Патент ссср 195408

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 23.И1 1965 (№ 1025915/22-3) с присоединением заявки №

Приоритет

МПК Е 21с

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР т.Дró 622 2ч3 62 83(088 8) Опубликовано 04.V.1967. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания З.XI.1967

Авторы изобретения Ю. А. Нанкин, Л. Г, Мелькумов, Л. В, Гриншпун, Л. Д. Табачников, П. M. Пипка, Л. И. Балагуров, Л, Г. 111трахман, H. И. Чугунов, М. С. Савич, Е. С. Фельдман, H. Т. Корсаков и И. В, Герасимов

Заявитель Государственный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт по автоматизации угольной промышленности

САМОХОДНЫЙ CTAHOK ДЛЯ БУРЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН Настоящее изобретение относится к буровым станкам для бурения взрывных скважин.

Известен самоходный станок для бурения взрывных скважин, включающий мачту, снабженную крановым устройством, механизмами заваливания, подачи штанг на ось скважины и страгивания их резьбового соединения, гидроприводы с золотниками управления, раоочий орган, вращатель с приводом системы генератор — двигатель, гидравлический привод подачи с зажимным патроном, систему автоматического перехвата штанги патроном с концевыми выключателями и электрогидравлическую систему управления рабочими и вспомогательными операциями станка с регулятором подпора.

Новым в описываемом станке является то, что зажимной патрон снабжен концевым выключателем, взаимодействующим с корпусом вертлюга и включающим промежуточное реле, дублирующее работу верхнего концевого выключателя. Это полностью автоматизирует процесс перехвата штанги патроном при добуривании скважины на глубину остающегося немерного конца штанги. Система автоматического перехвата снабжена электрогидравлическими золотниками, в процессе бурения соединяющими верхнюю полость цилиндра патрона и штоковые полости цилиндров подачи с напорной магистралью, и соответственно, нижнюю и поршневые — со сливной магистралью, что увеличивает срок службы упорного подшипника патрона и обеспечивает гидрав5 лический подпор и предварительное зажатые штанги патроном. Станок отличается также и тем, что сливные магистрали золотников управления гидроприводами механизмов подачи штанг на ось скважины и заваливания

10 мачты соединены с регулятором скорости, чем достигается регулирование скорости гидроприводов механизмом подачи штанг и заваливания мачты. Кроме того, поршневые и штоковые полости цилиндров подачи в момент

15 подъема патрона соединяются с напорной магистралью благодаря применению электрогидрозолотника. Для получения информации о величине осевого усилия, скоростей подачи и вращения рабочего органа в качестве датчи20 ков соответственно применены манометр, гидродвигатель с тахогенератором, выходное напряжение которого измеряют вольтметром и потенциометром.

На фиг. 1 изображен описываемый станок

25 в общем виде; на фиг. 2 — гидравлическая и кинематическая схема рабочего органа; на фиг. 3 — электрическая схема автоматического перехвата; на фиг. 4 — электрическая схема, включающая датчики скорости вращения

195408 рабочего органа; на фиг. 5 — механизм подачи кассеты;

Станок смонтирован на гусеничном ходу 1 с индивидуальным приводом 2. На поперечных балках (на чертеже не показаны) гусеничного х1зда устанавливается платформа 8 с! кабиной 4.

К платформе крепятся трн гидравлических домкрата 5, с помощью которых станку придают горизонтальное положение. Кроме того, k!3 платформе установлены два компрессора б с индивидуальньв!и электродвигателями 7, маслонасосная станция 8 с распределительной и контрольно-измерительной аппаратурой (на чертеже не показана), трехмашинный агрегат 9 и щит управления 10 с электроаппаратурой. В кабине 4 размещены станция управления 11, пульт 12 управления бурением с контрольно-измерительньп1и приборами и пульт 18 управления гусеничным ходом. В передней части платформы смонтирована пылеулавливающая установка 14.

Все механизмы рабочего орган>1 монтируются на вышке, жестко соединенной с платформой станка. Вышка состоит из основания

15 и мачты 16, шарнирно соединенных между собой.

При помощи двух гидроцилнпдров 17 мачта может устанавливаться в вертнкалы1ое (рабочее) и горизонтальное (транспортное) поло>кения.

На основании размещены: главный двигатель 18 вращателя, коробка передач 19, гидравлический патрон 20, гидроцилиндры 21 напорного механизма, механизм 22 развинчивания штанг, лебедка 28 подъема и опускания вертлюга с приводом и вентилятор 24 охла>кдения двигателя рабочего органа.

На мачте 16 установлены кассета 25 с четырьмя буровыми штангами 26, привод 27 поворота кассеты и вертлюг 28, перемеща ощийся по направляющим.

Удаление буровой мелочи и охлаждение шарошечного долота 29 осуществляется сжатым воздухом, подаваемым от компрессоров б «о трубопроводу в вертлюг 28, соединенный с буровым ставом. Пройдя внутри бурового става, сжатый воздух охлаждает шарошечное долото 29, подхватывает с забоя буровую мелочь и по затрубному пространству выносит ее в пылеприемник 80. Крупные фракции выпадают у устья скважины, а мелкие по пылепроводу направляются в пылеулавливающую установку 14, где буровая мелочь осаждается, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Все механизмы станка оборудованы электро- и гидроприводами с дистанционным управлением из кабины машиниста.

Питается станок с помощью гибкого кабеля от низковольтной сети переменного тока.

На существующих станках имеются схемы автоматического перехвата патроном бурового става, обеспечивающие забуривание одной штанги. При этом окончание цикла ограничи5

1()

Бается Выкл1очателем, установле11пь1м па мачте и срабатывающим при дости>кении вертлюгом нижнего положения. Такая схема требует вмешательства машиниста по окончании цикла для добуривания остающегося (немерного) конца штанги, так как неточность установки конечных гыключателей, контролирующих верхнее и пи>к«ее положения патрона, возмо>к«ость появления проскальзывания патрона в процессе оурения и другие причины приводят к тому, что в ко ще цикла остается недобуренной значительная часть штанги.

В описываемой схеме автоматического перехвата конечный выключатель 81, контролирующий нижнее положение всртлюга 28, устанавливается на патроне 20, и окончание цикла бурения происходит автоматически только после того, как штанга 26 забурепа на полную длину.

Схема автоматического перехвата сблокирована со схемой управления приводом вращсшгя рабочего органа. При на>катни кнопки

82 включается реле 88, которое при этом самоблокируется и через свои контакты 84 в нсобходимой технологической последовательности включает в работу либо двигатель 18 и

r идроцилиндры 21, либо соответствующие электромагн11ты гидрозолотников патрона 20, участвующих в схеме автоматического перехв>!та.

Пижнее положение патрона ограничивается

KG!re шым выключателем с контактами 85 и

86. При срабатывании конечного выключателя, ограничивающего нижнее положение патрона, его н.з. контакт 86 отключает реле 87, 88 и 89 и электромагниты 40 и 41 гидрозолотников, а замкнувшийся н.о. контакт 85 включает реле 42. В результате этого главный дви1атель 18 и реле 48 тормоза лебедки отключаются, а электромагнит 44 гидрозолотника освобождения патроном бурового става включается, патрон 20 освобо>кдает буровой став, при этом срабатывает конечный выключатель контроля за>катия патрона, контакты 45 и 46 которого возвращаются в нормальное положение. Выключатель контроля зажатия патрона своим н.з. контактом 46 включает электромагнит 47 гидрозолотника дифференциального ускоренного подъема патрона. При дости>кении патроном крайнего верхнего поло>кения срабатывает конечный вь1ключатель 48, который своим н.з. контактом 49 отключает электромагнит 47, а н.о. контактом 50 включает электромагнит 51 гидрозолотника зажатия патроном бурового става.

При включении электромагнита 51 патрон зажимает буровой став, в результате чего срабатывает конечный выключатель контроля за>катия,патрона. Последний замкнувшимся п.о. контактом 45 включает реле 87 и 88 и электромагнит 40.

Во время всех описанных выше операций в систему подается суммарный расход масла, так как электромагниты 52 и 53 ре>кимпого золотника 54 обесточены через í.о. контакт 55

195408 контактора 56 и разомкнутый Il.з. контакт 57 реле 88. Реле 87 с выдержкой времени, гарантирующей полное зажатие бурового става патроном, с учетом допустимого износа его кулачков, через свой н.о. контакт 58 включает контактор 56. При этом через замкнувшиеся н.о. контакты 55 контактора 56 включается в работу привод IB и электромагнит 52 или 58 ре?кимного гидрозолотпика 54, а через разомкнувшийся н.з. контакт 59 коптактора

56 отключается электромагнит 51 золотника.

Реле 88 с выдержкой времени на 2 — 3 сск большей выдержки времени реле 87 (для обеспечения пуска двигателя 18 без нагрузки) через свой н.о. контакт 60 включа т соотьетствующее реле. При этом через замкнувшиеся н.о. контакты реле 89 включает тормоз лебедки и электромагнит 41 гидрозо IOTHIIIIB подачи патрона вниз, в результате чего начинается рабочий цикл бурения па глубину одного перехвата штанги патроном.

После пробуривания сква?кипы на глубину

1 л цикл перехвата повторяется.

На последнем цикле перехвата, т. е. при добуривании скважины на глубину одной штанги вертлюг 28 на?кимает на конечный выключатель 81, установленный на патроне

20, что приводит к включению проме?куточного реле 61.

Реле 61 в этом случае выполняет те же функции, что и конечный выключатель 48, и, помимо этого, подготавливает к включению цепь лампочки 62 сигнала окончания бурения сква?кипы на глубину одной штанги и отключения реле 88. Отключение реле 88 и загорание лампочки 62 производятся только после того, как патрон достигает крайнего нижнего положения своего рабочего хода, тогда срабатывает конечный выключатель, ограничивающий ни?кнее положение патрона и, следовательно, проме?куточное реле 42.

Таким образом, схема автоматического перехвата Обеспечивает Ilpooyo;IBBIlèo сква?к!111ь1 на глубину одной штанги без вмешательства машиниста и подачу осевого усилия lla буровой инструмент только при врашающемся электродвигателе рабочего органа, в результате чего пуск электродвигателя осущестгляется без нагрузки, опоры бурового става предохраняются от заклиниваш1я, а буровой став от изгиба.

На существу1ощих буровых станках, имеющих за?кимной патрон, посредством которого осуществляются вращение и осевая подача бурового става, упорный подшипник 68 работает в неоправданно тя?келых условиях, так как при бурении масло от гидронасоса 64 подается в напорные полости 65 цилиндров гидропатрона 20 и напорного механизма.

Сливная полость 66 цилиндра гидропатрона соединена непосредственно с оаком 67, в то время как из сливной полости напорных гидроцилиндров 21 масло поступает в бак через дроссель 68, регулирующий скорость и усилие подачи.

Следовательно, на упорный подшипник 68 гидропатрона постоянно действует максимальная нагрузка, в то время как требуемое усилие зажатия штанги патроном — величина переменная, зависящая от реакции забоя, определяюшей осевое усилие на буровом инструменте.

Для увеличения срока службы упорного подшипника на станке осуществлена гидравлическая разгрузка его в процессе бурения.

Это достигается тем, что полость 65 цилиндра гидропатрона подключается с помощью электромагнитного золотника 69 к сливной магистрали цилиндров 21 напорного механизма.

Наличие в сливной магистрали дросселя 68 с регулятором 70, предназначенным для регулирован11я скорости подачи и осевого усилия бурового инструмента, обеспечивает при бурении перед дросселем 68 подпор, обратно пропорциональный осевой нагрузке на забой, и поддер?кивает максимальное давление в напорной магистрали.

Таким образом, в нижней полости 65 цилиндра гидропатрона 20 создается противодавле1гие, обратно пропорциональное осевому усилию на забой, разгружаюшее упорный под1пипннк 68 гидропатрона 20.

Обеспечение зажатия кулачков 71 гидропатрона 20 для передачи крутящего момента при отсутствии реакции забоя (осевая нагрузка равна 0) происходит за счет разности площадей поршневой 72 и штоковой 78 полостей цилиндров 21 напорного механизма к соответсзвующей им разности давлений в верхней и нижней полостях гидропатрона.

Систем а разгрузки подшипников патро:a работает только при бурении после окончаш1я зажатня штанги 26 патроном 20 путем включения катушки электромагнита 40 золотника.

В процессе бурения машинист бурового станка должен постоянно визуально контролировать параметры процесса бурения.

На станке применена потенциометрическая мостовая схема включения вольтметра 74, voçâoëÿþùBH с достаточной точностью измерять скорость вращения бурового инструме та

Вольтметр включен в диагональ моста, плечи которого составляют участки потенциометра 75, якорная цепь 76 двигателя 18 и генер BT0DB 77, Qoi70 tl IIIITP 7bHbIP п0,1юса 78 H 79 двигателя и генератора.

Осевая нагрузка на забой определяется по манометру 80, включенному в сливную магистраль цилиндров 21 напорного механизма перед дро "селем 68 с регулятором скорости 70 и отградуированному в тоннах осевой нагрузки.

Измерение давления в сливцых полостях напорных цилиндров 21 позволяет определить осевую нагрузку на забой, так как наличие дросселя 68 с регулятором скорости 70 позволяет в процессе бурения поддерживать в на195408 порной магистрали постоянное максимальное рабочее давление.

Скорость подачи определяется датчиком, имеющим гидродвигатель 81, установленный на сливной магистрали напорных цилиндров

21, на валу которого сидит тахогенератор 82.

При нзменешп1 скорости подачи соответственпо изменяется скорость вращения, что приводит к изменен»|о выходного напряжения тахогенератора.

Контроль скорости подачи осуществляется по показаниям вольтметра 83, включенного на выходное напряжение тахогенератора 82 If OTградуированного в л!час скорости подачи.

Механизм подачи штанг оборудован гидроприводом 27, содержащим цилиндр 84, шток

85 которого шарнирно соединен с рычагом 86, закрепленным на осн 87 поворота кассеты 25.

Гидроцилиидр 84 посредством кронштейна 88 крепится к мачте 16.

При выдвижении штока 85 рычаг 86 через ось поворачивает кассету 25 до совпадения оси штанги 26 с осью скважины. При движении штока 85 в обратном направлении происходит отвод кассеты 25 от оси скважины. Для точного наведения штанги 26 на ось скважины в сливной магистрали устанавливается дроссель 89 с регулятором скорости 90, посредством которого можно изменять скорость поворота кассеты 25. Это позволяет быстро и точно установить штангу 26 на ось бурения.

При использовании мачты как стрелы кранового устройства подъем груза производится лебедкой 28, а изменение вылета груза — наклоном мачты с помощью имеющихся гидроцилиндров 17, управление работой которых аналогично управлению гидроприводом механизма поворота кассеты.

Предмет изобретения

1. Самоходный станок для бурения взрывных скважин, включающий мачту, снабженную крановым устройством, механизмами заваливания, подачи штанг на ось скважины и страгивания их резьбового соединения, гидроприводы с золотниками управления, рабочий орган, вращатель с приводом системы à — Д (генератор — двигатель), гидравлический привод подачи с зажимным патроном, систему автоматического перехвата штанги патроном с концевыми выключателями и электрогидравлическую систему управления рабочими и вспомогательными операциями станка, снабженную регулятором скорости, отличающийся тем, что, с целью обеспечения полной автоматизации процесса перехвата штанги патроном при добуривании скважины на глубину остающегося немерного конца штанги, зажимной патрон снабжен концевым выключателем, взаимодействующим с корпусом вертлюга и

Зо

5О

60 включающим промежуточное реле, дублирующее работу верхнего концевого выключателя, 2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы упорного подшипника патрона и обеспечения гидравлического подпора, обратно пропорционального осевой нагрузке на рабочий орган, и предварительного зажатия штанги патроном, система автоматического перехвата снабжена элсктрогидравлическими золотниками, в процессе бурения соединяющими верхнюю полость цилиндра патрона и штоковые полости цилпндров пода ш с напорной магистра Ibfo, а соответственио нижшою и поршневые — со сливной магистралью.

3. Станок по 11fI. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости подьема зажим»ого патрона в режиме автоматического перехвата, применен электрогидрозолотник, соединяющий поршневые и штоковые полости цилиндров подачи с напорной магистралью.

4. Станок по пп. 1 и 2, отличтощийся тем, что, с целью регулирования скорости гидропрнвода механизма подачи штанг на ось скважины, сливная магистраль золотника управлепия гидроприводом подачи подключена к регулятору скорости.

5. Станок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью регулирования скорости гидропривода механизма заваливания мачты при использовании ее как стрелы кранового устройства, сливная магистраль золотника управления гидроприводом заваливания подключена к регулятору скорости.

6. Станок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью получения информации о величине осевого усилия, в качестве датчика применен установленный на сливной магистрали гидравлической системы управления ма <ометр, тарированный в единицах измерения осевой нагрузки.

7. Станок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью получения информации о величине скорости подачи, в качестве датчика пр»гленен установленный на сливной магистрали гидравлической системы управления, гидродвигатель с тахогенератором, выходное напряжение которого измеряют вольтметром, тарированным в единицах измерения скорости подачи.

8, Станок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью получения информации о скорости вращения рабочего органа, в качестве датчика применен включенный в систему Г—

Д параллельно генератору потенциометр, подвижной контакт которого через вольтметр, тарированный в единицах измерения количества оборотов, соединен с якорной цепью двигателя перед его дополнительным полюсом.

395408

Уае. у

Составитель И. Крючков

Техред Т. П. Курилко Корректор М. П. Ромашова

Редактор Л. М. Струве

Типографии, пр. Сапунова, 2

Заказ 3278, l7 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров ССС!

Москва, Цента, пр. Серова, д. 4