Бурильная машина
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурильным машинам вращательного действия. Цель - улучшение надежности работы машины при одновременном повышении чувствительности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инструменте. Бурильная машина содержит гидродвигатель 1 вращения, подающие гидроцилиндры 4, два блока управления с дросселями 16, 17, золотником 19 и профильным кулачком 18. Напорная магистраль 5 маслостанции подключена к гидродвигателю 1 и к рабочим полостям 3, 7 гидроцилиндров 4. Одна из полостей 7 гидроцилиндров 4 подключена к дополнительному насосу 9, вращение выходного вала 10 которого осуществляется от шпинделя 2, вращающего буровой став 25 с дифференциальным рабочим инструментом 26. Повышенная чувствительность привода машины к внешней нагрузке на инструмент 26 связана с непрерывным в процессе работы сравнением давлений в полостях 3, 7 от разных напорных магистралей 5, 8. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gi) 4 Е 21 С 1/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4333906/23-03 (22) 25. 11. 87 (46) 23. 09. 89. Бюл. ¹35 (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания и Новочеркасский политехнический институт им. С.Орджоникидзе (72) Г.И.Водяник, И.Г.Водяник, А.П.Алиферов, Н.В.Демченко и B.È.Áîíäàðåâ (53) 622.233.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1078050, кл. Е 21 С. 1/02, 1982.
Авторское свидетельство СССР ¹ 1406361, кл. Е 21 С 1/02, 1986. (54) БУРИЛЬНАЯ ИАШИНА (57) Изобретение относится к горной промьпппенности, а именно к бурильным машинам вращательного действия. Цель- улучшение надежности работы машины при одновременном повышении чувствиSU» 1509521 А 1
2 тельности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инструменте.
Бурильная машина содержит гидродвигатель 1 вращения, подающие гидроци-. линдры 4,два блока управления с дросселями 16, 17, золотником 19 и профильным кулачком 18. Напорная магистраль
5 маслостанции подключена к гидродвигателю 1 и к рабочим полостям 3, 7 гидроцилиндров 4. Одна из полостей 7 гидроцилиндров 4 подключена к дополнительному насосу 9, вращение выходно- го вала 10 которого осуществляется от шпинделя 2, вращающего буровой став 25 с дифференциальным рабочим инструментом 26. Повьппенная чувствительность привода машины к внешней нагрузке на инструмент 26 связана с непрерывным в процессе работы сравнением давлений в полостях 3,7 от раз — ( ных напорных магистралей 5,8. 1ил.
3 150952
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буриль.ным машинам вращательного действия.
Цель изобретения — повышение на5 дежности работы машины за счет чув- . ствительности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инстру-. менте.
На чертеже показана принципиальная гидрокинематическая схема машины.
Бурильная машина содержит гидроднпгатель 1 постоянной произвОдительности для вращения шпинделя 2 и штоковые полости 3 подающих гидроцилинд- 15 ров 4, параллельно подключенные к на— порной магистрали 5 насоса маслостанции (He показан), в сливной магистрали гидродвигателя 1 установлен регулируемый дроссель 6, бесштоковая по- 70 лость 7 подающих гидроцилиндров 4 подключена к напорной магистрали 8 дополнительного насоса 9, приводной вал 10 которого через редуктор в виде шестерен 11 — 14 и муфту жестко соединен с выходным валом 15 гидродвигателя 1 вращения шпинделя 3, причем в ответвлении установленыдва блока управления: один в виде регулируемых гидродросселей 16 и 17, другой — в виде взаимодействующих профильного кулачка 18 и золотника 19,при этом первый установлен на шпинделе 2 (фиг.1) или на выходном валу согласующего редуктора, обеспечивающего вращение кулач- 35 ка 18 .с частотой; .равной частоте вращения шпинделя 2, а второй — в одной из сливных магистралей 20 блоков управления.
Кроме того, бурильная машина со- 40 держит коническо-цилиндрический редуктор в виде шестерен 21 — 24, служащий для передачи вращающего момента полому шпинделю 2 с зажимными патронами, внутри которого размещен бу- 45 ровой став 25 с дифференциальным режущим инструментом 26, а с наружной стороны на подшипниках установлена траверса 27, жестко связанная осредс вом IJITQKQB " подв (н порш 50
"нями 28 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29.
Напорные магистрали 5 и 8 насосов маслостанции и дополнительного насоса 9 соединены со штоковыми 3 и бес 5 штоковыми 7 полостями подающих гидроцилиндров 4 через гидрораспределитель
30, который служит для изменения направления потоков рабочей жидкости, подаваемых в полос.ти 3 и 7 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29.
Бурильная машина работает следующим образом.
При включении бурильной машины рабочая жидкость (масло) одновременно подается к гидродвигателю 1 и в штоковые полости 3 подающих гидроцилиндров 4 (если гидрораспределитель
30 установлен .в положение, указанное на фиг.1) из напорной магистрали 5 насоса маслостанции. Слив рабочей жидкости из гидродвигателя 1 происходит через регулируемый дроссель 6, а из бесштоковой полости 7.подающих гидроцилиндров 4 и напорной магистрали 8 дополнительного насоса 9, приводной вал 10 которого через соединительную муфту и шестерни 11 — 14 получает вращение с выходного вала
15 гидродвигателя 1 вращения шпинделя 2, через параллельно соединенные регулируемые гидродроссели 16 и 17.
При этом в зависимости от положения профильного кулачка 18, управляющего золотником 19 и установленного на полом шпинделе 2, слив рабочей жидкости происходит либо только через дроссель 16, либо через обе параллельные ветви (одна содержит дроссель
16, а вторая последовательно соединенные дроссель 17 и золотник 19) .
Кроме того, крутящий момент с выходного вала 15 гидродвигателя 1 передается через соединительную муфту, шестерни 11 и 12, 21 — 24, шпиндель
2 и буровой став 25 дифференциальному режущему инструменту 26.
Поскольку на шпинделе 2 на подшипниках установлена траверса 27, которая с помощью штоков жестко связана с подвижными поршнями 28 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 и может передавать усилие подачи режущему инструменту 26 (через шпиндель 2 и буровой став 25), то при попадании рабочей жидкости в штоковые 3 и бесштоковые 7 полости подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 иэ напорных магистралей 5 и 8 насоса маслостанции и дополнительного насоса 9, при выполнении, например, условия
Р1 7 Р (где Р, Р— соответствен— но движущие силы, действующие на рабочие поверхности поршней 28 со стороны штоковой 3 и бесштоковой 7 полостей гидроцилиндров 4) происходит смещение поршней 28 влево. Так как
5 15095 корпуса подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 жестко установлены в не подвижных направляющих бурильной машины, а траверса 27 через штоки жестко связана с подвижными поршнями 28, то шпиндель 2 и буровой став 25 с режущим инструментом 26 начинают смещаться влево. .Величина смещения поршней 28 за- 1р висит не только от количества подводимой рабочей жидкости к полостям
3 и 7 подающих гидроцилиндров 4, но и от величины нагрузки на режущем инструменте 26 и от того, в какие полости (штоковые 3 или бесштоковые 7) подводится рабочая жидкость. Для изменения направления потока рабочей жидкости, подводимой в полости 3 и
7 подающих гидроцилиндров 4, в схеме привода машины предусмотрен гидрораспределитель 30.
При подаче рабочей жидкости иэ напорной полости 5 маслостанции в бесштоковую полость 7 подающих гидро- 25 цилиндров 4 податчика 29 происходит смещение поршней 28 вправо относитель. но жестко закрепленных корпусов гидроцилиндров 4, а следовательно, и режущего инструмента 26 на забой. При Зр этом за один оборот шпинделя 2 приходит пульсирующая подача режущего инструмента 26 на забой в соответствии с профилем кулачка 18.
Для осуществления бурения длинных пространственно-ориентировочных технологических скважин в автоматическом режиме в бурильной машине предусмотрена синхронизация подачи импульРежущ е кромки дифферен 4р циального режущего инструмента 26 в строгом соответствии с. частотой вращения шпинделя 2 и наличие двух отрицательных обратных связей по крутящему моменту и усилию подачи на 45 инструмент 26.
При увеличении момента сопротивления вращению режущего инструмента
26 гидродвигатель 1, а следовательно, и насос 9 снижают частоту вращения выходных валов 10 и 15. Это приводит к уменьшению на некоторую величину. расхода рабочей жидкости в бесштоковой полости 7 и увеличению его в большей степени в штоковой полости 3
55 подающих гидроцилиндров 4 податчика
29, при этом возрастает давление ра- бочей жидкости в штоковой 3 и снижа. ется в бесштоковой 7 полостях, что
21 приводит к уменьшению скорости подачи режущего инструмента 26 на забой.
При уменьшении нагрузки (момента сопротивления вращению режущего инструмента 26, например, из-за бурения более мягких материалов) на режущем инструменте 26 расход рабочей жидкости в напорной магистрали 5 гидродвигателя 1 вновь увеличивается, а следовательно, возрастают частота вращения и подача режущего инструмента 26 на забой.
Повьппенная чувствительность привода бурильной машины к внешней нагрузке и его быстродействие связаны с тем, что поршни 28 подающих гидроцилиндров 4 податчика 29 находятся под давлением напорных магистралей 5 и 8: с одной стороны — насоса маслостанции, а с другой — .дополнительного насоса 9. Поршни 28 начинают смещаться при малейшем изменении давлений в штоковой 3 и бесштоковой 7 полостях подающих гидроцилиндров 4.
Формула из обретения
Бурильная машина, включающая полый шпиндель, траверсу, буровой став с дифференциальным режущим инструментом, параллельно подключеннные к напорной магистрали насоса маслостанции гидродвигатель вращения шпинделя с выходным валом и подающие гидроцилиндры с рабочими полостями, в сливной магистрали которых установлены блоки управления в виде регулируемых дросселей и блок управления в виде золотника и профильного кулачка, закрепленного на шпинделе, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения надежности работы машины за счет повьппения чувствительности и быстродействия к изменению нагрузки на рабочем инструменте, машина снабжена дополнительным насосом с приводным валом и. редуктором, причем приводной вал дополнительного насоса через редуктор соединен с выходным валом гидродвигателя вращения шпинделя, при этом напорная магистраль. дополнительного насоса подключена к одной из рабочих полостей подающих гидроцилиндров параллельно блокам управления.
