Переносные перфораторы - 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

Показатели	Обозначения перфоратора
Переносные
ПП36В	ПП54В1	ПП54ВБ1	ПП63В	ПП63ВБ	ПП63С	ПП63Б
Энергия удара, Дж	36	55,5	55,5	63,74	63,74	63,74	63,74
Крутящий момент, Н м	20	29,43	29,43	26,93	26,93	26,93	26,93
Частоты ударов, с'1	38,33	39,16	39,16	30	30	30	30
Диаметр бурения, мм	32-40	40-46	40-46	40-46	40-46	40-46	40-46
Глубина бурения, м	2	4	4	5	5	5	5
Осевое усилие подачи, Н	830	1190	1190	910	910	910	910
Диаметр поршня, мм	72	85	85	75	75	75	75
Ход поршня, мм	46	45	45	71	71	71	71
Масса, кг	24	31,5	31,5	33	33	33	33
Расход воздуха, м3/мин	2,8	4,1	4,1	3,85	3,85	3,85	3,85
Завод-изготовитель	Завод "Пневматики", г. Санкт-Петербург.

Показатели	Обозначения перфоратора
Переносные	Телескопные
ПП63СВБ	ССПБ-1М	ССПБ-1К	ПП80НВ	ПТ48А	УБ2Т-С
Энергия удара, Дж	63,74	63	68	76	78,5	58,84
Крутящий момент, Н м	26,93	35	35	45	30	17,66
Частоты ударов, с'1	30	40	32	33	38,4	28,5
Диаметр бурения, мм	40-46	40-46	40-46	40-46	52-85	40-46
Глубина бурения, м	5	9	9	9	15	-
Осевое усилие подачи, Н	910	-	-	-	11000	-
Диаметр поршня, мм	75	-	-	-	140	-
Ход поршня, мм	71	-	-	-	40	-
Масса, кг	33	30,5	31,5	31,5	48	50,5
Расход воздуха, м3/мин	3,85	4,47	4,5	-	5,8	3,96
Завод-изготовитель	Завод "Пневматики", г. Санкт - Петербург.	ОАО АК "Туламашзавод", Г. Тула	Криворожский горного оборудования	Кыштымский машзавод

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.

Переносные перфораторы - Перфораторы

Похожие статьи