Переносные перфораторы

Переносные перфораторы. Устройство переносного пневматического перфоратора рассмотрим на примере перфоратора ПП63В. Этот перфоратор (рис. 3.7) состоит из цилиндра (корпуса) 3, передней головки 11 и крышки 1. В цилиндре возвратно-поступательно движется поршень-ударник 8. Цилиндр, передняя головка и крышка соединены между собой стяжными болтами 18 с гайкой 17.На крышке 1 имеется штуцер 20, через который подводится сжатый воздух к воздухораспределительному устройству, расположенному внутри цилиндра, а вода подводится через штуцер 21. Рис. 3.7. Перфоратор ПП63В. Между воздухораспределительной коробкой 2 и крышкой 1 помещено устройство для поворота бура, состоящее из геликоидального стержня 6 и храпового кольца 14 с собачками 15. Геликоидальный стержень 6 проходит через воздухораспределительную коробку 2 и гайку 7 поршня-ударника 8, входя, таким образом, внутрь последнего. В передней головке 11 помещаются разъемные шлицевая 9 и поворотная 10 буксы. Шлицы поршня-ударника 8 находятся постоянно в зацеплении с шлицами буксы 9. Букса 10 имеет шестигранное отверстие, в которое вставляется хвостовик бура /2, удерживаемый в буксе 10 буродержателем 13. По оси перфоратора проходит промывочная трубка 16 и входит в канал хвостовика бура на 60-70 мм. Через эту трубку вода поступает к забою шпура для очистки его от разрушенной породы. Воздухораспределительный механизм служит для подачи сжатого воздуха в правую или левую часть цилиндра. Если сжатый воздух поступает в левую часть цилиндра, то поршень- ударник, двигаясь слева направо, совершает рабочий ход, в конце которого шток поршня- ударника наносит удар по хвостовику бура. При обратном ходе (сжатый воздух поступает в правую часть цилиндра) поршень движется по нарезкам геликоидального стержня, фиксируемого храповым механизмом, поворачиваясь при этом на некоторый угол. Отработанный воздух выходит через выхлопное отверстие 4 и глушитель шума от выхлопа воздуха 5. Перфоратор оборудуется виброгасящим устройством 19 , которое выполнено в виде сварной рамы соответствующей конструкции и системы пружин. Техническая характеристика отечественных переносных перфораторов приведена в табл. 3.3. Таблица 3.3. Характеристика перфораторов. Энергия удара, Дж. Крутящий момент, Н м. Частоты ударов, с’1. Диаметр бурения, мм. Глубина бурения, м. Осевое усилие подачи, Н. Диаметр поршня, мм. Расход воздуха, м3/мин. Завод «Пневматики», г. Санкт-Петербург. Энергия удара, Дж. Крутящий момент, Н м. Частоты ударов, с’1. Диаметр бурения, мм. Глубина бурения, м. Осевое усилие подачи, Н. Диаметр поршня, мм. Расход воздуха, м3/мин. Завод «Пневматики», г. Санкт- Петербург. ОАО АК «Туламашзавод», Криворожский горного оборудования. В переносных и телескопных перфораторах в настоящее время для поворота буровой штанги применяют главным образом зависимый механизм поворота бура с отдельным геликоидальным стержнем (рис. 3.8). Такой механизм состоит из геликоидального стержня 4 и храповика 2 с двумя — четырьмя гнездами для собачек 5; последние вместе с храповиком помещаются внутри храповой шестерни 1, которая фиксируется шпонкой в задней части корпуса перфоратора. Геликоидальный стержень своими канавками входит в гайку 5, ввинченную в поршень 6. 11а наружной поверхности поршня-ударника профрезерованы шлицы 7, в которые входят выступы поворотной буксы 8. Рис.3.8. Зависимый механизм поворота бура. При движении поршня-ударника слева направо (рабочий ход) собачки храповика не препятствуют повороту геликоидального стержня, который вызывается движением поршня-ударника, и последний движется прямолинейно, не поворачиваясь. При обратном ходе поршня-ударника собачки упираются в зубья храповой шестерни и фиксируют геликоидальный стержень, а гайка 5 поршня-ударника, двигаясь по геликоидальному стержню, вызывает поворот поршня-удариика и через шлицевое соединение поворот буксы 8 и буровой штанги на некоторый угол (5. 15°). Такой механизм дает возможность менять угол поворота буровой штанги в зависимости от прочностных свойств буримых пород простой заменой геликоидальной пары с другим шагом нарезки геликоидальной поверхности. Зависимые механизмы поворота буровой штанги с геликоидальными шлицами, расположенными непосредственно на поршне-ударнике, в отечественном перфораторостроении не нашли применения. Принцип работы таких механизмов поворота бура аналогичен рассмотренному выше, а изменение угла поворота буровой штанги можно осуществить заменой поршня-ударника. Переносные перфораторы с независимым вращением буровой штанги с помощью специального привода, работающего независимо от движения поршня-ударника, пока широкого распространения в мировой практике не получил. У перфораторов с независимым вращением буровой штанги увеличивается энергия удара, так как поршень-ударник не затрачивает энергии на поворот буровой штанги, также увеличивается крутящий момент и появляется возможность плавно регулировать частоту вращения бура в зависимости от прочностных свойств буримой породы и производимых технологических операций при бурении. Существенными недостатками таких перфораторов является: значительно более сложная их конструкция, а в ряде случаев и увеличенная масса. В России переносные перфораторы с независимым вращением бура от автономного планетарного пневмодвигателя начало производить ОАО АК «Туламашзавод» (перфораторы типа ССПБ). Механизмы независимого вращения буровой штанги нашли широкое применение в бурильных головках и более подробно будут рассмотрены ниже. Распределительные устройства перфораторов предназначены для автоматического изменения направления движения энергоносителя и, следовательно, обеспечения возвратно- поступательного движения поршня-ударника. Распределительный механизм с фланцевым клапаном (рис. 3.9) состоит из клапанной коробки 12, передней крышки 4, задней крышки 14 с направляющей втулкой и фланцевого клапана 11. Сжатый воздух из отверстия пускового крана по каналам 1 попадает в камеру 3 клапанной коробки. При положении клапана, изображенного на рис. 3.9, а, сжатый воздух из камеры 3 через кольцевой зазор, образуемый клапаном 11 и передней крышкой 4, проходит в левую часть 5 цилиндра перфоратора. Под давлением поступающего воздуха поршень-ударник б начнет перемещаться слева направо, совершая рабочий ход. Отработанный воздух из правой части цилиндра через выхлопное отверстие 7 выходит в атмосферу. По мере движения поршень-ударник перекрывает выхлопное отверстие 7 и сжимает оставшийся воздух в правой части цилиндра, который проходит но каналу 10 в кольцевое пространство 13, оказывая давление на клапан слева. Рис. 3.9. Схема воздухораспределения с фланцевым клапаном. Двигаясь дальше, поршень открывает выхлопное отверстие 7. Левая часть цилиндра при этом сообщается с атмосферой. Давление в ней резко падает и клапан давлением слева передвигается в правое положение (см. рис. 3.9, б ). При этом положении клапана сжатый воздух, обтекая его слева, поступает в камеру 13, канал 10 и правую часть цилиндра перфоратора. Поршень 6 начнет совершать обратный ход. При движении справа налево, поршень-ударник сначала закроет выхлопное отверстие своей задней кромкой, а к концу обратного хода вновь откроет его передней кромкой. Воздух, отсеченный в левой половине цилиндра, будет сжиматься и через кольцевой зазор между передней крышкой и клапаном давить на последний с правой стороны. К концу обратного хода правая половина цилиндра и кольцевая камера 13 будут сообщаться с атмосферой через выхлопное отверстие 7. Вследствие разницы давлений клапан передвинется справа налево. Далее цикл будет повторяться. По конструктивному исполнению клапаны могут быть фланцевыми, пластинчатыми, мотыльковыми и др., но принцип работы их одинаков: переброска их производится отработанным сжатым воздухом в момент открытия выхлопного отверстия поршнем-ударником. Клапанное воздухораспределение отличается простотой конструкции и может обеспечивать большую частоту ударов поршня-ударника из-за малой массы клапана, но имеет повышенный расход сжатого воздуха. Распределительный механизм с полым цилиндрическим золотником размещен внутри цилиндра перфоратора (рис. 3.10) и состоит из золотниковой коробки 5, передней крышки 10, задней крышки 11 и полого цилиндрического золотника 1. Сжатый воздух из пускового крана через отверстия в передней и задней крышках и самого золотника поступает в левую часть цилиндра перфоратора 2 (рис. 3.10, а). Под давлением поступающего воздуха поршень-ударник движется слева направо, совершая рабочий ход. Когда задняя кромка поршня-ударника откроет канат 13, сжатый воздух из магистрали по этому каналу начнет поступать в кольцевое пространство 14 и давить на буртик золотника слева, передвигая сам золотник вправо (рис. 3.10, б). Рис. 3.10. Схема воздухораспределения с полым цилиндрическим золотником. При дальнейшем движении поршень-ударник девой кромкой открывает выхлопной канал 9, через который сжатый воздух уходит в атмосферу. Дальше поршень-ударник, двигаясь по инерции, наносит удар по хвостовику буровой штанги. К этому моменту переброска золотника 1 заканчивается и сжатый воздух из камеры 12 по каналу 7 поступает в правую часть цилиндра перфоратора, заставляя поршень-ударник двигаться справа налево, т е. совершать обратный ход. Как только поршень-ударник своим торцом откроет канал 6, в него начнет поступать сжатый воздух, который будет давить на буртик золотника справа и переместит золотник влево. Далее циклы повторяются. Таким образом, переброска золотника осуществляется магистральным воздухом до открытия выхлопного отверстия. Этим объясняется меньший расход воздуха у золотникового воздухораспределения, чем у клапанного воздухораспределения. Перфораторы с золотниковым воздухораспределением более сложны в изготовлении, так как в корпусе перфоратора имеется значительное количество глубоких каналов. Эти перфораторы имеют меньшую частоту ударов, так как масса и ход золотника больше, чем у клапана. Бесклапанное распределительное устройство, в котором распределение энергоносителя производит сам поршень-ударник, показано на рис. 3.11. Такие распределительные механизмы чаще всего используются в погружных пневмоударниках и пневматических бурильных головках. В начальном положении сжатый воздух по каналу 2, кольцевой выточке 3 и каналу 5 поступает в камеру А (рис. 3.11, а). Поршень-ударник при этом перемещается слева направо, совершая холостой ход. При своем движении слева направо поршень-ударник правой кромкой выточки 3 перекрывает канал 5, и поступление сжатого воздуха в камеру А прекращается. Движение поршня-ударника продолжается за счет расширения сжатого воздуха в камере А. Продолжая движение, поршень-ударник открывает выхлопное отверстие 4. В это же время через выточку 3 и канал 6 сжатый воздух поступает в камеру Б и происходит рабочий ход поршня- ударника (рис. 3.11, б). При движении справа налево поршень-ударник левой кромкой выточки 3 перекрывает канал 6, а поршень продолжает рабочий ход за счет расширения сжатого воздуха в камере Б. Затем открывается выхлопной канал 1, и цикл повторяется. Такое распределение обеспечивает пониженный расход сжатого воздуха и повышенную частоту ударов. Бесклапанное воздухораспределение иногда требует применения специального пускового устройства для вывода поршня-ударника из «мертвого положения». 1 2 3 4 А 3 2 4. Рис. 3.11. Схема бесклапанного (поршень-золотник) воздухораспределительного устройства. При бурении шпуров и скважин образуется буровая мелочь, которую необходимо удалять для обеспечения оптимальной скорости бурения и подавлять для соблюдения санитарных норм по содержанию пыли в забое. В современных переносных перфораторах чаще всего используется осевая промывка шпура (рис. 3.12). Рис. 3.12. Устройства для промывки шпура водой. При этом способе вода для промывки подается через отверстие в задней крышке перфоратора 2 и каната в пробке 1 в трубку 3, которая проходит через осевые отверстия геликоидального стержня, поршня-ударника и входит на 60. 70 мм в осевой канал хвостовика буровой штанги 4 (см. рис. 3.12, а). Давление воды должно быть на 0,1. 0,2 МПа ниже, чем давление сжатого воздуха, что предотвращает ее проникновение во внутренние полости перфоратора. Включение и отключение воды для промывки шпура производится одновременно с включением перфоратора с помощью специального устройства (рис. 3.13). На теле воздушного крана имеется эксцентричная канавка 1. Включая и отключая воздушную магистраль поворотом воздушного крана рукояткой 2, синхронно включается и отключается шариковым клапаном 4 и толкателем 3 магистраль подачи воды. Рис. 3.13. Устройство автоматического включения и выключения воды. Боковая промывка шпура чаще используется в мощных перфораторах (бурильных головках). При боковой промывке шпура давление промывочной жидкости может быть увеличено, так как в этом случае исключено попадание воды во внутренние полости перфоратора, а эффективность очистки шпура повышается. Устройство для боковой промывки шпура (см. рис. 3.12, б) состоит из сальниковой муфты 2. Вода поступает через сальниковую муфту и радиальные отверстия в хвостовике штанги 1 непосредственно в осевое отверстие буровой штанги. Со стороны рабочего торца осевой канал хвостовика заглушен, а сам хвостовик имеет специальную форму: состоит из шестигранника и цилиндрического участка, на который надевается сальниковая муфта. В тех случаях, когда применение воды при бурении шпуров невозможно, применяют отсос пыли. Пылеотсос происходит следующим образом (рис. 3.14). Буровая мелочь через осевой канал буровой штанги 1, осевую трубку перфоратора 2 и шланг 3 поступает в пылеуловитель 4. Транспортируется буровая мелочь по всей коммуникации за счет вакуума, создаваемого эжектором 5. Смазка всех движущихся деталей перфоратора производится маслом индустриальным (И-12А, И-20А, И-40А, ТП-22). Для смазки используются подвесные или магистральные автомасленки. Подвесные автомасленки (МА18, ФАМ1, ФАМ2) присоединяются непосредственно к воздухоподводящему патрубку перфоратора. Магистральные автомасленки (МА8) врезаются в воздухоподводящий шланг на расстоянии 3-4 м от перфоратора. Расход масла при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа обычно составляет 60-80 г/ч. Телескопический перфоратор (рис. 3.15) состоит из двух функциональных узлов, объединенных в единое целое: пневматического телескопического податчика 1 и перфоратора 2. Податчик представляет из себя полый цилиндр, в котором перемещается поршень 8 со штоком 9. Шток оснащен упором 10 для фиксации телескопного перфоратора на опорной поверхности. Для управления подачей на перфораторе имеется рукоятка 7 с кнопкой для сброса сжатого воздуха из телескопа. Сам перфоратор по конструкции принципиально аналогичен переносным перфораторам, но имеет некоторые конструктивные особенности, учитывающие специфику работы. Так, буродержатель заменен буксой 4, которая соединена с поворотной буксой и препятствует попаданию бурового шлама внутрь перфоратора. Хвостовик бура изготовляется без буртика, и глубину посадки хвостовика в поворотной буксе ограничивает промежуточный боек 3. Для предотвращения попадания в ствол перфоратора стекающего по буру шлама имеется постоянная продувка работающего и выключенного перфоратора осуществляемая по специальной трубке 6, расположенной концентрич- но промывочной трубке 5. Для условий, где использование воды для очистки шпура от буровой мелочи затруднено, разработаны и изготовляются однотелескопные и двухтелескопные (УБ2Т-С) перфораторы с пылеотсосом. Технические характеристики телескопных перфораторов приведены в табл. 3.3.