Призначення і принцип дії перфораторів.

Машини, що реалізують різні способи буріння шпурів.

Ударно-поворотний спосіб буріння здійснюється перфораторами і знаходить застосування при міцних і вельми міцних породах з f < 20.

Обертальне буріння шпурів здійснюється свердлами і знаходить застосування в породах міцністю до f=10.

Обертально-ударне буріння застосовують в породах міцністю f ≥ 8.

Бурильні установки в залежності від типу бурової головки реалізують ударно-поворотний, обертальний чи обертально-ударний спосіб буріння. Бурильні установки з буровою головкою універсальної дії дають змогу змінювати спосіб буріння в залежності від міцності порід по яким здійснюється бурінні.

Пневматичний перфоратор є поршневою машиною ударно-поворотного дії і призначений для буріння шпурів в міцних породах з коефіцієнтом міцності ƒ= 8÷20. За областю застосування і конструкцією пневматичні перфоратори можна підрозділяти на ручні, колонкові і телескопні.

Ручні перфораторивиготовляють масою до 33 кг. Робота ними здійснюється з пнемопідтримок або безпосередньо з рук.

Телескопні перфораторимають масу до 47 кг. і застосовуються для буріння шпурів, направлених вгору, в породах різної міцності. Відмітна особливість їх конструкції - наявність телескопічного пристрою, що служить для механічної подачі перфоратора на забій, а також для установки його в певному положенні.

Колонкові перфораториіз-за великої їх маси встановлюють на маніпуляторах бурильної машини або на колонках. Вони мають механічну подачу, здійснювану автоподатниками, що дозволяє одному бурильникові обслуговувати два і більше перфоратори.

Перфоратор складається з ударного, поворотного і повітророзподільного механізмів. У циліндрі ударного механізму під дією стислого повітря здійснює поворотно-поступальну ходу поршень-ударник, що завдає ударів по хвостовику бура, який повертається механізмом повороту. Поперемінне впускання стислого повітря в задню і передню порожнини циліндра проводиться повітророзподільним механізмом.

В даний час в промисловості застосовують декілька типів перфораторів, призначених для роботи в самих різних гірничо-геологічних умовах.

Конструкцію і принцип роботи перфоратора розглядаємо на прикладі пневматичного перфоратора ПП 54ВБ (рис. 14). Він складається з корпусу, у середині якого змонтовані ударно-поворотний механізм, повітророзподільний пристрій, механізм управління, пристрій для пилепригнічення і очищеня шпуру від породи.

Рис. 14 - Перфоратор ПП 54ВБ.

В свою чергу, корпус складається з трьох основних складальних одиниць: головки 4, циліндра 10 з направляючою втулкою 11 і патрона 12 з муфтою бічного промивання 15 і буротримачем 16. Патрон і буротримач сполучені двома стяжними болтами 17. Вода до муфти бічної промивки підводиться під тиском по гнучкому рукаву з вентилем 18.

Ударно-поворотний механізм призначений для завдання ударів по хвостовику бура і його повороту при зворотному русі. Він складається з розташованого усередині циліндра поршня-ударника 9 з поворотною гайкою 7, поворотного гвинта 6 з храповим пристроєм 5, поворотної букси 13 і грандбукси 14.

Повітророзподільний пристрій 22призначено для поперемінної подачі стислого повітря в передню або задню порожнину циліндра перфоратора.

Механізм управління перфоратором змонтований в голівці і складається з крана 3 з рукояткою 26 для пуску стислого повітря 14 патрубка 25 для кріплення рукава, що підводить стисле повітря. Рукоятка має зазвичай три положення: «Стоп» - канал підведення стислого повітря перекритий; «Забурення» - стисле повітря поступає через малий отвір, унаслідок чого перфоратор працює із зниженою частотою ударів; «Повна робота» - кран відкритий повністю. У тих випадках, коли буровий шлам видаляється із забою шпуру продуванням стислим повітрям через осьовий канал бура, рукоятка має четверте положення — «Продування».

Пружинний пристрій, який гасить вібрацію, призначений для захисту бурильника від вібрації перфоратора при бурінні шпурів. Він складається з рукоятки 1 і легкої зварної рами, яка має дві сурми 2, що скріпляються поперечним кронштейном 21 з отвором для під'єднування до пневмопідтримки. В трубах поміщені робочі пружини 20 з повзунами, вісь яких проходе через отвір 19 в приливі циліндра перфоратора. Зусилля подачі при роботі перфоратора передається від пневмопідтримки до перфоратору через робочі пружини. Для поглинання вібрації перфоратора при витягуванні бура з шпуру при зниженій частоті ударів між направляючим кронштейном 24 і упорними кільцями на трубах встановлені дві допоміжні пружини 23.

Глушник шуму 8виконаний з гуми і є камерою, яка надіта на вихлопну горловину циліндра. Глушник може бути повернений навколо осі в зручне для бурильника положення. Він знижує рівень звуку приблизно в 1,5 рази.

Принцип роботи перфоратора полягає в тому, що поршень-ударник під дією стислого повітря, якє поперемінно поступає за допомогою повітрерозподільчого пристрою в праву або ліву порожнину циліндра, здійснює зворотно – поступовий рух. При русі вперед і кінці робочого ходу поршень-ударник завдає удару по хвостовику бурового інструмента, вставленого у перфоратор; при русі назад поршень-ударник за допомогою храпового механізму 5 повертається щодо гвинта 6 на деякий кут. При цьому він повертає зв'язані з ним буксу 13, гранд буксу 14 і буровий інструмент.

Клапанний повітророзподільний пристрій (рис. 15) складається з клапана 3, виконаного у вигляді кільця, втулки клапана 4 з отворами 6, клапанної коробки 2 з отворами 7 і кришки 1. Для установки поршня і клапана в початкове положення в кришці клапанної коробки передбачений невеликий отвір 9.

На початку робочого ходу (рис. 15, а) клапан і поршень-ударник 14 знаходяться в лівому положенні. При включенні пускового крана стисле повітря поступає через отвори 6 і 7 в кільцевий простір 8 і далі між клапаном і його кришкою в ліву порожнину 10 циліндра. Під дією стислого повітря поршень переміщається у право. При цьому повітря з штокової порожнини 12 витісняється в атмосферу через вихлопний отвір 11. При подальшому переміщенні поршень перекриває вихлопний отвір, внаслідок чого повітря, що знаходиться в штоковій порожнині, а також в каналі 13 і кільцевій порожнині 5, починає стискуватися, чинячи тиск на клапан зліва. При подальшому русі управо поршень відкриває вихлопний отвір і завдає удару по хвостовику бурового інструменту. Оскільки тиск повітря в поршневій порожнині 10 при цьому різко знижується, то клапан переміщується праворуч, сполучаючи кільцеві простори 5 і 8.

Рис. 15 - Повітрерозподільчий пристрій з кільцевим клапаном.

Далі починається зворотний хід поршня (рис.15, б). Стисле повітря поступає через канал 13 в штокову порожнину 12 циліндра, внаслідок чого поршень починає переміщатися вліво, витісняючи повітря з поршневої порожнини 10 в атмосферу через вихлопний отвір 11. При подальшому переміщенні вліво поршень закриває вихлопний отвір 11, стискує повітря в порожнині 10, яке тепер чинитиме тиск на клапан справа. Колі поршень відкриє вихлопний отвір 11, тиск повітря в штоковій порожнині 12, каналі 13 і кільцевому просторі 5 різко знизиться; внаслідок цього клапан переміститься вліво. Далі цикл повторюється. Особливістю клапанного механізму є те, що клапан, що перекриває робочі канали, переміщається під дією різниці тиску в передній і задній порожнинах циліндра.

Клапанне повітрерозподілення відрізняється простотою конструкції, невеликою рухомою масою і поверхнями тертя, малим ходом клапана, що забезпечує високу швидкість його перекидання і дає можливість конструювати перфоратори з великим числом ударів поршня. По конструкції клапани розділяються на кулькові, метеликові (з відкидним клапаном), кільцеві і фланцеві.

Золотниковий повітророзподільний пристрій забезпечує менші витрати повітря, чим клапанний, має більший к.к.д., дозволяє отримати високі енергію удару і обертаючий момент, але не забезпечує такої великої частоти ударів, як клапанний. Розрізняють повітророзподільні пристрої з суцільним золотником і циліндровим порожнистим, який отримав більше розповсюдження.

У останньому випадку повітророзподільний пристрій (рис. 16) складається з втулки 1, золотника 2, коробки 3 і кришки 4. На початок робочого ходу (рис.16, а) золотник і поршень-ударник 6 знаходяться в крайньому лівому положенні. Стисле повітря поступає після каналів в золотник і через отвори в кришці — в порожнину 5 циліндра. Під дією стислого повітря поршень починає поміщуватись праворуч. При подальшому руху поршень відкриває канал 10, по якому повітря починає надходити

Рис. 16 - Повітрерозподільчий пристрій з циліндричним золотником.

в ліву кільцеву порожнину золотникової коробки і пересуне золотник праворуч. При подальшому русі поршня відкривається вихлопний отвір 9 і поршень завдає удару по хвостовику бурового інструменту. Стисле повітря з поршневої порожнини 5 виходитиме при цьому в атмосферу через вихлопний отвір 9.

Далі почнеться зворотний хід поршня (рис.16, б). Стисле повітря поступатиме тепер по каналу 7 в праву порожнину циліндра і перемістить поршень ліворуч. Коли поршень відкриє вхідний отвір каналу 11, стисле повітря по ньому поступає в праву частку золотникової коробки і під дією тиску на фланець золотника пересуне його ліворуч. Поршень відкриє вихлопний отвір 12 і повітря з правої порожнини циліндра 8 вийде в атмосферу. Далі цикл повторитися.

Поворотні механізми здійснюють поворот бурового інструменту при зворотному ході поршня і можуть бути конструктивно виконані з гелікоідною (гвинтовою) нарізкою на штоку поршня-ударника або з окремим гелікоідним стрижнем, що має на кінці храповий пристрій.

Поворотні механізмі з гелікоідною нарізкою на штоку поршня-ударника (рис. 17,а) при робочому ході поршень-ударник 1 рухається управо, не обертаючись. Проте при цьому він повертає двома своїми вирізами гелікоїдів храпову буксу 2. Храпові собачки 3 з пружинами 4 і стрижнями 5, закріпленими в корпусі 6 перфоратора, не перешкоджають цьому. Дві прямі виточки б, що є на штоку поршня-ударника, заходять в поворотну буксу 7, сполучену торцевими кулаками з буксою 5, в гніздо якої вставляють хвостовик бура 9. При зворотному ході храпові собачки 3 замикають храпову буксу 2. У результаті цього поршень-ударник повертається разом з поворотною буксою і буром на деякий кут.

Механізм з окремим гелікоідним стрижнем (рис. 17. б) складається з храпової букси 1, закріпленої у верхній частині перфоратора і стрижня 2 з нарізкою гелікоїда на кінці.

Рис. 17. Механізмі повороту бура: а) – з гелікоідною нарізкою на штоку поршня;

б) – з гелікоідним стрижнем.

Голівка стрижня має дві або чотири собачки 3 із стрижнями 4 і пружинами 5. Стрижень 2 входить в гайку гелікоїда 6, розташовану усередині поршня 7. На штоку поршня є шліци, на які насаджені поворотна букса 8 і сполучена з нею букса 9 з буром 10.

Принцип дії цього пристрою такий же, як і того, що описано вище. При робочому ході поршня-ударника храпові собачки не перешкоджають повороту стрижня гелікоїда 2, внаслідок цього поршень-ударник рухається управо, не обертаючись. При холостому ході храпові собачки замикають стрижень 2, внаслідок чого поршень-ударник разом з поворотною буксою і буром повертається.

Поворотні механізми незалежної дії здійснюють поворот бурового інструменту від окремого пневмомотора, який передає обертаючий момент через редуктор. Це дозволяє в 7-10 разів збільшити момент, виключити поворотний пристрій на поршні і штоку і витрачати всю енергію поршня тільки на удар, що підвищує продуктивність буріння на 30-35 %. Крім того є можливість простішим способом змінювати частоту обертання бурового інструменту і збільшити глибину свердловини до 50 м. До недоліків незалежного обертання бурового інструменту слід віднести збільшення маси перфоратора і ускладнення конструкції. Незалежне обертання бурового інструменту застосоване на колонкових перфораторах ПК60 і ПК75.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Класифікація, характеристики і призначення способів буріння шпурів.	\|	Буровий інструмент перфораторів.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.