книги / Справочник механика по геологоразведочному бурению

Рис. 11.3. Схема гидравлического управления буровым станком СБА-500 с автоматом-перехватом.

и 24, а по правой магистрали через прибор управления 21 — к цилиндрам вра­ щателя 16, к цилиндрам автоматических захватов 20 и 27 и цилиндру 25 переме­ щения станка по раме. Обе магистрали питаются независимо друг от друга от­ дельными спаренными насосами: левая — насосом 2 и правая — насосом 31.

От распределителя 7, имеющего три положения: среднее — закрепление, левое — раскрепление и правое — перехват, масло поступает к распределитель­ ной плите, имеющей золотник 8 с электрическим управлением, золотник блоки­ ровки 11, обратный клапан 12 и два пилотных золотника 9 и 13.

Вположении «закрепление» масло от насоса через электрозолотник 8 ухо­ дит на слив. Давление в гидропатронах 15 и 24 отсутствует. В верхнем патроне 15 под действием пружин плашки зажимают бурильную трубу, а в нпжнем пат­ роне 24 под действием пружин плашки разжаты. В этом положении ведется бурение.

Вположении «раскрепление» масло через золотник 13 попадает в полость цилиндра верхнего патрона 15 и, сжимая поршнем пружины, раскрепляет плашки, освобождая бурильную трубу. Если необходимо длительное время держать в разжатом состоянии плашки верхнего патрона, выход жидкости из

последнего перекрывают краном 14. Нижний патрон 24 при этом находится

враскрепленном положении, а буридьная труба не связана со шпинделем.

Вположении «перехват» масло через золотник 9 поступает в золотник бло­ кировки 11, передвигает его вниз, закрывая сливную магистраль и соединяя нагнетательную магистраль с нижним гидравлическим патроном 24. Масло через обратный клапан 12 поступает в нижний гидропатрон 22 и через переключа­ тель 26 к золотнику быстрого подъема 17. Кроме того, через золотник 13 масло попадает в верхний гидропатрон 15. После сжатия пружин в патронах нижний патрон 24 зажимает бурильную трубу, а верхний 15 — ее освобождает. Назначе­ ние нижнего патрона — удерживать от осевого перемещения бурильную колонну

во время подъема шпинделя вверх при перехвате и сообщать ей вращение. Кон­ струкция патронов такова, что под давлением жидкости вначале трубу зажимает нижний патрон 24, а затем освобождает ее верхний патрон 15. В этом положении происходит пёрекрепление бурильной трубы.

При достижении давления в системе патронов 35—40 кгс/см2 золотник 17 перемещается вверх, перекрывая сливную магистраль и соединяя верхние и ниж­ ние полости цилиндров вращателя между собой, вследствие чего шпиндель быстро перемещается вверх.

Для закрепления верхнего патрона 15 после подъема шпинделя в крайнее верхнее положение и раскрепления нижнего патрона 24 распределитель 7 уста­ навливается в положение «закрепление». При этом происходит ранее описанный процесс. Напорная линия соединяется со сливом, давление в патронах сни­ жается до нуля, верхний патрон 15 под действием пружин зажимает бурильную трубу, а нижний освобождает ее. Золотник 17 возвращается в первоначальное положение, изолируя друг от друга верхние и нижние полости цилиндров. Бурение продолжается. Таким образом, распределитель 7 позволяет управлять зажимными патронами вручную.

Приведённая схема обеспечивает также работу вращателя в автоматическом цикле. Распределитель 7 при автоматическом цикле устанавливается в положе­ ние «закрепление». Управление потоком маслд в левой магистрали при этом осуществляется электрозолотником 8. При достижении шпинделем крайнего нижнего положения замыкается цепь управления золотником. Последний пере­

перемещаясь, подает жидкость одновременно в обе полости цилиндров 16. Происходит быстрый подъем шпинделя.

При достижении крайнего верхнего положения шпинделя электрическая цепь разрывается и электрозолотник возвращается в исходное положение, сое­ диняя нагнетательную магистраль со сливной линией. Снова верхний патрон 15 зажимает бурильную трубу, а нижний патрон 24 освобождает ее. ' Восстана­ вливается первоначальное направление потока жидкости, и бурение продол­ жается в заданном режиме.

Гидравлическая схема обеспечивает также «обратный перехват», при кото­ ром нижний патрон 24 закрепляется, а верхний патрон 15 раскрепляется. Для этого необходимо переключатель 26 установить в положение «включено», а рас­ пределитель 7 — в положение «перехват», при этом золотник 17 отключается. Устанавливая прибор управления 21 в положение «вверх» или «вниз», заста­ вляют траверсу с раскрепленным патроном перемещаться вверх или вниз.

Прибор управления 21 имеет пять положений: «вверх», «стоп», «вниз», «к скважине» и «от скважины».

Вположении «вверх» нижние полости цилиндров вращателя соединяются

снагнетательной магистралью, а верхние полости — со сливной. В этом положе­ нии производится бурение с разгрузкой или работа шпинделя как домкрата.

При положении «вниз» нагнетательная магистраль соединяется с верхними полостями цилиндров, а сливная — с нижними. В этом положении осуществ­ ляется бурение с дополнительной нагрузкой.

Вположении «к скважине» и «от скважины» масло из нагнетательной маги­ страли направляется в золотники 22 и 23, которые обеспечивают последова­

тельность работы цилиндров захватов 20 и 27 и цилиндра перемещения станка 25.

Давление, а также скорости перемещения поршней в цилиндрах вращателя и перемещения станка регулируются дросселем 18, имеющимся в приборе упра­ вления 21 и отводящим масло на слив в бак через золотник быстрого подъема 17.

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент определяется по ука­ зателю нагрузки 19.

При положении прибора 21 «от скважины» масло через золотник 22 посту­ пает в гидравлические цилиндры захвата 20 и 27 и, сжимая пружины, откреп­ ляет станок от рамы. Отжатие происходит до тех пор, пока не откроется отвер­ стие под поршнем цилиндра захвата 20, после чего масло поступает через ревер­ сивный золотник 23 к левой полости цилиндра 25, закрепленного на станине станка. Правая полость цилиндра соединяется со сливной магистралью. Конец штока цилиндра перемещения закреплен на неподвижной раме, и по мере по­ ступления масла цилиндр вместе со станком будут перемещаться влево. После перемещения станка поступление жидкости прекращается, давление в гидро­ цилиндрах, захвата снижается, пружина стягивает клинья и станок зажимается на раме.

При положении «к скважине» происходит описанный выше процесс, только масло поступает в правую полость цилиндра перемещения, а левая — соеди­ няется со сливом. Давление в правой и левой магистралях определяется по манометрам 4 и 28. Для предохранения гидросистемы от перегрузки установлены предохранительные клапаны 5 и 29, настраиваемые на давление 50 кгс/сма.

При отключении электроэнергии буровой снаряд над забоем во избежание прихвата можно поднимать с помощью аварийного ручного насоса 32, который в зависимости от надобности подключается либо к правой, либо к левой маги­ стралям с помощью распределителя ручного насоса 33. Схема модификаций станков СБА-500ГЭ и СБА-500ГД неокольцо проще, так как в них вместо авто­ мата-перехвата имеется только гидравлический патрон.

Аналогичную схему имеют также буровые станки СБА-800Э.

Гидравлическая схема буровых станков ЗИФ-1200М и ЗИФ-1200МР

гидравлическая система буровых станков ЗИФ-1200М и ЗИФ-1200МР обес­ печивает перемещение шпинделя вращателя и регулирование осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, управление гидропатроном вращателя и гидротормозами лебедки и передвижение станка по раме.

На рис. II.4 показана гидравлическая схема буровых станков ЗИФ-1200М и ЗИФ-1200МР в положении, когда ведется процесс бурения.

Из маслобака 1 двумя спаренными лопастными насосами 2 и 3 жидкость подается к распределительному крану 6, который имеет два положения: при бурении масло от обоих насосов подается к прибору гидроуправления 14, а при спуско-подъемных операциях масло от насоса 2 направляется к гидроцилиндру тормоза спуска 11 и от насоса 3 к гидроцилиндру тормоза подъема 12. Тормоз спуска 11 под действием пружин находится в постоянно заторможенном положе­ нии, а тормоз подъема 12—в свободном. Жидкость, поступающая в цилиндр 11, сжимает пружину и раздвигает тормозные колодки, освобождая барабан ле­ бедки, а при подаче жидкости в цилиндр 12 колодки тормоза спуска сжимаются,

останавливается тормозная шайба планетарного механизма, и канат наматы­ вается на барабан. Усилие зажима тормозных колодок регулируется дроссе­ лями 9 л 10. Напорные магистрали каждого насоса имеют свои предохранитель­ ные клапаны 4 и 5, а также манометры 7 и 8.

Поступающее из распределительного крана 6 в прибор гидроуправления 14 масло может направляться в гпдроцилиндры 19 вращателя, гидропатрон 18 и цилиндр перемещения станка 20.

«быстрый подъем» — холостой ход вращателя вверх; «стоп» — остановка шпинделя в любом положении, а также раскрытие

гидропатрона; «вниз» — бурение с нагрузкой или перемещение шпинделя вниз с макси­

мальной скоростью; «к скважине» — перемещение станка по раме к устью скважины.

Давление в системе и скорость перемещения поршней в гидроцилиндрах регулируются дросселем 15. Вес бурильной колонны и осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент определяют по указателю давления 16. Управ­ ление патроном осуществляется краном 17.

Глава 2

ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА ГИДРОСИСТЕМ БУРОВЫХ СТАНКОВ

Масляные насосы

В буровых станках используют преимущественно ротационные насосы, всасывание и нагнетание в которых осуществляется вследствие вращения его рабочих органов (шестерен, сердечников с лопастями или поршнями). Наиболее распространены в буровых станках лопастные и шестеренные насосы.

По способу действия насосы делятся на две основные группы: постоянной (нерегулируемой) и переменной (регулируемой) производительности. В боль­ шинстве станков используются насосы постоянной производительности. Насосы переменной производительности применяют главным образом в тех случаях, когда требуется осуществлять вращательное движение исполнительного меха­ низма с переменным числом оборотов.

ж д у - ц ен трам и ш ест ер ен .

Шестеренные насосы выполняются преимущественно нерегулируемыми. Они, как правило, состоят из двух шестерен, одна из которых находится на ведущем валу и является ведущей, а вторая — на ведомом. Вращение ведущего вала осуществляется через механическую передачу или непосредственно от электродвигателя.

Принципиальная схема нерегулируемого шестеренного насоса изображена на рис. II.5. В кожухе насоса имеется всасывающее и нагнетательное отверстие. Шестерни вращаются в разные стороны: одна по часовой стрелке, а другая — против. При выходе зубьев из зацепления освобождаемый объем впадин запол­ няется жидкостью, поступающей через всасывающее отверстие. Количество жид­ кости, ограниченное стенками корпуса насоса, увлекается к нагнетательному отверстию, в которое и выталкивается входящими в зацепление зубьями ше­ стерен.

На рис. II.6 показана конструкция насоса НШ-46.

В корпусе 6 насоса в двух парах втулок 7 и 9 вращаются ведущая 2 и ведо­ мая 8 шестерни. Корпус закрыт крышкой 1, притянутой к нему болтами 3. Между торцами крышки и корпуса проложено уплотнительное кольцо 11 из маслостойкой резины круглого сечения. Приводной шлицевой вал насоса, вы­ полненный за одно с ведущей шестерней, уплотнен самоподжимным сальником 4,

Торцовые зазоры между шестернями и втулками увеличиваются по мере их износа, что приводит к недопустимому возрастанию утечек и уменьшению объем­ ного к. п. д. Эти зазоры в насосах НШ компенсируются автоматически путем гидравлического поджима втулок к шестерням, для чего нагнетательная полость

насоса соединена каналами с кольцевым пространством между крышкой и втул­

ками 9. Последние под действием давления жидкости отжимаются вместе с ше­ стернями к втулкам 7.

Для того чтобы втулки не перекашивались из-за неравенства давлений на сторонах всасывания и нагнетания, между крышкой 1 и втулками 9 установ­ лена пластйна 13, уплотняемая по контуру резиновым кольцом 12. Это кольцо зажато между торцами втулок и крышкой и отделяет таким образом часть пло­ щади торцов втулок от действия высокого давления, чем создается относитель­ ное равенство гидравлических сил, действующих на втулки.

Рис. II.6. Шестеренный насос марки НШ-46:

Предусматриваемый между сопряженными плоскостями втулок 7 и 9 зазор 0,1—0,15 мм после сборки насоса выбирается путем разворота втулок в противо­ положные стороны и фиксирования с помощью пружин 14.

Трущиеся поверхности цапф шестерен и втулок смазываются через ради­ альные канавки на торцах втулок. Внутренние утечки жидкости отводятся в полость всасывания по осевому каналу в ведомой шестерне.

Техническая характеристика шестеренных насосовНЩ приведена в табл. II.1. Лопастные насосы. Наиболее распространены в шпиндельных буровых стан­ ках лопастные насосы, в которых рабочим органом является вращающийся ротор с пазами, расположенными радиально или под некоторым углом. В этих пазах принудительно или под действием центробежной силы перемещаются специальные лопасти. Принципиальная схема устройства такого насоса пока­

зана на рис. II.7.

Внутри статора 1 расположен ротор 2, вращающийся по часовой стрелке. В роторе имеются пазы, по которым свободно перемещаются лопасти 9. Под дей­ ствием центробежных сил, а также давления жидкости, подводимой под торцы лопастей, последние прижимаются к поверхности статора. Так как внутренняя поверхность статора имеет почти эллиптическую форму, то лопасти за один оборот ротора совершают два поступательно-возвратных хода. На боковых поверхностях статора имеются четыре окна: два всасывающих и два нагнета­ тельных. В окнах 5—6 и 10—11 при вращении ротора объем между каждой парой соседних лопастей увеличивается и происходит всасывание жидкости через

В сасы в ан и е

Н а г н е т а н и е

Рис. II.8. Конструкция лопастного насоса серии Л в одинарном исполнении.

В с а с ы в а н и е