Практична робота № 2

Мінистерство освіти і науки України

НТУУ «КПІ»

Практична робота № 2

« Бурильні молотки (перфоратори) »

Київ

1. Тема:. Бурильні молотки (перфоратори)

2. Мета роботи: вивчення конструкції, функціонування та визначення раціональних параметрів перфоратора.

3. Задачі:

3.1 Будова та принцип дії.

3.2 Виконати ескіз деталі перфоратора

3.3. Розрахувати основні параметри перфоратора

4. Інформаційне забезпечення і обладнання:

4.1. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи.

4.2. Стенд перфоратора.

4.3. Наочний зразок перфоратора.

5. Теоретичні відомості.

5.1 ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ОБЛАСТЬ ВИКОРИСТАННЯ.

По призначенню бурильні машини діляться на машини для утворення шпурів діаметром 30-75 мм і глибиною до 5 м в гірських породах і машини для утворення шпурів (свердловин) діаметром понад 75 мм і глибиною більш 5 м, різноманітного призначення - розвідницьких, збійочних, дренажних.

За способом руйнування гірської породи в забої розрізняють машини механічного і немеханічного руйнування. До механічного руйнування породи бурильним інструментом відносять такі способи:

- ударно-поворотний;

- обертальний;

- ударно-обертальний;

- обертально - ударний.

Перфоратори можна віднести до машин ударно-поворотного буріння. При ударно-поворотному бурінні інструмент впроваджується в породу під дією короткочасного ударного навантаження Руд, спрямованго по осі інструмента (Рис.1). При цьому після кожного удару інструмент повертається механізмом повороту на деякий кут приблизно рівний 10-200. Під дією ударного навантаження Рис.1

відбувається руйнація породи під лезом бура глибиною h і зрізання її під впливом горизонтальної складової виникаючої при повороті леза.

Перфоратори поставляються і застосовуються в комплексі з допоміжним обладнанням: механічними та пневматичними підтримуючими прстроями (Рис.2). Перфоратори з допоміжним обладнанням являють собою легкі бурові установки.

Колонкові перфоратори встановлюються на розпірних гвинтових або пневматичних колонках з автоподатчиками. Колонкові перфоратори мають значну масу - 56-200 кг і потужність - 2,2-3,7 кВт; вони незручні в експлуатації (при перестановці) і витісняються в даний час перфораторами, встановленими на маніпуляторах навантажувальних машин або на бурових візках із колісним або гусеничним механізмом переміщення.

Телескопні перфоратори мають масу 25-50 кг і призначені для буравлення повстаючих шпурів. Вони складаються з перфоратора і телескопічно роздвижного пневматичного поршневого податчика, з’єднаних між собою болтами. Пневмоподатчик створює при буравленні осьове зусилля на бурі до 1716,2 Н, що забезпечує подачу бура вгору. Хід телескопа біля 0,7 м.

Пневматична підставка (Рис. 2)частково звільняє робітника від витрати енергії на підтримку молотка і створює зусилля підтискування.

Рис.2 Пнемвопідставка Пневмопідставка складається з циліндра 1,

поршня зі штоком 2, подовжувача 3 (механічно поєднаного з штоком 2), вентиля керування 5, та пристрою дя кріплення бурильного молотка 4. Впущене всередину пневмопідставки стиснене повітря роздвигає її і створює осьове зусилля Р (Рис.3), яке можно використати для компенсації ваги бурильного молотка і створення зусилля подачі. Змінюючи кут нахилу a та величину тиску, можна підібрати зусилля Р2 , що скомпенсує вагу молотка, тоді зусилля Р1 буде використано як зусилля подачі.

На Рис.3 по позиціях зображено: 1-пневмопідставка; 2-бурильний молоток; 3-бур.

Рис.3 Схема роботи пневмопіставки

5.2 КЛАСИФІКАЦІЯ БУРИЛЬНИХ МАШИН.

За частотою ударів розрізняють перфоратори з частотою до 33 ударів в секунду, швидкоударні - з частотою понад 33 удари в секунду. Швидкоударні перфоратори потребують осьового зусилля подачі в 1. 5-2 разу більшого, ніж звичайні ( до 1471 Н).

За способом повітророзподілення розрізняють перфоратори з золотниковим, клапанним і безклапанним розподілом.

За способом пилеподавлення й очищення шпуру від буровой дрібниці розрізняють перфоратори з продуванням стисненим повітрям, із промиванням водою або емульсією і з отсосом пилюки.

За спосбом зменьшення вібрації розрізняють перфоратори без спеціальних пристроїв і з пристроями віброгасячих кареток.

За способом зменшення шуму розрізняють перфоратори без спеціальних пристроїв і з глушниками шуму.

5.3 ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА БУРИЛЬНИХ МАШИН.

Технічні характеристики вітчизняних перфораторів подані в таблиці I.

Показники	Одиниці вимірювання	Тип бурильної машини
ОМ-506л	ОМ-506л	ПМ-508	ПР-35
Вага	кг	30,0	30,0	30,0	28,0
Довжина (без інструмента)	мм	580	580	580	638
Діаметр поршня	мм	65	63,5	63,5	72,0
Розмір хвостовика бура	мм	25´110	25´108	25´108	25´108
Найменьший діаметр повітряного шланга	мм	19	19	19	25
Тиск стисненого повітря	атм.	5	5	5	2,65
Витрати повітря (не більше)	м3/хв	2,4	2,4	2,4	1690
Кількість ударів за хвилину	уд/хв	1700	1700	1700	130
Крутячий момент	кг/м	75	75	125
Кількість обертів за хвилину	об/хв	150	150	200	160

5.4 КОНСТРУКЦІЯ ТА ПРИНЦИП ДІЇ.

Перфоратор складається з циліндричного корпуса з розташованими всередині нього повітрярозодільчо-ударним і поворотним механізмами, ствола і корпуса крана, стягнутих між собою болтами; буротримача і ручки з притискуючим віброгасячим пристроєм. Підвод стиснутого повітря до перфоратора здійснюється по гумовому рукаву з внутрішнім діаметром 2,5 см. На підводячому шлангу є маслянка для автоматичного змащування.

Бурильні молотки працюють за наступним принципом. На Рис.4 суцільними стрілками зображено напрям руху повітря з тиском Р, штиховими повітря з Р1<Р.

Рис.4 Принцип дії перфоратора

В положенні І клапан 15 притиснутий до клапаної коробки 14, між клапаном 15 і сідлом клапана 4 існує щілина, крізь яку із крана 2 повітя під тиском Р потрапляє в порожнину К циліндра. На поршень-ударник 12 з боку порожнини-циліндра Л двє повітря з атмосферним тиском. Через існуючу різницю тисків, поршень-ударник 12 буде рухатись в бік бура. Клапан 15 буде притиснутий до клапанної коробки в результаті того, що збоку порожнини циліндра К на клапан (на всю поверхню) діє повітря з тиском Р, а з іншого боку клапана на деяку його площу буде діяти атмосферний тиск (канал 11з’єднано з порожниною Л, яка через отвор 6 з’єднана з атмосферою).

При переміщенні поршня-ударника 12 повітя з порожнини Л буде витіснятися в атмосферу через вихлопний отвір 6. Коли ударник 12 закриє вихлопний отвір 6, повітря, що лишилось почне стискатись і через канал тиснути на клапан зі зростаючим тиском Р1. Коли ударник 12 заднєю кромкою вихлопний отвір 6, в

порожнині К тиск різко впаде, тому що стиснене повітря прямуватиме на вихлоп. В ций момент тиск повітря в порожнині К впаде до атмосферного, поршень - ударник по інерцєї буде рухатись вперед і нанесе удар по хвостовику бура. Під час руху поршня –ударника в напрямку бура поршень – ударник стисне повітря в порожнині Л до тиску Р1>1атм. В момент удара по хвостовику бура на клапан 15 з боку порожнини К буде діяти повітря з тиском приблизно в 1атм., з боку порожнини Л (канал 11) буде діяти повітря з тиском Р1>1атм і клапан 15 перекинеться в положення ІІ.

Стиснене повітря з тиском Р через канал 11 потрапить в порожнину Л,

поршень під дією різниці тисків переміститься в положення І. В положенні ІІ процес перекидання клапана здійснюється так само як і в положенні І.

Поворот бура в пневматичних перфораторах здійснюється після кожного удару автоматично, спеціальними механізмами, що можуть бути залежної і незалежної дії.

Механізм повороту бура залежної дії бувають із геликоідальным стрижнем, що має на кінці храповий устрій і з геликоідальною нарізкою на штоку поршня ударника.

Механізм іншого типу (Рис.4) складається з храпової букс 3, закріпленої у верхній частині перфоратора, і окремого стрижня із геликоидальной різьбою на кінці 13. Голівка стрижня має дві або чотири собачки 17 із стрижнями и пружинами. Стрижень входить у геликоидальну гайку, розташовану усередині поршня. На штоку поршня є шлиці, на які насаджена поворотна букса 8 і сполучена з нею букса із буром.

При робочому ході поршня ударника, храпові собачки не перешкоджають повороту геликоидального стрижня 15, унаслідок чого поршень-ударник разом із поворотною буксой і буром повертається.

На Рис.5 зображено бурильний молоток ПР-30ЛБ розкладений на складові частини:

1-поршень – ударник;

2-гайки;

3-ствол;

4-болти;

5-циліндр;

6-корпус крана;

7-стрижень з гелікоідальною різьбою;

8,9,10,11-клапанна коробка;

12-поворвтна букса;

 

Рис.5 Бурильний молоток ПР-30ЛБ

6. ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ.

Основна перевага ударного-поворотного буріння - можливість бурити породи будь-якої міцності (f =6-14).

До недоліків варто віднести періодичність впливу інструмента на породу, при чому час, що затрачається на удар tуд = 0,003, у десятки разів менше часу на прямування інструмента у напрямку до забою, відскок і поворот.

7. ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ.

Перфоратори є машинами ударно-поворотної дії, що класифікуються по таких ознаках: за умовами застосування, по частоті ударів, по способам пилеподавлення, по способам зменшення вібрації і по способам зменшення шуму.

Вітчизняні перфоратори мають масу 26,5-60 кг; витрата повітря - 0,07-0,17 м3/сек; число ударів у секунду - 26,7-46,7 Гц;

робота удару - 39,2-78,4 Дж.