Опорний вузол обертально-подавального механізму бурового верстата

Реферат: Опорний вузол обертально-подавального механізму бурового верстата додатково містить закріплені до корпуса підшипників і опор за допомогою зварювання горизонтально й вертикально орієнтовані пластинчасті розпірки, а верхня й нижня частини корпуса підшипників оснащені верхньою й нижньою кришками, що герметизують підшипники й запобігають витоку мастила. Шпиндель опорного вузла має вертикальний осьовий отвір, пов'язаний з горизонтальним радіальним каналом подачі стисненого повітря від компресора в бурову штангу, а простір радіального каналу пов'язано із круговим пазом, розташованим із внутрішньої сторони корпуса сальника, між яким і шпинделем установлене розпірне кільце з отворами по периметру. Корпус сальника має нижню кришку, що розпирає сальники для запобігання витоку повітря при обертанні шпинделя, що має у верхній частині фіксатор у вигляді болта із шайбою, за допомогою яких закріплений циліндричний шліцьовий перехідник, з'єднаний з муфтою передачі обертання від понижувального редуктора. Шліцьовий перехідник має пластину з виступами-упорами храповика, що рухливо закріплений до траверси й взаємодіє з виконавчим циліндром, що виконаний з можливістю переміщення храповика, взаємодіючого зі зворотною пружиною, у якій хвостова частина приєднана до кронштейна, а протилежна частина приєднана до рухливої частини храповика. Всередині корпуса опорного вузла послідовно розміщені радіально-упорні підшипники, три з яких, у верхній частині опорного вузла, виконані з можливістю сприйняття навантаження при осьовому спадному навантаженні на опорний вузол, а один підшипник - у нижній частині опорного вузла виконаний з можливістю сприйняття навантаження при підйомі опорного вузла разом з буровою штангою. UA 89865 U (54) ОПОРНИЙ ВУЗОЛ ОБЕРТАЛЬНО-ПОДАВАЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ БУРОВОГО ВЕРСТАТА UA 89865 U UA 89865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області гірничого машинобудування. Зокрема корисна модель може бути використана для виготовлення опорних вузлів бурових верстатів, призначених для буріння шарошечними долотами або іншими верстатами, бурова штанга яких характеризується значною вагою й довжиною й розташовується у вертикальній матчі. Пристрій може бути використаний в бурових верстатах, конструкція яких передбачає можливість розвитку значною осьового зусилля на вибій свердловини. Пристрій може бути використаний при бурінні порід широкого спектра міцності; від маломіцних до особливо міцних., при бурінні яких необхідно забезпечення значного осьового зусилля, необхідного для руйнування гірських порід. Відомий опорний вузол обертально-подавального механізму у буровому верстаті [Експресінформація Информтяжмаша, 1986 p., серія 2 "Гірниче устаткування", випуск 3, "Машини й устаткування для гірничих робіт]. Недоліком існуючого опорного вузла є низька довговічність упорного підшипника, ресурс якого обмежений через схильність до деформації й значному зношуванню його конструктивних елементів при значному осьовому зусиллі на буровій ставши, що супроводжується передачею обертання від привода на шарошку або бурову коронку. Істотним недоліком відомого рішення є те, що конструкція істотною мірою піддається впливу вібраційних коливань, які приводять до руйнування підшипникового вузла. Це призводить до необхідності виконання позапланового ремонту або виникненню аварійної ситуації, при якій необхідна не тільки заміна підшипникового вузла, але й можливий ремонт усього упорного вузла бурового верстата. Застосування пристрою призводить до збільшення собівартості бурових робіт і збільшенню собівартості технологічного циклу видобутку корисних копалин відкритим способом. Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є опорний вузол обертальноподавального механізму бурового верcтата. Він включає траверсу, що складається з корпуса підшипників з консольно закріпленими опорами. Співвісно вертикальній осі траверси розташовується шпиндель опорного вузла, на якому змонтовані підшипники кочення. Шпиндель у нижній частині має вертикальний осьовий отвір, пов'язаний із трьома горизонтальними радіальними отворами для подачі стисної водо-повітряної суміші в бурову штангу, причому нижня частина шпинделя має конічну різьбу для приєднання перехідника, призначеного для кріплення бурової штанги [Патент Росії на винахід №2120535]. Задачею корисної моделі є вдосконалення конструкції опорного вузла бурового верстата за рахунок того, що корпус траверси у верхній частині має радіально-упорний підшипник, що взаємодіє з внутрішньою частиною зі шпинделем і сприймає осьове й радіальне навантаження при бурінні. У нижній частині траверси розташований радіально-упорний підшипник, що сприймає навантаження при підйомі борового поставу, який супроводжується обертанням. Верхня частина траверси оснащена стопорним пристроєм, у вигляді храпового механізму, що фіксує шпиндель напірного вузла, при необхідності згвинчування перехідника шпинделя. Запобігання витоку повітряно-водяної суміші забезпечується сальниковим вузлом. Технічний результат від використання корисної моделі дозволяє ефективно розподілити навантаження, що додається до вузлів кріплення траверси, і ваги привода обертача бурового постава. Такий розподіл навантаження забезпечує зниження рівня зношування підшипника навіть при інтенсивній експлуатації бурового устаткування. Конструкція каналів для подачі стисненого повітря дозволяє ефективно забезпечувати винос бурового шламу зі свердловини, забезпечуючи високу якість буріння. Наявність стопорного механізму дозволяє забезпечити надійну фіксацію проміжного вала усередині траверси й при необхідності - згвинчувати штангу із проміжного вала при заміні штанги або нарощуванні додаткової штанги при збільшенні глибини буріння. Використання заявленої конструкції напірного вузла дозволяє підвищити ефективність буріння верстатами шарошечного буріння на відкритих гірничих роботах, тим самим знизити ймовірні простої, що виникають при необхідності проведення позапланових ремонтів. Заявлена конструкція може бути використана у всіх типах бурових верстатів, що використовується на відкритих гірничих роботах і оснащених мачтами, усередині яких розміщені напірні вузли, призначені для передачі від виконавчих механізмів осьового зусилля, а також для подачі стисненого повітря в порожнині бурових штанг для видалення бурового шламу зі свердловини. Застосування заявленої конструкції дозволяє забезпечити значний експлуатаційний ресурс підшипникового вузла, забезпечуючи можливість поточного ремонту без заміни дорогого вузла. Поставлена задача вирішується тим, що опорний вузол обертально-подавального механізму бурового верстата включає траверсу, що складається з корпуса підшипників з консольно закріпленими опорами, при цьому співвісно вертикальній осі траверси 1 UA 89865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розташовується шпиндель опорного вузла, що у нижній частині мають вертикальний осьовий отвір, пов'язаний з горизонтальним радіальним отвором для подачі стисненого повітря в бурову штангу, а нижня частина шпинделя має конічну різьбу для приєднання перехідника призначеного для кріплення бурової штанги. Відповідно до корисної моделі, до корпуса підшипників і консольних опор закріплені за допомогою зварювання пластинчасті розпірки, які орієнтовані горизонтально й вертикально. Верхня й нижня частини корпуса підшипників оснащені верхньою й нижньою кришками, що герметизують підшипники й що запобігають витоку мастила. Шпиндель опорного вузла має вертикальний осьовий отвір, пов'язаний з горизонтальним радіальним каналом подачі стисненого повітря від компресора в бурову штангу. Простір радіального каналу пов'язаний із круговим пазом, розташованим із внутрішньої сторони корпуса сальника, між яким і шпинделем установлене розпірне кільце з отворами по периметру. Корпус сальника має нижню кришку, що розпирає сальники для запобігання витоку повітря при обертанні шпинделя, що має у верхній частині фіксатор у вигляді болта із шайбою, за допомогою якої закріплений циліндричний шліцьовий перехідник з'єднаний з муфтою передачі обертання від понижувального редуктора. Шліцьовий перехідник, що має пластину з виступами - упором храповика, що рухливо закріплений до траверси і взаємодіє з виконавчим циліндром, що виконаний з можливістю переміщення храповика взаємодіючого зі зворотною пружиною в якій хвостова частина приєднана до кронштейна. Протилежна частина пружини приєднана до рухливої частини храповика. Усередині корпуса опорного вузла послідовно розміщені радіально-упорні підшипники, три з яких у верхній частині опорного вузла виконані з можливістю сприйняття навантаження при осьовому спадному навантаженні на опорний вузол, а один підшипник - у нижній частині опорного вузла виконаний з можливістю сприйняття навантаження при підйомі опорного вузла з буровою штангою. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 показана вертикальна проекція напірного вузла. На фіг. 2 - вид зверху на напірний вузол. На фіг. 3 - загальний вид напірного вузла. Опорний вузол обертально-подавального механізму бурового верстата включає траверсу 1, що складається з корпуса підшипників 2, до якого консольно закріплені опори 3. Жорсткість установки опор 3 забезпечена горизонтально й вертикально орієнтованими пластинчастими розпірками 4, закріпленими за допомогою зварювання до корпуса підшипників 2 і опор 3. Верхня й нижня частини корпуса підшипників 2 має верхню кришку (кришка манжети) 5 і нижню кришку (кришка підшипників) 6, що забезпечують герметизацію підшипників і запобігають витоку мастила при тривалій роботі. Опори 3 траверси 1 постачені шийками 26 для кріплення конструктивних елементів приводів, призначених для переміщення опорного вузла і буровій штанги по вертикалі. Шпиндель 7 опорного вузла має вертикальний осьовий отвір 8, пов'язаний з горизонтальним радіальним отвором 9, по якому забезпечується подача стисненого повітря від компресора для видуву бурового шламу зі свердловини. Простір радіального каналу 9 пов'язано із круговим пазом 10, розташованим із внутрішньої сторони корпуса сальника 11. Збереження постійної відстані між шпинделем 7 і корпусом сальника 11 забезпечується розпірним кільцем 12 з отворами 13 по периметру. Цим забезпечується постійна подача повітря при обертанні бурового поставу, працюючого бурового верстата й відповідно шпинделя 7 напірного вузла. Корпус сальника має нижню кришку 14, що розпирає за допомогою болтів сальники 16, 17 і попереджує витік повітря при обертанні шпинделя 7. Шпиндель 7 у верхній частині має фіксатор 18 у вигляді болта із шайбою, за допомогою якого закріплюють циліндричний шліцьовий перехідник 19 для з'єднання з муфтою, що забезпечує передачу обертання від понижувального редуктора, оснащеного приводом (на схемах не показано). Шліцьовий перехідник 19 за допомогою пластини 20, що перебуває на ньому, служить також упором для храповика 21. Нижня частина шпинделя 7 має конічну різьбу для приєднання перехідника бурової штанги. До траверси 1 рухливо закріплений храповик 21, взаємодіючий з виконавчим циліндром 22, за допомогою якого здійснюється переміщення храповика 21. Виконавчий циліндр 22 може приводиться в дію за допомогою стисненого повітря або гідравлічної рідини. При припиненні дії робочого агента у виконавчому циліндрі 22, храповик 21 переміщається за допомогою зворотної пружини 23, одна хвостова частина якої приєднана до кронштейна 15, а протилежна частина приєднана до рухливої частини храповика 21. 2 UA 89865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Усередині корпуса 2 розміщені підшипники, які призначені для сприйняття навантажень, що виникають при обертанні шпинделя 7 і відповідно всього бурового поставу. У верхній частині корпуса підшипників розміщені три радіально-упорні підшипники 24, які сприймають навантаження при бурінні, а радіально-упорний нижній підшипник 25 сприймає навантаження при підйомі бурового поставу. Опорний вузол бурового верстата експлуатується в такий спосіб. На цей час у гірничий промисловості застосовуються бурові верстати з різними типами обертально-подавальних механізмів. Конструкція обертально-подавального механізму визначає принципові розходження моделей верстатів (поза залежністю від їхнього типу), діапазони зміни частоти обертання й зміни подачі інструмента, величини осьових навантажень, крутних моментів, а також тривалість допоміжних операцій по приведенню бурового поставу в робоче положення (згвинчування-розгвинчування поставу) і його підйому після закінчення буріння свердловини. При бурінні гірських порід буровий інструмент і буровий постав піддається спектру складних навантажень. Найбільш складним механічним вузлом бурового поставу є буровий інструмент і опорні вузли подавального механізму бурового верстата. У випадку застосування обертально-подавального механізму з канатно-поршневою системою подачі, обертання від електродвигуна через муфту й шліцьовий вал передається вхідному валу двоступінчастого редуктора. Від вихідного вала редуктора обертання передається від шиношліцьової муфти, що служить для запобігання електродвигуна й редуктора від вібрацій. Через опорний вузол на обертовий буровий снаряд передається осьове зусилля. Обертання бурового поставу здійснюється через електродвигун постійного струму через двоступінчастий редуктор і шинно-зубчасту муфту. Осьове зусилля на буровий постав передається через опорний вузол з канатами. Рухливі нижні блоки закріплені на обертачі. При бурінні обертач опускається слідом за опорним вузлом зі збереженням між ними необхідного зазору. Подачу бурового поставу на вибій здійснюють за допомогою напірного вузла обертальноподавального механізму, що є проміжною ланкою в системі привод-напірний вузол-бурова штанга. Конструкція напірного вузла повинна забезпечувати вирішення завдання передачі осьового зусилля бурової штанги на вибій і її безперервне обертання, у сполученні з ефективною протидією виникаючим вібраціям, що мають різну амплітуду й частоту, а також різні знакозмінні динамічні навантаженням, що виникають при бурінні міцних і особливо міцних гірських порід. Основна несуча конструкція напірного вузла представлена у вигляді траверси 1, що оснащена горизонтальними опорами 3 жорсткість положення яких забезпечують пластинчатими розпірками 4. Опори 3 за допомогою шийок 26 взаємодіють із привідними елементами, що забезпечують переміщення напірного вузла по вертикалі. У міру переміщення напірного вузла у мачті бурового верстата бурова штанга, що має буровий інструмент стикається з вибоєм свердловини. Для виконання циклу буріння необхідне обертання бурової штанги й подача повітря для видуву породного дріб'язку зі свердловини. Процес буріння здійснюється при приведенні в дію привода (на схемах не показано), що передає своє обертання пружно-податливій муфті (на схемах не показано). Остання, у свою чергу, за допомогою шліцьового з'єднання передає своє обертання на шпиндель 7 напірного вузла, що обертається усередині корпуса траверси 1. Стійке положення внутрішнього вала забезпечується верхнім багаторядним підшипниковим вузлом з трьох радіально-упорних підшипників 24, що забезпечують зниження руйнівного впливу різнонаправлених динамічних навантажень, виникаючих при бурінні свердловин. При закінченні процесу буріння або при необхідності заміни бурової штанги, виникаюче при її підйомі навантаження сприймає нижній підшипниковий вузол, виконаний у вигляді радіальноупорного підшипника 25. При бурінні, обертання шпинделя 7 передається за допомогою різьбового конічного з'єднання з перехідником бурової штанги. Одночасно з обертанням бурової штанги в неї подається стиснене повітря від компресора. Стиснене повітря подається в штуцер у корпусі траверси 1 й надходить у горизонтальний круговий паз 10 корпуса сальника 11. Наявність горизонтального паза 10 забезпечує безперервну подачу стисненого повітря в бурову штангу при її обертанні. Для того, щоб зберегти постійну відстань між поверхнею корпуса сальника 11 й поверхнею частиною шпинделя 7 усередині корпуса сальника 11 розташовують розпірне кільце 12 з отворами 13. Крім того, для запобігання витоку повітря при обертанні шпинделя 7 передбачене розміщення 3 UA 89865 U 5 10 15 20 кільцевих сальників 16. 17. Корпус напірного вузла надійно ізолюють розпираючими кришками 5, 6, 14. З паза 10 повітря надходить у радіальний отвір 9 у шпинделі 7 напірного вузла, а потім у вертикальний осьовий отвір 8 шпинделя 7, порожнина якого з'єднана з осьовою порожниною перехідника й, відповідно, буровій шланги. Обертання шпинделя 7 супроводжується виділенням тепла, що може привести до витоку мастила з корпуса підшипників. Для запобігання витоку мастила, корпус підшипників 2 має кришки 5, 6, 14. До верхньої частини шпинделя 7 напірного вузла закріплена пластина 20 з періодичними виступами, що виконана з можливістю взаємодії із храповиком 21, що шарнірно закріплений до корпуса траверси 1. Переміщення храповика 21 дозволяє зафіксувати пластину 20 при необхідності утримання внутрішнього вала шпинделя 7 в нерухливому стані. Переміщення храповика 21 здійснюється за допомогою виконавчого циліндра 22 і зворотної пружини 23, що закріплюють за допомогою кронштейна 15. Зв'язок шпинделя 7 з механізмом обертача здійснюється за допомогою шліцьового перехідника 19, що кріпиться до хвостовика шпинделя 7, у верхній його частині за допомогою фіксатора 18. Фіксатор 18 виконують у вигляді пластини, що пригвинчується до верхньої частини шпинделя 7. Це дозволяє надійно утримувати шліцьовий перехідник 19, передаючи обертання від привода на шпиндель 7 під час виконання бурових робіт. Дослідно-промислові випробування й експерименти показали високі експлуатаційні якості напірного вузла, який може бути використаний на всіх типах бурових верстатів як шарошечного буріння, так і при бурінні за допомогою заглибних пневмоударників. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 50 Опорний вузол обертально-подавального механізму бурового верстата, що містить траверсу, що складається з корпуса підшипників з консольно закріпленими опорами, при цьому співвісно вертикальній осі траверси розташовується шпиндель опорного вузла, що у нижній частині має вертикальний осьовий отвір, пов'язано з горизонтальним радіальним отвором для подачі стисненого повітря в бурову штангу, а нижня частина шпинделя має конічну різьбу для приєднання перехідника, призначеного для кріплення бурової штанги, який відрізняється тим, що до корпуса підшипників і опор закріплені за допомогою зварювання горизонтально й вертикально орієнтовані пластинчасті розпірки, а верхня й нижня частини корпуса підшипників оснащені верхньою й нижньою кришками, що герметизують підшипники й запобігають витоку мастила, причому шпиндель опорного вузла має вертикальний осьовий отвір, пов'язаний з горизонтальним радіальним каналом подачі стисненого повітря від компресора в бурову штангу, а простір радіального каналу пов'язано із круговим пазом, розташованим із внутрішньої сторони корпуса сальника, між яким і шпинделем установлене розпірне кільце з отворами по периметру, при цьому корпус сальника має нижню кришку, що розпирає сальники для запобігання витоку повітря при обертанні шпинделя, що має у верхній частині фіксатор у вигляді болта із шайбою, за допомогою яких закріплений циліндричний шліцьовий перехідник, з'єднаний з муфтою передачі обертання від понижувального редуктора, при цьому шліцьовий перехідник має пластину з виступами-упорами храповика, що рухливо закріплений до траверси й взаємодіє з виконавчим циліндром, що виконаний з можливістю переміщення храповика, взаємодіючого зі зворотною пружиною, у якій хвостова частина приєднана до кронштейна, а протилежна частина приєднана до рухливої частини храповика, при цьому усередині корпуса опорного вузла послідовно розміщені радіально-упорні підшипники, три з яких, у верхній частині опорного вузла, виконані з можливістю сприйняття навантаження при осьовому спадному навантаженні на опорний вузол, а один підшипник - у нижній частині опорного вузла - виконаний з можливістю сприйняття навантаження при підйомі опорного вузла разом з буровою штангою. 4 UA 89865 U 5 UA 89865 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 6