Расчёт режимных параметров бурильных установок с буровыми машинами вращательно-ударного действия 1 страница

Правила безопасной эксплуатации и технического обслуживания перфораторов

3.1. Особенности эксплуатации перфораторов

Переносные перфораторы в комплекте с пневмоподдержкой являются наиболее универсальными, удобными в эксплуатации. Их отличают автономность, высокая манев­ренность, малая масса и низкая стоимость. Поэтому переносные перфораторы (ПП) находят широкое применение при проведении горных выработок малых и средних сечений по породам средней крепости. При обуривании пород высокой крепости предпочтение следует отдавать переносным перфораторам, установленным на распорных колонках типа УПБ1А. При проходке капитальных вырабороток пo крепким породам оправдано использование пневмоподдержек для ПП в качестве податчиков на лестничных рейках,устанавливаемых на простейших рамах, смонтированных на каркасе вагонетки. Использование колонок и поддержек не только обеспечивает оптимальное усилие подачи, но и гарантируют полную безопасность в отношении вибрации. При бурении же с пневмоподдержки усилие подачи составляет в большинстве режи­мов в среднем 70 % от оптимального. Повышение скорости бурения возможно прежде всего за счет большой мощности перфоратора, оптимального давления сжатого воздуха и эффективного использования этой мощности для разрушения породы. При выборе перфоратора нужно обязательно со­блюдать технику безопасности и учитывать все экономиче­ские затраты, связанные с бурением. Для бурения мягких и средних пород с коэффициентом крепости 6 10 целесооб­разно применять перфораторы с повышенным числом уда­ров: ПП54В1, ПП50В1, ПП36В и их модификации, а для по­род крепостью более 12 используют перфоратор ПП-63.

Все выпускаемые отечественной промышленностью перфораторы рассчитаны на рабочее давление 0,5 МПа. Допускается как исключение работа при давлении до 0,6 МПа перфораторами ПП-63В и его модификациями с частотой до 33,3 с^-1. Повышенное давление снижает долговечность буро­вых штанг, коронок и самого перфоратора. При давлении 0,6 МПа расходы на ремонт увеличиваются на 15 %, при 0,7 МПа на 30 %. При давлении сжатого воздуха выше пас­портного более 40 % мощность переносного перфоратора расходуется непроизводительно, т.е. затрачивается на износ деталей, вибрацию и шум. Скорость бурения, характеристи­ка вибрации перфоратора зависят также от режима бурения. Осевое усилие служит для снижения вибрации и создания наилучших условий для передачи энергии обрабатываемой среде. Однако при бурении верхних шпуров в крепких поро­дах пневмоподдержка не всегда обеспечивает оптимальное усилие подачи. Повышение осевого усилия достигается по­мощью удлинителя пневмоподдержки. В качестве удлините­ля можно использовать отрезок трубы, к которой приварива­ется упор. Свободным концом удлинитель надевается штырь упора пневмоподдержки. Длина удлинителя может составлять 0,5 + 0,8 м.

Большое значение имеет надежный упор пневмоподдержки в почву выработки. Для предотвращении проскальзывания упора используют цепи, укрепленные за рельсы, или специальные распорные стойки.

Перед бурением проверяют длину хвостовика буровой штанги, диаметр коронки и степень ее затупления. Предель­ная допустимая ширина площадки притупления на лезвии пластинки твердого сплава коронки на расстоянии 5 мм от края для пород с крепостью f = 10 12 составляет 2,5 3 мм, для пород с крепостью f — 16 18 • 2,2 2,5 мм. При превыше­нии указанных размеров коронку необходимо заточить (износ обычно измеряется шаблоном). Угол заточки коронок должен быть равен 110°, а радиус лезвия 80 мм. Заточку пре­кращают, когда лезвие заточено на длину, равную 3/5 диа­метра.

Проверяют работу средств пылеподавления: для этого прочищают канал буровой штанги, рукава для подвода воз­духа и воды продувают и промывают. Особое внимание сле­дует обратить на смазку перфоратора: масло должно быть чистое, соответствующей марки. Им наполняют не только автомасленку, но и перед присоединением воздушного рука­ва небольшое количество вливают в патрубок перфоратора. Шток пневмоподдержки и направляющие виброгасящего устройства смазывают консистентной смазкой.

Забуривание должно осуществляться при малом усилии подачи. После того как коронка врезалась в породу, начи­нают плавно увеличивать подачу, чтобы перфоратор контак­тировал с буртиком буровой штанги. По окончании бурения выключают пневмоподдержку, удаляют пульпу продувкой и извлекают штангу. В случае затруднений при извлечении буровой штанги перфоратор включают в режим"забуривание".

В нерабочем состоянии выхлопное окно в глушителе, отверстия в поворотной буксе и воздушном патрубке следует закрыть пробкой, а затем перфоратор с пневмоподдержкой, водяным и воздушным рукавами с автомасленкой перенести в безопасную зону на расстояние, обеспечивающее сохран­ность оборудования при взрывных работах.

3.2. Индивидуальные средства защиты от шума, пыли и вибрации

К индивидуальным средствам защиты от шума (антифонам) относят специальные шлемы, наушники, там­поны из волокнистых материалов И эластичные вкладыши. Учитывая специфику горных и особенно подземных работ, к индивидуальным средствам защиты от шума предъявляют особые требования. Они должны быть высокоэффективны­ми, обеспечивать прием предупредительных сигналов, быть простыми и удобными в эксплуатации. Применяемые в на­стоящее время индивидуальные средства в большинстве слу­чаев позволяют обеспечить эффективную защиту от шума и существенно улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

Таблица 10

Индивидуальные средства защиты

Средства защиты	Предельный уровень звукового давления (дБ) при среднегеометрической частоте активных
ВЦНИИОТ-1
ВЦНИИОТ-2М	-
ВЦНИИОТ-3М
ВЦНИИОТ-4
Тампоны УТВ			93
Тампоны из хлопковой ваты
Вкладыши "Беруши"
Втулки ЭЗз

Антифоны разделяют на внутренние (заглушки, тампоны, вкладыши) и наружные (наушники). Наиболее простые в употреблении внутренние антифоны-противошумные вкладыши «Беруши», предназначенные для защиты от производственных шумов с уровнем звука до 105 дБ. Вкладыши вставляемые в ухо представляют собой квадратики размером4х4 мм, изготовленные из фильтрующего материала ФП, обладающего шумопоглащающими и бактерицидными свойствами. Рассчитанные на использование в течение одной рабочей смены, они снижают ощущаемые уровни звука на 10-15 дБ для частот до 500 Гц и на 17-30 дБ - свыше 500 Гц.

Наушники ВЦНИИОТ-1 предназначены для защиты органов слуха от воздействия высокочастотного производст­венного шума с уровнем звука до 110 дБ. Они состоят из соб­ственно наушников и пружинящего оголовника. Применение наушников при частоте колебаний 4000 Гц (наиболее опас­ный для человека участок звукового спектра) снижает уро­вень громкости звука до 36 дБ.

В состав противошумной каски ВЦНИИОТ-2 входят, противошумные наушники ВЦНИИОТ-2 с прижимами и регулирующейся затяжкой под подбородником. Применение наушников этой конструкции при частоте-4000Тц позволяет снизить уровень шума на 45 дБ.

В качестве индивидуальных средств защиты от высоко­частотной вибрации применяют виброзащитные рукавицы, изготавливаемые с вкладышами из полихлорвинилового материала типа ПХВ-15. Рукавицы уменьшают уровень виб­рации на 5 дБ на частотах 20-40 Гц, 10 дБ на частотах 50-100 Гц, 20 дБ па частотах более 100 Гц.

Виброзащитные рукавицы должны быть непромокае­мыми, так как применение их на влажных и охлажденных руках увеличивает возможность возникновения вибрацион­ной болезни. Наиболее действительным средством предот­вращения вибрационной болезни является дистанционное управление перфоратором и податчиком, установленными на колонках и каретках. Переносные перфораторы должны ис­пользоваться только там, где невозможно применять буро­вые каретки и колонки. Особенно ограниченным должно быть бурение перфораторами без дополнительных подающих устройств (с рук).

В качестве индивидуальных средств защиты органов дыхания от пыли применяют противопылевые респираторы (табл.11). В соответствии с требованиями единых правил безопасности (ЕПВ) их следует рассматривать как вспомога­тельное средство профилактики пневмокониозов при непременном соблюдении работоспособности пылеподавляющей системы перфоратора.

Таблица 11

Техническая характеристика противопылевых респираторов

Наименование параметра	Тип респиратора
Аст- ра-2	Ф-62Ш	ШБ-1 Лепесток-5	УК-2К	РП-КМ	Малыш-5	Универсал-505
Сокращение поля зрения, % Содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе, %: при вдохе 500 см^5 при вдохе 1000 см^3 Начальное сопротивление при расходе воздуха л/мин, Па: при вдохе при выдохе Сопротивление последчасового запыления кварцесодержащей пылью (Па) при концентрации: 25 мг/м^3 100мг/м^3 Общий подсос пыли в подмасочное пространство, % Масса, г	26,3   1,71 0,68   30,4 29,4   30,8 0,75	18,5   1,38 0,81   39,2 36,3   59,8 103,1	11,7   0,6 0,57   6,7 6,7   16,7 70,6	0,78 0,69   90,2 39,2   42,2 11,2 1,06	1,45 1,1     96,2 0,97	0,6 0,57     -	1,45 0,7     -

3.3. Профилактика и техническое обслуживание перфораторов

Для обеспечения высокой производительности, долговечности и безотказной работы перфораторов необхо­димо соблюдать правила их эксплуатации. В первые часы работы новый перфоратор будет уступать по ско­рости бурения хорошо приработанныммашинам. По истече­нии 2-3 смен бурения он должен работать в оптимальном режиме. Перфоратор, находящейся в работе регулярно, в установленные сроки (не реже одного раза в месяц), переда­ется в специальный пункт обслуживания (мастерскую) для разборки, промывки деталей, их осмотра, определения сте­пени износа и замены изношенных деталей с последующими опробованиями и приработкой. Для выполнения указанных работ пункт технического обслуживания должен быть снабжен ванной для промывки деталей, приспособлениями для разборки и сборки, исправным слесарными и мерительными инструментами. В процессе разборки и сборки используются только незакаленные стальные или бронзовые молотки. Тех­ническое обслуживание должно производиться слесарем-ремонтником горношахтного оборудования с квалификаци­ей не ниже 3-го разряда. Нормы времени на проведение тех­нического обслуживания перфораторов приведены в табл. 12.После разборки; промывки и обдувки все детали под­вергаются визуальному осмотру, а основные детали (цилиндр, поршень-ударник, направляющая и поворотная буксы) обязательному обмеру диаметров с помощью микро­метра (наружные диаметры), индикаторного нутрометра (внутренние диаметры), штангенциркуля и щупа. Данные допустимого износа основных деталей переносных перфораторов приведены в табл. 13.

Таблица 12

Технологическая карта обслуживания перфораторов

Наиме­нование работ	Подготовительные работы	Послсдоватсльность выполне ния операций	Приборы, инструмен­ты, приспособления, запчасти и материалы для выполнения работ	Профессия и чис­ло рабочих	Время выпол нения, мин	Меры безопасности
Текущий осмотр (1 раз в неделю)	Протереть перфоратор ветошью, смоченной в керосине, бензине или уайтспирте, и вытереть) насухо	Проверить плавность вращения поворотной бук­сы в ручную с помощью бура, вставленного в её шестигранное гнездо	Гаечный ключ 7811-0025 ГОСТ -283980 (22x24), забурник дай­ной 0,5-1 мсоответст­вующего сечения	С лесарь -ремонт­ник горношахтного оборудо­вания 3-4 разря­да (1 чел .)	10-15	Выключить воздуч, на вентиль вывесить табличку: "Не включать работают люди"
Ежеме­сячный Осмотр машины	Разобрать перфоратор, промыть детали в керо­сине и об­дуть сжатым воздухом	Осмотр всех деталей, опреде­ление степени износа и замена изношенных де-| талей с после-] дующей сбор­кой, опробова­нием и прира­боткой в течение 1,5-2,0 ч	Тиски 7827-0263 (ГОСТ 4045-75); гаеч­ные ключи 7811-0025, 7811-0043, 7811-0145, 7811-0026, 78114)122 (ГОСТ 2839-80); моло­ток-ручник 7850-0053 (ГОСТ 2310-77); штан­генциркуль ШЦ-11 (ГОСТ 166-80); нутромер индикаторный НИ-50А (ГОСТ 868-82)1	Слесарь -ремонт­ник горношахт­ного оборудо­вания 3-4 разря­да (I чел.)

Таблица 13

Предельный износ деталей перфораторов

Деталь	Элемент- деталь	Допустимый износ, мк
Цилиндр Поршень-ударник   Ствол Гайка поворотная Винт поворотный Поворотная букса	Внутренний диаметр Поршень Шток Внутренний диаметр Шлицы Шлицы Шестигранник	190-1001 70-80 70-80 160-180 750-900 600-700 1100-1300

Максимально допустимые зазоры составляют:

между цилиндром и поршневой частью ударника (по диаметру) -0,16 мм;

направляющей буксой и штоком поршня-ударника - 0,16 мм;

шлицами поворотного винта и поворотной гайки - 1,8 мм;

клапаном и направляющей втулкой - 0,15 мм;

поворотным винтом и корпусом клапанной коробки - 0,2 мм;

шестигранным хвостовиком буровой штанга и шестигранным гнездом поворотной буксы - 1,6 мм.

Осмотр перфораторов и комплектующего вспомогательного оборудования, их техническое обслуживание и даже ремонт бывают необходимыми при обнаружении неисправностей во время эксплуатации. В руководствах по эксплуата­ции завод-изготовитель обычно указывает основные возможные технические неисправности, причины и методы их устранения. В настоящее время капитальный ремонт перфораторов считается нецелесообразным, поэтому заводы-изготовители, как правило, не выпускают запасных частей с ремонтными размерами. При текущих ремонтах обычно производят замену вышедших из строя деталей на новые, Подбирать детали следует так, чтобы их размеры соответст­вовали посадочным размерам, указанным в чертежах завода-изготовителя.

К перфораторам предъявляется ряд повышенных тре­бований обеспечивающих их надежность и долговечность. Детали должны иметь: десятикратный запас прочности;

максимально простую конструкцию, по возможности без ступеней, выточек, выступов, переходных сечений, а так­же тонких стенок;

минимальную шероховатость поверхности по всему контуру;

высокую наружную твердость, относительно мягкую и вязкую сердцевину;

расчетные напряжения в опасных сечениях, превы­шающие допустимые величины; марку стали и режим термообработки, обеспечивающие

мелкозернистую структуру без начальных дефектов; зазоры в подвижных соединениях примерно в 2 раза больше Пуассонова расширения деталей при ударе.

,

где - коэффициент Пуассона; - допускаемое напряжение; - диаметр детали; Е - модуль упругости. При этом учитыва­ется необходимость нормальной смазки трущихся поверхностей; строгую соосность деталей, гарантированную длиной направляющей, формой торцовых поверхностей и качественным изготовлением; трущиеся поверхности, повышенную твёрдость – HRC 69-64, параметр шероховатости – 0,63.

Выполнение указанных требований обеспечивает прочность и надёжность перфораторов, включая буровые штанги и каретки.

3.4. Техника безопасности при эксплуатации перфораторов

К работе с перфораторами допускаются лица, сдавшие экзамен по правилам техники безопасности ведения горных и буровзрывных работ.

К основным правилам безопасности относятся сле­дующие:

1. До начала работы следует тщательно осмотреть и проверить крепления воздушных и водяных рукавов.

2. Воздушные и водяные рукава присоединяют к перфо­ратору II отсоединяют от него при закрытых сетевых вентилях.

3. Заливку масла в автомасленку производят при за­крытом сетевом вентиле, при этом рукоятка включения пер­форатора должна быть повернута в положение "Полная работа".

4. В процессе забуривания или бурения нельзя поддер­живать пли направлять буровую штангу руками.

5. Не допускается бурение без промывки шпура
(скважины) или с неисправной системой пылшодавления, без
виброгасящего устройства и глушителя шума. Можно произ водить бурение с продувкой нисходящих шпуров при про­ходке сильнообводненных. шахтных стволов.

6.Работать при давлении сжатого воздуха более 0,5 МПа не рекомендуется.

7.Для предотвращения вредного воздействия вибрации и шума, особенно в условиях пониженной температуры и высокой влажности, кроме установленных на перфораторе виброгасящего устройства и глушителя шума необходимо применять средства индивидуальной защиты рук от вибра­ции в соответствии с ГОСТ 12.4.002-74.

8. В условиях отсутствия эффективного пылеподавления необходимо применять индивидуальные средства защи­ты от пыли - противопыльные респираторы.

9. В соответствии с РД 12.23102-85 "Машины горные. Методика установления значений шумовых и вибрационных характеристик" коэффициент использования перфоратора по отношению к рабочему времени может составлять 0,18.

Для устранения неисправности перфоратора в забое необходимо выключить воздух в воздухоподводящей сети и па вентиль повесил, табличку: "не включать - работают люди!"

Практическое занятие № 2

Расчеты режимных параметров горных свёрл. Эксплуатация
и техническое обслуживание

Цель работы: Изучить методику расчёта режимных параметров горных свёрл, расчёта эксплуатационной производительности; ознакомиться с правилами эксплуатации.

1. Назначение, технические характеристики и конструкция горных свёрл

Горные свёрла разрушают массив за счет приложения к буровому инструменту крутящего момента и осевого усилия. Свёрла делятся на ручные и колонковые.

Ручными сверлами называют горные машины, предназначенные для бурения шпуров по углю и породам ниже средней крепости с рук или легких поддержек. Они подразделяются: по способу подачи бурового инструмента на забой – на сверла ручной и механической подачей; по роду потребляемой энергии – на электрические, пневматические и гидравлические; по типу управления с непосредственным управлением и дистанционным.

Колонковые сверла предназначены для бурения шпуров в углях и породах с коэффициентом крепости f до 12. В связи с этим они выполняются более мощными, чем ручные сверла, отличаются значительно большими массой и усилием подачи и для бурения всегда устанавливаются на специальных распорных колонках или манипуляторах.

Колонковые сверла по способу подачи рабочего инструмента на забой подразделяются на оборудованные механической (дифференциально-винтовой) и гидравлической подачей.

Общий вид свёрла с ручной подачей приведён на рис. 1, а общий вид и кинематическая схема сверла с принудительной подачей – на рис. 2.

Рис. 1 – Ручное электросверло

	а)		б)

Рис. 2 – Электрическое сверло с принудительной подачей а) общий вид; б) кинематическая схема: 1 – передняя крышка; 2 - дополнительный барабан; 3 - трос; 4 - шпиндель; 5 — промежуточный щит; 6 - корпус

Параметры и технологическая характеристика ручных электрических сверл приведены в табл.1 и 2, а пневматических в табл. 3.

Таблица 1

Параметры ручных сверл

Тип сверла	Номинальная мощность на шпинделе, кВт	Номинальная частота вращения, с^-1	Номинальная скорость подачи сверла, см/мин	Максимальное усилие подачи, II	Масса сверла без инструмента, кг
ЭР   ЭМ	1,2 1,1 1,2 1,6	16; 12,5 16; 12,5 10; 16 5; 10	- - - 70; 110 70; 110	- - - -	16,5 24,5

Пневмосверла могут быть также использованы для бурения дегазационных скважин.

Таблица 2

Характеристика электрических сверл

Тип электросверла	ЭР14Д2М	ЭР18Д-2.М	ЭРП18Д-2М	СЭР-19М
Диаметр шпуров, мм
Глубина бурения, м
Частота вращения шпинделя, с^-1	14,3	10,7		10;12,5;16
Нормальный вращающий момент шпинделя, Н·м	10,6	19,9
Скорость подачи шпинделя, мм/мин	-	-		-
Усилие подачи, кН	-	-		-
Номинальная мощность на шпинделе, кВт		1,4	1,4	1,2
Номинальное напряжение, В
Частота, Гц
Исполнение	Взрывоопасные
Управление сверлами	Дистанционное по искробезопасной схеме
Основные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота
Масса				16,5

Таблица 3

Характеристика пневматических сверл

Тип сверла	СРЗ	СРЗМ	СРЗБ
Диаметр шпура, мм	-	36-50	-
Глубина бурения шпура, м	-	<3	-
Номинальное давление сжатого воздуха, МПа	-	0,5	-
Крутящий момент на шпинделе, Н·м	68,6	68,8	35,8
Эффективная мощность, кВт	-	2,57	-
Расход сжатого воздуха, м^3/мин	-	3,5	-
Частота вращения шпинделя под нагрузкой, с^-1	6,1	6,1	11,7
Диаметр воздухопадающего рукава, мм
Основные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота
Масса промывочного устройства, кг	-	2,3	2,3
Масса, кг	13,5	13,5	12,5

Общий вид колонкового сверла ЭБГП-1 приведён на рис. 3, а его техническая характеристика - в табл. 4.

Рис. 3 – Общий вид колонкового сверла с гидравлической подачей

Таблица 4

Техническая характеристика сверла ЭБГП

Часовая мощность двигателя, кВт	3,5
Напряжение, В	660/380
Частота вращения шпинделя, с^-1	2,83; 5,75
Способ подачи шпинделя	Гидравлический
Скорость подачи шпинделя, м/с
вперед	0,02
при обратном ходе	0,08
Максимальное усилие подачи, кН
Ход шпинделя, м	0,9
Максимальная подача штанги с перехватом, м	2,2
Управление двигателем	Дистанционное
Диаметр резца, мм	36-43
Основные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота
Масса сверла, кг

Типоразмеры колонковых электробуров приведены в табл. 5.

Таблица 5

Типоразмеры горных колонковых электробуров

Типоразмер	I	II
Номинальная мощность на штанге, кВт, не менее	2,5
Номинальное напряжение, В	380/660	380/660
Номинальная частота вращения штанги, с^-1	1,7-6,7	2,5-8,3
Номинальная подача штанги за один оборот, мм	0,5-5
Наибольшее усилие подачи штанги, кН
Максимальный ход штанги, м, не менее	2,2	2,2
Скорость обратного хода штанги, м/мин, не менее
Масса, кг, не более

2. Расчёт режимных параметров

В качестве режимных параметров при вращательном бурении шпуров сверлами принимают осевое усилие (Р_ос), частоту вращения (n), величину подачи инструмента на один оборот (h), механическую скорость бурения (v), мощность на резце и сменную эксплуатационную производительность (V_см).

Оптимальные режимные параметры – по О.Д. Алимову и Л.Г. Дворникову.

Минимальное осевое усилие, необходимое для эффективного объемного разрушения пород

Рос≥350 ∙f

где f - коэффициент крепости горной породы; частота вращения определяется зависимостью

n = 36 / f, с^-1 или n=12∙ 0,8 f с^-1

из них первую формулу применяют при выборе режимов для слабых углей и пород с f ≤ 4, вторую при бурении более крепких пород. Формулы справедливы для шпуров диаметром 40 – 45 мм.

Величина подачи инструмента на один оборот под действием осевого усилия

Дата добавления: 2014-12-23