Вращательно-подающий механизм буро-вого ctahka
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистическик
Республик
Опубликовано 23.06.81. Бюллетень № 23 Дата опубликования описания 03.07.81 (51) Ч К< 3 Е 21 В 47/00 Государственный комитет (53) УДК 622.243. .92.05 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения Г. Г. Проценко и A. Х. Корман 1 ! Рудненский индустриальный институт Министерства высшего и среднего специального) образования Казахской CCP (71) Заявитель (54) ВРАЩАТЕ,г1ЬНО-ПОДАЮЩИИ МЕХАНИЗМ БУРОВОГО СТАНКА И зобретение относится к бурильным машинам, преимущественно к станкам шарошечного бурения для горного производства. Известны вращательно-подающие механизмы буровых станков, которые содержат устройства, создающие периодические ударные нагрузки на разрушающий инструт (1), (2). Недостатки известных вращательно-подающих механизмов заключаются в том, что при создании неуправляемых ударных воздействий на забой происходит образование углублений в местах локальных неоднородностей породы (например, трещины), которые, являясь источниками внешних возмущений на динамическую систему станка вызывают интенсивные вибрации бурового станка. 1S Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вращательно-подающий механизм, снабженный инерционным ударным устройством (3). Недостаток этого вращательно-подающего механизма состоит в том, что ударное устройство в зависимости от соотношения частоты внешних возмущений со стороны забоя и частоты собственных колебаний .массы ударника может работать или только в режиме демпфирования колебаний бурового станка за счет выравнивания профиля забоя или в режиме интенсIIBIIol о разрушения породы при одновременн<1ч возникновении значительных вибрации бурового станка, которые снижо.ют эффективность бурения из-за снижения стойкости бурового инструмента и долговечности элсчентов вращательно-подающего механизм; станка. Цел ь изобретения — повы шеи «с э<1 фективности бурения. Указанная цель достигаегся тем, что вращательно-подающий механизм бурового станка, содержащий приво:. Ilодачи. привод вращателя, буровой став, состоящий из буровых штанг и ударного узл;к включающего ударник, накова1hlllo, и< 1цходник, шлицевое соединение и породоразрушающий инструмент, снабжен задат IIIIioAI частоты вращения бурового става, датчиком Bllo раций бурового става. тиристорным преобразователем и тиристорным ключом, при этом выxoä задатчика частоты вращения бурового става подключен ко входу тиристорного преобразователя, выход которого связан через двигатель с датчиком вибраций 840317 бурового става, выход которого подключен через тиристорный ключ ко входу задатчика частоты вращения бурового става, причем датчик вибраций бурового става связан с ударным узлом. Параметры привода вращателя и ударного узла выполнены с соотношениями К=9,Ю9 —, sabaÄ +i 1+ 2 3QR<(RRR+) К 1 03 / 1 + 1 3+ R3 где U — стабилизированное напряжение питания задатчика, В; к Я Я вЂ” сопротивления потенциометрического моста задатчика, Ои, К - статический коэффициент передачи привода вращателя; С - жесткость упругих элементов ударника, нм; тм — масса ударника, кг. Кроме того, ударник выполнен в виде цилиндра, установленного на пружинах в первой буровой штанге, длина которого равна длине буровой штанги, а наковальня соединена с буровым инструментом и связана через скользяшее шлицевое соединение с переходником бурового става. На фиг. I изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— конструкция ударного механизма. Вращательно-подающий механизм бурового станка (фиг. 1) содержит привод подачи, привод врашателя, включаюший двигатель 1 и тиристорный преобразователь 2, буровой став 3, соединенный с двигателем через редуктор и муфту, ударный узел 4, установленный в буровои ставе 3, датчик 5 вибраций бурового става, соединенный через тиристорный ключ 6 и задатчик 7 частоты вращения бурового става с тиристорным преобразователем 2. Ударный узел (фиг. 2) включает ударник 1, установленный на пружинах 2 в первой штанге 3 бурового става и наковальню 4, соединенную с буровым инструментом 5 и связанную через скользящее шлицевое соединение 6 с переходником бурового става 7. При работе бурового станка, вследствие наличия локальных неоднородностей породы на забое образуется волнообразная поверхность, возмущения от которой через буровой став на привод подачи и привод вращателя вызывают низкочастотные вибрации бурового станка. Если вибрации бурового става незначительны, тиристорный ключ 6 (фиг. 1) закрыт и ударный узел 4 работает на дорезонансной частоте, способствуя образованию волнообразности забоя, т. е. lIpoHcxOдит интенсивное разрушение породы. где Т, !+ — соответственно, кинетическая энергия ударника до и после удара; 35 х)- +- соответственно, скорость ударника до и после удара. Скорость ударника 1 после удара по наковальне определяется соотношением V+ V0 - - R(V p 40 где Vg — скорость движения наковальни 4, которая из-за постоянного контакта с забоем представляет медленно движущую45 ся преграду; Я,. — коэффициент восстановления соударяющихся тел, т. е. ударника и наковальни (0(R(I). Поскольку предлагаемым устройством вращательно-подающего механизма поддерживается околорезонансный режим работы ударника I, то V+ p)Vp, V» ))Vp и, соответственно V RV х 2 Тогда ЬT = -(1 — К ). Увеличение энергии удара достигается за счет увеличения скорости V при рабо4 При достижении вибраций бурового става настроечной величины (при этом вибрации станка достигают допустимой величины согласно санитарных норм СН 245 — 71) сигнал.с датчика 5 вибраций достаточен для открытия ключа 6, при этом происходит переключение сопротивлений потенциометрического моста задатчика 7 и буровой став начинает вращаться с большей частотой. С увеличением частоты вращения бурового става увеличивается частота внешних возмущений со стороны забоя и ударное устройство начинает работать на зарезонансной частоте, при этом колебания ударника 1 (фиг. 2) происходят в противофазе с внешними возмущениями и ударный узел, создавая ударные воздействия на гребни волн забоя, вызывает их разрушение, тем самым способствуя снижению вибраций бурового става и бурового станка. При снижении вибраций тиристорный ключ (фиг. 1) закрывается, привод враща20 теля и ударный узел 4 начинают работать в первоначальном режиме интенсивного разбуривания забоя и т. д. Таким образом ударный узел постоянно способствует интенсивному разрушению породы, а контур обратной связи по вибрации 25 управляет работой ударного узла и ограничивает вибрации на допустимом уровне. Энергия, переданная ударником 1 буровому инструменту через наковальню 4 ! фиг, 2), определяется соотношением mV V+ г. 840317 5 е те ударника на околорезонансных режимах (V+V»; К=1). Соотношения параметров привода врашателя и ударного узла обеспечивают выполнение данного условия, т. е. при отстройке работы ударника по частоте на величину Lw = О,ОЗЯ В предлагаемом устройстве врашательно-подаюшего механизма бурового станка обеспечивается создание управляемых воздействий на забой скважины. Это приводит к повышению эффективности бурения, а именно к повышению производительности 10 бурения за счет наложения ударных воздействий на буровой инструмент, ограничению параметров вибраций допустимыми значениями; снижению динамических нагрузок в элементах врашательно-подающего механизма и повышению надежности его работы. Формула изобретения 1. ВраШательно-подаюШий механизм 20 бурового станка, содержащий привод подачи, привод врашателя, включающий двигатель и буровой став, состояший из буровых штанг, ударного узла, включающего ударник, наковальню переходник и породоразрушаюший инструмент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения созданием управляемых ударных воздействий на буровой инструмент, он снабжен задатчиком частоты вращения бурового става, датчиком вибраций бурового става, тиристорным преобразователем и тиристорным ключом, при этом выход задатчика частоты врашения бурового става подключен ко входу тиристорного преобразователя, выход которого подключен к двигателю, причем последний связан с датчиком вибраций з5 бурового става, выход которого подключен через тиристорный ключ ко входу задатчика частоты врашения, причем параметры привода врашателя задатчика частоты врашения, бурового става и ударного узла должны быть связаны соотношениями. ъоа /сГ 2 103 и К = 1,03л " "2 РЗ Ъ где — стабилизированное напряжение питания задатчика частоты вращения бурового става, В; К„3фэ- сопротивления потенциометрического моста задатчика частоты врашения бурового става, Ом; К - статический коэффициент передачи привода врашателя; С -жесткость упругих элементов ударника, нм 1м -масса ударника, кг, 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии удара, ударник выполнен в виде цилиндра, длина которого равна длине буровой штанги, а наковальня соединена с буровым инструментом и связана через скользящее шлицевое соединение с переходником бурового става. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Авторское свидетельство СССР № 588339, кл. Е 21 В 17/06, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 466318, кл. Е 21 В 17/00, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР № 459574, кл. Е21 В 5/00,,1960. Редактор T. Кугрышева 3аь гз 4698/43 Составитель Г. Данилова Текред А. Бойкас Корректор В. Синицкая Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
