Расчёт режимных параметров бурильных установок с буровыми машинами вращательно-ударного действия 2 страница

h=(9 – 0,5 f) P_ос ∙ 10 ^-7,м

где Р_ос – осевое усилие, Н; f – коэффициент крепости пород.

Механическая скорость бурения

V = hn, м/с

где n – частота вращения, с^-1;

Мощность на резце

W = 0,7 ∙ 10⁸ ∙ д∙v∙f Вт

где S – площадь сечения шпура, м², v – скорость бурения шпуров, м/с.

Максимальное осевое усилие ограничивается прочностью существующего бурового инструмента и равно 15 – 20 кН. Существующие бурильные машины допускают удельную подачу h от нуля до 10 – 15 мм/об. В то же время усредненные значения h = 2,5 – 4,5 мм/об. Они ограничены предельными величинами осевых сил и кричащих моментов, которые могут выдержать резцы, не разрушаясь.

При увеличении крепости пород осевое усилие на инструмент должно возрастать, а частота вращения уменьшаться. При плохой очистке забоя шпура происходит повышенный расход бурового инструмента и скорость бурения резко падает.

Исходные данные для расчёта приведены в табл. 6. Расчёты выполнить по заданному варианту при коэффициентах крепости, указанных в таблице 7.

Таблица 6

Данные для расчета

№ варианта	Тип сверла	Диаметр шпура d, мм
	СЭР-1 9М
	ЭР14Д-2М
	ЭР18Д-2М
	ЭРП18Д-2М
	СЭР-19М
	ЭР14Д-2М
	ЭР18Д-2М
	ЭРП18Д-2М
	СЭР-1 9М
	ЭР14Д-2М
	ОР18Д-2М
	ЭРМ18Д-2М
	СЭР-19М
	ЭР14Д-2М
	ЭР18Д-2М
	ЭРП18Д-2М
	СЭР-19М
I8	Р14Д-2М
	ЭР18Д-2.М
	ЭРП18Д-2М
	СЭР-19М
	ЭР14Д-2М
	ЭР18Д-2М
	ЭР1П8Д-2М
	СЭР- 19М
	ЭР14Д-2М
	ЭР18Д-2М
	ЭРП18Д-2М
	СЭР-19М
	ЭР14Д-2М

По результатам расчётов заполнить таблицу 5 и построить график зависимости скорости бурения от коэффициента крепости породы.

Таблица 7

Расчетные параметры

Наименование параметра	Значение параметров при бурении породы с коэффициентом крепости
1,5
Частота вращения, С^-1
Удельная подача, м/об
Осевое усилие, Н
Мощность на резце, Вт
Скорость бурения, м/сек

Определить сменную эксплуатационную производительность бурения, м/смену

V_см = 3600 ∙ T ∙ V ∙ K_и, м/смену

где T – продолжительность смены, час; V – скорость бурения, м/с; К _и = 0,6*0,7 – коэффициент использования сверла во времени.

3. Эксплуатация электросверл

Электросверла относятся к точным механизмам. Вследствие взрывобезопасного исполнения эксплуатация и надзор за состоянием электросверл требуют особой тщатель­ности. Ручное сверло должно быть обязательно подвергнуто внешнему осмотру и опробовано вхолостую перед выдачей его бурильщику.

Во избежание недопустимого перегрева двигателя в процессе бурения на сверло нельзя давить с большим осевым усилием. По достижении температуры 50 - 60 *С (при такой температуре руку трудно удержать на корпусе сверла) сверло следует немедленно выключить для охлаждения. Запрещает­ся работа сверлом при ненормальном шуме редуктора, неис­правностях гуммированных покрытий и без вентилятора. Во избежание снижения производительности следует работать только острыми резцами. Сверло нельзя бросать и оставлять незакрепленным в забое при перерывах в работе. Возможные неисправности электросверл и способы устранения их приве­дены и табл. 8.

Ежедневно при сдаче в кладовую сверло должно быть подвергнуто наружному осмотру. При этом проверяют наличие всех гаек и состояние крепления редуктора и кабельной воронки к корпусу сверла. Щелей между их поверхностями быть не должно. Обязательно проверяют чистоту полости под колпаком вентилятора и целостность гуммированных покрытий.

Раз в неделю осматривают выключатель электросверла и зачищают контактные поверхности. После установки крышки выключателя проверяют ее зазор.

Раз в месяц электросверло полностью разбирают. Все детали тщательно промывают, устанавливают степень их износа и в случае необходимости производят замену. Колонковые сверла выдают на поверхность для просушки статора в сушильном шкафу.

По техническим условиям завода шестерни редуктора сверл смазывают жировым солидолом (250 т на редуктор).

При длительном хранении бывших в работе электро­сверл они подвергаются консервации, выполняя ряд условий.

Таблица 8

Классификация неисправностей электросверл

Неисправность	Причина неисправности	Способ устранения
Бур вращается против часовой стрелки	Неправильно включена фаза в штрековом пускателе	Пересоединить фазы
Электросверло бьет на корпус	1.пробой изоляции статора 2.касание оголенных проводников к корпусу или металлическим частям выключателя	1. капитальный ремонт обмотки статора 2. замена поврежденного проводника или ремонт изоляции в случае ее незначительного повреждения
при включении сверла двигатель не работает	1. отсутствие тока в сети 2.обрыв двух фаз в двигателе или в питающей сети. 3.отсутствие контакта в выключателе	1. вызвать дежурного электрослесаря для проверки участковой сети. 2.проверить все соединения и, если подтверждается наличие обрыва двух фаз в обмотке статора, сдать сверло в капитальный ремонт. 3.заменить выключатель на неисправный.
Двигатель не ровно гудит, бур не вращается	1.обрыв одной фазы 2.подгорание контактов в пускателе или выключателе	Проверить электрические соединения и исправить повреждение. При обрыве фазы в статоре сдать сверло в ремонт
Двигатель начинает работать с усилением и быстро перегревается. Сверло не дает нужных оборотов	1.ротор при вращении задевает за статор. 2. заедание на перекос в редукторе. 3. обрыв стержня ротора	Устранение неисправности в забое невозможно. Сверло доставляют в ремонтную мастерскую.
Чрезмерно быстрый нагрев сверла	1. бурение тупыми резцами 2. недостаток смазки. 3.слабый контакт на одной из фаз выключателя. 4. бурение изогнутым буром 5.падение напряжения в сети	1. заменяют резец. 2.добавить смазку в редуктор 3.зачистить контакт у ручных сверл, выключить клавишу выключателя до отказа. 4.выправить бур или заменить его новым. 5.вызвать электрослесаря
Двигатель останавливается	1.перегрузка сверла за счет чрезмерного нажатия на забой. 2.заклинивание резца в твердых включениях	1.уменьшить усилие подачи 2.поработать без усилия подачи и очистить шпур от мелочи
при работе сверла слышен стук в редукторе	1.попадание в редуктор посторонних предметов 2.поломка зубьев шестерен	Вскрыть редуктор и удалить посторонний предмет
При включении подачи колонкового сверла шпиндель не подается вперед	Износ зубьев кулачковой муфты или поломка пружины	Заменить поломанные детали новыми

Все поверхности металлических деталей и узлов, не имеющие постоянных гальванических или лакокрасочных покрытий, очищают и обезжиривают уайт-спиритом и бензи­ном с последующей просушкой на воздухе или протиркой чистой ветошью. Сменные шестерни, запасные части и инст­румент тщательно протирают и обертывают парафинирован­ной бумагой. Температура детали' при консервации должна бить не ниже + 10 ^ЙС. Работу по консервации должны произ­водить таким образом, чтобы была исключена возможность прикосновения рук к поверхности, подготовленной под кон­сервацию. Срок действия консервации 6 мес. По истечении этого срока сверла, хранящиеся на складе, должны быть подвергнуты проверке, а при необходимости - повторной кон­сервации.

При эксплуатации колонковых электробуров не следует допускать перегрева гидросистемы свыше 70 ⁰С.

По окончании бурения штоки должны быть вдвинуты в цилиндры, рукав для подачи воды отсоединен, оставшаяся в шпинделе вода слита и сверло убрано в безопасное место.

Переключение скорости вращения штанги производится только при выключенном электродвигателе. Забуривание следует производить при малых величинах усилия подачи и скорости вращения. В случае заштыбовки, которая может произойти при недостаточной промывке шпура, усилие по­дачи необходимо уменьшить до минимума. При вращении штанги, полностью выдвинутой из шпинделя, диски фрик­ционной муфты траверсы могут проскальзывать и нагревать­ся. Не следует допускать при этом длительной работы сверла во избежание износа или заедания дисков.

Планово-предупредительный осмотр и ремонт сверла рекомендуется производить еженедельно, текущий ремонт один раз в 3-4 мес.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

Расчёт режимных параметров станков ударно-вращательного бурения.
Эксплуатация и техническое обслуживание

Цель работы: Изучить методику расчёта режимных параметров станков ударно-вращательного бурения, механической скорости бурения, производительности, количества машин для обеспечения заданных объёмов работ; ознакомиться с правилами безопасной эксплуатации и технического обслуживания.

1. Назначение, технические характеристики и конструкция станков ударно-вращательного бурения

Станки ударно-вращательного бурения предназначены для бурения шпуров и скважин в породах средней крепости и крепких. Бурение этими машинами основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющие основные свойства ударного и вращательного взаимодействия на породу. Основными преимуществами ударно-вращательных буровых машин является сохранение энергии удара на буровой коронке погружного пневмрударника независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента.

Исходя из этого машины ударно-вращательного действия обычно
применяют для бурения глубинных эксплуатационных и разведочных
скважин.

К станкам и агрегатам ударно-вращательного действия относятся:

-станок НКР-100;

-станок ЛПС-3А;

-станок СБП-155/320;

-станок СБСП-56/320;

-станок БМН-3а;

-станок БМК-4.

Кроме перечисленных самоходных буровых станков с погружными пневмоударниками, работающих на рудниках России, имеются следующие типы станков: 1БП-160, БП-100С, БП-160С.

Американская фирма «Ингерсол Рэнд» для подземных разработок выпускает самоходные станки типа СММ-1 и СММ-2.

Общие виды станков показаны на рис. 1 - 5.

Рис. 1. Буровой станок НКР100МА:

1 - подающий патрон, 2 - пульт управления, 3 - ручная лебедка, 4 - распорная колонка, 5 - подающий цилиндр, 6 - оградительный щиток, 7 - буровой став, 8 - погружной пневмоударник, 9 - электродвигатель, 10 - салазки с роликом, 11 - редуктор с пневмозахватом.

Рис. 2. Буровой станок ЛПС-3А:

1 - вращатель; 2 - буровой став; 3 - пневмоударник; 4 - податчик; 5 - распорная колонка; 6 - салазки

Рис. 3 Буровой станок СБП-155/320:

1— гидрозажим; 2 — гидродомкрат; 3 — кронштейн; 4— пульт управления гидравликой; 5 — пульт управления пневматикой; 6 — пульт управления ходом; 7 — вращатель; 8 — податчик.

Рис. 4. - Буровой станок СБСП-56/320:

1 — бурильная машина; 2 — пульт управления ходом; 3 — ходовая рама; 4 — кран подачи воздуха; 5 — распорная стойка кулисы; 6 —кулиса; 7 — шарнирное устройство; 8 — распорная установочная стойка; 9 — пульт управления гидросистемой; 10 — выносной пульт управления; 11 — автомасленка.

Рис. 5. Буровой агрегат БМН-3А:

1- тросо-поршневой податчик, 2 - пневмоударник, 3 – электродвигатель, 4 – вращатель, 5 – распределитель, 6 - распорная колонка, 7 - пыле-отсасывающее устройство, 8 - став буровых штанг, 1 - глухой патрон вращателя, 9 - рукав для подвода сжатого воздуха.

Технические характеристики станков приведены в таблицах 1 - 3.

Таблица 1

Технические характеристики станков

Параметры	Станки
	НКР100МА	НКР100МВА	НКР100МПА	HKP100МBA
Диаметр буровых скважин, мм.
Глубина бурения скважин, м.
Усилие подачи, кН.
Ход подачи, м.	0.365
Двигатель	Электрический 4А100	Электрический 4М05	Электрический ДАР14М
Частота вращения бурового става, с^-1	1.3
Крутящий момент, Нм
Длина штанги, м.	1.2
Расход воздуха, м^3 /мин.
Расход воды, л/мин.	15-20
Длина станка, м	1.8
Ширина станка, м.	0.7
Масса, кг.

Таблица 2

Технические характеристики станков

Параметры.	Станки
	СММ-1	СММ-2
Диаметр буровых скважин, мм.	105-165	105-165
Глубина бурения, м: вниз вверх	-
Наклон скважин перпендикулярно к продольной оси, градус.	±45
Наклон скважин вдоль продольной оси, градус.	+90-30	+90-30
Длина штанги, м.	1.52	1.83
Основные размеры, м: длина с поднятым податчиком длина с опущенным податчиком ширина высота с поднятым податчиком высота с опущенным податчиком Масса, т.	3.32 4.15 1.4 3.45 2.22 4.86	3.45 3.89 1.37 3.28 1.99 5.45

Таблица 3

Характеристики станков

Параметры	Тип станка (агрегата)
БМК-4П	БМН-3А	ЛПС-3
Диаметр скважины, мм Глубина бурения, м Скорость вращения шпинделя, об/мин. Ход подачи, мм Усилие подачи (не более), кгс Скорость подачи (не более), м/мин Расход сжатого воздуха, м^3/мин Мощность электродвигателя, кВт Тип пневмоударника Размер станка, мм: высота длина ширина Масса (общая), кг	3,6 2,8 М-1900УК   0,575 2,02 0,4	77,5 8-10 1,7 М-1900   0,59 1,73 0,71	30-40 2,9 П-150   2,5 1,2 1,0

2. Назначение, технические характеристики и конструкция погружных пневмоударников

Погружной пневмоударник является машиной, генерирующей ударный импульс и передающей его на забой скважины непосредственно через буровую коронку.

Конструкция пневмоударника П1-75 приведена на рис. 6, а технические характеристики – в табл. 4.

Рис. 6. Пневмоударник П1-75:

1 – задняя головка, 2 – цилиндр, 3 – поршень, 4 - буровая коронка, 5 - передняя головка, 6 – шпонка, 7 – задняя полость цилиндра, 8 - продувочное отверстие, 9 – каналы выпуска сжатого воздуха, 10 – выхлопное отверстие, 11 – проточка.

Таблица 4

Технические характеристики пневмоударников

Параметры	М-29Т	ПП-105-2,4 (М 48)	ПП-105-2,2 (П1-75)	ПП-155-4,1	П-105-2,6	П-125-3,8	П-160-6,5	П-200	П-160В	П-125В
Диаметр долота, мм
Наружный диаметр пневмоударника, мм
Длина пневмоударника (без долота), мм
Внутренний диаметр цилиндра, мм
Масса ударника, кг	1,75	2,8	3,2	5,5	3,0	5,6	11,3	19,3	11,3	17,5
Ход ударника, мм					-			-
Число ударов, с"^1			32,5
Энергия удара, Дж		93,2	73,5
Ударная мощность, кВт	1,73	2,4	2.2	4,3	2,6	3,8		7,9
Номинальное давление (рабочее) сжатого воздуха, МПа	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	1,7	1,7
Расход сжатого воздуха, м /мин	4,5	6,8	5,5	9,7	5,5	7,0
масса пневмоударника, кг		16,8	15,5		22,6			ПО

3. Расчет режимных параметров станков ударно-вращательного бурения

Начальная механическая скорость бурения (мм/с):

V_н=80·A·n/(d²·f)

где А - энергия удара, Дж; n - частота ударов, с^-1; d — диаметр долота, мм; а - коэффициент крепости пород.

Механическая скорость бурения на определенной глубине (мм/с):

V= V_н·Н - β·L

где β - коэффициент падения скорости бурения при увеличении глубины скважины; L - глубина скважины, м.

Средняя скорость бурения скважины до глубины L (мм/с):

Vср=V_н - β V·L/2

Время бурения скважины (мин):

t_скв = L / (V_н – β·L/2)

Среднее время бурения 1 м скважины (мин):

t_ср = t_скв/L

Теоретическая производительность станка (м/ч):

Q = 60 (V_н – β·L/2)

Техническая производительность станка (м/ч):

,

где к_г = - коэффициент готовности станка; Т – наработка на отказ, мин.; Т_в – время восстановления отказа, мин; В – стойкость долота на одну заточку, м; t_н – время навинчивания одной штанги, мин; t_р – время на развинчивание одной штанги, мин; l – длина штанги, м; Т_з – время на замену долота, мин; Т_н – время наведения буровой штанги на скважину, мин; Т_зб – время на забуривание скважины, мин.

Эксплуатационная производительность станка (м/см):

,

где Т_см – длительность смены, мин; Т_пз – время на подготовительно-заключительные операции, мин; Т_оп – время организационных простоев, мин; Т_п – время на перемещение станка во время смены, мин; m – число скважин в забое, шт.

Исходные данные для выполнения индивидуальных заданий приведены в табл. 5.

Таблица 5

Варианты заданий для расчета параметров

№	А, Дж	nу, с^-1	d. мм	f	β,м^-1	L, m	B, m	tн,мин	tр,мин	Tз.,мин	Тн,мин	Тзб, мин	Тсм, мин	Тпз,мин	Топ,мин	Тп,мин	т, шт	Кг	Q тыс.т/год
					0,0004			0.5										0,9
					0.0004			0,4	1.5			0,9						0.8
					0.0004			0,6	1,2			0.8						0.7
					0.0004			0,7	1,3			1.1						0.9
					0.0004			0,8	1,1			1.2						0.85
					0.0004			0,5		3,5		I						0.8
					0.0004			0.7	1,5			1,2						0,7
					0.0004			0.9	1.3									0,9
					0.0004			0.8	1.5	4,5		1.3						0.9
					0,0004			0.6	1.6			1.5						0,8
					0,0004			0,5										0,9
					0.0004			0,6	1,2			1.5						0,7
					0.0004			0.7	1.32					К)				0,6
					0.0004			0,7	1,5									0.8
					0.0004			0.8	1,6			0.5						0.9
					0,0004			0.9			~>	1.5						0,7
					0,0004				0.9									0.6
					0.0004			0.5	1,2			1.3						0,7
					0,0004			0,3	1.5			1,4						0.8
					0,0004			0,2	1,3			1,5						0.9
					0.0004			0,5										0.9
					0.0004			0.5	1,5			0.9						0,8
					0.0004			0.4	1,1									0.8
					0.0004			0.6	1.2	^6		0.8						0.9
					0.0004			0.7	1.4									0.9
					0.0004			0,8	1,7			0.7						0,9
					0,0004			0.3	1.8			0.5						0.85
					0.0004			0,4	1.3			0.4						0.7
					0.0004			0.5	1,1			0.3					1 1	0,9
					0,0004			0.2				0.7						0,8
					0.0004			0.3	1,8			0,5						0,85
					0,0004			0.25	1,7			0,6						0.9
					0.0004			0,4	1,6			0,8						0.8
					0,0004			0.3	1,3									0.8
					0,0004			0.4	1.2			1,5						0.7

Дата добавления: 2014-12-23