Обладнання для забезпечення найбільшої швидкості буріння машинами ударно-обертальної дії

Реферат: Обладнання для забезпечення ефективного буріння машинами ударно-обертальної дії, яке складається із штанги з буровим інструментом, пнемо- або гідроударника, механізму обертання штанги та її осьової подачі у шпурі, причому для забезпечення ефективного руйнування породи використовують датчик фіксації величини переміщення бурової штанги з інструментом уздовж свердловини, або при використанні таймера з дисплеєм орієнтуються по швидкості буріння, що характеризує властивість гірничих порід, а також мають зв'язок з блоками регулювання і фіксації частоти обертів і зусилля подачі, що дозволяє визначити величину переміщення інструмента при тих обертах, коли здійснювалось його найбільше заглиблення у породу завдяки розколинам перед руйнуванням, і ці параметри після підсилення передати до виконавчих механізмів частоти обертів і зусилля подачі інструмента у свердловині. UA 97495 U (12) UA 97495 U UA 97495 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується бурових машин, а саме бурових кареток і верстатів, оснащених перфораторами або пневмоударниками, що занурюються. Такі машини використовуються у гірничій справі на видобувних або прохідницьких роботах. Швидкість буріння залежить від багатьох факторів, таких як властивості гірничої породи, енергії і частоти ударів перфоратора, або гідроударника, зусилля подачі інструмента, його розмірів і конструкції. Більшість цих параметрів не залежать від бурового оператора, а такі параметри, як частота обертання інструмента і його зусилля подачі можуть буки контрольовані оператором бурової машини, але він не знає, які вони мають бути, тому що процес руйнування гірничої породи залежить від усіх раніше вказаних параметрів і не відомо, як впливає кожен з них. Наприклад, на карті підземних прохідницьких робіт у маркшейдера властивості тих порід, по яких йдеться проходка визначені через коефіцієнт міцності по проф. М.М. Протодьяконову. Але цей показник не має нічого спільного до міцності порід у шпурі, тому що вони знаходяться під тиском вище розташованого шару земної кори і мають розколини від попередніх ударів. Так само енергія ударів і їх частота суттєво залежать від тиску повітря у повітряній магістралі, яке змінюється. Тому властивості гірничої породи, основні режими буріння, бурова техніка і інструмент приймаються такими, які є. Але швидкість буріння, тобто інтенсивність руйнування гірської породи суттєво залежить від таких параметрів як частота обертання інструмента в шпурі і зусилля його подачі вздовж осі. Ці параметри важливі тому, що від частоти обертання коронки залежить відстань між двома суміжними ударами в колі по якому працює та, чи інша твердосплавна вставка циліндро-призматичної форми коронки. Якщо ця відстань мала відбувається дроблення породи на малі фракції, що потребує багато енергії, а якщо - велика, то не використовуються розколини попередніх ударів і не утворюються крупнозернисті частки породи. Інструмент уперед не рухається. Існує така відстань між суміжними ударами, при якій здійснюються два процеси: сколювання часток породи і утворення розколин перед руйнуванням. В цьому разі руйнування породи ефективне і швидкість буріння найбільша. Те саме відбувається при різних зусиллях подачі. Треба вибрати таке - при якому більшість енергії удару була б спрямована на руйнування породи. Так, наприклад, при недостатньому зусиллі подачі енергія удару витрачається на ліквідацію зазорів у системі ШИП (штанга-інструмент порода) і на притискування твердосплавних вставок до породи, а якщо зусилля занадто велике іде інтенсивний знос твердосплавних вставок. Справа в тому, що після проходження ударної хвилі, система ШИП стиснута і після віддачі інструмент відходить від породи на деяку відстань, і якщо у момент наступного удару твердосплавні вставки не будуть притиснуті до породи, ударна хвиля буде здійснювати руйнування самих вставок, а не породи. У галузі машинобудування відомі розробки для різних верстатів, які завдяки управління системами СПІД і CAP забезпечують підвищення продуктивності обробки [1]. Деякі дані при бурінні перфораторами і пневмоударниками в залежності від швидкості обертання інструмента і його зусилля подачі приведені у роботах [2, 3]. Для того, щоб змінити частоту обертання штанги з інструментом використовують або електродвигун постійного струму у якому регулюють напруження, або електродвигун змінного струму, тоді регулюють частоту струму. Великий вплив на швидкість буріння справляє конструкція бурового інструмента. У цей час замість лезових коронок використовують штирові, які відрізняються розмірами, кількістю і розташуванням твердосплавних вставок та інше, що суттєво впливає на швидкість буріння [4]. Для конкретних умов буріння без спеціальних досліджень не відомо, які режими роботи забезпечать найбільшу швидкість буріння. В основу поставлено задачу розробки такого обладнання до бурової техніки, яке дозволяє при існуючих: властивостях породи у забої, бурової установки, конструкції коронки, енергії і частоті ударів, визначити ту частоту обертання інструмента і його зусилля подачі, при яких швидкість буріння буде найбільша. Для вирішення цієї задачі обладнання для забезпечення ефективного буріння машинами ударно-обертальної дії, яке складається із штанги з буровим інструментом, пнемо або гідроударника, механізму обертання штанги та її осьовій подачі у шпурі, яке відрізняється тим, що для забезпечення ефективного руйнування породи використовують датчик фіксації величини переміщення бурової штанги з інструментом уздовж свердловини, або при використанні таймера з дисплеєм орієнтуються по швидкості буріння, що характеризує властивість гірничих порід, а також мають зв’язок з блоками регулювання і фіксації частоти обертів і зусилля подачі, що дозволяє величину переміщення інструмента при тих обертах, коли здійснювалось його найбільше заглиблення у породу завдяки розколинам перед руйнування і ці параметри після підсилення передати до виконавчих механізмів частоти обертів і зусилля подачі інструмента у свердловині. 1 UA 97495 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Причино-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, і технічними результатами, які досягаються при їх реалізації, полягає у наступному. Найбільше ефективне руйнування гірничих порід здійснюється тоді, коли одночасно відтворюється сколювання часток породи і створювання розколин перед руйнування. Для цього потрібно, щоб відстань між попереднім і наступним ударами твердосплавних вставок по породі, які розташовані в одному колі руйнування, була такою, коли здійснюється їх взаємний вплив з використанням розколин перед руйнування. Цьому сприяє також оптимальне зусилля подачі, при якому ударна хвиля з інструмента безпосередньо передається у породу. В цьому разі швидкість буріння буде найбільша при використанні існуючої бурової техніки і інструмента. Ця корисна модель дозволяє проводити буріння з найбільшою швидкістю, і як слідство з найменшим зносом інструмента. Корисну модель проілюстровано кресленням, де на фіг. 1 показана бурова штанга 1-(БШ) з коронкою 2-(БК) у шпурі 3-(Ш) забоя, яка розташована на направляючій 4-(НМ) бурової машини. На направляючій також закріплений датчик 5-(ДП) для фіксації переміщення бурової штанги при бурінні. Датчик через електронний підсилювач 6-(П1) підключений до блок-схеми програмного регулювання частоти обертів інструмента і його зусилля подачі, яка показана на фіг. 2. Обладнання встановлено на буровій машині і складається з таких елементів: дисплея з таймером 7-(ДТ), до якого підключений датчик 5-(ДП), блока регулювання і забезпечення заданої частоти обертів інструмента 8-(БРО), блока регулювання і забезпечення заданого зусилля подачі 9-(БРП), двох підсилювачів сигналів 10(П2), механізму, що забезпечує задану частоту обертів інструмента 11-(МО) і механізму, що забезпечує задане зусилля подачі 12-(МП). Запропоноване обладнання для забезпечення найбільшої швидкості буріння машинами ударно-обертальної дії працює таким чином. Оператор бурової машини в залежності від приблизно відомих властивостей порід у забої через 8-(БРО) задає три частоти обертання коронки, які здійснюються послідовно в процесі буріння. При цьому від датчика 5-(ДП) сигнал після підсилення 6-(П1) подається на дисплей з таймером 7-(ДТ) де у цифровому вигляді, або графічному відображається на екрані дисплея значення трьох швидкостей буріння Оператор через 8-(БРО) підключає механізм 11-(МО), який забезпечує буріння із обертами інструмента, при яких найбільша швидкість. Та сама послідовність дій відбувається при виборі зусилля подачі, тобто: зміна зусилля подачі здійснюється через блок подачі 9-(БРП) та його підсилювач (П2) до механізму подачі 12-(МП). Сигнал про швидкість буріння через датчик 5-(ДП) з'являється на дисплеї. Між механізмами, що забезпечують частоту обертів і зусилля подачі і дисплеєм з таймером існує зворотний зв'язок, що дозволяє на екрані дисплея мати залежності швидкості буріння від частоти обертів і зусилля подачі. Те значення зусилля подачі приякому швидкість буріння була найбільша через оператора, або автоматично надходить до механізму 12-(МП), що забезпечує задане зусилля подачі і далі буріння здійснюється при цьому режимі. Таким чином запропонована корисна модель дозволяє здійснювати буріння при оптимальних режимах з найбільшою швидкістю, при цьому зменшується знос інструмента, енергетика буріння і надходження абразивного пилу у повітря виробітки. Представлені дані обґрунтовують рішення поставленої задачі і промислове застосування заявленого обладнання забезпечує найбільшу швидкість буріння машинами ударно-поворотної дії. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Обладнання для забезпечення ефективного буріння машинами ударно-обертальної дії, яке складається із штанги з буровим інструментом, пневмо- або гідроударника, механізму обертання штанги та її осьової подачі у шпурі, яке відрізняється тим, що для забезпечення ефективного руйнування породи використовують датчик фіксації величини переміщення бурової штанги з інструментом уздовж свердловини, або при використанні таймера з дисплеєм орієнтуються по швидкості буріння, що характеризує властивість гірничих порід, а також мають зв'язок з блоками регулювання і фіксації частоти обертів і зусилля подачі, що дозволяє визначити величину переміщення інструмента при тих обертах, коли здійснювалось його найбільше заглиблення у породу завдяки розколинам перед руйнуванням, і ці параметри після підсилення передати до виконавчих механізмів частоти обертів і зусилля подачі інструмента у свердловині. 2 UA 97495 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3