книги / Справочник механика по геологоразведочному бурению

Буровой станок УКС-ЗОМ

Станок УКС-ЗОМ предназначен для бурения ударно-канатным способом скважин большого диаметра, проходимых с целью:

а) глубинного осушения обводненных угольных месторождений; б) артезианского водоснабжения;

в) доставки через скважины к подземным выработкам крепежного материала подачи воздуха для вентиляции и др.

Станок оснащен ударным оттяжным механизмом и тремя лебедками для чистки скважин желонкой, спуско-подъемных операций с буровым снарядом н желонкой, а также для спуско-подъемных операций при креплении скважины трубами. Станок имеет телескопическую мачту шестового типа с кронбалкой, кошкой и червячной талью. Все механизмы станка смонтированы на металличе­ ской раме, установленной на пневматических колесах от автомашины ЗИЛ-150.

Техническая характеристика станка приведена в табл. 1.35. Кинематическая схема бурового станка УКС-ЗОМ приведена на рис. 1.32.

От приводного электродвигателя через клиноременную передачу 10 приводится во вращение вал 1, на котором свободно закреплены шестерни 4, 7 и 9 и звездоч­ ка 3, подключаемые к валу с помощью фрикционных многодисковых муфт 2, 5, 6 и 8. Шестерня 9 через шестерню 18 приводит во вращение желоночный бара­ бан 13, свободно сидящий на оси 11. Через шестерни 4 и 15 сообщается вращение талевому барабану 14. С помощью шестерен 7 и 21 вращается вал 22 привода ударного механизма, от которого через кривошипы 25 и шатуны 24 приходит в колебательное движение балансирная рама 23 с пружинными амортизатора­ ми 26, 27 и 28.

От звездочки 3 цепью через звездочку 19 приводится во вращение инстру­ ментальный барабан 20.

Поднимается и опускается мачта с помощью специальной лебедки, приводи­ мой в движение от шестерни 17 и состоящей из червячной передачи 12, враща­ ющей барабан 16, на который наматывается канат, прикрепленный к мачте.

Спецификация подшипников качения приведена в табл. 1.34. В комплект поставки бурового станка УКС-ЗОМ входят: буровой станок в сборе с электродвигателем и мачтой; комплект запасных частей; комплект инструмента и принадлежностей;

комплект бурового инструмента, поставляемого по заявке потребителя. Изготовитель: Машиностроительный завод им. Никольского, г. Новочер-

касск.

Буровой станок БУ-20-2М

Буровой станок БУ-20-2М предназначен для бурения ударным способом скважин глубиной до 200 м и диаметром до 400 мм с открытой поверхностью в рыхлых и коренных породах. Он используется главным образом для бурения взрывных скважин на карьерных работах, а также скважин на воду.

Станок самоходный, на гусеничном ходу, с использованием башмаков трак­ тора С-80. Мачта поднимается механически с помощью фрикционной лебедки. Привод стайка — от электродвигателя через клиноременную передачу.

Техническая характеристика станка приведена в табл. 1.35. Кинематическая схема бурового станка БУ-20-2М приведена на рис. 1.33.

От двигателя 1 через клиноременную передачу со шкивамп 2 и 3 и фрикционной муфтой 4 приводится во вращение главный вал 5 станка, на котором свободно закреплены четыре шестерни, подключаемые к валам фрикционными кониче­ скими муфтами. Шестерни 6 и 9 через шестерни 10 и 11 и соответствующие цепные передачи приводят в движение ведущие звездочки гусениц, с помощью которых передвигается станок.

Шестерня 7, включаемая с помощью фрикционной муфты, через шестерню 20 вращает вал инструментального барабана 12. Останавливается он ленточным тормозом 13. Шестерня 8 через шестерню 14 приводит в движение кривошипный механизм ударного приспособления. На главном валу находится шкив 15, кото­ рый может входить в соприкосновение со шкивом 16 желоночного барабана 17, приводя его во вращенио. Останавливается барабан тормозной колодкой.

;

l

Ф

Рис. 1.33. Кинематическая схема бурового станка БУ-20-2М.

Т а б л и ц а 1.3

Техническая характеристика ударно-канатных буровых установок

Для свинчивания и развинчивания бурильных труб имеется специальный механизм 18 с червячной передачей, а для подъема и опускания труб — ручная лебедка 19.

В комплект поставки бурового станка БУ-20-2М входят: буровой станок в сборе с электродвигателем и мачтой;

комплект ключей для технического ухода; направляющее приспособление; комплект рабочего и аварийного инструмента.

Инструмент по номенклатуре и количеству поставляется по согласованию с заказчиком.

Изготовитель: Бузулукский завод тяжелого машиностроения Оренбург­ ская область.

В настоящее время вместо Бузулукского завода станки с теми же основ­ ными параметрами под маркой БУ-20-2-УШ выпускает Орутуканский завод горного машиностроения, поселок Орутукан, Магаданской области.

Техническая характеристика ударно-канатных буровых установок приве­ дена в табл. 1.35.

Р а з д е л II

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ БУРОВЫХ СТАНКОВ

В современных станках для геологоразведочного бурения широко приме­ няется гидравлический привод. Он используется для возвратно-поступатель­ ного перемещения шпинделя станка, регулирования осевой нагрузки на породоразрутающий инструмент, закрепления бурильных труб в шпинделе, управле­ ния тормозами лебедки, отодвигания станка от устья скважины при спуско­ подъемных операциях, привода вращателей, лебедок и труборазворотов, подъема

иопускания мачт и др.

Вбуровых станках с гидравлическим приводом обеспечивается:

—плавная подача с необходимой скоростью бурового инструмента в про­ цессе бурения;

—легкое и безударное реверсирование движения шпинделя;

—плавное регулирование в необходимых пределах осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент и определение ее величины с достаточной для практических целей точностью;

—использование шпинделя станка как домкрата при ликвидации аварии

вскважине;

—гидравлическое управление зажимными патронами;

—автоматизация перехвата бурильной колонны без остановки ее вращения;

—облегчение условий труда при спуско-подъемных операциях;

—безопасный подъем и спуск буровых мачт и вышек;

—автоматическое предохранение узлов от перегрузки;

—самосмазываемость системы, ее долговечность и др.

Гидропривод бурового станка обычно состоит: из масляного бака, содержа­ щего необходимый запас масла для питания гидросистемы; насосов, подающих масло в систему; гидравлических цилиндров, преобразующих движение потока масла в прямолинейное или вращательное движение исполнительных механиз­ мов; аппаратуры для управления потоком масла, изменения скорости движения рабочих органов и предохранения системы от перегрузки; контрольно-измери­ тельных приборов; устройств для очистки рабочей жидкости, а также трубо­ проводов.

Глава 1

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ГИДРОПРИВОДА БУРОВЫХ СТАНКОР

Для сообщения возвратно-поступательного движения механизмам подачи, гидроподъемникам мачт, а также устройствам для отодвигания станков от устья скважин применяют поршневые гидродвигатели, представляющие собой цплнндры с перемещающимися внутри поршнями. Скорости перемещения поршней в цилиндрах регулируются преимущественно дросселированием жидкости, по­ ступающей от насосов постоянной производительности.

На рис. 11.1 приведены принципиальные схемы дроссельного регулирова­ ния скоростей исполнительных механизмов при применении поршневых гидродвигателей. В схеме я, широко распространенной в буровых станках для перемещения шпинделя, масло из масляного бака 1 подается насосом 2 в прибор гидроуправления 5, который может направлять масло в верхнюю пли нижнюю полости гидравлических цилиндров 4, одновременно соединяя со сливной

магистралью противоположные полости. Между нагнетательной и сливной маги­ стралями расположен сливной клапан 5, который по достижении предельного давления открывается и пропускает излишки масла в бак. Скорость переме­ щения поршней регулируется дросселем 6, установленным на магистрали, соединяющей напорную линию с масляным баком.

При полностью открытом дросселе вся жидкость, подаваемая насосом, будет переливаться в бак и скорость поршней будет равна нулю. По мере уменьшения отверстия дросселя количество жидкости, подаваемое в цилиндры, начнет уве­ личиваться и при закрытом дросселе вся жидкость, нагнетаемая насосом, посту­ пит в гидроцилиндры, которые будут перемещаться с максимальной скоростью.

В некоторых конструкциях станков на линии, соединяющей нижние полости цилиндров с прибором управления, устанавливают дополнительный дроссель 7, показанный на схеме б. Этот дроссель позволяет изменять скорость жидкости

Рис. II.1. Схемы дроссельного регулирования скоростей переме­ щения гидравлических цилиндров вращателей буровых станков:

а — с одн и м дроссел ем ; б — с дв ум я д р о ссел я м и .

выходящей пз нижних полостей цилиндров, обеспечивая возможность допол­ нительной регулировки скорости перемещения поршней вниз. Такое дополнение особенно важно при бурении алмазным инструментом трещиноватых пород или проходке каверн, так как благодаря дросселированию жидкости, посту­ пающей из нижних полостей цилиндров, заданная скорость перемещения порш­ ней увеличится незначительно даже при наличии в скважине пустот. Когда нагрузка на породоразрушающий инструмент создается только за счет веса бурильной колонны, имеется возможность отключать в процессе бурения масля­ ный насос и регулировать осевую нагрузку с помощью дросселя. Для беспрепят­ ственного прохода жидкости в нижнюю полость цилиндра из нагнетательной магистрали параллельно с дросселем устанавливают обратный клапан 8.

Схема а с некоторым усовершенствованием прибора гидроуправления по­ зволяет осуществлять в станках со шпиндельным вращателем следующие опе­ рации.

1.Бурение с дополнительной нагрузкой, когда вес бурильной колонны меньше требуемой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Для сообщения бурильной колонне дополнительной нагрузки верхние полости цилиндров вра­ щателя соединяют с нагнетательной магистралью, а нижние — со сливной. Величина усилия, развиваемого гидроцилиндрами и направленного сверху вниз, регулируется дросселем 6.

2.Бурение с разгрузкой, когда вес бурильной колонны превышает требуе­ мую нагрузку на породоразрушающий инструмент. При этом нижние полости цилиндров соединяются с пагиетательпой магистралью, а верхние — со сливной.

Разгрузочное давление в нагнетательной магистрали поддерживается дросселем. По мере углубки скважины жидкость будет уходить из нижних полостей цилин­ дров в нагнетательную магистраль и поршни будут опускаться вниз, а в верхние полости цилиндров будет поступать жидкость из сливной магистрали.

3. Использование гидравлических цилиндров как домкратов при аварий­ ных работах, а также при извлечении из скважины труб. В нижних полостях цилиндров путем закрытия дросселя 6 развивается максимальное давление, а на шпинделе станка — максимальное усилие, направленное вверх.

4. Быстрый подъем холостого шпинделя при перекреплении зажимных патронов. В этом случае с помощью прибора гидроуправления напорная маги­ страль соединяется одновременно с верхними и нижними полостями цилиндров. При наличии одного и того же давления в обеих полостях цилиндров поршни будут перемещаться вверх, так как усилие, получаемое в результате действия жидкости на поршень снизу, будет больше, чем усилие сверху. Это усилие равно величине площади штока, умноженной на давление. Соединение верхней и ниж­ ней полостей цилиндров обеспечивает максимальную скорость перемещения поршней вверх, так как к количеству жидкости, поступающей в нижние полости цилиндров от насоса, добавляется жидкость, вытесняемая из верхних полостей цилиндров.

5. Остановка шпинделя в любом положении путем перекрытия трубопро­ водов, идущих от верхних и нижних полостей цилиндров.

Такая схема использована в буровых станках ЗИФ-300 и ЗИФ-ЗООМ, в ко­ торых гидрофицировано только перемещение шпинделя вращателя. По мере увеличения степени гидрофикацип буровых станков увеличивается и сложность гидравлических схем. В буровых станках ЗИФ-650А и ЗИФ-1200А гидрофицпровано также перемещение их по раме при спуско-подъемных операциях.

В буровых станках ЗИФ-1200М и ЗИФ-1200МР гидрофицирована переме­ щение шпинделя вращателя, перемещение станка по раме, управление зажим­ ными патронами и управление тормозами лебедки. Буровые станки СБА-500 и СБА-800 имеют гидравлическое перемещение шпинделя, перемещение станка по раме, управление зажимными патронами и автоматическое закрепление станка на раме.

В самоходных буровых установках гидрофицируется также подъем и опус­ кание мачты. В последнее время в буровых станках начинает применяться гидро­ привод, осуществляющий вращательное движение отдельных механизмов. Буро­ вые установки УКБ 200/300 имеют гидропривод для развинчивания бурильных труб, а в некоторых вновь создаваемых установках предусматривается гидра­ влический привод вращателя и лебедки.

Гидропередача вращательного движения механизмам буровых станков до­ стигается соединением объемного насоса и гидродвигателя. Эта передача может быть как регулируемой, так и нерегулируемой. В нерегулируемом исполнении скорости вращения валов насоса и гидродвигателп постоянны; при регулируе­ мом приводе насос обычно вращается с постоянной скоростью, а гидродвигатель допускает регулирование скорости вращения вала. Встречается также и обрат­ ная комбинация — насос переменной производительности и гидродвпгатель — постоянной.

В регулируемых гидропередачах может быть осуществлено: ступенчатое регулирование; дроссельное регулирование; объемное регулирование.

При ступенчатом регулировании несколько насосов постоянной производи­ тельности включается поочередно илп параллельно. При дроссельном регулиро­ вании скорость вращения гпдродвигателя, питаемого насосом постоянной произ­ водительности, регулируется дроссельными устройствами, включенными на входе или на выходе рабочей жидкости из гпдродвигателя, а также в ответвле­ нии от нагнетательной линии. В гидропередачах объемного регулирования может регулироваться как гидродвигатель, так и насос путем изменения их рабочих объемов. Возможны также сочетания указанных выше видов регулирования.

Ниже приведены гидравлические схемы наиболее распространенных буро­ вых станков.

Гидравлическая схема буровых станков ЗИФ-650А и ЗИФ-1200А

В буровых станках ЗИФ-650А и ЗИФ-1200А гпдрофицировано перемещение шпинделя вращателя и станка на раме. Кроме того, в гидросистему включен ручной масляный насос, позволяющий при отключении электроэнергии или выходе из строя приводного двигателя поднимать бурильную колонну над за­ боем во избежание ее прихвата.

На рис. II.2 изображены шесть положений гидравлической системы. Гидра-

Рис. II.2. Схемы гидравлического управления