Сбш 250 инструкция по эксплуатации

091-00.00.0000

для 1989 – 1999 г.в.

Анализируя
производственный травматизм по обстоятельствам, причинам и учитывая
значительное снижение объемов можно сделать вывод: 83% травмирования происходит
из-за “человеческого фактора”, а именно, отсутствие трудовой и исполнительской
дисциплины (употребления алкоголя в рабочее время, выход на работу в нетрезвом
состоянии — 8 случаев, нарушение профессиональных инструкций — 9 случаев,
неосторожность пострадавших и пренебрежение работающими требований безопасности
— 7 случаев). 17% из-за некачественного обучения, отсутствия СИЗ и неисправного
оборудования — 5 случаев.  Профессиональный травматизм (заболевание) от общего
количества производственного травматизма за 5 лет составил 10% (3 случая).
Ответственность за профтравматизм  (заболевание) определена как смешанная, так
как  профбольные нарушали  ОТ и ТБ (не использовали СИЗ, отказывались от
трудоустройства по рекомендациям медицинских учереждений и злоупотребляли
алкоголем).

СПЕЦИАЛЬНАЯ
ЧАСТЬ

Глава 7. Техническое описание
станка СБШ-250 МНА -32

7.1. Назначение станка
СБШ-250МНА-32

Станок буровой
шарошечный предназначен для бурения вертикальных и наклонных (15 и 30 к
вертикали ) взрывных скважин при добыче полезных ископаемых открытым способом и
других буровзрывных работ.

Станок изготавливается в
климатических исполнениях: У (для температур от +40° до -30°) и  Т по ГОСТ 15150-69

Преимущественные
области применения станка — крепкие и очень крепкие породы категорий с
коэффициентом крепости 8-14 по шкале проф. Протодьяконов.

7.2. Технические данные

                                                                                                                  
Таблица 2.

              
Технические данные СБШ-250МНА-32.

7.3. Состав станка СБШ-250МНА-32

Станок состоит из
следующих частей (рис. 6).

Рис. 6. Станок СБШ-250МНА-32.

Условные обозначения:

1 — Ход гусеничный, 2 —  Машинное отделение, 3 —
Мачта, 4 — Емкость для воды, 5 — Кабина.      —         Гидропривод станка,  — 
Гидропневматическая система,     —      Электропривод станка.

7.4. Устройство и работа станка СБШ-250МНА-32

Станок является самоходной
маневровой буровой установкой на  гусеничном ходу с приводом вращения бурового
става от электродвигателя постоянного тока, с гидравлической подачей на забой.
Машинное отделение является несущей частью станка и представляет собой
металлоконструкцию типа фермы, на консолях которой устанавливается  емкость для
воды и кабины машиниста. Мачта представляет собой сварную пространственную
ферму, закрепленную на опорах передней части  машинного отделения. Подъем мачты
в рабочее положение осуществляется с помощью двух гидроцилиндров.

7.5. Устройство и работа составных
частей станка СБШ-250МНА-32

·  Ход гусеничный, предназначен для передвижения и
маневрирования  станка. Ход состоит из гусеничных тележек, соединенных осями;
двух редукторов с электродвигателями и тормозами.  Каждая тележка имеет свой 
индивидуальный привод от электродвигателя через редуктор на приводную
звездочку. Управление ходом станка осуществляется с выносного  пульта
управления.

·  Машинное отделение: состоит из сварочного каркаса,
обшитого  металлическими листами, насоса пылеподавления, трансформатора, ящика
для  инструментов, выпрямителя, маслоохладителя компрессора, трапа машинного
отделения, шкафа управления, маслонасосной станции, насоса закачки  воды, реле
утечки. Передняя часть машинного отделения имеет П-образную конструкцию, на
консолях которой устанавливается кабина и емкость для воды. В средней части
машинного отделения размещены узлы гидроэлектропривода и пусковая аппаратура, а
в задней части — компрессорная  установка. С наружной боковой стороны машинного
отделения размещаются  трап и входная дверь, для прохода в кабину имеется проем
с дверью. Двери снабжены внутренними замками. Дверные проемы герметизированы
резиновыми уплотнителями. Для монтажа и демонтажа оборудования в средней части
крыши машинного отделения имеются два люка. Компрессорное отделение имеет две
боковые двери и съемный люк крыши. Машинное отделение является основной несущей
частью станка и предназначено для размещения и монтажа в нем основного
оборудования.

Уважаемый посетитель!

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание — внизу страницы.

1 -12 сбш — 250-мн-32 (12).cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Буровой станок СБШ-250МН-32

2 -12 Гидравлическая схема сбш — 250-мн-32.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Гидравлическая схема
Клапан воздухопровода
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Гидравлическая схема бурового станка СБШ-250МН-32
Блок гидроаппаратуры
Маслонасосная станция
Ц12 (поднять — опустить)
Ц16 (закрыть-открыть)
Блок гидроаппаратуры мачты

3 — 12 радиально-поршневой гидромотор.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Радиально-поршневой
гидромотор на МРФ 100025
Максимальный крутящий
Максимальное давление
Максимальная частота
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Радиально-поршневой гидромотор на МРФ 100025

4- 12 Мех характ МРФ 1000-25.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Механические характеристики
радиально-поршневого
гидроматора МРФ 100025
Механические характеристики и расчетные схемы
радиально-поршневого гидроматора МРФ 100025
Qм — расход гидромтора
Qмт — теоретический расход гидромотора
Мм — момент гидромотора
пм — скорость вращения
— угловая скорость вращения
N — мощность гидромтора
Dp — внешний диаметр ротора;
Dc — внутренний диаметр статора;
do — диаметр окон распределителя;
Do — диаметр оси ротора;
Dв — диаметр втулки;
dк — диаметр канала под поршнем;
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Схема к определению действующих сил в РПМ
Схема к расчету основных размеров РПМ
Скоростные характеристики
Нагрузочная характеристика

5- 12 гидравлическая схема (1).cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Гидравлическая схема вращателя
станка СБШ-250МНА-32
ЭД — электродвигатель:
НР — насос регулируемый:
КП — клапан предохранительный:
ДР2 — дроссели регулируемые:
Р1 — распределитель:
В — вращатель бурового станка
Гидравлическая схема вращателя бурового
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя

6-мачта СБШ 12.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Монтаж мачты бурового
Установка выкладок для
формирования монтажного основания
Проверка соответствии отклонения от
горизонтальности выклодок
установленной норме (
Укладка мачты на горизонтальной
монтажной основание
Установка УПМ на основание
Подъем мачты буровой
лебедкой на 100-150 мм
Проверка надежности системы выдержкой
буровой мачтына указанном расстоянии
Подъем мачты в вертикальное положение
с помощью двух гидродомкратов
Центрирование вышки с помощью фиксатора
и степени натяжения буровой лебедки
Установка вращателя посредствам
подшипников качения на
направляющие буровой мачты
Фиксация буровой мачты
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя

7- экономическии показатель.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Технико-экономические
Эксплуатационные затраты
Амортизационные отчисления
Затраты на электроэнергию
Потери за год при простоях
Экономический эффект
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Специф1п гидромотор.frw

гидромотор МРФ 100025
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
бурового станка 3СБШ-250МНА-32 в условиях карьера «Мурунтау
Внутренняя полость плунжера
Напорный канал распределителя
Сливной канал распределителя

Специф1п монтаж.frw

Монтаж мачты бурового
станка 3 СБШ-250МНА-32
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
бурового станка 3СБШ-250МНА-32 в условиях карьера «Мурунтау

Специф1п сбш250.frw

Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
бурового станка 3СБШ-250МНА-32 в условиях карьера «Мурунтау
Буровой агрегат (мачта)

Created by
disqueterbo1975
2017-08-21

You can clone a snippet to your computer for local editing.

Learn more.

Департамент образования и науки Кемеровской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Прокопьевский горнотехнический техникум им. В.П. Романова

учебное пособие

Автоматизация процесса бурения буровых станков

типа СБШ-250-МН-32

для студентов специальностей:

13.02.11. Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) Открытые горные работы

21.02.15. Открытые горные работы

Разработали: В.И.Маджула

Н.И. Велижанская

2019г.

Рассмотрено

на заседании методического совета

ГБПОУ Прокопьевского горнотехнического

техникума им. В.П. Романова

Методист

____________ А.В.Боцман

«__15__»_____01_________ 2019 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Горнодобывающая промышленность является базовой отраслью народного хозяйства, фундаментом для развития основных отраслей экономики страны, т. к. является главным поставщиком сырьевых ресурсов. При разработке большинства видов твердых полезных ископаемых преобладающее развитие получил открытый способ.

В общей технологии открытых горных работ при разработке месторождений, сложенных скальными породами, буровзрывные работы являются одним из основных производственных процессов.

Цель бурения – создание в породном массиве скважин или шпуров. Бурение представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Стоимость производства буровых работ в крепких породах на открытых разработках достигает 36% общей стоимости выемки 1т горной массы. От качества рыхления горной массы зависят производительность погрузочного и транспортного оборудования, их долговечность и эффективность эксплуатации.

Наибольшее распространение на открытых горных работах получил вращательный способ бурения – шарошечными и резцовыми коронками. На способ бурения шарошечными коронками приходится до 80% всех объемов бурения, тогда как вращательным способом с резцовыми коронками выполняется около 19%, а ударным методом – до 1% . В ближайшие годы предполагается некоторое сокращение доли шарошечного бурения вследствие расширения области применения ударно-вращательного способа бурения, тогда как доля вращательного бурения останется приблизительно постоянной.

Перспективные планы развития отечественной буровой техники предусматривают создание станков шарошечного бурения диаметром до 320-350мм; совершенствование автоматизации управления режимами бурения и вспомогательными операциями; осуществление бурения скважин глубиной до 18-24м без наращивания буровых штанг; освоение новых типов шарошечных долот, режуще-шарошечного бурового инструмента и дополнительных устройств к ним и более интенсивное применение многоцелевых станков, на которых могут быть использованы различные способы бурения (станки комбинированного бурения).

Наиболее популярным диапазоном бурения являются скважины диаметром 200-311 (320) мм, поскольку скорость детонации взрывчатых веществ (ВВ) заметно растет в скважинах диаметром приблизительно до 250-270мм, а затем она практически не повышается в скважинах диаметром свыше 320мм. С другой стороны, важное преимущество увеличения диаметра скважин – повышение эффективности взрывных работ за счет увеличения выхода взорванной массы с 1м скважины и значительного сокращения удельных затрат на подготовку 1м³ вскрышки.

В настоящее время на открытых разработках широко используют направленное бурение скважин параллельно откосу уступа, сокращающее удельный расход бурения и ВВ (приходящихся на 1м³ взорванной массы) и улучшающее равномерность дробления массива, особенно у подошвы уступа. Станки для осуществления наклонного бурения скважин на карьерах, как правило, имеют увеличенные на 10-15% массу и на 25% крутящий момент вращателя бурового става по сравнению со станками, предназначенными для бурения только вертикальных скважин. Увеличенная масса необходима для создания достаточной силы сцепления между станком и почвой карьера. При этом также несколько усложняется зарядка скважин и повышается трудоемкость этого процесса, однако увеличивается безопасность эксплуатации станка вследствие увеличения расстояния расположения первого ряда скважин от края уступа.

В связи с ростом производственной мощности наиболее крупных разрезов и ведением вскрышных работ мощной высокопроизводительной горнотранспортной техникой с высокими линейными параметрами (например драглайнами) распространение получают уступы мощностью 30-50м, для чего потребуется бурение наклонных скважин глубиной до 50-70м.

Основные параметры буровых станков – диаметр, глубина (вертикальной) и угол наклона пробуриваемой скважины – характеризуют возможность геометрического расположения последней на уступе с целью размещения в ней взрывчатого вещества, получения оптимальной степени дробления горной массы, а также заданной геометрии развала.

Типоразмеры станков, определяемые главным параметром – диаметром бурения, предусматривают для бурения скважин условные диаметры 100,125,200,250,320 и 400мм, что, однако, не исключает применения других диаметров бурения, например 105,115,245,270,350мм и пр.

Типаж станков для механического бурения взрывных скважин на открытых работах согласно ГОСТ 26698-93 рекомендует глубины бурения вертикальных скважин с наращивание става: для станков типа СБШ-36 и 55м, для станков типа СВР-24 и 32м, для станков типа СБУ-32 и 52м, а без наращивания става: для станков типа СБШ с условным диаметром скважины 250мм и более – не менее 20м и для станков типа СБУ-160 – не менее 18м.

В условное обозначение станка входят тип станка, диаметр бурения в миллиметрах и глубина бурения в метрах например СБШ-320-32 (диаметр скважины 320мм, глубина 32м). Угол наклона скважины от вертикали устанавливается для всех станков 0⁰,15⁰и 30⁰, однако может иметь шаг и через 5⁰.

Допускается изготовление станков с различными комбинациями известных способов бурения. Типоразмер комбинированного станка устанавливается по тому способу бурения, который является преобладающим.

Кроме упомянутых типов станков на карьерах иногда используется, широко распространенные в прошлом, станки ударно-канатного бурения, позволяющие бурить технологические скважины глубиной до 300м. Для расширения скважин (создания котлов, применяемых на некоторых рудных карьерах) на станках комбинированного бурения могут использоваться термические горелки. Станки огневого бурения с термическими горелками как отдельный вид в настоящее время не выпускаются вследствие их низкой экономичности и слабой конкурентоспособности с другими способами бурения.

1 Конструкции буровых станков

1.1 Классификация буровых станков

Буровые станки классифицируются по характеру (способу) разрушения горной породы, типу привода и назначению (рис.1).

Буровые станки

По характеру (способу разрушения горной породы

По типу привода

электрические

Тепловые (ДВС)

По назначению

Для бурения шпуров

Для бурения скважин

Механический способ бурения

Ударное бурение

Вращательное бурение

дарное бурени

Термическое бурение

Взрывное бурение

Шарошечными долотами

Резцовыми коронками

Ударно-вращательное бурение

Комбинированное бурение

Немеханический способ бурения

Гидравлическое бурение

Электрогидравлическое бурение

Ультразвуковое бурение

Рисунок 1 Классификация буровых станков для открытых работ

По отечественной классификации буровые станки разделяются по способу бурения на три типа.

СБШ – станки вращательного бурения шарошечными долотами с диаметрами бурения (нормальный ряд) 160,200,250,270,320 и 400мм при крепости пород f=6-18;

СБУ – станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками с очисткой скважины воздухом (станки пневмоударного бурения) с номинальными диаметрами бурения – 100,125,160 и 200мм при f=8-20 и выше, до предельно крепких;

СБР – станки вращательного бурения резцовыми коронками с очисткой скважины шнеком (станки шнекового бурения) с номинальными диаметрами бурения 160 и 200мм при f≤6.

1.2 Станки вращательного бурения шарошечными долотами

По крепким породам более эффективным является шарошечное бурение. Трехшарошечное долото под большим осевым усилием (до 30тс при диаметре бурения 250мм) подается на забой на шарошках установлены твердосплавные зубки различной формы (сферической или баллистической, т.е клиновидной). Шарошки обкатываются по поверхности забоя (частота вращения долота 2,5…0,8 с-1), и зубки под большим усилием внедряются в породу, создавая максимальные напряжения сдвига в разрушаемом слое. От породного массива отделяются чешуйки, которые выносятся из скважины сжатым воздухом. Шарошечное бурение наиболее эффективно при больших диаметрах скважин.

Рисунок 2 Конструктивная схема станка вращательного бурения шарошечными долотами

Станки шарошечного бурения (рис.2) имеют шарошечное долото 1, укрепленное на конце штанги 2. Вращатель 3 сообщает штанге вращение, а механизм подачи 4 подает ее на забой. Разрушенная горная порода удаляется сжатым воздухом или водовоздушной смесью, поступающей в скважину по пустотелым буровым штангам.

Самыми распространенными станками шарошечного бурения являются станки СБШ-250МНА-32 (модификация СБШ-250-55), 3СБШ-200-60 (на базе 3СБШ-200Н), 6СБШ-200-32 и их более ранние версии.

Станок СБШ-250 производства ОАО «Рудгормаш» (Воронеж) смонтирован на унифицированном гусеничном ходу УГ-60. На поперечных балках гусеничной тележки установлена рама станка с машинным отделением. В машинном отделении размещены винтовой компрессор, маслостанция, гидронасосы, электрические шкафы и кабина. На мачте смонтированы вращательно-подающий механизм, сепаратор со штангами, механизм развинчивания штанг. Вдоль боковых панелей каркаса мачты расположены направляющие, по которых перемещаются каретки вращателя. Для горизонтирования станка используют три домкрата. На станке СБШ-250МНА-32, который выпускается заводом «Рудгормаш» в настоящее время, установлены теристорный преобразователь для питания привода вращателя, система автоматического регулирования производительности компрессора, гидропривод повышенной регулируемой производительности компрессора, гидропривод повышенной регулируемой производительности, что позволяет более чем вдвое увеличить скорость вспомогательных операций. Предлагается модификация – оборудование станка частотными преобразователями, это дает возможность использовать менее дорогие асинхронные двигатели переменного тока для привода хода и вращателя, а также применить плавный пуск компрессора. Внедрено исполнение станка с двумя сепараторами на мачте для бурения скважин разного диаметра на одной площадке (выбирая соответсвующий сепаратор и штанги) на глубину до 50м.

Вызывает интерес модификация СБШ-250МНА-32КП (каркасно-платформенного типа) тяжелого класса для бурения скважин диаметром 250…311 мм на породах крепостью f<20. Конструкция станка адаптирована для работ в особо сложных горногеологических условиях. По основным узлам эта машина схожа с СБШ-250МНА-32, оборудована более мощным приводом вращателя и более производительным компрессором (32…500 м³/мин).

Более легкие СБШ-160/200-40 и СБШ-160/200-40Д (с дизельным приводом), выпускаемые ОАО «Рудгормаш», являются прямыми конкурентами станков 3СБШ-200-60 и 6СБШ-200-32 ОАО «Бузулуктяжмаш». Станок воронежского завода имеет меньшую массу и применяется для бурения скважин диаметром 160…215 мм, станки бузулукского завода производят бурение скважин диаметром 215…250 мм. Станки имеют определенные конструктивные различия, в частности, механизм подачи воронежского станка выполнен реечным, а бузулукских станков – гидравлическим.

Станки шарошечного бурения широко применяются на карьерах. Достоинствами станков шарошечного бурения являются:

возможность бурить скважины в породах любой крепости и любых физико-химических свойств;

высокая скорость и эффективность бурения;

высокий уровень механизации всех процессов бурения и высокая культура производства.

1.3 Станки ударно-вращательного бурения

Бурение станками ударно-вращательного бурения основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющем основные достоинства ударного и вращательного воздействия на породу. Отличительной особенностью этих станков является наличие погружного ударного механизма – пневмоударника (рис.3). Пневмоударнику 1 через штанги 2 передается вращение от вращателя 3, установленного на плите 4. Подача бурового става на забой и создание осевого усилия осуществляются с помощью подающего механизма 5. Вращатель перемещается по мачте 6 изменение угла наклона которой осуществляется гидроцилиндром 7.

Рисунок 3 Конструктивная схема станка ударно-вращательного бурения

На горных предприятиях, где требуется после взрыва получить более равномерный по фракционному составу материал и без переизмельчения, например на щебеночных карьерах, применяют частую сетку взрывания при меньших диаметрах скважин – от 105 до 160 мм. Наиболее продуктивно на крепких породах, например на гранитах, бурение такого диаметра производят станками типа СБУ. Эти станки широко востребованы и при обуривании труднодоступных участков, при работе в сложных горногеологических условиях, на стесненных рабочих площадках.

Физика процесса ударно-вращательного бурения схожа с шарошечным бурением. Отличие – в способе создания усилия на рабочий инструмент. Долото для СБУ снабжено твердосплавными зубками с рабочей поверхностью сферической формы, которые внедряются в породу при ударном воздействии, передаваемом на долото погружным пневмоударником или гидроударником через буровой став. При этом вращатель бурового станка непрерывно поворачивает бурой став, обеспечивая тем самым рассредоточенное внедрение зубков по всей поверхности забоя скважины. При внедрении зубков в разрушаемом породном слое возникают максимальные напряжения сдвига, вокруг зубков происходит скол чешуек, которые удаляют из скважины сжатым воздухом.

Корпус долот для ударно-вращательного бурения состоит из головки и хвостовика, выполняемым сплошными. По форме головок они могут быть лезвийными или штыревыми (со сплошной забойной поверхностью, покрытой зубками). Различаются и способы продувки – центральная, внецентренная и внешняя. Долота могут быть многолезвийные, их стойкость выше, чем однолезвийных долот. Лезвийное долото К-105К имеет выемку в центральной части. При бурении в центре образуется керн, который затем разрушается штырем, расположенным между четырьмя лезвиями. Энергоемкость бурения при этом снижается, а скорость бурения возрастает.

Многие годы на карьерах успешно эксплуатируются станки модели СБУ-100Г-35 Кыштымского машзавода. Эта модель оснащена гусеничным ходом и состоит из следующих узлов: рабочей орган шарнирно закрепленный в передней части станка, включающий в себя пневмоцилиндр подачи, оснащенный направляющими, по которым перемещается вращатель. Механизм подачи пневмопоршневой, включает неподвижный цилиндр и подвижной шток, связанный с плитой вращателя.

Вращатель состоит из асинхронного двигателя мощностью 44 кВт и планетарного двухступенчатого редуктора. Гусеничный ход представляет собой две тележки с индивидуальным приводом на каждую гусеницу. Привод хода – асинхронный двигатель и червячный редуктор с тормозным устройством. Источник питания станков – компрессорная станция и электрическая сеть 380В. Модификации станка: СБУ-100Н-35 на салазках, СБУ-100П-35 на пассивном пневмоколесном ходу. На базе станка в свое время были созданы новые образцы СБУ-100Г-50 и 2СБУ-100Н-32.

Более мощный СБУ-125А-32 включает уже цепную систему подачи, мачту (длина штанг более 4м) и кассетирующее устройство для механизированной сборки-разборки бурового става. Вращатель состоит из двухскоростного электродвигателя и планетарного редуктора. Гусеничный ход с индивидуальным приводом на каждую гусеницу.

Погружные пневмоударники представляют собой цилиндр с поршнем-ударником, с бесклапанной системой. Двигаясь в цилиндре, поршень сам перекрывает окна циркуляции сжатого воздуха, совершая колебательные движения и нанося удары по хвостовику буровой коронки. На современных станках широко применяются гидроударники, которые устанавливают на самом станке совместно с гидровращателем, и удары на коронку при этом передаются через весь буровой став. Однако такая схема эффективна при небольших глубинах бурения, так как энергия удара теряется за время прохождения по буровому ставу. Основными преимуществами ударно-вращательных станков являются сохранение энергии удара на буровой коронке независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента, хотя при этом пнемоударник, непрерывно вращающийся в скважине, подвержен значительному износу.

1.4 Станки вращательного бурения резцовыми коронками

Сущность бурения этими станками заключается в следующем. Буровой инструмент вращается от двигателя через редуктор и одновременно подается на забой механизмом подачи или под действием веса привода вращателя и бурового става, состоящего из последовательно соединенным шнековых штанг и резцовой головки. Эти станки часто называют станками шнекового бурения.

Шнековая штанга выполняется в виде стержня, к наружной поверхности которого по винтовой линии приварена стальная лента. Резцовая головка представляет собой корпус с двумя или несколькими перьями и хвостовиком. Режущие кромки перьев армируются пластинками твердых сплавов или наплавкой твердого сплава. Хвостовик служит для присоединения резцовой головки к шнековой штанге.

Станки вращательного бурения резцовыми коронками (рис.4) имеют вращатель 1, подъём которого проивзодится лебедкой с помощью подъемного каната, образующего полиспаст 3. В патроне вращателя укрепляется шнековая штанга 4 с прикрепленной к ней коронкой 5. Разрушенная порода удаляется из скважины на поверхность шнеком.

Рисунок 4 Конструктивная схема станка вращательного бурения резцовыми коронками

Такие станки могут бурить вертикальные, наклонные и горизонтальные скважины только по мягким породам.

На карьерах СНГ традиционно широко распространены станки СБР-160А-24 и более ранние СВБ-2М. Это машины на гусеничном ходу с электроприводом. На гусеничную тележку опирается сварная рама, на раме расположены маслостанция, шкафы управления, мачта с направляющими для перемещения бурового става и вращателя, кассеты для хранения шнеков, механизмы свинчивания-развинчивания, подачи бурового става. Также на станке установлены гидроцилиндры выравнивания станка и подъема мачты, компрессорная станция, смонтированы гидро и пневмосистемы, электрическая часть. По сравнению с устаревшими станками СВБ-2М у станка СБР-160А-24 увеличена высота мачты, механизированы трудоемкие операции по сборке разборке бурового става, увеличена мощность приводов основных механизмов, гидропривод поднятия-опускания мачты, более просторное машинное отделение, обогреваемая кабина и др. На базе СБР-160А-24 создан СБР-160Б-32 с увеличенной глубиной бурения. Кыштымский машзавод выпускает более мощный и универсальный станок СБР-200-32, который может бурить также шарошечными долотами (диаметр 160 мм), для чего необходимо использовать прицепной компрессор.

Резцовые коронки бурового инструмента различаются числом перьев (лезвий), способом их крепления, формой режущей кромки, расположением резцов на коронке. Коронки могут быть с перьями как сплошной формы, так и со съемными резцами. Обычно коронки со сплошным исполнением режущей кромки применяют на породах крепостью до f=4 по шкале Протодьяконова. Резцовые коронки ступенчатой формы, оборудованные резцами, преназначены для бурения пород крепостью f<6 и с содержанием крепких абразивных прослоек крепостью f=6…8. В каждое перо (всего два пера) закрепляются по два резца, в центральной части на резьбовом соединении крепится двухперьевой забурник.

Трехперьевое долото уже включает по три резца разной конфигурации на каждое лезвие и применяется для бурения малоабразивных пород крепостью f<8. Четырехперьевые долота и долота с круговым расположением резцов имеют большой коэффициент перекрытия скважины рекомендуются к использованию с продувкой скважины сжатым воздухом. Такой инструмент применяется при бурении трещиноватых малообразивных пород крепостью f<8.

Чтобы достичь оптимальных параметров бурения, отдельно подбирают вид коронки, регулируют частоту вращения (если позволяет конструкция привода вращателя) и усилие подачи. Существует целое семейство серийно выпускаемых буровых коронок для использования на буровых станках типа СБР.

Бурение пород крепостью f>6…8 станками вращательного бурения с резцовыми коронками малоэффективно: значительно повышается износ резцов, имеет место сильная вибрация става, скорость бурения низкая. Главным достоинств, вращательного способа бурения, является высокая скорость бурения; не требуется промывка и продувка скважины; низкая стоимость буровых работ.

2 Исполнительные механизмы буровых станков

2.1 Основные механизмы станка

Исполнительные механизмы: вращатель, механизм подачи, вертлюг, которые осуществляют вращение, подачу на забой и извлечение из скважины бурового инструмента.

Конструкции этих механизмов определяют принципиальные различия моделей станков, диапазоны изменения частоты вращения и скоростей подачи инструмента, величины осевых нагрузок, крутящих моментов, а также длительность вспомогательных операций по приведению бурового става в рабочее положение и его подъему после окончания бурения.

Вращатели всех буровых станков по принципу действия одинаковы. Состоят они из двигателя и редуктора. Применяются два варианта устройства вращателя. В первом варианте вращатель вместе с буровым ставом перемещается вниз по мере углубления скважины, во втором – вращатель остается неподвижным, а с буровым ставом перемещаются только захват и одно из зубчатых колес, скользящих по шлицевому или профильному валу и передающих вращение на захват.

На вращателях устанавливаются электродвигатели постоянного, переменного тока или гидромоторы. При применении высокомоментных гидромоторов можно исключать редуктор. Гидромоторы и электродвигатели постоянного тока позволяют плавно регулировать частоту вращения бурового инструмента и бурить с оптимальным режимом. При использовании электродвигателей переменного тока имеет место ступенчатое регулирование скорости с помощью коробки перемены передач.

Механизмы подачи, используемые на буровых станках для открытых работ, бывают гравитационные, канатные (цепные), поршневые, канатно(цепно)-поршневые, зубчато-реечные.

В гравитационных механизмах подача осуществляется за счет веса бурового става и вращателя. Эти механизмы подачи применяются там, где не требуется больших усилий подачи, они просты и надежны в работе, с их помощью можно бурить только вертикальные и слегка наклонные скважины.

В канатных (цепных) механизмах подача бурового инструмента на забой производится с помощью канатов или втулочно-роликовых цепей. Привод цепи осуществляется от пневмо- или гидродвигателя через редуктор. В канатных механизмах подачи канат, навиваясь на барабан лебедки, подает буровой инструмент на забой. С помощью канатно-полиспастной системы удается получать большие усилия и ход подачи без перехвата инструмента. Основные достоинства этих механизмов – простота и надежность.

Поршневые механизмы могут быть пневматическими и гидравлическими. Пневматические поршневые механизмы подачи просты по устройству, надежны в работе, малочувствительны к утечкам воздуха, но для получения больших усилий подачи непригодны, так как из-за малого давления сжатого воздуха (0,5 МПа) требуются цилиндры большого диаметра, и механизм становится слишком громоздким. Для создания больших усилий (десятки килоньютонов) используются гидравлические поршневые механизмы. Поршневым механизмам присущ следующий недостаток – ход подачи бурового става ограничен длиной хода штока цилиндра, поэтому приходится работать с перехватом.

Канатно(цепно)-поршневые механизмы подачи получили широкое применение на станках. Они просты по устройству, надежны в работе. Подача в таких механизмах происходит за счет хода штока гидроцилиндра, натягивающего канат или цепь и через систему блоков передающего осевое усилие на буровой став.

Зубчато-реечные механизмы подачи состоят из двух зубчатых реек и входящих с ними в зацепление шестерен. Рейки укреплены по всей длине мачты, а вал шестерен связан с вращателем бурового става. Вращение шестерен вызывает перемещение вращателя и бурового става.

В процессе работы бурового станка к вращающемуся буровому ставу необходимо подавать сжатый воздух, воду. Для этих целей служит вертлюг – механизм, позволяющий подавать сжатый воздух и воду от невращающихся рукавов к вращающемуся буровому ставу, а также для поддержания верхнего конца вращающейся штанги при бурении и при подъеме бурового става из скважины. На станках комбинированного бурения в вертлюг встраивается устройство для подвода рабочих компонентов (керосина, кислорода).

2.2 Вращательно-подающие механизмы

Вращатели и механизмы подачи работают совместно, поэтому чаще их называют вращательно-подающими механизмами (ВМП). Они бывают трех типов: патронные, шпиндельные и роторные. В зависимости от силовой схемы нагружения бурового става привод вращения может размещаться внизу (в машинном отделении) или наверху (на подвижной каретке – траверсе бурового става).

По характеру нагружения штанги осевым усилием различают схемы с нижним приложением нагрузки и с верхним, действующим на всю длину штанги.

Вращательно-подающий механизм патронного типа (рис.5) состоит из неподвижного вращателя, закрепленного на платформе станка, гидропатрона 2 и поршневого гидравлического механизма подачи.

Двигатель Д1 через редуктор вращает полный многогранный шпиндель 4. Через внутреннее отверстие шпинделя проходит буровой став который через кулаки 7 гидропатрона 2 получает вращение от шпинделя. Усилие подачи на буровом ставе создается с помощью гидроцилиндров 3, которые перемещают траверсу 8 вместе с гидропатроном и шпинделем на длину хода цилиндров перехватом става.

Операции по подъему бурового става осуществляются обычно канатной лебедкой.

Вращательно-подающий механизм патронного типа с поршневой подачей применен на станке шарошечного бурения 2СБШ-200.

Наибольшее распространение получили вращательно-подающие механизмы шпиндельного типа. В этих механизмах привод вращателя располагается на подвижной каретке или траверсе, а осевое усилие передается на всю длину бурового става. Механизм подачи при этом может быть канатный, цепной, канатно-полиспастный, канатно-поршневой, зубчато-реечный.

Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с канатным механизмом подачи станка 1СБР-125 показана на рис.6.

Момент от электродвигателя Д1, установленного на вращателе, через муфту и редуктор 1 передается буровому ставу 2. Принудительная подача става на забой осуществляется канатом 3, наматываемым на барабаны 4 и 5 лебедки. Привод барабанов лебедки производится от двигателя Д2 через муфту, редуктор 6, фрикцион 7, звездочки 8-11. Подъем вращателя выполняется канатом 12 с помощью лебедки 13. Включение лебедки осуществляется фрикционом 14, а торможение барабана – тормозом 15. Компенсационный канат наматывается на барабан 16, который соединяется с валом с помощью фрикциона 17.

Рисунок 5 Схема вращательно – подающего механизма патронного типа

Рисунок 6 Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с канатным механизмом подачи.

Согласно схеме вращательно-подающего (Рис 7) механизма шпиндельного типа с цепной подачей. Вращатель 3 установленный на плите 4, перемещается по направляющим мачты с помощью двух втулочно-роликовых цепей 5. Привод цепей осуществляется через редуктор от двигателя 8.

Рисунок 7 Вращательно-подающий механизм патронного типа

Цепная подача применяется на всех отечественных станках пневмоударного бурения и станке вращательного бурения 2СБР-125.

Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с канатно-полиспастным механизмом подачи показана на рис 8.

Вращение бурового става осуществляется от двигателя Д1 через редуктор 1 и муфту 2. Осевое усилие на буровой став 3 передается через опорный узел 4 двумя канатами 5, образующими 5-кратные нижние полиспасты.

Подвижные блоки 6 полиспастов установлены на раме опорного узла, а неподвижные 7 закреплены на мачте. Канаты 5 огибают барабаны 8 и 9 лебедок подачи. Далее эти канаты образуют верхние 5-кратные полиспасты, неподвижные блоки 10 которых установлены на мачте, а подвижные нижние блоки 11 – на вращателе. Привод лебедок подачи при бурении осуществляется от гидромоторов Д3, а при спускоподъемных операциях – от электродвигателей Д2. Такая система подачи, позволяющая развивать большие осевые усилий (до 0,6 МН), применяется на станке СБШ-320.

Рисунок 8 Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с канатно-полиспастным механизмом подачи.

Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с канатно-поршневым механизмом подачи станка шарошечного бурения СБШ-250МН показана на рис.9. Вращение бурового става осуществляется от электродвигателя постоянного точка Д1 через редуктор 1 и муфту 2. Осевое усилие на буровой став 3 передается через опорный узел 4 от нижних канатов механизма подачи, закрепленных на ползунах 5 опорного узла. Каретки 6 вращателя движутся по направляющим 7 мачты. Электродвигатель с вращателем и блоком 8 подвешен на канатах 9,10. Каретка вращателя через полиспастную систему соединена со штоком одного из гидроцилиндров подачи 11. Канатно-поршневой механизм обеспечивает непрерывную подачу вращателя на длину штанги (8м) при ходе поршня, равном 2м, и из двух гидроцилиндров 11, верхних 12 и нижних 13 канатов, концы которых соединены с кареткой вращателя. При движении штоков гидроцилиндров вверх происходит натяжение нижних канатов, и вращатель движется вниз. При опускании штоков натягиваются верхние канаты, и происходит подъем вращателя. Натяжение канатов регулируется с помощью винтовых устройств 14 и 15.

Рисунок 9 Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с канатно-поршневым механизмом подачи

Вращательно-подающий механизм шпиндельного типа с зуб­чато-реечным механизмом подачи имеет на подвижной каретке вращатель1 с двигателями Д1. Подача осуществляется с помощью замкнутой цепи 2 перемещаемой звездочкой 3, связанной через редуктор 4 с двигателем Д2. Две Звездочки установлены для увеличения угла обхвата и снижения усилий на зубья подвижной звездочки, расположенной на валу. Две шестерни расположенные на концах вала перекатываются по неподвижным рейкам 3 укрепленным по всей длине мачты. Для ускоренного подъема и опускания подвижной каретки установлен двигатель ДЗ, с помощью которого создает­ся весьма высокая скорость холостого хода, что значительно со­кращает время вспомогательных операций. Такая схема вращательно-подающего механизма применяется на зарубежных станках 60-R и 61-R фирмы «Бюсайрус-Ири» (США).

Рисунок 10 Кинематическая схема вращательно-подающего механизма шпиндельного типа с зубчато-реечным механизмом подачи

Вращательно-подающий механизм роторного типа состоит из вращателя, лебедки подачи, гидроцилиндра подачи и вертлюга.

Вращатель имеет нижнее расположение и состоит из электродви­гателя постоянного тока Д7, конического редуктора и ротора Крутя­щий момент от редуктора передается ротору через упругую муфту и вал-шестерню. Ротор вращает ведущую штангу профилированного се­чения, а также служит для свинчивания и развинчивания штанг.

Механизм подачи состоит из следующих узлов: гидроцилиндра подачи 5 опорного вертлюга, встроенного в подвижную траверсу, двух подвижных и неподвижных блоков, барабана подачи с храпо­вым устройством 14редуктора привода с двигателем Д2. На барабан 10 наматывается канат, 13 один конец которого закреплен на штоке гид­роцилиндра 5.

Подача цикличного действия с непрерывным ходом штока гид­роцилиндра 1 м (подача инструмента при этом равна 0,5 м). Во вре­мя бурения барабан заторможен храповым устройством. По оконча­нии единичного цикла непрерывного бурения приводится во враще­ние барабан подачи, который при возврате штока гидроцилиндра в исходное положение выбирает слабину каната. В дальнейшем цикл повторяется до полного погружения штанги в скважину.

После проходки скважины на глубину, равную длине ведущей штанги, процесс бурения прекращается, штанга извлекается из скважины, долото свинчивается, штанга устанавливается в кассету. Из кассеты выводится круглая штанга, на ее нижний конец навинчи­вается долото, после чего она опускается в пробуренную скважину. После этого на круглую штангу навинчивается ведущая штанга, и процесс бурения продолжается.

Д
ля выполнения операций по подъему и опусканию става в скважину применяется вспомогательная лебедка с канатом и систе­мой неподвижных и подвижных блоков, образующих двукратную полиспастную систему.

Рисунок 11 Кинематическая схема вращательно-подающего механизма роторного типа

Такая схема вращательно-подающего механизма применена на станке БАШ-250.

3 Электроснабжение и электрооборудование бурового станка СБШ-250МН

Самоходный буровой станок СБШ-250МН является маневренной буровой установкой среднего веса и предназначен для бурения шарошечными долотами взрывных скважин в породах средней и выше средней крепости (f=10-16 по шкале профессора М.М. Протодъякнова) на карьерах, добываюзих сырье для горнохимической промышленности.

Станок СБШ-250МН смонтирован на унифицированном гусеничном ходу УГ-60. На поперечных балках гусеничной тележки устанавливается рама

станка, выполненная совместно с машинным отделением. В машинном отделении размещены узлы гидро- и электрооборудования станка, кабина машиниста и емкость для воды. Компрессор находится в неутепленной части машинного отделения.

Мачта станка со всем оборудованием подвешена на специальных опорах, которые закреплены на силовых элементах машинного отделения, причем мачта крепится в трех положениях (вертикальном и под углом 15 и 30⁰ к вертикали). Управление всеми механизмами станка при бурении осуществляется с пульта бурения, расположенного в кабине машиниста. В мачте располагаются: вращатель с буровым снарядом, сепаратор со штангами, механизм развинчивания, люнет, механизм подачи и др. Опускание мачты осуществляется двумя гидроцилиндрами, установленными на опорах мачты. Штоки гидроцилиндров закреплены на поперечной балке мачты. Управление процессом заваливания мачты осуществляется с пульта в кабине машиниста. Для синхронизации работы гидроцилиндров их поршневые полости соединены между собой напорными рукавами высокого давления.

Система гидропривода обеспечивает автоматическое снятие усилия подачи буровой штанги на забой при перегрузках двигателях вращателя. Для этого срабатывает токовое реле, которое подает питание на золотник снятия подачи и обесточивает золотник подачи.

Технические характеристика станков вращательного бурения отечественного производства.

Таблица 1

Продолжение таблицы 1

Схема обеспечивает следующие виды защит и блокировок:

защита главных цепей от перегрузок и коротких замыканий (осуществляется силовым автоматом тиристорного преобразователя);

защита цепей управления тиристорами от перегрузок и коротких замыканий (осуществляется автоматом тиристорного преобразователя и в цепи управления);

для формирования механической характеристики, соответствующей технологии бурения, а также для защиты двигателя вращателя при заклинивании буровой штанги предусмотрена отсечка по току главной цепи в стопорном режиме при одновременном снижении напряжения, подводимого к якорю. Ток отсечки в стопорном режиме не должен превышать

защита от исчезновения тока возбужения двигателя вращателя (осуществляется с помощью реле обрыва поля РОП, установленного в теристорном преобразователе);

защита двигателя вращателя от внезапных перрегрузок при неисправности узла токовой отсечки (осуществляется максимальным реле КА типа РЭВ-571; реле отрегулировано на ток срабатывания 350 А);

блокировка невозможности включения теристорого преобразователя без включения обмотки возбуждения двигателя вращателя и двигателей вентиляторов охлаждения теристорного преобразователя и двигателя вращателя.

Рисунок 13 Схема питания бурового станка

Рисунок 14 Схема питания электродвигателей основных механизмов станка

Рисунок 15 Схемы питания приводов станка СБШ-250

Рисунок 16 Схема питания приводов вращателя и вспомогательных механизмов

Привод основных и вспомогательных механизмов.

Привод вращателя бурового става выполнен по системе тиристорный преобразователь — двигатель (ТП-Д). Частота вращения приводного двигателя регулируется изменением подводимого к нему напряжения, реверсирование осуществляется изменением подводимого к нему напряжения, реверсирование осуществляется изменением полярности тока в обмотке возбуждения.

Двигатели гусеничного хода станка управляются с выносного пульта, на котором смонтированы кнопки управления. При этом схема управления позволяет осуществлять совместное или раздельное управление ходовыми двигателями. Катушки электромагнитных тормозов гусениц питаются напряжением 110В постоянного тока от выпрямительного устройства, питающего также обмотку возбуждения двигателя вращателя и цепи его управления.

Все механизмы гидросистемы станка (маслонасосы, золотники управления) имеют электрический или электромагнитный привод. Двигатель М3 основного насоса Н-403 маслостанции включается при производстве всех операций, выполняемых гидроприводом, для чего схема управления обеспечивает подачу напряжения на катушку контактора двигателя при включении любого из универсальных переключателей.

Система гидропривода обеспечивает автоматическое снятие усилия подачи буровой штанги на забой при перегрузках двигателя вращателя. При этом последовательно срабатывают токовое реле и промежуточное реле, которое подает питание на золотник снятия подачи и обесточивает золотник подачи.

Управление вспомогательными электроустановками (приводом вентиляции кабины, электронагревателями масла в баках маслостанции, компрессора, редукторах гусеничного хода, а также воды, используемой для образования пылеподавляющей воздушно-водяной смеси) осуществляется кнопочными постами и выключателями, расположенными на пульте управления бурением в кабине машиниста.

Освещение машинного отделения и кабины станка осуществляется светильником ПСХ-60, рабочей площадки-светильниками РН-100 и прожектораи ПЗС-35.

4 Электропривод вращателя

Электрические приводы вращателей станков шарошечного бурения с нерегулируемым асинхронным приводом не удовлетворяют требованиям, приведенным в предыдущем пункте. Эти приводы не позволяют менять скорость при изменении условий бурения, при забуривании, для устранения вибрации, возникающих при работе станка. Эти требования определяют необходимость применения регулируемых приводов. Пришедшие на замену асинхронным приводам, выполненные по системе Г-Д, обладают существенными недостатками: наличие дополнительных вращающихся элементов и как следствие более низкую надежность привода в целом, низкий КПД установки в целом.

В настоящее время разработана система электропривода, позволяющая удовлетворить требованиям, предъявляемым к приводу, и избежать основного недостатка приводов по системе Г-Д. Такой системой является система ТП-Д (тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока).

Электропривод вращателя бурового станка СБШ-250МН выполнен по системе тиристорный преобразователь-двигатель. Для привода использован крановый двигатель постоянного тока типа ДПВ-52 мощностью 60кВт с принудительным охлаждением. Частота его вращения плавно регулируется изменением напряжения якорной цепи от 0 до 400В. Напряжение и ток обмотки возбуждения все время остаются постоянными. Реверс вала двигателя осуществляется переключением полярности тока обмотки возбуждения. В качестве датчика скорости используется тахогенератор ТМГ-30. Тахогенератор ТМГ-30 представляет собой генератор постоянного тока, напряжение на выходе которого меняется в зависимости от частоты вращения его якоря. К выходу тахогенератора подсоединена обмотка обратной связи по скорости тиристорного преобразователя.

В качестве тиристорного преобразователя электропривода используется тиристорный агрегат типа ТПЕ-200-460-У2. 1. В его основу положено использование силового нереверсивного преобразователя в цепи якоря и реверсивного тиристорного возбудителя для питания обмотки возбуждения двигателя постоянного тока.

Подключение силовой части преобразователя:

Силовая часть преобразователя подключается к трехфазной сети через автоматический выключатель Q1, токоограничивающий реактор L1-L3 силовым кабелем сечением жилы не менее 50мм² (рис 17)

Якорная цепь двигателя подключается к шинам постоянного тока подключении выпрямителя к сети необходимо строго соблюдать фазировку:

силовая часть РИВ подключается к двухфазной сети 220В через автоматический выключательQ3 кабелем сечением жилы 1,5 мм²

В состав выпрямителя входят:

преобразователь для питания якорной цепи электропривода

регулируемый источник возбуждения
для питания обмотки возбуждения;

токоограничивающий реактор преобразователя;

автоматический выключатель со стороны переменного тока преобразователя;

контакторный реверсор в цепи постоянного тока РИВ.

Выпрямитель обеспечивает:

разгон двигателя на любую скорость с ограничением величины пускового момента;

регулирование скорости в функции задающего сигнала;

стабилизацию заданной скорости в диапазоне от нуля до номинальной с погрешностью не более 10%;

реверс электродвигателя по цепи возбуждения;

работу на повышенных оборотах в зоне ослабленного поля двигателя с автоматическим зависимым регулированием тока в цепи обмотки возбуждения для полного использования мощности привода.

Рисунок 17. Функциональная схема электропривода ТП-ДПТ с тиристорным преобразователем ТПЕ200-460

РИВ -регулируемый источник возбуждения;

МС — мост силовой;

СИФУ — система импульсно-фазового управления;

ДН — датчик напряжения;

ДТ — датчик тока;

ТА — трансформатор тока;

РТ — регулятор тока;

МСВ — мост силовой возбудителя;

СИФУВ — система импульсно-фазового управления возбудителя;

Устройство выпрямителя

Функциональная схема выпрямителя приведена на рис. 18.

Схема выпрямителя содержит следующие функциональные узлы:

система регулирования;

система импульсно-фазового управления, СИФУ;

силовой тиристорный мост, МС;

регулируемый источник возбуждения, РИВ;

реверсор.

Система регулирования предназначена для осуществления автоматического регулирования электроприводом и является источником управляющего напряжения на СИФУ. В ее состав входит контур скорости, содержащий суммирующий усилитель регулирования СУ с использованием отрицательной обратной связи по напряжению через датчик напряжения ДН с гальванической развязкой и контур тока с датчиком тока ДТ и трансформаторами тока ТА.

Регулятор тока РТ представляет собой нелинейный адаптивный регулятор и выполняет функции ПИ-регулятора тока и, кроме того, обеспечивает:

быстрое ограничение тока на уровне заданной величины при набросах нагрузки с любой скоростью вплоть до ударной (заклинивание);

быстрый отвод импульсов при уменьшении или полном снятии сигнала на входе РТ на угол пропорциональный величине входного сигнала;

устойчивую работу привода как в режиме непрерывного тока, так и в режиме прерывистых токов.

Система импульсно-фазового управления СИФУ предназначена для:

генерированная управляющих импульсов и их сдвига по фазе функции сигнала управления;

ограничения входного сигнала максимальной и минимальной величины (d_max,d_min) с целью выделения требуемого диапазона изменения фазы управляющих импульсов;

усиления и формирования управляющих импульсов, надежно включающих тиристоры.

СИФУ относится к числу многоканальных вертикальных систем управления. Она содержит 6 каналов.

Силовой тиристорный мост МС выполнен на тиристорах по симметричной трехфазной схеме.

Регулируемый источник возбуждения РИВ состоит из выпрямительного моста МСВ, суммирующего усилителя возбудителя СУВ, схемы импульсно-фазового управления СИФУВ.

РИВ может работать как в режиме обеспечения заданного постоянного тока возбуждения, так и в режиме зависимого регулирования от тока якорной цепи двигателя, осуществляя ослабление поля двигателя при малых нагрузках, т.е. повышение скорости электропривода в зоне малых нагрузок, и автоматическое усиление поля двигателя при увеличении тока в якоре двигателя больше заданной величины, обеспечивая механическую характеристику в зоне регулирования поля, близкую к постоянной мощности.

Реверсор представляет собой контакторный реверсивный мост, управляемый от пульта управления. Кроме того в него входит узел контроля наличия тока в цепи обмотки возбуждения (реле РОП).

Работа преобразователя ТПЕ-200-460.

Все входные сигналы поступают на контроллер. Дискретные сигналы «Пуск», «Стоп», «Реверс», «Силовой автомат включен», «Контактор включен», «Температура тиристоров в норме» и другие поступают прямо с разъемов.

Аналоговые сигналы «Задающий сигнал»,»Ток и напряжение якоря», «Ток и напряжение возбуждения», «Обороты двигателя» поступают через блок гальванической развязки, в аналогово-цифровом преобразователе принимают дискретный вид пропорциональный его значению, и поступают на контроллер. Контроллер обрабатывает входные сигналы в соответствии с установленной программой и выдает управляющие сигналы на СИФУ якоря и СИФУ возбуждения, подает команды управления и защиты на выходные элементы преобразователя. Напряжение якоря и напряжение возбуждения поступают непосредственно на вольтметры. Панель управления служит для ввода необходимых параметров выпрямителя и индикации сообщений об ошибках.

При нулевом положении ключа «реверс» на пульте управления сигналами по цепи блокировки с пульта управления сняты управляющие импульсы с СИФУ и СИФУВ, а также узлом РТ отведены управляющие импульсы в область инверторного режима. При этом схема реверсора отключена.

При переключении ключа реверса в одно из крайних положений снимаются блокирующие сигналы с РТ,СИФУ и СИФУВ, подается рабочий сигнал на реверсор и последний включает схему питания обмотки возбуждения двигателя в заданном направлении. В последней устанавливается номинальный ток. В процессе нарастания тока, при достижении значения соответствующего чувствительности реле обрыва поля РОП последнее срабатывает и снимает блокировку с РТ, которое выводит управляющие импульсы в положение, соответствующее заданию скорости, задатчиком на пульте управления.

Привод начинает разгоняться до заданной скорости. Изменением положения рукоятки задатчика на пульте управления производится регулирование скорости привода. Сигнал управления при этом проходит через СУ, РТ и СИФУ на силовой мост МС.

Для повышения жесткости характеристики электропривода система регулирования охвачена отрицательной обратной связью по выходному напряжению преобразователя, который через датчик напряжения ДН заводится на вход СУ.

При разгоне привода или в случае резкого увеличения нагрузки, когда ток в якорной цепи двигателя достигает уставки РТ, последний отведет управляющие импульсы, поддерживая ток в якорной цепи по величине не более уставки РТ. В этом случае контур скорости размыкается, регулирование осуществляется только по контуру тока. Одновременно от ДТ поступает сигнал в СУВ на усиление поля. Однако поле больше номинального значения не увеличивается, т.к. величина выходного напряжения ограничена уставкой в СИФУВ.

При установке задатчика на дистанционном пульте управления в положение, соответствующее максимальной скорости привода (с помощью концевого переключателя на рукоятке задатчика) подается в СУВ задание на ослабление поля двигателя. Ток в обмотке возбуждения двигателя уменьшается до 40% от номинального значения, скорость двигателя возрастает и становится в 1,5 раза выше номинальной. При нагрузке, приводящей к появлению тока в якорной цепи двигателя по абсолютной величине не более 60% от номинального значения, с узла ДТ поступает сигнал на увеличение поля двигателя. Ток в обмотке возбуждения увеличивается и достигает номинального значения при номинальном токе в якорной цепи. Так осуществляется автоматически зависимое регулирование поля двигателя от величины тока в якорной цепи. Для реверсирования двигателя достаточно переключить ключ реверса на пульте управления из одного крайнего положения в другое. При этом все промежуточные операции реверса схемой осуществляются автоматически. При переключении ключа реверса в другое крайнее положение схема контакторной части реверса остается собранной для прежнего направления тока, пока последний не уменьшится до тока удержания реле РОП. При таком взаимном положении ключа реверса и реверсора по цепи блокировки управляющие импульсы снимаются с СИФУ и СИФУВ, что приводит к исчезновению тока в якорной цепи двигателя и к уменьшении до нуля тока в его обмотке возбуждения.

После отключения реле РОП реверсом разбирается старая схема и собирается схема нового направления тока в обмотке возбуждения двигателя, в СИФУВ и СИФУ появляются управляющие импульсы, но в период отпадания реле РОП РТ отбрасывает управляющие импульсы в преобразователе в область инверторного режима. В обмотке возбуждения устанавливается номинальное значение тока, реле РОП — снова включается снимает блокировку с РТ, который выводит управляющие импульсы в положение соответствующие заданной скорости привода. В якорной цепи двигателя появляется ток. Привод пройдя период разгона на контуре тока, выйдет на заданную скорость. Полное время реверса составляет около 4с.

Защита преобразователя от токов короткого замыкания и токов перегрузок осуществляется быстродействующим автоматическим выключателем со стороны переменного тока. Для ограничения величины токов короткого замыкания служит токоограничивающий реактор.

Защита силовых тиристоров от перенапряжений осуществляется варисторами, включенными между фазами, а также RC — цепочками, включенными параллельно каждому тиристору.

Защита РИВ от перенапряжений осуществляется варистором. Для защиты от токов короткого замыкания установлен автоматический выключатель.

5 Общие сведения, задачи и направления автоматизации

Целесообразность автоматизации буровых станков определяется возможностью обеспечения и поддержания наибольшей скорости бурения с учетом выполнения всех вспомогательных операций. В зависимости от разновидности буровых станков их автоматизация развивается по следующим направлениям:

Автоматизация процесса бурения.

Автоматизация вспомогательных операций при бурении.

Автоматизация контроля и учета работы станка.

От сочетания регулируемых параметров процесса бурения зависит его эффективность. При вращательном бурении основными параметрами являются частота вращения бурового инструмента и осевая нагрузка на забой скважины.

Автоматизация основных, вспомогательных операций, перехвата и наращивания штанг, горизонтирование станка, наклона мачты, позволяет более оперативно и обслуживать буровые станки. Станки шарошечного бурения в настоящее время являются наиболее автоматизированными.

Технико-экономические показатели бурения взрывных скважин в значительной степени определяется выбором режимов бурения в зависимости от физико-механических свойств буримых пород, типа и строения бурового инструмента. Автоматизация процесса бурения позволяет повысит среднюю скорость бурения на 10-20% и стойкость бурового инструмента на 35-40%, а также снизить удельный расход электроэнергии на 15-20%.

Системы управления шарошечными станками, относятся к числу систем многосвязного регулирования и выполняют зависимую оптимизацию технологических параметров бурения на основе принципа регулирования в функции крепости пород.

Система «Режим-2НМ». В канал управления осевой нагрузкой входят регулятор давления РД, усилитель У1 и датчик давления ДД, образующие замкнутый контур регулирования давления р_м в цилиндрах подачи. Задающими воздействиями канала являются сигнал ручной установкиU₂ и сигнал U_н, обратно пропорциональный скорости подачи v_п, подаваемые на вход усилителя У1. Поэтому частота вращения долота изменяется скорости подачи.

Рассматриваемая система автоматического управления двухуровневая по обоим каналам и стабилизирует осевую нагрузку. Наличие обратных связей позволяет контролировать выходную величину и производить коррекцию управляющего воздействия.

Применение системы «Режим-2МН» на станках позволило улучшить показатели бурения и обеспечить оперативную корректировку параметров режима в сложных условиях проходки скважины, защиту станка от вибрации и зашламования.

В результате дальнейшего совершенствования этой системы была создана система «Режим-СВ», основанная на применении вычислительного устройства для непрерывного определения качества бурения и оперативного использования вычислительного критерия для управления режимом бурения.

Основным преимуществом системы автоматического управления «Режим-СВ» является наличие многопрограммного вычислительного устройства для непрерывного оперативного получения критерия для регулирвоания параметров процесса. Система управления имеет выбор необходимых критериев эффективности, один из которых, наиболее выгодный для данных условий, может выбрать оператор в любой момент работы станка. Система «Режим-СВ» позволяет осуществлять ручной выход на экстремум выбранного критерия и автоматический — с помощью экстремального регулятора. Поиск экстремума вручную или автоматически может осуществляться по нескольким стратегиям, выбираемым по выгодности той или иной стратегии в данный момент и в данных условиях. Система автоматического управления «Режим-СВ» обладает свойствами самонастройки, а ее применение обеспечивает однозначность решения при минимуме вводимых уставок.

Система автоматизации процесса бурения буровых станков 3СБШ-200

Система обеспечивает автоматическое регу­лирование скорости вращения бурового инстру­мента прямо пропорционально, а осевого уси­лия на забой обратно пропорционально ско­рости бурения (рис. 18).

Система построена на базе имеющегося на станках электрического и гидравлического обо­рудования. Все ее элементы входят в состав комплекта электрооборудования буровых стан­ков

Рисунок18 Кинематическая схема станка ЗСБШ-200

Элементы схемы:

П — силовой преобразователь; ЭДВ — электродвигатель вращения;

Р — редуктор;

БС — буровой став;

Ш — шпиндель;

ЗП — зажимной патрон;

ГЦ — гидроцилиндр подачи;

ГД- гидродроссель( РОС)

СД — серводвигатель;

ГТ — гидротурбина (ДСБ)

ТГ — тахогенератор;

ДСБ -датчик скорости бурения;

МГП — механизм гидроподачи.

Регулятор осевого усилия, предназначенный для регулирования осевого усилия на буровой инструмент, представляет собой гидродрос­сель Г55-23, установленный в сливной ма­гистрали гидроцилиндра ГЦ напорного ме­ханизма.

Датчик скорости бурения состоит из аксиаль­но-поршневого гидродвигателя МГ-152, уста­новленного на сливной магистрали после дат­чика осевого усилия. Вал гидродвигателя связан при помощи эластичной втулочно-пальцевой муфты с валом тахогенератора ТМГ-30.

Система работает следующим образом. При автоматическом регулировании осевой нагрузки регулятор осевого усилия устанавливается на соответствующее буримой группе пород деление, которое предварительно определяется экспери­ментальным путем в соответствии с оптималь­ными режимами бурения. Таким образом, в сливную магистраль напорного механизма вводится постоянное сопротивление и скорость бурения определяется сопротивляемостью бу­римой породы. Чем мягче порода, тем больше скорость бурения, тем больше сопротивление на сливе и, следовательно, меньше усилие на забой, и наоборот.

Система автоматического регулирования процесса бурения «Режим — 2НМ»

Система обеспечивает регулирование осевого усилия к скорости вращения бурового инстру­мента в пределах оптимального режима 6уре­ния, а также работу в ограниченных режимах при возникновении недопустимых перегрузик двигателя механизма вращения и вибраций бурового става и при зашлаковывании буровой скважины (рис. 19).

В систему входят: привод механизма вращения бурового инструмента; регулятор скорости вращения бурового инструмента; регулятор осевой нагрузки на долото; устройство защиты по максимально допустимому току якоря.

Рис 19. Функциональная схема системы управления процессом бурения «Режим-2НМ»

Р и Р_п — давление соответственно в верхней и нижней по­лостях гидросистемы подачи;I — ток якоря вращателя. В — вибрация; Р — давление воздуха в пневмосистеме очистки скважины от буровой мелочи; и — скорость перемещения механизма подачи; п — скорость вращения бурового става двигателя механизма вращения бурового става; устройство защиты от вибраций бурового става; устройство защиты от зашламовывания буровой скважины.

Привод механизма вращения бурового инструмента осуществляется по системе «Сило­вой магнитный усилитель — двигатель по­стоянного тока» (СМУ—Д) с промежуточным магнитным усилителем ПМУ. Для улучшения динамических характеристик привода преду­смотрена жесткая обратная отрицательная связь по э. д. с. двигателя Д, которая осуще­ствляется блоком обратной связи БОС.

Регулятор скорости вращения бурового инструмента состоит из датчика скорости бу­рения ДСБ, измеряющего скорость линейного перемещения механизма подачи, нелинейного преобразователя НП и масштабного блока МБ.

Регулятор осевой нагрузки на долото состоит из регулятора давления масла РД в гидроси­стеме подачи, питающейся от маслонасоса МН, датчика осевой нагрузки ДОН и усилителя У2.

Устройство защиты по максимально допу­стимому току якоря двигателя механизма вращения бурового става состоит из блоков Б01 и Б02, связанных с регуляторами соответственно осевой нагрузки и скорости вращения.

Устройство защиты от вибраций бурового ста­ва состоит из датчика вибрации ДВ и усили­теля У1, связанного с регулятором скорости вращения.

Устройство защиты от зашламовывания бу­ровой скважины состоит из датчика давлениявоздуха в пневмосистеме ДДВ и масштаб­ного блока МБ, связанного с регулятором осе­вой нагрузки. Схема работает следующим образом. Электри­ческий сигнал, снимаемый с датчика скорости бурения ДСБ, поступает на нелинейный пре­образователь НП и масштабный блок МБ. Преобразованный сигнал с НП подается на вход усилителя У2 регулятора осевой нагрузки, а с масштабного блока — на вход регулятора ско­рости вращения. При уменьшении скорости бурения соответственно уменьшаются выход­ные сигналы нелинейного преобразователя и масштабного блока. Это приводит к увеличе­ нию выходного сигнала усилителя У2 (сигнал с НП имеет знак, обратный сигналу датчика осе­вой нагрузки ДОН) и к уменьшению выходного сигнала промежуточного магнитного уси­лителя ПМУ. При этом осевое усилие на за­бой увеличится, а скорость вращения бурового инструмента уменьшится. При увеличении скорости бурения схема работает наоборот.

Кроме регулирования параметров режима система осуществляет их ограничение при не­допустимых перегрузке двигателя вращателя и вибрациях станка, а также при зашламовании скважины.

При увеличении нагрузки двигателя враща­теля сверх номинальной срабатывают блоки Б01 и БО2 устройства защиты по максимально допустимому току якоря двигателя, которые соответственно выдают сигналы на регуляторы осевой нагрузки и скорости вращения. Послед­ние уменьшают осевую нагрузку и скорость вращения до тех пор, пока нагрузка двига­теля не станет равной номинальной.

В случае увеличения вибраций бурового ста­ва сверх допустимых срабатывает датчик ДВ, сигнал которого поступает на промежуточный магнитный усилитель ПМУ. В результате скорость вращения бурового става снижается и вибрации уменьшаются.

Зашламовывание скважины приводит к по­вышению давления в пневмосистсме и срабаты­ванию датчика ДДВ, сигнал которого посту­пает на регулятор осевой нагрузки. Осевая нагрузка при этом уменьшается, соответственно снижается скорость бурения, что даст возмож­ность ликвидировать образовавшуюся в сква­жине пробку.

Система «Режим СВ»

Достоинством системы «Режим СВ» является возможность оперативной настройки в процессе бурения на оптимальный режим работы (рис. 20).

Элементы схемы:

Дм, Д_V, Д_n, Д_F, Дв -датчики момента, скорости бурения, частоты вращения бурового става усилия подачи и вибрации бурового става соответственно;

БОВ. БОМ — блоки автоматического ограничения момента и вибраций, формирующие сигналы коррекции заданий ∆K_м и ∆Z_B соответственно;

МДУ — множительно-делительное устройство (вычислитель);

3к, 3z — задатчики параметров К иZ;

P к .Pz — ПИ-регуляторы К иZ;

ГПП — гидропривод подачи; ЭПВ — электропривод вращения бурового става; «БС — долото — забой» — объект управления. Параметры системы:

Kзад,Z_зад — заданные машинистом значения показателя режима бурения и углубления долота;

U_PK ,U_PZ — выходные сигналы регуляторов параметров К иZ;

f — крепость буримых пород.

Рисунок 20 Структурная схема системы «Режима СВ» для станка ЗСБШ-200Н

Система автоматизации вспомогательных операций.

Система предназначена для автоматического управления механизмами рабочего органа Станка при выполнении операций по сборке разборке бурового става. В операциях по сборке и разборке бурового става участвуют: привод вращателя 16 (рис. 21) : напорный механизм 17 с гидро-патроном 13; механизм 15 развинчивания штанг (гидроключ); кассета 7 с приводом поворота 10; вертлюг 8, перемещающийся по направляю­щим лебедкой.

Для автоматизации операций на рабочем органе устанавливаются: механизм фиксации кассеты 6; механизм ограничения грузо­подъемности лебедки 3; механизм ориентации штанг 22; конечные выключатели 1, 4, 5, 11, 12, 14, 18—21, 23—25; релейный блок автома­тизации вспомогательных операций. Система работает следующим образом. По окончании бурения скважины на глубину первой штанги сработает конечный выключа­тель, подающий сигнал в релейную схему блока автоматизации вспомогательных операций. При этом вращающийся с малой скоростью бу­ровой став 9 поднимается с помощью гидро-патрона 13 и гидроцилиндров напорного меха­низма 17 на высоту 50 мм, после чего подается сигнал на отключение напорного механизма 17, л также на включение тормоза вертлюга 8 и реверса двигателя вращателя. вертлюг 8 отвинчивается от штанги бурового става 9. По окончании отвинчивания, опреде­ляемого выдержкой времени, отключается дви­гатель вращателя и включается лебедка подъе­ма и опускания вертлюга, вертлюг 8 подни­мается до крайнего верхнего положения, огра­ничиваемого конечным выключателем 1. По­следний подает сигнал на включение привода 10 поворота кассеты и включение электромагнита 5 механизма 6 фиксации кассеты.

При повороте кассеты вперед находящаяся в ней штанга, устанавливаемая на ось бурения, нажимает на конечный выключатель 23, отключающий электромагнит 5. Палец под дей­ствием пружины выдвинется вверх. При даль­нейшем движении кассеты находящаяся в ней штанга, следующая за устанавливаемой, вновь нажимает на конечный выключатель 23. При этом отключается привод 10 поворота кассеты, кассета упирается в палец механизма 6 фикса­ции кассеты и устанавливаемая штанга фикси­руется на оси бурения, включается лебедка перемещения вертлюга и вертлюг 8 начинает опускаться на установленную штангу до сра­батывания конечного выключателя, который подает сигнал на отключение лебедки, а также на включение гидроцилиндров напорного ме­ханизма 17.

Гидропатрон 13 вместе с зажатым в нем бу­ровым ставом 9 поднимается до срабатывания конечного выключателя 21. В этом положении штанга, зафиксированная на оси бурения, опи­рается своим нижним резьбовым концом на верхний резьбовой замок штанги, зажатой в гидропатроне 13. Конечный выключатель 21 по­дает сигнал на отключение гидроцилиндров напорного механизма и включение двигателя вращателя. Устанавливаемая штанга свинчивается с буровым ставом; окончание свинчивания определяется величиной тока нагрузки дви­гателя вращателя.

Рисунок 21 Расположение устройства автоматического управления наращиванием и разборкой бурового става

По окончании свинчивания подается сигнал на отключение двигателя вращателя и включе­ние привода 10 поворота кассеты, которая отводится назад до крайнего положения, опре­деляемого конечным выключателем 11. Послед­ний, сработав, подает сигнал на отключение привода поворота кассеты и включение тор­моза вертлюга и двигателя вращателя, при этом происходит свинчивание вертлюга с буровым ставом, а затем подается сигнал на отключение релейной схемы блока автоматизации вспомога­тельных операций.

6 Комплексная автоматизация буровых станков СБШ-250МН-32 и его модификаций

«АБС-1» — Система автоматизации бурового станка

Система применяется на самоходных станках шарошечного бурения взрывных скважин типа СБШ-250МН-32 и других его модификаций, предназначенных для открытых разработок полезных ископаемых и позволяет обеспечить максимальный объем автоматизации технологических операций, использование критерия максимума производительности, выбор соответствующих режимов бурения для разных категорий горных пород. Широкий диапазон настроек на различные горно-технологические условия, модульность структуры позволяет реализовать рациональный объем автоматизации для конкретных условий.

Система «АБС-1» позволяет:

управлять скоростью подачи бурового инструмента в зависимости от категории буримости горных пород;

регулировать частоту бурения бурового става в зависимости от уровня вибрации платформы бурового станка при бурении трещиноватых пород;

выводить процесс в ситуации зашламовки скважины;

измерять глубину скважины и отключать бурение при достижении заданной глубины;

горизонтировать платформу бурового станка перед началом бурения.

Рисунок 22

Система «АБС-1» состоит из подсистем:

контроля глубины скважины КГС-1;

управления гидроприводом станка УГПС-1;

управления режимом бурения УРБ-1;

горизонтирования платформы станка УГ-3.

Основные характеристики

Диапазон контролируемых вибраций, 1-30 Гц

Допускаемое отклонение установки30

станка в горизонтальной плоскости по двум взаимно-перпендикулярным осям, угловых секунд

Время горизонтирования, с30

Дискретность измерения глубины0,1

скважины, м

Напряжение питания, В220

Частота, Гц50

Способ монтажа

Системы УГПС-1, УГ-3 и УРБ-1 монтируются на стенке машинного отделения бурового станка.

Система КГС-1, пульты управления УГПС-1 и УГ-3 монтируются на передней стенке в кабине машиниста.

Датчик глубины скважины ДТН-4 монтируется в верхней части мачты бурового станка взамен блока поддержки гирлянды (электрического кабеля двигателя и шланга воздушно-водяной смеси).

Все системы соединяются с электрической схемой станка и между собой комплектом кабелей.

Датчик давления системы УГПС-1 соединяется с напорной магистралью на маслостанции бурового станка.

Автоматизированная система управления буровыми работами представляет автоматизированную систему управления буровыми работами на основе высокоточной навигации ГЛОНАСС/GPSVGDrill в составе АСУ ГТК «Карьер» на буровых станках СБШ-250МНА^.

Многолетний опыт работы компании внедрена в области технологии систем управления механизмами позволил лучше определить основные принципы и методики, необходимые для решения практически любой проблемы интеграции GPS. Специальное программное обеспечение включает в себя трехмерное моделирование поверхности карьера и комплексную CAD -систему, что позволяет логически перенести запланированные проекты из камеральных условий в полевые.

Управление буровыми станками с помощью GPS позволяет повысить как точность, так и производительность буровых работ. В этом случае GPS приемник устанавливается на буровом станке, и используя дифференциальную коррекцию спутникового радиосигнала в режиме реального времени, непрерывно вычисляет координаты стрелы станка. Система управления работает круглосуточно и при любых погодных условиях, поэтому работа не будет сдерживаться из-за плохой погоды или отсутствия маркшейдеров. Буровые станки могут передвигаться по запланированной сетке бурения без необходимости ее предварительной разметки на местности, что исключает целый этап буровых работ. Необходимую для этого информацию бортовой компьютер бурового станка получает по радиоканалу из диспетчерского центра.

Некачественные буровзрывные работы происходят за счет неточного наведения бурового станка и неправильной инициации взрыва, а для качественного взрыва необходим проект заряжения скважин, учитывающий не только фактические координаты устьев скважин и ее наклона, но и измеренные в процессе бурения прочностные характеристики горных пород. Использование системы VGDrill, разработанной компанией ВИСТ Групп позволяет получить трехмерную привязку измеряемых величин. Проектировщики буровзрывных работ получают возможность конструировать зарядку скважин с учетом прочности отдельных слоев. Более точный расчет и последующее распределение заряда вдоль скважины наряду с более точным расчетом инициирования взрыва позволяет существенно уменьшить количество негабаритов при одновременной экономии взрывчатых веществ, минимизировать вредное влияние на окружающую среду.

Рисунок 23

Система управления работой буровых станков включает высокоточный спутниковый приемник канадского производителяNovatel для позиционирования бурового става станка в горизонтали и вертикали; специализированные контрольно-измерительные приборы; Бортовую консоль IM—D10s для отображения режимов работы бурового станка, обмена текстовой информацией с диспетчером, наведение на точку бурения, отображение плана горных работ и определение фактической выработки.

Система контролирует следующие показатели:

номер скважины;

установленная глубина скважины;

текущая глубина бурения;

скорость бурения;

осевое давление на инструмент;

скорость вращения бурового инструмента;

угол наклона бурового става;

нагрузку вращателя бурового инструмента;

напряжение вращателя бурового инструмента;

давление в гидросистеме вращателя;

давление в гидросистеме осевого давления;

давление компрессора;

текущая дата;

текущее время;

время бурения.

Система управления работой буровых станков построена на совместной работе с программным модулем IM—Drilling и позволяет:

наводить на точку бурения буровой станок с точностью от 2 до 20 см;

учитывать количество пробуренных метров и скважин;

отображать параметры бурения на мониторе оператора бурового станка и управляющего диспетчера;

формировать регламент бурения на каждую скважину;

производить расчет параметров зарядов по величине энергоемкости бурения;

осуществлять анализ прочностных свойств пород на основе параметров бурения;

планировать производство горных работ;

отображать зоны безопасной дистанции при производстве буро-взрывных работ;

экспортировать базы данных в специальные программные комплексы (например BlastMaker и др.)

Рисунок 24 Контроль работы оператора бурильного станка

Рисунок 25 Выносной экран для управления буровым станком

Список используемой литературы

Подерни, Р.Ю. Механическое оборудование карьеров [Текст]: Учебник для ВУЗов/ Р.Ю.Подерни.-М.: «Майнинг Медиа Групп»,2011.-640с:ил.

Квагинидзе, В.С. Буровые станки на карьерах Конструкции эксплуатация расчет [Текст]: В.С.Квагинидзе, Г.И.Козовой, Ф.А.Чакветадзе, Ю.А. Антонов, В.Б.Корецкий.-М.: «Горная книга»,2012.-291с.:ил.

Бритарев, В.А. Горные машины и комплексы [Текст]: Учебное пособие для горных техникумов В.А. Бритарев, В.Ф. Замышляев.- М.:Недра,1984.288с.

Подерни, Р.Ю. Анализ конструкций современных станков вращательного бурения взрывных скважин на открытых работах [Текст] Журнал «Горное оборудование и электромеханика» 2009.-№2.-с27-34.

Подерни, Р.Ю. Основные концепции создания бурового станка нового технического уровня [Текст]. «Горный журнал» 1994-№3-с35-39.

Братченко,Б.Ф. Автоматизация и автоматизированные системы управления в угольной промышленности [Текст]: Справочник-М.:Недра,1976.-250с.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/361751-uchebnoe-posobie-avtomatizacija-processa-bure

В данной статье предлагается замена системы электропривода вращения на систему гидропривода. На освободившееся пространство в машинном отделении, вместо тиристорного преобразователя устанавливается новая маслостанция, предназначенная для гидропривода вращения. В результате изучения конструкционных особенностей станка можно сделать заключение о возможности применения высокомоментного гидромотора вращательного действия и насоса с объемным регулированием подачи, который в свою очередь при необходимости сможет обеспечить работу других механизмов (передвижение станка).

Месторождение «Мурунтау» расположено в центральной части Кызылкумов, большая часть которого расположена в Навоийской области, и лишь крайняя западная часть — в Каракалпакстане. Северную часть Навоийской области занимает Тамдыниский район, на территории которого расположено рудное поле и месторождение. На рисунке 1 [4, ст. 28] приведена схема электроснабжения карьера «Мурунтау».

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема электроснабжения карьера «Мурунтау»

Основными потребителями сетей 0,4кВ карьера являются буровые станки типа СБШ-250МН — 14 шт. Данный вид станка питается напряжением 380В TV1–6/0,4 и TV2–6/0,4 от передвижной трансформаторной подстанции 6/0,4кВ. Все механизмы станка имеют электрический привод. Общая установленная мощность электродвигателей равна 386кВт. Номинальное напряжение 380В.

Определяем расчетную нагрузку для СБШ-250МН-32 [2, ст. 184];

= 5486,85 кВА

= 14×386×0,65= 3512,6 кВт

= 3512,6×1,2=4215,12 квар

Станок буровой шарошечный марки СБШ-250МНА-32 служит для бурения вертикальных и наклонных (16 и 33 к вертикали) взрывных скважин при добыче полезных ископаемых открытым способом и других буровзрывных работ. Станок состоит из гусеничного хода, машинного отделения, кабины машиниста и мачты. Основным рабочим механизмом бурового станка является механизм вращения [2, ст. 354]. Данный станок в основном применяется для крепких и очень крепких горных пород с коэффициентом крепости 6–17 по шкале проф. Протодьяконова.

Таблица 1

Технические характеристики бурового станка СБШ-250МН-32

Рассмотрим работу электропривода головки бурового снаряда. Вращательное движение буровому инструменту передается буровой головкой, с помощью бурового става. Головка бурового снаряда состоит из: электрический двигателя, передающего вращающий момент редуктору; двухступенчатого редуктора с передаточным числом 11,05, предназначенного для передачи вращающего момента от электродвигателя к шинно-зубчатой муфте; шинно-зубчатой муфты прослеживающей для передачи вращающего момента от электродвигателя к опорному узлу и воспринимающей ударную нагрузку при бурении, тем самым предохраняя редуктор с электродвигателем от толчков и вибрации, возникающих при бурении; опорного узла, предопределенного для передачи осевого усилия и крутящего момента при бурении на буровой став и далее на долото, а так же подвода воздушно-водяной смеси для охлаждения долота и очистки скважины от буровой мелочи [3, ст. 136];.

На сегодняшний день привод вращения станков типа СБШ-250МНА-32 выполнен на основе использования электромотора постоянного тока типа ДПВ-52 и тиристорного преобразовательного агрегата типа ТЕЗ-160/460Р. Двигатель ДПВ-52 имеет специальные обмотки независимого возбуждения на напряжение 85–117В. Все четыре катушки возбуждения соединены последовательно и имеют два выходных конца. Номинальное напряжение якоря двигателя в системе Г-Д отличается от стандартных напряжений 220 или 440В. Управление электродвигателем ДПВ-52 вращателя бурового става осуществляется с помощью агрегата ТЕЗ-160/ 460Р. Буровой агрегат получает питание из трехфазовой сети переменного тока напряжением 380В [4, ст. 97].

Таблица 2

Технические характеристики электрооборудования бурового станка СБШ-250МН

Электродвигатель постоянного тока ДПВ-52 имеет следующие технические характеристики: мощность — 60кВт; напряжение — 380В; ток — 220А; частота вращения: номинальная — 1230об/ мин, максимальная — 2200об/ мин; максимальный момент при трогании — 1130н×м; максимальный момент — 932н×м [2, ст. 355];

Использование электродвигателей постоянного тока ДПВ-52 обусловлено рядом их достоинств:

– рациональное регулирование скорости в обширных пределах;

– большой пусковой момент даже при пониженном напряжении сети;

– высокая перегрузочная способность. Двигатели могут совершенствовать максимальный момент во много раз превосходящий номинальный. Большие перегрузки не вызывают остановки двигателей;

– более надежная работа аппаратуры автоматического управления;

Несмотря на перечисленные достоинства электродвигателей постоянного тока (ДПВ-52) им присущи ряд недостатков:

а) меньшая безопасность электродвигателей. Двигатель постоянного тока (ДПВ-52) является конструктивно сложным [3, ст. 120]. Присутствие коллектора, щеток и связанного с ними искрения, особенно при ухудшении коммутации, создает большие осложнения в эксплуатации, требуя непрерывного квалифицированного надзора и частых ремонтов.

б) высокая ценность двигателей постоянного тока (ДПВ-52).

в) потери в лишней ступени преобразования электроэнергии желательность в использовании тиристорного выпрямителя (устройство ТЕЗ 160/460Р) для преобразования переменного тока в постоянный ток, вызывает помимо соответствующих капитальных затрат, постоянные потери энергии в тиристорном выпрямителе.

г) необходимость вследствие использования тиристорного преобразователя высокой инженерно-технической подготовки обслуживающего персонала.

д) большие объемные размеры и большой вес электродвигателя усложняют монтажные и ремонтные работы.

Все выше перечисленные недостатки приводят к мысли об использовании не электрической электроэнергии, а какой-нибудь другой, более удобной в эксплуатации, более простой в конструкции, вида энергии.

Рис. 2. Общий вид и конструкция гидромотора

Применение гидропривода позволяет производить прогрессивные конструкции машин, уменьшить их габаритные размеры, повысить прочность, распространить возможности автоматизации управления. Гидропривод обеспечивает возможность создания многоприводных систем, реализации большой мощности в ограниченных габаритах, больших пусковых моментов при надежной защите от перегрузки, точное управление перемещениями и скоростями механизмов, автономное энергоснабжение и высокую надежность. Применение гидропривода в буровых станках во многом определяет безопасность труда рабочих, что является одним из основных критериев, определяющих возможность внедрения систем гидропривода [4, ст. 112]. На рисунках ниже изображена конструкция гидромотора.

Ниже проанализируем работу гидропривода вращения. Задаемся нагрузкой на гидромоторе . Возьмем гидромотор типа МРФ-1000/25 со следующими техническими параметрами:

— рабочий объем гидромотора;

– переход давлений в гидромоторе;

— номинальное давление перед гидромотором;

— максимальное давление перед гидромотором;

— давление в сливной линии гидромотора;

– номинальная угловая скорость;

— максимальная угловая скорость;

— минимальная угловая скорость;

-момент на валу гидромотора;

— момент инерции гидромотора;

— гидромеханический КПД гидромотора;

— КПД гидромотора.

Суммарная мощность электродвигателей существующего привода равна

Суммарная мощность электродвигателей предлагаемого привода равна

Разница мощности при замене на предлагаемые приводы

Определим стоимость из расходованной электроэнергии за год

где =181сум. — стоимость потребляемой электроэнергии по данным “Узбекэнерго”.

Определяются годовые потери мощности:

где Т = 8800 — количество часов в году;

— коэффициент использования станка;

— коэффициент спроса оборудования;

Существующий вариант

;

Предлагаемый вариант

;

Существующий вариант

Предлагаемый вариант

Определили экономию электроэнергии:

В связи с вышеизложенными данными предлагаемая гидравлическая система обладает рядом преимуществ: отсутствие редуктора и электродвигателя основательно уменьшает и облегчает конструкцию буровой головки. Исключена еще одна ремонтная единица — редуктор. Все это облегчает ремонтные и монтажные работы; простота системы гидропривода вращения позволяет очень быстро найти неисправность и переводить ее экипажем станка, а не специальными специалистами; использование гидропривода позволяет максимально обезопасить ремонтные работы на мачте; конструкция станка и используемая на нем гидроаппаратура позволяет нам, использовать данную систему гидропривода не меняя основной конструкции станка.

Исходя из вышеизложенного, предлагаем заменить систему электропривода вращения на систему гидропривода. Что позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ-52, тиристорный преобразователь и заместить их на высоко моментный гидромотор и систему гидропривода к нему.

Литература:

1. Плащанский Л. А. Основы электроснабжения горных предприятий. — Издательство МГГУ, 2002г.

2. Чеботаев Н. И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. — Горная книга, 2006г.

3. Жуковский А.А и др. Привод и системы управления буровых станков. — М.: Недра, 1990г.

4. Хамзаев А. А. «Методика корректировки уставок устройств релейной защиты при изменении конфигурации электрической сети золоторудного карьера «Мурунтау», г.Зарафшан, Навойский горно-металлургический комбинат» УГГУ, 2010г.

Основные термины (генерируются автоматически): система гидропривода, буровой став, буровой станок, максимальный момент, тиристорный преобразователь, ток, буровая головка, машинное отделение, переменный ток, тиристорный выпрямитель.

moluch.ru

СБШ-250 МНА-32 / Запчасти / 1989

sbsh-250.ru

Инструкция По Эксплуатации Сбш 250 Average ratng: 3,6/5 812votes

Помогите пожалуйста – нужно руководство по эксплуатации станка бурового шарошечного СБШ-250, в частности интересует гидросистема. Заранее спасибо за поддержку!. Посмотрите здесь: Последний раз редактировалось Модератор; в 10:59. Бурстанок sbsh – технические характеристики. Что такое бурстанок? Инструкции по эксплуатации.

Согласно статье 212 ТК РФ, работодатель обязан обеспечивать разработку и утверждение правил и инструкций по охране труда для своих работников. При этом, если в организации есть профсоюз, его мнение по этому вопросу также необходимо учитывать. При разработке этих локальных нормативных актов необходимо опираться на положения Методических рекомендаций по разработке инструкций., утвержденных Минтруда РФ, и позицию самого Минтруда, изложенную в письме от № 15-2/ООГ-2373. Предлагаем вам инструкцию по охране труда для машиниста буровой установки, разработанную с учетом требований Минтруда.

Общество с ограниченной ответственностью «Пион» Согласовано Утверждаю председатель профсоюза работников генеральный директор ООО «Пион» ООО «Пион» Сидоров П.П. “__”___________2017 г. “__”___________2017 г. Сидоров Сидоров П.П. Воронов Воронов А.В. Инструкция №___ ИНСТРУКЦИЯ по охране труда для машиниста буровой установки 1. Общие требования охраны труда 1.1.

Nissan Qashqai Диск Навигации на этой странице. Настоящая инструкция предусматривает основные требования по организации и проведению безопасной работы машиниста буровой установки (при работе на станках шарошечного бурения).

4 Платформа: Компас Поместил: Дата: 31.1.17 03:25 Год выпуска: 2017 Размер: 3.11 MB Скачали: 2 Коротко о файле: КарГТУ / Кафедра ТМиО / Специальность – 5В072400 «Технологические машины и оборудование»/ В данном дипломном проекте сделана попытка замены системы электропривода вращения на систему гидропривода. Что в свою очередь позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ-52, тиристорный преобразователь и заменить их на высокомоментный гидромотор и систему гидропривода к нему. В данном дипломном проекте существующая гидравлическая схема не изменяется, к ней добавляется новая независимая от существующей гидравлическая схема.

На освободившиеся пространства в машинном отделении, вместо тиристорного преобразователя ставится новая маслостанция, предназначенная для гидропривода вращения. / 8 листов чертежи (Буровой станок СБШ-250-МН-32, Гидравлическая схема бурового станка СБШ-250-МН-32, Радиально-поршневой гидромотор на МРФ 1000/25, Механические характеристики и расчетные схемы радиально-поршневого гидроматора МРФ 1000/25, Гидравлическая схема вращателя бурового станка СБШ-250МНА-32, Монтаж мачты бурового станка СБШ-250МН-32, Схема смазки узла бурового станка 3СБШ-250МНА-32, Технико-экономические показатели) + спецификации + ПЗ.

podbrick.zzz.com.ua

Каталог деталей и сборочных единиц бурового станка СБШ-250 МНА-32

КАТАЛОГ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ

КАТАЛОГ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ВНИМАНИЕ! При заказе запасных частей всегда указывайте номер продукта, серийный номер, номер детали 2 КАМЕРА 1 4868482-00 Крышка / Strap shutter 2 4868488-00 Замок / Lock 3 4968435-00

Подробнее

1.Общее устройство и назначение станка.

Буровой
станок предназначен для бурения взрывных
скважин шарошечными долотами диаметром
243-269 мм, глубиной до 32 м на открытых
разработках. Позволяет бурить вертикальные
и наклонные скважины под углом 15 и 30
градусов, как в монолитах, так и в
трещиноватых сухих и обводненных породах
и рудах крепостью f = 12-18.

Станок –
самоходная буровая установка на
гусеничном ходу с индивидуальным
приводом на каждую гусеницу. Привод
вращения бурового става осуществляется
от электродвигателя постоянного тока.

К
онструкция
станка обеспечивает максимальные
удобства обслуживания. Основные и
вспомогательные операции процесса
бурения механизированы и автоматизированы,
эффективная система влажного пылеподавления
исключает возможность загрязнения
окружающей среды. Станок управляется
из кабины, в которой установлен
кондиционер, позволяющий обеспечить
более комфортные условия труда машиниста.

Станок (рис.
1) смонтирован на гусеничном ходу. На
поперечных балках гусеничной тележки
1 устанавливается рама станка, выполненная
совместно с машинным отделением 2. В
машинном отделении размещены узлы
гидро- и электропривода и емкость для
воды, а также винтовой компрессор ВК-11.
Кабина 3, с целью уменьшения вибраций и
шума, выполнена отдельно от машинного
отделения. Мачта 4 станка со всем
оборудованием подвешена на специальных
опорах, которые закреплены на силовых
элементах машинного отделения. Для
хранения необходимого запаса воды на
станке установлен бак емкостью 2,7 м³.

Каждая
гусеница приводится от отдельного
электродвигателя через бортовой
редуктор, что обеспечивает высокую
маневренность станка и плавное его
перемещение. Установка станка в
горизонтальное положение производится
при помощи трех гидравлических домкратов
5.

Мачта может
фиксироваться в трех положениях
(вертикальное, под углом 15º, и под углом
30º к вертикали). Наклон мачты и перевод
ее в транспортное (горизонтальное)
положение осуществляется при помощи
двух гидроцилиндров, шарнирно соединенных
с опорами мачты.

2.Назначение, устройство и принцип действия механизма свинчивания штанг

Механизм свинчивания штанг

Механизм
предназначен для снятия натяга в резьбе
и свинчивания штанг и шарошечного
долота. Кроме того, при наращивании
бурового става он используется для
удержания штанг, находящихся в скважине,
а также для центрирования бурового
става в процессе бурения.

Механизм
свинчивания (см. рис. 15) состоит: из
гидроцилиндра страгивания, обеспечивающего
большой крутящий момент для устранения
натяга в начале развинчивания;
четырехступенчатого редуктора и привода,
включающего гидродвигатель и фрикционную
инерционную муфту, предназначенную для
передачи вращения, на нижнюю штангу;
верхнего ключа, который служит для
удержания верхней штанги от вращения.

Для сборки
и разборки бурового става необходимо
затормозить, верхнюю штангу и передать
вращение нижней. Для удержания штанги
служит верхний ключ (см. рис. 16). Кроме
собственного ключа 1 он включает в себя
приводной гидроцилиндр 2, направляющую
3 и кронштейн 4, который крепится к мачте.
Ключ располагается в пазу направляющей
и соединен со штоком гидроцилиндра,
который задней крышкой закреплен на
кронштейне.

При выдвижении
штока гидроцилиндра ключ 1, связанный
с ним своим зевом, входит в лыски на
поверхности штанги и фиксирует ее от
поворота. В это время механизм свинчивания.
производит в начале снятие натяга в
резьбе, а затем свинчивание нижней
штанги.

Для этой цели
на храповом колесе 5 имеются сегменты
4, в которые вставляются закладной
элемент 3, выполненный в виде скобы. Во
внутреннюю часть скобы 3 входит своими
лысками штанга, а наружная часть ее
проходит между секторами 4, фиксируя
тем самым штангу с храповым колесом,
которое смонтировано в корпусе 1 на
подшипнике скольжения 6.

Храповое
колесо служит для передачи крутящего
момента на штангу от механизма страгивания
при снятии натяга в резьбовом соединении
в начале развинчивания.

В состав
механизма страгивания входят нижняя 7
и верхняя 8 плиты которые соединены
между собой неподвижно и посажены на
храповом колесе с возможностью поворота
вокруг него. Эта пара плит соединена
осью 9 со штоком гидроцилиндра 10,
закрепленного на оси 2 в каркасе мачты.
Между плитами на оси 12 смонтирована
собачка 13, предназначенная для зацепления
плит с храповым колесом. Для прижатия
собачки к храповому колесу служит
пружина 14, соединенная с колесом при
помощи упора 15 и оси 16. В плитах пружина
закреплена с помощью упора 17 и оси 18.

При работе
гидроцилиндра движение его штока
передается на плиты, которые в зависимости
от положения собачки, в одну сторону
вращаются свободно вокруг храпового
колеса, а в другую сторону вращаются
свободно вокруг храпового колеса, а в
другую сторону (соединяясь собачкой)
вращаются вместе с храповым колесом,
передовая вращение на штангу. При
свободном развенчивании бурового става
передача крутящего момента на штангу
осуществляется от гидродвигателя 19
через фрикционную муфту редуктором
механизма отвинчивания. Фрикционная
муфта предназначена для защиты
гидродвигателя от перегрузки при
разборке бурового става в случае
заклинивания нижней штанги. Кроме того,
она осуществляет защиту гидродвигателя
от передачи на него вращения от штанг
при бурении и при заклинивании штанг в
направляющих колодках 40.

Передача
вращения осуществляется через шлицевую
втулку 44 (узел 1), посаженную на вал 35
муфты, ведущую вал-шестерню 22, колесо
23, вал-шестерню 24, колесо 25, шестерню 25,
на венец 27, закрепленный болтами 29 с
клиновидными втулками 28 на обойме 30.
Обойма таким же соединением крепится
к диску 43, приваренному к втулке 44, с
которой связано храповое колесо 5. Обойма
30 посажена в крышку-подшипник 31.

В конструкцию
муфты входит корпус 32, посаженый на
вал-шестерню 20 неподвижно и закрытый
крышкой 33; звездочка 34, закрепленная на
валу 35 при помощи шлицев. В пазах звездочки
уложены колодки 36 с закрепленными на
них пластинами 37 из фрикционного
материала. Колодки удерживаются в пазах
звездочки с помощью шайбы 33.

При работе
гидродвигателя вращается и звездочка.
Когда частота вращения ее достигает
определенной величины, колодки под
действием центробежных сил перемещаются
по пазам и прижимаются к кольцевой
проточке корпуса. При этом корпус
начинает вращаться со скоростью звездочки
или с проскальзыванием (при перегрузках)
и передает вращение на вал-шестерню
редуктора через зубчатое колесо 21 и
шпонку 39. Через редуктор приводится в
движение храповое колесо, передавая
крутящий момент на штангу, соединенную
с храповым колесом с помощью закладного
элемента.

Центрирование
штанги в процессе бурения осуществляется
двумя колодками 40, выполненными в виде
полуколец с фланцем, которые, образуя
направляющую штанги, входят во втулку
41, опирающуюся на амортизационные
резиновые кольца 42, вложенные во
внутреннюю полость ступицы 44 храпового
колеса. Кольца предназначены для гашения
радиальных нагрузок, возникающих при
биении штанги в процессе бурения.

Для поддержания
штанги при наращивании бурового става
в процессе бурения наклонных скважин
используется люнет (см. рис. 17). Он состоит
из захвата 1, поднимаемого в положение,
перпендикулярное оси мачты, гидроцилиндром
2, закрепленным на мачте посредством
рычага 3, который поворачивается вокруг
оси 7. При этом зев люнета охватывает
буровую штангу. Закрывается зев рычагом
4, приводимым в движение гидроцилиндром
5, закрепленным в корпусе люнета. Для
уменьшения трения штанги о зев люнета
имеются шары 6.

Управление
механизмом свинчивания штанг производится
из кабины машиниста через пульт управления
бурением и при помощи выносного пульта.
Операции по развенчиванию штанг
производят в следующем порядке: в начале
страгивают при помощи цилиндра 10 (см.
рис. 15) резьбу между верхним концом
штанги и переходником, соединяющим
буровой став с опорным узлом. Затем
поднимают став на длину штанги, далее
гидродвигателем окончательно развинчивают
штанги между собой, после чего убирается
верхний ключ и отвинченная штанга
становится сепаратор. От этой штанги
вращателя отвинчивается переходник, и
сепаратор отводится в сторону.

В мачте станка
расположена также установка отдува
буровой мелочи, которая направляет
воздушный поток от вентилятора к устью
скважины.

Содержание

Специальная часть

1. Назначение станка СБШ-250МНА-

2. Устройство и работа составных частей станка СБШ-250МНА-

3. Анализ работы электропривода головки бурового снаряда

4. Описание и анализ работы гидропривода вращения

5. Расчет предлагаемого гидропривода

Анализ работы электропривода головки бурового снаряда

1.3.1 Описание работы вращателя

Вращение бурового инструмента осуществляется буровой головкой через буровой став. Головка бурового снаряда состоит из:

электродвигателя, передающего крутящий момент редуктору;

двухступенчатого редуктора с передаточным числом 11,05, предназначенного для передачи крутящего момента от электродвигателя к шиннозубчатой муфте;

шинно-зубчатой муфты служащей для передачи крутящего момента от электродвигателя к опорному узлу и воспринимающей ударную нагрузку при бурении, тем самым предохраняя редуктор с электродвигателем от толчков и вибрации, возникающих при бурении;

опорного узла, предназначенного для передачи осевого усилия и крутящего момента при бурении на буровой став и далее на долото, а так же подвода воздушно-водяной смеси для охлаждения долота и очистки скважины от буровой мелочи.

1.3.2 Описание работы электропривода вращателя

На сегодняшний день привод вращения отечественных станков типа СБШ250МНА32 выполнен на основе использования электродвигателя постоянного тока типа ДПВ52 и тиристорного преобразовательного агрегата типа ТЕЗ160/460 Р. Двигатель ДПВ52 имеет специальные обмотки независимого возбуждения на напряжение 80110 В. Все четыре катушки возбуждения соединены последовательно и имеют два выходных конца. Номинальное напряжение якоря двигателя в системе Г- Д отличается от стандартных напряжений 220 или 440 В. Катушки добавочных полюсов, соединены последовательно и подключены к одной стороне обмотке якоря, от места соединения катушек с якорем дан вывод используемый в системе регулирования механизма. Катушки полюсов двигателей могут иметь класс F наряду с классом изоляции Н, обязательным для тропического исполнения. Двигатель обеспечивает высокое значение пускового момента называемого также стопорным. Двигатели работают при наклонах до 15 градусов при повышенных вибрациях, запыленности и влажности. Управление электродвигателем ДПВ52 вращателя бурового става осуществляется с помощью агрегата ТЕЗ160/ 460 Р. Агрегат получает питание из трехфазовой сети переменного тока напряжением 380 В. Преобразователь делает возможным и осуществляет в системе электропривода вращателя, двухзонное регулирование его частоты вращения, путем изменения возбуждения, в зависимости от значений тока напряжения в цепи якоря. Реверс вращения двигателя происходит с помощью контактного переключения (не оперативный) за счет переключения тока возбуждения. Из выше изложенного можно сделать вывод, что на станке типа СБШ250МНА32 применен электропривод постоянного тока по системе ТП — Д (двигатель выполнен в системе Г — Д). Применение статического силового преобразователя обеспечивает широкий диапазон регулирования, возможность формирования высококачественных статических и динамических характеристик привода, благодаря малой его инерционности, более высокий КПД, меньшие габаритные размеры и массу, рациональному благодаря этому компоновку оборудования в машинном отделении станка.

Технические данные электродвигателя постоянного тока ДПВ52.

Мощность, кВт 60

Напряжение, В 305

Ток, А 220

Частота вращения, об/ мин: номинальная 1230

максимальная 2200

Максимальный момент при трогании, Н•м 1130

Максимальный момент, Н•м 932

Применение на буровых станках электродвигателей постоянного тока ДПВ52 обусловлено рядом их достоинств (преимуществ):

Экономичное регулирование скорости в широких пределах. Регулирование скорости у двигателей возможно производить весьма плавно, в широких пределах и с совершенно незначительными потерями в регулировочном аппарате.

Большой пусковой момент даже при пониженном напряжении сети.

Высокая перегрузочная способность. Двигатели могут развивать максимальный момент во много раз превосходящий номинальный. Однако практическое ограничение максимального момента обуславливается ухудшением коммутации и искрением на коллекторе, в связи с чем двигатели развивают перегрузочный момент. М макс. = 2 • Мн. Необходимо однако заметить, что большие перегрузки не вызывают остановки двигателей.

Более надежная работа аппаратуры автоматического управления. практика показала, что большинство аппаратов автоматического управления (контакторы, реле) выполненных на постоянном токе, в условиях эксплуатации работают более надежно.

Несмотря на перечисленные достоинства электродвигателей постоянного тока (ДПВ52) им присущи ряд недостатков:

Меньшая надежность электродвигателей. Двигатель постоянного тока (ДПВ52) является конструктивно сложным. Наличие коллектора, щеток и связанного с ними искрения, особенно при ухудшении коммутации, создает большие осложнения в эксплуатации, требуя непрерывного квалифицированного надзора и частых ремонтов.

Высокая стоимость двигателей постоянного тока (ДПВ52). Сложная конструкция, наличие коллектора обуславливают более высокую стоимость двигателей.

Потери в лишней ступени преобразования электроэнергии. необходимость в использовании тиристорного выпрямителя (агрегат ТЕЗ 160/460Р) для преобразования переменного тока в постоянный вызывает помимо соответствующих капитальных затрат, постоянные потери энергии в тиристорном выпрямителе. Величина этих потерь составляет около 10% общего количества преобразуемой энергии.

Необходимость вследствие использования тиристорного преобразователя высокой инженерно-технической подготовки обслуживающего персонала. Недостаточная квалификация машинистов буровых установок не позволяет быстро и качественно произвести ремонт и замену вышедших из строя элементов преобразователя.

Большие габаритные размеры и большой вес электродвигателя усложняют монтажные и ремонтные работы.

Использование электрической энергии на подвижной части станка (буровой головке) снижают уровень безопасности работ.

Все эти недостатки приводят к мысли о использовании не электрической электроэнергии, а какого-нибудь другого более удобного в эксплуатации, более простого в конструкции, вида энергии. В данной работе сделана попытка замены системы электропривода вращения на систему гидропривода. На сегодняшний день гидропривод получает широкое применение в горных машинах на подземных открытых работах. Применение гидропривода позволяет создавать прогрессивные конструкции машин, уменьшить их габаритные размеры, повысить долговечность, расширить возможности автоматизации управления. Гидропривод обеспечивает возможность создания многоприводных систем, реализации большой мощности в ограниченных габаритах, больших пусковых моментов при надежной защите от перегрузки, точное управление перемещениями и скоростями механизмов, автономное энергоснабжение и высокую надежность. применение гидропривода в буровых станках во многом определяет безопасность труда рабочих, что является одним из основных критериев, определяющих возможность внедрения систем гидропривода.

1.4 Описание и анализ работы гидропривода вращения

1.4.1 Описание работы гидропривода вращателя.

В данном дипломном проекте сделана попытка замены системы электропривода вращения на систему гидропривода. Что в свою очередь позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ52, тиристорный преобразователь и заменить их на высокомоментный гидромотор и систему гидропривода к нему. В данном дипломном проекте существующая гидравлическая схема не изменяется, к ней добавляется новая независимая от существующей гидравлическая схема. На освободившиеся пространства в машинном отделении, вместо тиристорного преобразователя ставится новая маслостанция, предназначенная для гидропривода вращения. В результате изучения конструкционных особенностей станка можно сделать заключение о возможности применения высокомоментного гидромотора вращательного действия и насоса с объемным регулированием подачи, который в свою очередь при необходимости сможет обеспечить работу других механизмов (передвижение станка). На листе (3) представлена гидравлическая схема проектируемого привода. На буровой головке располагается высокомоментный гидромотор вращателя, который в свою очередь сообщает вращение буровому ставу. Жидкость в гидромотор поступает через гидрораспределители Р1 и Р2, которые управляются пилотами. Для защиты системы от перегрузок установлен предохранительный клапан КП1; далее в систему входят манометры и путевой демпфер, для регулирования клапана. Рабочую жидкость подает насос Н1 с объемным регулированием подачи из маслостанции. Управление гидрораспределителями осуществляется от независимой гидравлической системы насосом Н2, к которому жидкость поступает из предлагаемой маслостанции. Система управления аналогична существующей. Исследуя предлагаемую гидравлическую схему можно обратить внимание на ее конструкционную простоту. Но сделанные практические наблюдения позволяют сделать вывод о необходимости упрощения гидравлических систем. Использование предлагаемого привода вращения имеет ряд существенных преимуществ. Но перед перечислением данных преимуществ необходимо сказать, что станки бурового участка рудника «Мурунтау» работают исключительно благодаря профессионализму экипажей буровых станков и способностями электромехаников. Из практики известно, что использование календарного фонда времени на буровом участке не превышает 45%, а это во многом зависит от условий труда, удобной эксплуатации и оперативного проведения ремонтных работ. На сегодняшний день оплата труда машинистов буровых станков сдельнопремиальная, а используемая техника полностью выработала свой лимит. В связи с этим экипажи вынуждены всячески сокращать время аварийных ремонтов, это осуществляется путем упрощения конструкции и его систем, делая их более ремонтнопригодными. В связи с этим предлагаемая гидравлическая система обладает некоторыми необходимыми преимуществами:

Отсутствие редуктора и электродвигателя значительно уменьшает и облегчает конструкцию буровой головки. Исключается еще одна ремонтная единица — редуктор. Все это облегчает ремонтные и монтажные работы.

Простота системы гидропривода вращения позволяет очень быстро найти неисправность и ликвидировать ее экипажем станка, а не специальными специалистами. Объединять системы подачи и вращения не рационально и ведет только к усложнению обоих систем.

Из практики установлено, что большое количество времени при бурении уходит на вспомогательные операции, сборку и разборку бурового става. При свинчивании с опорного узла штанги необходим так называемый “рывок”, который позволяет “стронуть” резьбу и начать разборку или сборку. Использование высокомоментного гидромотора позволяет экипажу станка самому отрегулировать “рывок”. Надо учитывать вибрации при бурении и тряску при перегонах. Именно при этих работах регулировка “рывка” расстраивается и требует новой регулировки. В случае использования электропривода необходимо вмешательство специальных специалистов. А это занимает время. Использование гидромотора упрощает задачу регулировки “рывка”.

Разработанный привод вращателя предлагает две системы управления режимами вращения: а) Ручной, регулирование скорости вращения системы машинистом; б) автоматическое управление. Наличие двух систем управления является особенностью и преимуществом данного привода. На практике чаще всего используется ручное регулирование, это связано с горно-геологическими особенностями месторождения: встречающимися пустотами, “мерзляками”, большой обводненностью. Но несмотря на это автоматическое управление является перспективным.

Использование гидропривода позволяет максимально обезопасить ремонтные работы на мачте.

Конструкция станка и используемая на нем гидроаппаратура позволяет нам уже сегодня применит данную систему гидропривода не меняя основной конструкции станка.

Выводы по разделу:

В связи с вышеизложенными данными предлагаемая гидравлическая система обладает рядом преимуществ: отсутствие редуктора и электродвигателя основательно уменьшает и облегчает конструкцию буровой головки. Исключена еще одна ремонтная единица — редуктор. Все это облегчает ремонтные и монтажные работы; простота системы гидропривода вращения позволяет очень быстро найти неисправность и переводить ее экипажем станка, а не специальными специалистами; использование гидропривода позволяет максимально обезопасить ремонтные работы на мачте; конструкция станка и используемая на нем гидроаппаратура позволяет нам, использовать данную систему гидропривода не меняя основной конструкции станка.

Исходя из вышеизложенного, предлагаем заменить систему электропривода вращения на систему гидропривода. Что позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ52, тиристорный преобразователь и заместить их на высоко моментный гидромотор и систему гидропривода к нему.

Контент чертежей

1 -12 сбш — 250-мн-32 (12).cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Буровой станок СБШ-250МН-32

2 -12 Гидравлическая схема сбш — 250-мн-32.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Гидравлическая схема
Клапан воздухопровода
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Гидравлическая схема бурового станка СБШ-250МН-32
Блок гидроаппаратуры
Маслонасосная станция
Ц12 (поднять — опустить)
Ц16 (закрыть-открыть)
Блок гидроаппаратуры мачты

3 — 12 радиально-поршневой гидромотор.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Радиально-поршневой
гидромотор на МРФ 100025
Максимальный крутящий
Максимальное давление
Максимальная частота
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Радиально-поршневой гидромотор на МРФ 100025

4- 12 Мех характ МРФ 1000-25.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Механические характеристики
радиально-поршневого
гидроматора МРФ 100025
Механические характеристики и расчетные схемы
радиально-поршневого гидроматора МРФ 100025
Qм — расход гидромтора
Qмт — теоретический расход гидромотора
Мм — момент гидромотора
пм — скорость вращения
— угловая скорость вращения
N — мощность гидромтора
Dp — внешний диаметр ротора;
Dc — внутренний диаметр статора;
do — диаметр окон распределителя;
Do — диаметр оси ротора;
Dв — диаметр втулки;
dк — диаметр канала под поршнем;
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
Схема к определению действующих сил в РПМ
Схема к расчету основных размеров РПМ
Скоростные характеристики
Нагрузочная характеристика

5- 12 гидравлическая схема (1).cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Гидравлическая схема вращателя
станка СБШ-250МНА-32
ЭД — электродвигатель:
НР — насос регулируемый:
КП — клапан предохранительный:
ДР2 — дроссели регулируемые:
Р1 — распределитель:
В — вращатель бурового станка
Гидравлическая схема вращателя бурового
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя

6-мачта СБШ 12.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Монтаж мачты бурового
Установка выкладок для
формирования монтажного основания
Проверка соответствии отклонения от
горизонтальности выклодок
установленной норме (
Укладка мачты на горизонтальной
монтажной основание
Установка УПМ на основание
Подъем мачты буровой
лебедкой на 100-150 мм
Проверка надежности системы выдержкой
буровой мачтына указанном расстоянии
Подъем мачты в вертикальное положение
с помощью двух гидродомкратов
Центрирование вышки с помощью фиксатора
и степени натяжения буровой лебедки
Установка вращателя посредствам
подшипников качения на
направляющие буровой мачты
Фиксация буровой мачты
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя

7- экономическии показатель.cdw

станка 3СБШ-250-МН-32 в условиях карьера «Мурунтау
Технико-экономические
Эксплуатационные затраты
Амортизационные отчисления
Затраты на электроэнергию
Потери за год при простоях
Экономический эффект
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Специф1п гидромотор.frw

гидромотор МРФ 100025
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
бурового станка 3СБШ-250МНА-32 в условиях карьера «Мурунтау
Внутренняя полость плунжера
Напорный канал распределителя
Сливной канал распределителя

Специф1п монтаж.frw

Монтаж мачты бурового
станка 3 СБШ-250МНА-32
Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
бурового станка 3СБШ-250МНА-32 в условиях карьера «Мурунтау

Специф1п сбш250.frw

Разработка эффективной схемы управления привода вращателя
бурового станка 3СБШ-250МНА-32 в условиях карьера «Мурунтау
Буровой агрегат (мачта)