SU1460235A1 - Drilling rig hydraulic drive - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности к гидросистемам , используемым в буровых у стр-вах. Цель - повышение надежности работы гидропривода при одновременном расширении диапазона регулировани  св зи усили  подачи с моменто.м враш,ени  и снижении веро тности заклинивани  бурового инструмента при бурении пород с различными физико-механическими характеристиками . Гидропривод бурового станка включает гидромотор (ГМ) 1 вращени , гидронасос 4 и спаренные гидроцилиндры (ГЦ) 12 подачи на забой буровой штанги 3 с режущим инструментом и многопозиционный гидрораспределитель (ГР) 8. Штоковые полости 16 ГЦ 12 подключены к ГМ 1 через регулируемый дроссель 5. Параллельно поршневым полост м 17 ГЦ 12 включен регулируемый дроссель 6, а параллельно нагнетательной гидролинии IS ГМ 1 - регул тор 7 потока. Вход 19 регул тора 7 потока подсоединен к гидролинии 18, а выход 20 - к сливной гидролинии 21. Рабочие полости 22 и 23 ГМ I подсоединены к ГР 8 гидролини ми 18 и 24. В рабочем положении при первой позиции 14 ГР 8 гидронасос 4 приводит в действие ГЛ 1 враш.ени  буровой Ш1анги 3 через конический редуктор 15. Позици ми 26 и 27 обозначены устройства дл  выполнени  маневровых операций. В зависимости от усили  на рабочем инструменте буровой штанги 3 осуществл етс  перемещение штоков 25 ГЦ Г2. Гил. 3 (ЛThe invention relates to the mining industry, in particular to the hydraulic systems used in drilling rigs. The goal is to increase the reliability of the hydraulic drive while simultaneously expanding the range of control of the coupling of the feed force from the moment of rotation and decrease the likelihood of jamming of the drilling tool when drilling rocks with different physicomechanical characteristics. The hydraulic actuator of the drilling machine includes a hydraulic motor (GM) 1 rotation, hydraulic pump 4 and twin hydraulic cylinders (HZ) 12 feed to the bottom of the drill rod 3 with a cutting tool and multi-position hydraulic valve (GR) 8. Rod cavities 16 HZ 12 are connected to GM 1 through an adjustable throttle 5 Parallel to the piston cavity 17 HZ 12, an adjustable throttle 6 is turned on, and parallel to the injection line IS GM 1 a flow regulator 7 is connected. The inlet 19 of the flow regulator 7 is connected to the hydroline 18, and the outlet 20 to the drain hydroline 21. The working cavities 22 and 23 of the GM I are connected to the GR 8 by the hydrolines 18 and 24. In the working position at the first position 14 the GR 8, the hydraulic pump 4 leads to the action of HL 1 of the drill sh1angi 3 through the bevel gear 15. The positions 26 and 27 designate devices for performing shunting operations. Depending on the force on the working tool of the drill rod 3, the rods 25 Hz G2 are moved. Gil. 3 (L

Description

tt

Изобретение относитс  к горной промыш- eHHOCTH в частности к гидросистемам, спользуемым в буровых устройствах вращаельного бурени .This invention relates to the mining industry, eHHOCTH, in particular, to hydraulic systems used in rotary drilling drilling devices.

Цель изобретени  повышение на- The purpose of the invention is to increase by

j Lt;jiij г 1 -----ежности работы гидропривода при одноременном расширении диапазона регулироани  св зи усили  подачи с моментом ращени  и снижении веро тности заклиивани  бурового инструмента при бурении ород с различными физико-механическими ш арактеристиками.j Lt; jiij g 1 ----- the frequency of operation of the hydraulic drive while simultaneously expanding the range of adjusting the connection of the feed force with the moment of growth and reducing the likelihood of the drilling tool sticking when drilling for a variety of physical and mechanical characteristics.

На чертеже показана схема гидроприода .The drawing shows the hydraulic circuit diagram.

Гидропривод бурового станка состоит из гидромотора 1 вращени , спаренных гидро- д цилиндров 2 подачи на забой буровой штанги 3 с режущим инструментом гидронасоса 4 посто нной производительности. Гидропривод также снабжен регулируемыми дроссел ми 5 и 6, регул тором i потока, многопозиционным распределителем 20 8 предохранительным клапаном 9, фильтрами 10 и 11, предохранительным клапаном 12 дл  защиты фильтра 11, гидроемкостью 13. В рабочем режиме при первой позиции 14 гидрораспределител  8 гид- 5 ронасос 4 приводит в действие гидромотор 1 вращени  буровой щтанги 3 через конический редуктор 15. Параллельно гидромотору 1 подключены штоковыми рабочими полост ми 16 спаренные гидроцилиндры 2 с напорной гидролинией насоса. Штоковые о полости 16 гидроцилиндров 2 подключены к гидромотору 1 через регулируемый гидродроссель 5. Параллельно поршневым рабочим полост м 17 гидроцилиндров 2 включен регулируемый дроссель 6, а параллельно нагнетательной гидролинии 18 35 гидромотора 1 вк-лючен регул тор 7 потока. Вход 19 регул тора 7 потока подсоединен к гидролинии 18, а выход 20 регул тора 7 - к сливной гидролинии 21. Рабочие полости 22 и 23 гидромотора подсоединены соответственно гидролини ми 18 и 24 к гидрораспределителю 8.The hydraulic drive of the drilling machine consists of a hydraulic motor 1 of rotation, paired hydraulic cylinders 2 for feeding the bottom of a drill rod 3 with a cutting tool of a hydraulic pump 4 of constant performance. The hydraulic actuator is also equipped with adjustable throttles 5 and 6, a flow controller i, a multi-position valve 20 8 safety valve 9, filters 10 and 11, safety valve 12 to protect the filter 11, hydraulic capacity 13. In operation, at the first position 14 of the hydraulic distributor 8 5 Ron pump 4 drives the hydraulic motor 1 rotates the drill bar 3 through a bevel gear 15. Parallel to the motor 1, two hydraulic cylinders 2 are connected to the hydraulic rod of the pump by connecting rod cavities 16. The rods 16 of the hydraulic cylinders 2 are connected to the hydraulic motor 1 through an adjustable hydraulic throttle 5. Parallel to the piston working cavities 17 of the hydraulic cylinders 2, an adjustable throttle 6 is turned on, and parallel to the discharge hydraulic line 18 35 of the hydraulic motor 1, the flow regulator 7 is switched on. The inlet 19 of the flow regulator 7 is connected to the hydroline 18, and the outlet 20 of the regulator 7 is connected to the drain hydroline 21. The working cavities 22 and 23 of the hydraulic motor are connected respectively to the hydraulic distributor 18 and 24 to the valve 8.

Гидропривод работает следующим образом .The hydraulic actuator works as follows.

При включении в работу гидронасоса 4 посто нной производительности при нахож- 45 дении распределител  8 в первой позиции 14 к. напорной линии 18 гидромотора подаетс  рабоча  жидкость в зависимости от необходимого режима бурени . Гидросопротивление регул тора 7 потока устанавливаетс  на величину, реобход имую и 50 достаточную дл  создани  на буровой штанге 3 соответствующего момента вращени . Так как контакт рабочего инструмента штанги 3 с забоем буровой скважины в начальный момент работы привода отсут- ствует, а значит, отсутствует и момент сопротивлени  на щтанге 3, то гидросопротивление гидромотора 1 меньше гидросопротивлени  регул тора 7 потока. ЭтоWhen the hydraulic pump 4 starts to operate at a constant capacity when the distributor 8 is located in the first position 14, the working pressure line 18 of the motor is supplied with working fluid depending on the required drilling mode. The hydraulic resistance of the flow regulator 7 is set to a value which is recovered and 50 sufficient to create the corresponding torque on the drill rod 3. Since the contact of the working tool of the boom 3 with the bottom hole of the borehole at the initial moment of the drive operation is absent, which means there is no resistance moment at the boom 3, the hydraulic resistance of hydraulic motor 1 is lower than the hydraulic resistance of flow regulator 7. it

пP

5 0 50

приводит к тому, что расход рабочей жидкости через гидромотор 1 больше расхода через регул тор 7. Часть рабочей жидкости, равна  разности действительного расхода его, через гидромотор 1 и гидродроссель 6 поступает в поршневые полости 17 гидроцилиндров 2 подачи. Штоки 25 гидроцилиндров 2 подачи перемещаютс  в направлении к забою. По мере внедрени  рабочего органа штанги 3 в породу возрастает момент сопротивлени . При достижении моментом сопротивлени  величины, соответствующей заданной, при которой гидросопротивление гидромотора 1 соответствует установленному гидросопротивлению регул тора 7 потока, дл  гидроцилиндров 2 подачи наступает период гидродинамического равновеси . Этот период характеризуетс  тем, что штоки 25 гидроцилиндров 2 подачи нагружены определенным усилием подачи, создаваемым давлением рабочей жидкости в поршневых полост х 17, и тем, что это усилие уравновешено усилием, создаваемым давлением масла в штоковых полост х 16 гидроцилиндров 2 подачи и моментом сопротивлени  вращению, воспринимаемым вертикальной подачей. Следовательно , период динамического равновеси  будет соответствовать определенному моменту сопротивлени  на рабочем инструменте, т. е. соответствующему режиму работы. leads to the fact that the flow rate of the working fluid through the hydraulic motor 1 is greater than the flow through the regulator 7. A part of the working fluid is equal to the difference between the actual flow rate through the hydraulic motor 1 and the hydraulic throttle 6 enters the piston cavities 17 of the hydraulic cylinders 2 of the feed. The piston rods 25 of the feed cylinders 2 move towards the face. As the working body of the rod 3 is introduced into the rock, the moment of resistance increases. When the moment of resistance reaches a value corresponding to a given value, at which the hydraulic resistance of the hydraulic motor 1 corresponds to the established hydraulic resistance of the flow regulator 7, a period of hydrodynamic equilibrium occurs for the hydraulic cylinders 2. This period is characterized by the fact that the rods 25 of the supply cylinders 2 are loaded with a certain feed force created by the pressure of the working fluid in the piston cavities 17, and that this force is balanced by the force created by the oil pressure in the rod stocks 16 of the hydraulic cylinders 2 of the feed and torque resistance to rotation perceived vertical feed. Consequently, the period of dynamic equilibrium will correspond to a certain moment of resistance on the working tool, i.e. the corresponding mode of operation.

При нарушении динамического равновеси , например, из-за увеличени  момента сопротивлени  на рабочем инструменте вследствие увеличени  крепости разрушаемой породы, инструмент посредством механизма подачи выводитс  из этой зоны до тех пор, пока не наступает динамическое равновесие.When a dynamic balance is disturbed, for example, due to an increase in the moment of resistance on the working tool due to an increase in the strength of the rock to be destroyed, the tool is brought out of this zone through the feed mechanism until dynamic equilibrium occurs.

Таким образом, при работе бурового станка происходит автоматическое слежение за работой режущего инструмента в функции изменени  свойств разрушаемыхThus, during operation of the drilling machine, the operation of the cutting tool is automatically monitored as a function of changes in the properties of destructible

пород.rocks.

В случае заклинивани  инструмента (остановка вала гидромотора 1) подача рабочей жидкости в поршневые полости 17 гидроцилиндров 2 подачи прекращаетс , нарушаетс  динамическое равновесие и штоки 25 перемещаютс  под действием потока рабочей жидкости, подаваемого в штоковые полости 17. Благодар  такому гидроприводу , заклинивание рабочего органа и выход его из стро  исключаютс .In the event of a tool jamming (stopping the motor shaft 1), the supply of working fluid to the piston cavities 17 of the hydraulic cylinders 2 of the feed is stopped, the dynamic balance is disturbed and the rods 25 move under the action of the flow of working fluid supplied to the rod cavities 17. Thanks to this hydraulic drive, the working body is jammed it is strictly excluded.

Позиции.26 и 27 гидрораспределител  8 служат дл  выполнени  маневровых операций , т. е. подвода к забою и отвода от него рабочего инструмента, наращивани  бурового става.Positions 26 and 27 of the hydraulic distributor 8 are used to perform shunting operations, i.e., approaching the face and taking the working tool away from it, increasing the drill stem.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Гидропривод бурового станка, включающий гидронасос посто нной производительности , гидромотор вращени  и гидроцилиндр подачи буровой штанги с параллельно подсоединенными к напорной магистрали насоса одной из рабочих полостей гидроцилиндра подачи и одной из ра; бочих полостей гидромотора вращени , мно- гопозиционный гидрораспределитель с гидролини ми , подсоединенными к рабочим полост м гидромотора вращени  и гидроцилиндра подачи, регул тор потока с входом, подсоединенным к гидролинии между гидрораспределителем и одной из рабочих полостей гидромотора вращени , регулируемые дроссели и сливные гидролинии, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надежности работы гидропривода при одновременном расщирении диапазона регулиро- вани  св зи усили  подачи с моментом вращени  и снижени  веро тности заклинивани  бурового инструмента при бурении пород с различными физико-механическими характеристиками, параллельное сообщение напорной магистрали насоса с одной из рабочих полостей гидроцилиндра подачи и с одной из рабочих полостей гидромотора вращени  выполнено в одной из позиций гидрораспределител , причем к гидролинии, сообщающей гидрораспределитель и другую из рабочих полостей гидроцилиндра подачи, подключена сливна  гидролини , в которой расположен один из регулируемых дросселей, а другой из регулируемых дросселей установлен в гидролинии , св зывающей гидрораспределитель и одну из рабочих полостей гидроцилиндра подачи, при этом выход регул тора потока подсоединен к сливной гидролинии.The hydraulic actuator of the drilling machine, which includes a constant-capacity hydraulic pump, a rotation hydraulic motor and a hydraulic rod for feeding the drill rod with one of the working cavities of the hydraulic cylinder and one of the ra; hydraulic cavities of the hydraulic motor of rotation, multi-position hydraulic valve with hydraulic lines connected to the working cavity of the hydraulic motor and supply hydraulic cylinder, flow controller with an inlet connected to the hydraulic line between the hydraulic valve and one of the working cavities of the hydraulic motor of rotation, adjustable throttles and drainage hydrolines; the fact that, in order to increase the reliability of the hydraulic drive while simultaneously expanding the control range of the coupling, the feed force with the torque and decrease the drilling tool’s drilling seizure when drilling rocks with different physico-mechanical characteristics; a parallel connection of the pump pressure line to one of the working cavities of the feed hydraulic cylinder and one of the working cavities of the rotation hydraulic motor is made in one of the hydraulic distributor positions, and to the hydraulic line communicating the hydraulic distributor and another working cavities of the hydraulic cylinder supply, connected to the drain of the hydroline, in which is located one of the adjustable chokes, and the other of the adjustable chokes at installed in the hydroline connecting the hydraulic distributor and one of the working cavities of the supply hydraulic cylinder, with the output of the flow controller connected to the drain hydroline.