МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ БУРОВОГО СТАНКА

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения, и может быть использовано для бурения взрывных скважин на карьерах.
Механизм подачи бурового станка предназначен для сообщения головке бурового снаряда возвратно-поступательного движения по направляющим мачты и передачи осевого усилия на забой. Осевое усилие на забой создается двумя цилиндрами подачи, через канатно-полиспастную систему и систему блоков.
Известен вращательно-подающий механизм шпиндельного типа с канатно-поршневой системой подачи бурового станка, содержащий смонтированные в каркасе мачты с возможностью возвратно-поступательного движения каретки опорного узла с головкой бурового снаряда с приводом вращения, закрепленные на основании каркаса мачты гидроцилиндры подачи, и канатно-полиспастную систему, состоящую из верхних и нижних канатов, соединяющих собой штоки гидроцилиндров подачи с каретками опорного узла.
Вращение от электродвигателя постоянного тока передается входному валу двухступенчатого редуктора через зубчатую муфту на опорный узел и далее на буровой снаряд. Создание осевого усилия на забой и бурение на глубину 8 м обеспечивается гидроцилиндрами подачи с ходом поршня 2 м и канатно-полиспастной системой [1].
Основной недостаток такого механизма подачи заключается в том, что гидроцилиндры подачи закреплены на основании мачты шарнирно, посредством оси, из-за чего обладают излишней подвижностью, а поскольку канатно-полиспастная система так же состоит из гибких канатов, движение бурового става сопровождается толчками и ударами, что приводит к возникновению некомпенсированного зазора в шарнире крепления гидроцилиндра подачи, который еще больше усиливает неконтролируемые движения, вибрации и шум в механизме подачи.
Известны станки группы СБШ-250, имеющие схему передачи осевого усилия и крутящего момента на торец буровой штанги от шпинделя (с гидромуфтой) редуктором вращателя, который перемещается вдоль мачты канатным полиспастом. Усилие подачи создается от двух гидроцилиндров, которые фланцами крепятся к основанию мачты болтовым соединением [2].
В каталоге запасных частей к механизму подачи станка СБШ-250МНА-32 изображен цилиндр подачи, содержащий цилиндр с фланцем для болтового крепления у основания и шток. Цилиндр к основанию мачты в этом случае крепится жестко [3].
Основной недостаток механизма подачи этого станка заключается в сложности монтажа, а также демонтажа цилиндров подачи на основание каркаса мачты из-за большого количества крепежных элементов, к тому же болтовые соединения расположены в труднодоступных местах.
Известен механизм подачи бурового станка СБШ-250-32 «Универсал», содержащий смонтированную в каркасе мачты с возможностью возвратно-поступательного движения головку бурового снаряда с приводом и опорным узлом и жестко закрепленные на основании каркаса мачты гидроцилиндры подачи, канатно-полиспастную систему, состоящую из верхних и нижних канатов, соединяющих собой штоки гидроцилиндров подачи с головкой бурового снаряда.
Осевое усилие на забой механизма подачи этого бурового станка, создается двумя цилиндрами подачи, через четырехкратную канатную полиспастную систему и систему блоков. При бурении усилие от нижних ветвей механизма подачи через проушины ползунов и опорный узел передается на буровой снаряд, при этом головка бурового снаряда перемещается вниз и происходит частичное ослабление верхних ветвей канатов механизма подачи. Подъем бурового снаряда происходит при создании усилия в верхних ветвях механизма подачи, передаваемого через проушины непосредственно на каретки. Установка цилиндров подачи осуществлена жестко посредством болтового крепления фланцев на основании каркаса мачты [4].
Основным недостатком прототипа является трудоемкость и сложность монтажа, а также демонтажа цилиндров подачи из-за необходимости точной установки фланца цилиндра подачи с множеством крепежных болтов на место крепления на основании каркаса мачты и затяжки всех болтов каждого цилиндра подачи, которые расположены в труднодоступных местах.
Задачей полезной модели является снижение трудоемкости монтажа и демонтажа гидроцилиндров подачи, установленных на основании каркаса мачты в механизме подачи бурового станка, а также снижение вибрации и ударно динамической нагрузки в процессе бурения путем обеспечения жесткого крепления гидроцилиндров подачи на основание каркаса мачты с исключением зазоров в соединениях.
Технический результат достигается тем, что в механизме подачи бурового станка, содержащем смонтированную в каркасе мачты с возможностью возвратно-поступательного движения головку бурового снаряда с приводом и опорным узлом и закрепленные на основании каркаса мачты гидроцилиндры подачи, канатно-полиспастную систему, содержащую верхние и нижние ветви канатов, соединяющих собой штоки гидроцилиндров подачи с головкой бурового снаряда, гидроцилиндры подачи имеют в основании полую цилиндрическую часть с двумя соосными радиальными отверстиями, либо прикрепленные к основаниям гидроцилиндров подачи переходники, выполненные в виде полых цилиндров с двумя соосными радиальными отверстиями, а основание каркаса мачты содержит опоры для установки гидроцилиндров подачи, причем каждая опора выполнена в виде ступенчатого цилиндра со сквозным радиальным отверстием, радиальное отверстие опоры и соосные радиальные отверстия установленного на нее гидроцилиндра подачи, либо его переходника, совмещены между собой и содержат палец, снабженный эксцентриковыми втулками, эксцентриситет которых создан за счет того, что ось пальца соосна оси внутренней поверхности втулки, но не соосна оси ее наружной поверхности. При этом наружные поверхности эксцентриковых втулок выполнены конусными, а также имеют выступающие профильные части и зафиксированы на пальце разъемным соединением.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен главный вид механизма подачи, на фиг. 2 - механизм подачи, вид с боку, на фиг. 3 - соединение гидроцилиндра подачи с опорой, на фиг. 4 - соединение гидроцилиндра подачи с переходником и опорой, на фиг. 5 - соединение гидроцилиндра подачи с опорой представлено в разрезе, на фиг. 6 - изображена эксцентриковая втулка в разрезе.
Механизм подачи смонтирован в каркасе мачты 1 (фиг. 1), (фиг. 2) и содержит гидроцилиндры 2 подачи, закрепленные на основании 3 каркаса мачты 1 и головку бурового снаряда 4 с приводом 5 и опорным узлом 6, жестко соединенных с каретками 7 подвешенными на канатах 8 канатно-полиспастной системы. Канатно-полиспастная система состоит из верхних и нижних ветвей канатов, концы каждой ветви соединяют каретки 7 головки бурового снаряда 4, а так же со штоками 9 гидроцилиндров 2 подачи, с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости по направляющим 10 каркаса мачты 1.
Гидроцилиндры 2 подачи имеют в основании полую цилиндрическую часть с двумя соосными радиальными отверстиями 11 (фиг. 3), либо содержат переходники 12, прикрепленные фланцами 13 к фланцам 14 оснований гидроцилиндров 2 подачи, выполненные в виде полых цилиндров с двумя соосными радиальными отверстиями 11 (фиг. 5). Гидроцилиндр 2 подачи своей полой цилиндрической частью либо переходником 12 установлен на опору 15, представляющую собой жестко закрепленный на основании 3 каркаса мачты 1 ступенчатый цилиндр со сквозным радиальным отверстием 16. Отверстия 11 гидроцилиндра 2 подачи, или переходника 12 и отверстие 16 опоры 15 совмещены между собой и содержат внутри палец 17, на котором установлены с обеих сторон эксцентриковые втулки 18. Эксцентриситет эксцентриковой втулки 18 создан за счет того, что ось 19 наружной поверхности 20 не совпадает с осью 21 внутренней поверхности 22. При этом ось пальца 17 соосна оси 21 внутренней поверхности 22 эксцентриковой втулки 18. Наружная поверхность 20 эксцентриковой втулки 18 выполнена конусной, частично расположена в отверстиях 11 гидроцилиндров 2 подачи, или переходника 12 и с наружной стороны их стенок имеет выступающие профильные части 23. Эксцентриковые втулки 18 зафиксированы на пальце 17 разъемным (например болтовым) соединением.
Механизм подачи работает следующим образом. Осевое усилие на забой создается двумя гидроцилиндрами 2 подачи, которые устанавливаются на закрепленные на основании 3 каркаса мачты 1 опоры 15. При движении штоков 9 гидроцилиндров 2 подачи вверх происходит натяжение нижних ветвей каната 8 и головка бурового снаряда 4 по средствам кареток 7 движется вниз по направляющим 10 каркаса мачты 1. При опускании штоков 9 гидроцилиндров 2 подачи натягиваются верхние канаты 8 и происходит подъем головки бурового снаряда 4. Головка бурового снаряда 4 от привода 5 через опорный узел 6 передает вращение на буровой став (не показан).
Гидроцилиндры 2 подачи, имеющие в основании полую цилиндрическую часть, устанавливают на опоры 15 (фиг. 5), отверстия 11 гидроцилиндра 2 подачи и отверстие 16 опоры 15 совмещаются между собой и в них заводят палец 17, с обеих сторон которого устанавливают эксцентриковые втулки 18. Гидроцилиндры 2 подачи, старого образца не имеющие в основании полой цилиндрической части, а содержащие в основании фланец 14 (фиг. 4) соединяют с фланцем 13 переходника 12 болтовым соединением и устанавливают на опору 15. Отверстия 11 переходника 12 и отверстия 16 опоры 15 совмещают между собой и в них заводят палец 17, с двух сторон которого устанавливают эксцентриковые втулки 18. Эксцентриковые втулки 18 устанавливают до плотного прилегания наружной поверхности 20 в отверстия 11 гидроцилиндра 2 подачи, либо переходника 12. Проворачивая эксцентриковую втулку 18, путем воздействия, например гаечным ключом, на выступающие профильные части 23, выбирают зазор между гидроцилиндром 2 подачи и опорой 15, либо переходником 12 и опорой 15, за счет эксцентриситета эксцентриковой втулки 18. Затем удерживая эксцентриковую втулку 18, например гаечным ключом, за выступающую профильную часть 23, производят затяжку болтовым соединением, тем самым фиксируют положение эксцентриковой втулки 18.
Таким образом, предложенное техническое решение установки гидроцилиндров подачи на основании каркаса мачты в механизме подачи бурового станка, благодаря наличию в соединении эксцентриковых втулок, исключается зазор между гидроцилиндром подачи и опорой, который обеспечивает работу механизма подачи как одно целое, тем самым значительно снижая ударные динамические нагрузки и вибрацию в механизме подачи бурового станка. При такой установке гидроцилиндров подачи на закрепленные опоры упрощается процесс монтажа и демонтажа механизма подачи бурового станка.
Источники информации
1. «Механическое оборудование карьеров» Р.Ю. Подэрни, 2011, с. 104-105.
2. Монография «Методология проектирования адаптивных вращательно-подающих органов буровых станков и технологий их применения в сложноструктурных породных массивах» Шигин А.О., Гилев А.В., Шигина А.А., 2017, рис. 1,9, рис. 1,10 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://monographies.ru/en/book/view?id=692. - Дата доступа: 27.05.2020.
3. Станок СБШ-250 МНА -32 / Запчасти / После 2006 г. / Цилиндр подачи [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.sbsh-250.ru/spares/sbsh_1989-1999/85.55.30.000A/info.html. - Дата доступа: 20.05.2020.
4. Станок СБШ-250-32 «Универсал». Руководство по эксплуатации ЛМКЯ 01.02.00.00.000-03 РЭ - ОАО «ЛМЗ Универсал», 2011, с. 34-35, 37, с. 58-59.