SU1232795A1 - Drilling machine - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к горной промьп ленности, в частности к буриль ным машинам вращательного действи .The invention relates to the mining industry, in particular to rotary drilling machines.

Цель изобретени  - повышение эффективности бурени  путем увеличени  чувствительности саморегулировани  скорости подачи в зависимости от нагрузки на режущем инструменте при одновременном уменьшении веро тности поломки инструмента,The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency by increasing the sensitivity of the self-adjusting feed rate depending on the load on the cutting tool while reducing the probability of tool breakage,

На чертеже показана принципиальна  гидрокинематическа  схема машины. Бурильна  машина состоит из шпинподвода , эабуривани  и отвода режущего инструмента 2 от забо .The drawing shows a basic hydrokinematic scheme of the machine. The boring machine consists of a spin-feed, eburivani and removal of the cutting tool 2 from the bottom.

От вала гидродвигател  5 передача крут щего момента шпинделю i с режу- щим инструментом 2 может осуществл ть с  через передачу или непосредственно , если в бурильной машине исполь10From the shaft of the hydraulic engine 5, the transmission of the torque to the spindle i with the cutting tool 2 can be carried out with through the transmission or directly, if used in a boring machine

зуютс  вьгсокомоментные гидродвигатели Iare high-torque hydraulic motors I

Подающий механизм 25 выполнен в ви де приводных 21 и 22 и нат жных 26 и 27 звездочек, которые установлены на неподвижных направл ющих 28, две блок-звездочки 29 и 30 установленыThe feed mechanism 25 is made in the form of drive 21 and 22 and tension 26 and 27 sprockets, which are mounted on fixed guides 28, two sprockets 29 and 30 are mounted

дел  I с режущим инструментом 2, трех (5 подвижной каретке 31, а все звезI affairs with a cutting tool 2, three (5 movable carriage 31, and all the stars

дочки охвачены бесконечным гибким элементом 32. Кроме того, на подвижной каретке 31 подающего механизма 2 представл ющего собой цепную диффере циально-полиспастную передачу, же стк установлен гидродвигатель 5 вращени  шпиндел  1 с режущим инструментом 2.the daughters are covered by an infinite flexible element 32. In addition, on the movable carriage 31 of the feeding mechanism 2, which is a chain differential polyspast transmission, the hydraulic motor 5 rotates the spindle 1 with the cutting tool 2.

гидродвигателей 3-5 посто нной производительности , два из которых(гидродвигатели подачи 3 и опорного момента 4) соединены параллельно и представл ют привод подачи,а гидродвига- jo тель 5 вращени  шпиндел  1 с режущим инструментом 2 соединен параллельно гидросистеме, питающей гидродвигатели 3 и 4. Маслостанци  содержит электдочки охвачены бесконечным гибким элементом 32. Кроме того, на подвижной каретке 31 подающего механизма 2 представл ющего собой цепную диффере циально-полиспастную передачу, же стк установлен гидродвигатель 5 вращени  шпиндел  1 с режущим инструментом 2.constant-speed hydraulic motors 3-5, two of which (feed hydraulic motors 3 and reference torque 4) are connected in parallel and represent the feed drive, while hydraulic motor 5 of the rotation of spindle 1 with the cutting tool 2 is connected in parallel to the hydraulic system feeding hydraulic motors 3 and 4 The oil station contains electrodes covered by an infinite flexible element 32. In addition, on the movable carriage 31 of the feeding mechanism 2, which is a chain differential polyspast transmission, the hydraulic motor 5 has a rotation Commissariats of Foreign Affairs 1 with the cutting tool 2.

В процессе забуривани  дроссели 10,18,23 и 24 открыты на величину,неDuring the drilling process, the throttles 10,18,23 and 24 are open by an amount not

родвигатель 6, насос 7, фильтр 8, пре-25 обходимую и достаточную дл  плавногоrodvigatel 6, pump 7, filter 8, pre-25 walkable and sufficient for smooth

дохранительный клапан 9. Параллельно ветви гидродвигател  5 в гидросистему включен дополиительньш регулируемый дроссель 10, причем его гидросопротивление во врем  установившегос  режима работы машины больше гидросопротивлени  гидроднигател  5 на величину , необходимую и достаточную дл  создани  на режущем инструменте определенного момента сопротивлени  при заданном режиме. Между сливной магист ралью II гидродвигател  5 и дросселем 10 включен дифференциальный гид- роцилиидр I2, причем его поршнева  полость 13 соединена со сливной магистралью II гидродвигател  5, а Што- кова  полость 14 - с магистралью 15 дровсел  10.Additional valve 9. Parallel to the branch of the hydraulic motor 5, an additional adjustable choke 10 is included in the hydraulic system, and its hydraulic resistance during the steady state machine operation is greater than the hydraulic actuator 5 by an amount necessary and sufficient to create a certain resistance moment on the cutting tool at a given mode. A differential hydraulic motor I2 is connected between drain main II of hydraulic motor 5 and throttle 10, and its piston cavity 13 is connected to drain line II of hydraulic engine 5, and Shtokov cavity 14 is connected to main 15 of firewood 10.

После дифференциального гидроцилиндра 12 в сливную магистраль II гидродвигател  5 и сливную магистраль 16 дроссел  10 включены соответственно дроссель 17 и дополнительный дроссель 18, регулируемые на расчетные расходы в зависимости от заданного режима, например скорости подачи.Поршень 19 св зан с распределителем 20, регулирующим расход и направление рабочего потока жидкости к гидродвигател м 3 k 4 непосредственно, которые передают крут щие моменты приводным звездочкам 21 и 22, Дроссели 23 .и 24 служат дл  управлени  режимамиAfter the differential hydraulic cylinder 12, the throttle 17 and the additional throttle 18 are connected to the drain line II of the hydraulic engine 5 and the drain line 16, respectively. The throttle 17 and the additional throttle 18 are adjustable for the estimated costs depending on the set mode, such as the feed rate. The piston 19 is connected to the distributor 20 that regulates the flow and the direction of the working fluid flow to the hydraulic engines 3 k 4 directly, which transmit the torques to the drive sprockets 21 and 22, the throttles 23. and 24 serve to control the modes

30thirty

3535

4040

4545

5050

5555

подвода режущего инструмента 2 к забою , а дроссель 17 полностью открыт.the supply of the cutting tool 2 to the bottom, and the throttle 17 is fully open.

Дроссели 10,17,18,23 и 24, гидроцилиндр 13 и распределитель 20 обр зуют блок управлени  режимом бурени The throttles 10,17,18,23 and 24, the hydraulic cylinder 13 and the distributor 20 form the drilling control unit

Бурильна  работает следую- образом.Drilling works as follows.

При включении бурильной машины электродвигатель 6 начинает вращатьс и приводит в движение рабочие органы насоса 7 пocтo нf oй производительнос ти. Вследствие работы насоса 7 через ф Ильтр .8 по напорным магистрал м 33 35 рабоча  жидкость (масло) подаетс  одновременно к гидродвигателю 5, дро селю 10, гидрораспределителю 20 и предохранительному клапану 9. В зависимости от необходимого режима бу- рени , например, дл  крепких трещино ватых горных пород гидросопротивление гидродвнгател  5 устанавливаетс  меньшим, чем гидросопротивление дрос сел  10 на величину, необходимую и достаточную дл  создани  на исполнительном органе соответствующего момента сопротивлени  бурению.When the drilling machine is turned on, the electric motor 6 begins to rotate and sets in motion the working parts of the pump 7 at a speed of performance. Due to the operation of the pump 7, through the Ilthr .8, through the pressure line 33 35, the working fluid (oil) is simultaneously supplied to the hydraulic motor 5, the drive shaft 10, the hydraulic distributor 20 and the safety valve 9. Depending on the required drilling mode, for example, for strong fissured rock formations, the hydroresistance of hydrodvngatel 5 is set lower than the hydrodynamic resistance of village thrusters 10 by an amount necessary and sufficient to create an appropriate moment of resistance to drilling on the actuator.

Поскольку в начальный момент работы бурнпыюй машины контакт инстру мента 2 с забоем отсутствует, а значит отсутствует и момент сопротивлени  бурению на нем, следовательно, 1 идросопротивление гидродвигател  5 будет меньше гидросопротивлени  регу л тора режима в виде дроссел  10.Since at the initial moment of operation of the drilling machine there is no contact of tool 2 with the face, and therefore there is no moment of resistance to drilling on it, therefore, 1 and the resistance of the hydraulic motor 5 will be less than the resistance of the mode regulator in the form of throttles 10.

79527952

подвода, эабуривани  и отвода режущего инструмента 2 от забо .supply, eburivani and removal of the cutting tool 2 from the slab.

От вала гидродвигател  5 передача крут щего момента шпинделю i с режу- щим инструментом 2 может осуществл тьс  через передачу или непосредственно , если в бурильной машине испольFrom the shaft of the hydraulic motor 5, the transmission of the torque to the spindle i with the cutting tool 2 can be carried out through the transmission or directly if the drilling machine is used

зуютс  вьгсокомоментные гидродвигатели. IHigh-torque hydraulic motors are involved. I

Подающий механизм 25 выполнен в виде приводных 21 и 22 и нат жных 26 и 27 звездочек, которые установлены на неподвижных направл ющих 28, две блок-звездочки 29 и 30 установленыThe feed mechanism 25 is designed in the form of drive 21 and 22 and tension 26 and 27 sprockets, which are mounted on fixed guides 28, two star gears 29 and 30 are mounted

подвижной каретке 31, а все звез movable carriage 31, and all stars

дочки охвачены бесконечным гибким элементом 32. Кроме того, на подвижной каретке 31 подающего механизма 25, представл ющего собой цепную дифферен- циально-полиспастную передачу, же стко установлен гидродвигатель 5 вращени  шпиндел  1 с режущим инструментом 2.The daughters are covered by an infinite flexible element 32. In addition, on the movable carriage 31 of the feeding mechanism 25, which is a chain differential-polyspast transmission, the hydraulic motor 5 of spindle 1 rotation with the cutting tool 2 is installed.

В процессе забуривани  дроссели 10,18,23 и 24 открыты на величину,необходимую и достаточную дл  плавногоDuring the drilling process, the throttles 10,18,23 and 24 are open by the amount necessary and sufficient for smooth

подвода режущего инструмента 2 к забою , а дроссель 17 полностью открыт.the supply of the cutting tool 2 to the bottom, and the throttle 17 is fully open.

Дроссели 10,17,18,23 и 24, гидроцилиндр 13 и распределитель 20 образуют блок управлени  режимом бурени .The throttles 10,17,18,23 and 24, the hydraulic cylinder 13 and the distributor 20 form the drilling control unit.

Бурильна  работает следую- образом.Drilling works as follows.

При включении бурильной машины электродвигатель 6 начинает вращатьс  и приводит в движение рабочие органы насоса 7 пocтo нf oй производительности . Вследствие работы насоса 7 через ф Ильтр .8 по напорным магистрал м 33 - 35 рабоча  жидкость (масло) подаетс  одновременно к гидродвигателю 5, дросселю 10, гидрораспределителю 20 и предохранительному клапану 9. В зависимости от необходимого режима бу- рени , например, дл  крепких трещиноватых горных пород гидросопротивление гидродвнгател  5 устанавливаетс  меньшим, чем гидросопротивление дроссел  10 на величину, необходимую и достаточную дл  создани  на исполнительном органе соответствующего момента сопротивлени  бурению.When the drilling machine is turned on, the electric motor 6 begins to rotate and drives the working elements of the pump 7 through the flow rate. Due to the operation of the pump 7, through the Ilthr .8, the working fluid (oil) is supplied simultaneously to the hydraulic motor 5, the throttle 10, the hydraulic distributor 20 and the safety valve 9 via a pressure line 33 - 35. Depending on the required drilling mode, for example, for strong The fractured rocks have a hydroresistance of hydrodvngatel 5 that is less than the resistance of droplets 10 by an amount that is necessary and sufficient to create a suitable moment of resistance to drilling on the actuator.

Поскольку в начальный момент работы бурнпыюй машины контакт инструмента 2 с забоем отсутствует, а значит отсутствует и момент сопротивлени  бурению на нем, следовательно, 1 идросопротивление гидродвигател  5 будет меньше гидросопротивлени  регул тора режима в виде дроссел  10.Since at the initial moment of operation of the drilling machine there is no contact of the tool 2 with the face, and therefore there is no moment of resistance to drilling on it, therefore, 1 and the resistance of the hydraulic motor 5 will be less than the resistance of the mode regulator in the form of droplets 10.

JTO приведет к тому, что расход масла через гидродвигатель 5 будет больше расхода через дроссель 10 и больше расхода через дроссель 17, соответствующего в свою очередь определенному расходу через дроссель 18. Следовательно, часть масла, равна  разности его действительного расхода через гидродвигатель 5 и возможного дл  определенного режима через дроссель 17, поступит в поршневую полость 13 гидроцилиндра 12, создав ТаJTO will cause the oil flow through the hydraulic motor 5 to be greater than the flow through the throttle 10 and more to the flow through the throttle 17, which in turn corresponds to a certain flow through the throttle 18. Therefore, part of the oil is equal to the difference of its actual flow through the hydraulic motor 5 and possible of a certain mode through the throttle 17, will enter the piston cavity 13 of the hydraulic cylinder 12, creating Ta

определенное давление, которое по величине больше давлени  в штоковойa certain pressure that is greater than the pressure in the rod

полости 14. Разность давлений соответствует определенному усилию, действующему на дно поршн  17 со стороны полости 13, и перемещает поршень 19, а также св занный с ним или через передаточный механизм золотник гидрораспределител  20 в правое положение (по чертежу).Вследствие этого часть рабочей жидкости поступает к гидродвигател м подачи 3 и опорного момента 4 и подвижна  каретка 31 подающего механизма 25 осуществл ет подачу гидродвигател  5 и исполнительного органа на забой.cavity 14. The pressure difference corresponds to a certain force acting on the bottom of the piston 17 from the side of the cavity 13, and moves the piston 19, as well as the spool valve 20 of the hydraulic distributor 20 connected to it or through the transmission mechanism to the right position (according to the drawing). flows to the feed hydraulic motors 3 and the reference point 4 and the movable carriage 31 of the feeding mechanism 25 feeds the hydraulic motor 5 and the executive body to the bottom.

По мере внедрени  инструмента 2 в буримую скважину им воспринимаетс  все более увеличивающийс  момент сопротивлени  бурению. При достижении момента сопротивлени  бурению величины , отвечающей заданному режиму, при которой гидросрпротивление гидродвигател  5 соответствует установленному дл  данного режима гидросопротивлению дроссел  10, дл  поршн  19 гидроцилиндра 12 наступает период динамического равновеси . Этот период характеризуетс  тем, что с одной стороны на поршень 19 гидроцилиндра 12 вдоль его оси действует усилие, создаваемое давлением в полости 13, а с другой стороны это усилие уравновешиваетс  усилием, создаваемым давлением в полости 14. Период динамического равновеси  соответствует опре0As tool 2 is inserted into a drill hole, it perceives an ever-increasing moment of resistance to drilling. When the moment of resistance to drilling is reached, the value corresponding to a given mode in which the hydraulic resistance of the hydraulic motor 5 corresponds to the hydraulic resistance of the throttle 10 set for this mode, a dynamic equilibrium period begins for the piston 19 of the hydraulic cylinder 12. This period is characterized by the fact that on the one hand, the piston 19 of the hydraulic cylinder 12 along its axis is exerted by the force created by the pressure in the cavity 13, and on the other hand this force is balanced by the force created by the pressure in the cavity 14. The period of dynamic equilibrium corresponds to

5five

00

5five

00

5five

00

деленному режиму работы бурильной машины , например определенной категории крепости горных пород.divided mode of operation of the drilling machine, for example, a certain category of rock strength.

При нарушении динамического равновеси , например, из-за возрастани  момента сопротивлени  бурению на исполнительном органе вследствие увеличени  крепости горных пород результирующее усилие будет приложено к поршню 10 гидроцилиндра 12 со стороны штоковой полости 14 и переместит его и св занный с ним золотник гидрораспределител  20 на некоторую величину влево от его первоначального положени . Такое изменение положени  золотника гидрораспределител  20 уменьшит поток рабочей жидкости к гидродвигател м 3 и 4 подающего механизма 25 и соответственно скорость подачи каретки 31 с гидродвигателем 5 и инструментом 2 на забой. При этом скорость подачи будет снижатьс  до тех пор, пока дл  поршн  19 гидроцилиндра 12 вновь не наступит динамическое равновесие.If a dynamic balance is disturbed, for example, due to an increase in resistance to drilling at the executive body due to an increase in rock strength, the resulting force will be applied to the piston 10 of the hydraulic cylinder 12 from the side of the rod cavity 14 and move it and the associated valve of the hydraulic distributor 20 by some value to the left of its original position. Such a change in the position of the spool valve 20 will reduce the flow of working fluid to the hydraulic motors 3 and 4 of the feed mechanism 25 and, accordingly, the feed rate of the carriage 31 with the hydraulic motor 5 and tool 2 to the bottom. In this case, the feed rate will decrease until a dynamic equilibrium again occurs for the piston 19 of the hydraulic cylinder 12.

При значительном возрастании момента сопротивлени  на инструменте 2,. например, за счет прихвата или заш- тыбовки поршень 19 и золотник гидрораспределител  20 перемест тс  результирующим усилием, действующим со стороны штоковой полости 14, в крайнее левое положение. Такое изменение положени  золотника гидрораспределител  20 осуществит переброску потока рабочей жидкости к гидродвигател м 3 и 4 подающего механизма 25, что приведет при неизменной настройке гидродросселей 23 и 24 к перемещению подающей каретки 31 назад. Это происходит до тех пор, пока на вращающемс  инструменте 2 момент сопротивлени  вращению не снизитс  до заданного и поршень 19 гидроцилиндра 12 не займет первоначальное положение.With a significant increase in the moment of resistance on the tool 2 ,. for example, by sticking or pinching, the piston 19 and the control valve spool 20 move the resultant force acting from the rod end 14 to the extreme left position. Such a change in the position of the spool valve 20 will transfer the flow of the working fluid to the hydraulic motors 3 and 4 of the feed mechanism 25, which, with a constant adjustment of the hydraulic throttles 23 and 24, will cause the feed carriage 31 to move backward. This occurs until on the rotating tool 2 the moment of resistance to rotation decreases to the set point and the piston 19 of the hydraulic cylinder 12 does not take its original position.

В случае исчезновени  нагрузки на Инструменте 2 происходи наибольша  подача его на забой.In the case of the disappearance of the load on the Tool 2, the greatest flow of it to the bottom.

13 19 П 2013 19 P 20

ч ч h h

ШШ SHSh

UJUj

Составитель Ю.Стрелов Редактор А.Козориз Техред М,Ходанш1 Корректор В.Бут гаCompiled by J.Strelov Editor A. Kozoriz Tehred M, Hodansh1 Proofreader V. But ha

Заказ 2748/33 Тираж 470ПодписноеOrder 2748/33 Circulation 470Subscription

ВНИЖШ Государственного комитета СССРVNIZhSH State Committee of the USSR

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4

Claims (1)

БУРИЛЬНАЯ МАШИНА, включающая каретку с блок-звездочками, шпиндель с режущим инструментом, параллельно подсоединенные к напорной магистрали гидродвигатели подающего механизма и гидродвигатель вращения шпинделя, жестко установленный на каретке блок управления режимом бурения с основными регулируемыми дросселями, установленными в сливных магистралях каждого из гидродвигателей, подающий механизм в виде двух приводных и двух натяжных звездочек, закрепленных на неподвижных направляющих, бесконечный гибкий элемент, охватывающий все звездочки, приводные из которых механически связаны с гидродвигателями подающего механизма, о т л ичающаяся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличения чувствительности саморегулирования скорости подачи в зависимости от нагрузки на режущий инструмент при одновременном уменьшении вероятности поломки инструмента, блок управления режимом бурения снабжен дополнительными регулируемыми дросселями, гидрораспределителем и гидроцилиндром со штоком, который кинематически связан с гидрораспределителем, причем поршневая полость гидроцилиндра подсоединена к сливной магистрали гидродвигателя вращения шпинделя между этим гидродвигателем и основным регулируемым дросселем, а штоковая полость гидроцилиндра параллельно подсоединена через один из дополнительных регулируемых дросселей к сливу, а через другой из дополнительных регулируемых дросселей - к напорной магистрали гидродви— .гателей.A DRILLING MACHINE, including a carriage with block sprockets, a spindle with a cutting tool, feed motor hydraulic motors and a spindle rotation hydraulic motor, a drilling mode control unit rigidly mounted on the carriage with main adjustable chokes installed in the drain lines of each of the hydraulic motors, a mechanism in the form of two drive and two tension sprockets mounted on fixed guides, an endless flexible element covering all stars daughters, the drive of which are mechanically connected to the hydraulic motors of the feed mechanism, which consists in that, in order to increase the drilling efficiency by increasing the sensitivity of self-regulation of the feed rate depending on the load on the cutting tool while reducing the likelihood of tool breakage, the drilling mode control unit is equipped with additional adjustable throttles, a control valve and a hydraulic cylinder with a rod, which is kinematically connected with the control valve, and the piston The cylinder cavity is connected to the drain line of the spindle rotation hydraulic motor between this hydraulic motor and the main adjustable throttle, and the rod cylinder cavity is connected in parallel through one of the additional adjustable chokes to the drain, and through the other of the additional adjustable chokes to the pressure line of the hydraulic engines. Γν WZSZF-’TiS''⁶'’Γν WZSZF-'TiS '' ⁶ ''