Изучение конструкции и определение основных параметров буровых станков с пневмоударниками

Основные положения

Полуавтоматический буровой станок НКР100МА [4] предназначен для бурения скважин диаметром 85 – 105 мм, глубиной до 50 (70) м в породах с крепостью f от 6 до 20. Благодаря двухшарнирному установочному приспособлению станка, возможно бурить полный веер скважин, т.е. в любом направлении. При работе станка НКР100МА (рис.4.1) механизируются процесс наращивания бурового става, развинчивание резьбовых соединений штанг вследствие применения пневмозахватных механизмов. Буровые штанги выполнены в виде труб, служащих для подачи сжатого воздуха к инструменту и для продувки.

Рис.4.1. Буровой станок НКР100МА: 1 – подающий патрон; 2 – пульт управления; 3 – ручная лебедка; 4 – распорная колонка; 5 – подающий цилиндр; 6 – оградительный щиток; 7 – буровой став; 8 – пневмоударник; 9 – электродвигатель; 10 – салазки с роликом; 11 – редуктор

Станок состоит из пневмозахвата, подающего патрона 1, редуктора 11, электродвигателя 9, пульта управления, распорной колонки 4, буро­вого става 7 и пневмоударника 8. Основным узлом является редуктор с пневмозахватом 11; на нем закрепляют все перечисленные выше узлы. Пневмозахват удерживает и вращает став штанг, когда по­дающий патрон разъединяется со штангой для последующего за­хвата ее на новом месте. Редуктор с пневмозахватом состоит из планетарного редуктора одноступенчатой зубчатой передачи, за­жимного устройства, шлицевого вала и концевых клапанов пря­мого и обратного хода. Подающий патрон предназначен для по­дачи и вращения бурового инструмента во время бурения или при выдаче его из скважины. Патрон перемещается по двум на­правляющим с помощью пневматических податчиков, выполненных в виде пневмоцилиндров 5. Подвижное шлицевое зацепление соединяет подающий патрон и редуктор с пневмозахватом 11, передающим крутящий момент от двигателя ставу штанг. Подающий патрон представляет собой одноступен­чатый редуктор с пневматическим зажимным устройством.

Станок СБУ-100П [4] предназначен для открытых горных работ. Он предназначен для бурения скважин диаметром 100 мм, глубиной до 24 м. Крепость буримых пород 6 ¸ 20. Станок имеет колесно-шинный ход. Рабочий орган состоит из пневмоударника, вращателя, податчика и механизма заваливания мачты. Си­стема сухого пылеулавливания обеспечивает надежное пылеподавление. Вариант станка на гусеничном ходу выпускают под маркой СБУ-100Г (рис.4.2).

Более мощный станок СБУ-125У-52 (рис.4.3) [4] предназначен для открытых горных работ. Он позволяет бу­рить скважины глубиной до 52 м. Скважины диаметром 125 мм бу­рят пневмоударниками, а диа­метром 160 мм – резцовыми ко­ронками. Станки указанных выше типов применяют на карье­рах малой мощности для от­бойки руды, отстройки бортов карьеров. Целесообразно их применение на карьерах по добыче строитель­ных материалов.

Рис.4.2. Общий вид бурового станка СБУ-100Г: 1 – приводная часть; 2 – система пылеудаления; 3 – податчик; 4 – вращатель; 5 – гусеничный ход; 6 – домкрат

Рис.4.3. Станок СБУ-125У-52 →

 

Пневмоударники [4] для станков изготовляют двух типов: с индексом П для от­крытых горных работ и с индексом ПП для подземных горных работ. Цифра после букв обозначает диаметр сква­жины в миллиметрах, а следующая за
ними – ударную мощность в киловаттах.

Рис.4.4. Пневмоударник ПП-105-2,4 (М-48): 1 – переходник; 2 – цилиндр; 3 – крышка; 4 – клапан; 5 – клапанная коробка; 6 – трубка; 7 – ударник; 8 – шпонка; 9 – долото

Пневмоударник ПП-105-2,4 (М-48) предназначен для бурения скважин диаметром 105 мм (рис.4.4).

Сжатый воздух, поступающий через переходник 1 попадает в центральный канал и далее в устройство с кольцевым клапаном 4, затем подается через трубку 6 и канал ударника в камеру обратного хода. В камеру пря­мого хода воздух поступает из-под клапана. Выхлоп осуществля­ется через окна, находящиеся в цилиндре. Воздух для очистки забоя скважины поступает из камеры обратного хода. При сни­жении усилия подачи долото отходит вперед, открывая блокиро­вочные окна. В этот момент работа ударного механизма прекра­щается и происходит интенсивная продувка скважины.

Долото для пневмоударников [4] представляет собой инструмент, служащий для передачи силового импульса от удар­ника к забою скважины. Различают следующие элементы долота (рис.4.5, а):корпус 2, который несет в себе хвостовик 1. Хвос­товик имеет плоскую грань и воспринимает удары поршня. Головная часть долота 3 армируется пластинками твердого сплава 4, которые вместе с передними гранями головки 5 заканчиваются лезвием.

Рис.4.5. Пневмоударные долота: а - элементы долота; б - долото К100В; в - долото К105К

Долото, армированное штырями твердого сплава, показано на рис.4.6.

Начальную механическую скорость бурения скважин пневмоударниками можно определить по формуле

u_н = 4,8× A × n /(d ² × f), м/мин, (4.1)

где A – энергия удара, Дж; n – частота ударов, с^-1; d – диаметр долота, мм; f – коэффициент крепости пород.

Механическая скорость бурения пневмоударниками на заданной глубине скважины

u = u_н – bL, м/мин, (4.2)

Рис.4.6. Штыревое долото

где b – коэффициент падения скорости бурения с глубиной скважины; L – глубина скважины, м.

Средняя скорость бурения скважин до глубины L

u_рс = u_н – bL /2, м/мин. (4.3)

Время бурения скважины

, мин. (4.4)

Время бурения 1 метра скважины

мин/м. (4.5)

Теоретическая производительность станка (м/ч)

Q_т = 60(u_н – bL /2), м/ч. (4.6)

Техническая производительность

, м/ч, (4.7)

где k_г = T_o /(T_o – T_в) – коэффициент готовности станка; T_o – средняя наработка на отказ, ч; T_в – среднее время восстановления отказа, ч; B – стойкость долота на одну заточку, м; t_н и t_р – соответственно время навинчивания и развинчивания одной штанги, мин; l – длина штанги, м; T_з – время замены долота, мин; T_н – время наведения станка на скважину, мин; T_зб – время забуривания скважины, мин; m – число скважин в забое; L – глубина скважины, м.

Эксплуатационная производительность станка определяется с учётом простоев станка по организационным причинам:

, м/смену, (4.8)

где T_см – длительность смены, мин; T_пз – время на подготовительно-заключительные операции, мин; T_оп – время организационных простоев, мин; T_п – время перегона станка, мин; m – число скважин в забое.

 

Задание. На основании данных табл.4.1 рассчитать основные показатели и производительность (скорость бурения) бурового станка НКР100М с пневмоударником ПП105-2,4. Построить зависимости Q_т = f (f), Q_т = f (L) и Q_э = f (L).

Пример.

Исходные данные: A = 93,2 Дж; n = 28 c^-1; d = 105 мм; f = 14; b = 0,0004 м^-1; L = 40 м; k_г = 0,9; B = 15 м; t_н = 0,5 мин; t_р = 1 мин; l = 1 м; T_з = 4 мин; T_н = 4 мин; T_зб = 1 мин; m = 14; T_см = 360 мин; T_пз = 20 мин; T_оп = 10 мин; T_п = 20 мин.

Начальную механическую скорость бурения скважин пневмоударниками определим по формуле (4.1)

u_н = 4,8 · 93,2 · 28 /(105² · 14) = 0,0812 м/мин.

Механическую скорость бурения пневмоударниками на глубине скважины L = 40 м определим по формуле (4.2)

u = 0,0812 – 0,0004 · 40 = 0,0651 м/мин.

Среднюю скорость бурения скважин до глубины L = 40 м определим по формуле (4.3)

u_рс = 0,0812 – 0,0004 · 40/2 = 0,0732 м/мин.

Время бурения скважины определим по формуле (4.4)

= 547 мин = 9,1 ч.

Время бурения 1 метра скважины определим по формуле (4.5)

мин/м.

Теоретическая производительность станка исходя из формулы (4.6)

Q_т = 60 · (0,0812 – 0,0004 · 40/2) = 4,4 м/ч.

Техническая производительность согласно формуле (4.7)

м/ч,

где k_г = T_o /(T_o – T_в) – коэффициент готовности станка; T_o – средняя наработка на отказ, ч; T_в – среднее время восстановления отказа, ч; B – стойкость долота на одну заточку, м; t_н и t_р – соответственно время навинчивания и развинчивания одной штанги, мин; l – длина штанги, м; T_з – время замены долота, мин; T_н – время наведения станка на скважину, мин; T_зб – время забуривания скважины, мин; m – число скважин в забое; L – глубина скважины, м.

Эксплуатационная производительность станка определяется по формуле (4.8)

=17,6 м/смену. (4.8)

 

 

Варианты заданий по расчёту технической и эксплуатационной скорости
бурения шахтными буровыми станками с пневмоударниками.

Таблица 4.1

№	Тип станка	Тип перфоратора (гидропер­форатора)	A, Дж	n, c-1	d, мм	f	b, м-1	L, м	kг
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,94
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,94
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,92
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,92
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,90
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,90
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,90
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,88
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,88
	НКР100МА	ПП-105-2,4 (М48)	93,2				0,0004		0,88
	СБУ-100Г	П-105-2,6					0,0004		0,86
	СБУ-100Г	П-105-2,6					0,0004		0,86
	СБУ-100Г	П-105-2,6					0,0004		0,86
	СБУ-100Г	П-105-2,6					0,0004		0,94
	СБУ-100Г	П-105-2,6					0,0004		0,92
	СБУ-100Г	П-125-3,8					0,0004		0,92
	СБУ-100Г	П-125-3,8					0,0004		0,90
	СБУ-100Г	П-125-3,8					0,0004		0,90
	СБУ-100Г	П-125-3,8					0,0004		0,88
	СБУ-100Г	П-125-3,8					0,0004		0,86
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,86
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,94
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,94
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,92
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,92
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,90
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,90
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,88
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,86
	СБУ-125У-52	П-125-3,8					0,0004		0,86

 

Варианты заданий по расчёту технической и эксплуатационной скорости бурения шахтными буровыми станками с пневмоударниками

Таблица 4.2

№ варианта	B, м	tн, мин	tр, мин	l, м	Tз, мин	Tн, мин	Tзб, мин	m	Tсм, мин	Tпз, мин	Tоп, мин	Tп, мин
		0,5	0,8	1,20		3,5
		0,6	0,9	1,20		4,0
		0,7	1,0	1,20		4,5
		0,8	1,1	1,20		5,0
		0,5	1,2	1,20		3,5
		0,6	0,8	1,20		4,0
		0,7	0,9	1,20		4,5
		0,8	1,0	1,20		5,0
		0,5	1,1	1,20		3,5
		0,6	1,2	1,20		4,0
		0,7	0,8	0,95		4,5
		0,8	0,9	0,95		5,0
		0,5	1,0	0,95		3,5
		0,6	1,1	0,95		4,0
		0,7	1,2	0,95		4,5
		0,8	0,8	0,95		5,0
		0,5	0,9	0,95		3,5
		0,6	1,0	0,95		4,0
		0,7	1,1	0,95		4,5
		0,8	1,2	0,95		5,0
		0,9	1,0	4,25		3,5
		0,5	0,8	4,25		4,0
		0,6	0,9	4,25		4,5
		0,7	1,0	4,25		5,0
		0,8	1,1	4,25		3,5
		0,5	0,9	4,25		4,0
		0,6	1,0	4,25		4,5
		0,7	1,1	4,25		5,0
		0,8	1,2	4,25		3,5
		0,9	1,3	4,25		4,0

 

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: