателей вращения и подачи шпинделя начинают вращаться. Выходной вал гидродвигателя 1 шпинделя передает вращающий (движущий) момент через шестерни зацепления 7 и 3 шпинделю с режущим инструментом 6 и одновременно через коническую пару (шестерни 9 и 10) и звездочку 11, а также через дополнительную передачу и звездочку 1 бесконечной цепи 15 подающего механизма 16. Дополнительная передача 12 может быть выполнена любым, отвечающей следующим требованиям - направления вращения приводной 11 и опорой 13 звездочек каретки 21 должно быть одно и то же и линейная скорость бесконечной цепи 1 должна быть одинаковой, как у участка цепи 1A, примыкающего на приводной 11, так и у участка цепи 1, примыкающего к опорной 13 звездочкам. Дополнительная передача может быть выполнена, например, в виде двух, установленных на валах и звездочек каретки 21 шестерен с передаточным числом, равным единице, и промежуточной шестерни, обеспечивающей одинаковое направление вращения звездочек каретки 21. Бесконечная цепь k, вращаясь, приводит в движение звездочки 16-19, причем последние четыре установлены на неподвижных направляющих 20, а звездочки 11 и 13 на подвижной каретке 21 подающего механизма 15. От выходного вала гидродвигателя подачи 2 шпинделя передача крутящего момента бесконечной цепи 1А подающег механизма 15 осуществляется через зубчатую передачу (шестерни внутреннего зацепления 22 и 23) и звездочку податчика 16, причем последняя враща ется в противоположную сторону вращения звездочек вращателя 11 и 13 с меньшей скоростью, в результате чего каретка 21 подающего механизма 15 по дается на забой. При возрастании момента сопротивления вращению режущего инструмента, например, за счет измерения физиксмеханических свойств буримых горных пород или затупления режущего инструмента, скорость вращения звездо чек вращателя 11 и 13 уменьшаются и одновременно увеличивается скорость вращения звездочки податчика 16, в результате чего скорость линейного перемещения каретки 21 подающего механизма 15 снижается до величины, при которой вновь восстанавливаются первоначальные соотношения моментов вращения на режущем инструменте (звездоч ках вращателя 11 и 13) и звездочке по датчика 16. В случае заклинивания ре ; ущего инструмента скорости вращения звездочек вращателя 11 и 13 близки или равны нулю, а звездочки податчика 16 резко возрастает до наибольшего значения, при этом разность скоростей вращения звездочек 11 или 13 и податчика 16 становится отрицательной, т.е каретка 21 подающего механизма 15 отходит т забоя, разгружая тем самы режущий инструмент. Управляющий дроссель k предназначен для быстрого отвода режущего инст румента от обуриваемого забоя, поэтому при выполнении операции бурения этот дроссель полностью открыт. Управляющий дроссель 5 является задатчиком режима бурения, и исходя из физико-механических свойств горных пород, по которым выполняется бурение, его используют как при предварительной настройке, так и для ручной коррекции в процессе работы машины. Так, например, при закрывании з у« управляющего дросселя 5 в сливной гидродвигателя подачи 2 шпинделя увеличивается давление, и в результате чего обороты его падают. Падают они и у звездочек податчика 1б, одновременно с этим обороты гидродвигателя вращения 1 шпинделя несколько увеличатся, так как гидродвигатели вращения 1 и подачи 2 шпинделя подсоединены параллельно, увеличатся они и у звездочек вращателя 11 и 13. Поскольку скорость линейного перемещения подвижкой кар.етки 21 подающего механизма 15 определяется разностью скоростей звездочек 11 и звездочки 17, то скорость подами- шпинделя с режущим инструментом увеличится. Использование предлагаемого изобретения позволит увеличить усилие подачи режущего инструмента на забой, повысить надех ность работы бурильной машины и, кроме того, возможно производство бурения длинными штангами шпуров и скважин с автоматическим регулированием скорости подачи шпинделя с режущим инструментом на забой за счет испо;1ьзования цепной дифференциально-полиспастной передачи. Формула изобретения Бурильная машина, включающая шпинель с режущим инструментом, гидровигатели подачи и вращения шпинделя, параллельно подключенные к напорной магистрали, каретку с опорной и приводной звездочками, последняя из которых кинематически связана с гидродвигателем вращения, и подающий механизм, выполненный в виде приводной, двух натяжных и опорной звездочек, установленных на неподвижных направляющих, при этом приводная звездочка кинематически связана с гидродвигателем подачи, а все звездочки охвачены бесконечным гибким элементом, отличающаяся тем, что, с целью увеличения усилия подачи инструмента на забой при одновременном повышении надежности машины в работе, приводная и опорная звездочки каретки кинематически связаны между собой дополнительной передачей, при этом передача выполнена с возможностью сообщения одинаковых линейных

79760if78

скоростей в зацеплениях с приводной 1 .Авторское свидетельство СССР по и опорной звездочками каретки. заявке №2908819,кл.Е 21 С 1/02,11.01.80.

Источники информации,2.Авторское свидетельство СССР по

принятые во внимание при экспертизе заявке №2873 79,кл. Е 21 С 1/02,23.01.80,

Г .

rf

j

X

и . .и

п

Т 1 Л 2f

ы« ; X / /5

TV

/J r////j.

21

20