Конспект. 1. Изучить устройство и конструктивные особенности пневматических переносных перфораторов, и принцип их действия
 Скачать 26.09 Kb.
|
|
ЦЕЛИ РАБОТЫ 1. Изучить устройство и конструктивные особенности пневматических переносных перфораторов, и принцип их действия; 2. Приобрести практические навыки по разборке и сборке пневматических переносных перфораторов; З. Определить основные параметры перфораторов. 2. ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Изучение переносных перфораторов производится по чертежам и натурным образцам основных узлов перфораторов. Весы и штангенциркуль. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 3.1. Параметры и типоразмеры перфораторов Пневматический переносной перфоратор* представляет собой бурильнуо машину ударного действия и предназначен для бурения шпуров в крепких породах f=8-20. Принцип работы перфоратора заключается в совершении поршнем-ударником под действием сжатого воздуха возвратно-поступательных движений и нанесения последовательных ударов по торцу бурового инструмента. Для уменьшения количества выпускаемы,х типоразмеров пневматических перфораторов был разработан ГОСТ Р 51246-99 на переносные перфораторы, где в качестве главного параметра принята энергия удара поршня перфоратора и, согласно которому, предусмотрен выпускперфораторов с энергией удара 36; 54 и 63 Дж. Условное обозначение перфоратора составляется по структуре : Буквы модификации обозначают: В - пылеподавление водой при бурении (осевая подача воды); Б - боковая подача воды в буровой инструмент для промывки шпура; С - усиленная продувка шпура сжатым воздухом; П - с центральным пылеотсосом ШЛТ,1а из шпура; С2Р(СВП) очистка шпура горячим воздухом с последующим выносом коагулированной пыли в виде гранул (при бурении вечномерзлых россыпей Северо-Востока). Например, перфоратор ПП63В2 ГОСТ Р 51246-99. Пневматические перфораторы ППЗ6, ПГ154 и ГГП6З выпускает завод «Пневматика» (г. Санкт-Петербург), а ССПБ, ПП60НВ и ПП80НВ производственное объединение «Туламашзавод». На угольных и горнорудных предприятиях России получили распространение следующие типы перфораторов (табл. 1). Перфораторы ПП60НВ, ПП80НВ и ССПБ-1К ударновращательного действия. В отличие от перфораторов ударно-поворотного действия в них используется независимый раздельный привод удара и вращения, что позволяет производить бурение шпуров в широком диапазоне режимов бурения: сильный удар, слабое вращение (забуривание); сильный удар, сильное вращение (бурение); только вращение (бурение в мягких породах и при извлечении штанги из шпура); интенсивная продувка. Перфораторы ППЗ6, ПП54 и ПП6З ударно-поворотного действия не имеют специального привода для вращения бурового инструмента во время работы перфоратора, а поворот бурового инструмента на угол 13=15-200 перед каждым последующим ударом обеспечивается во время обратного хода поршня-ударника перфоратора. 3.2. Назначение область применения переносных перфораторов Переносные перфораторы предназначены для бурения горизонтальны,х и наклонных шпуров с применением пневматических поддержек или других установочно-подающих устройств при проведении горных выработок, добыче полезных ископаемых и других буровзрывных работах по породам с коэффициентом крепости от 6 до 20. Перфоратор ППЗ6В2 предназначен для бурения шпуров диаметром до 40 мм глубиной до 2-х метров в породах с коэффициентом крепости до 12 по шкале проф. М. М. Протодьяконова, а также разбуривания негабаритных блоков пород. Для пылеподавления и очистки шпура от бурового шлама применена система центральной (осевой) промывки по средством металлической трубки с внутренним отверстием З мм, проходящей вдоль оси перфоратора. Перфораторы с центральной промывкой имеют постоянный поддув воздуха по кольцевому зазору между воздушной и водяной трубками для предотвращения попадания воды внутрь Перфоратор ПП54В2 предназначен для бурения шпуров диаметром до 46 мм глубиной до 4 м в породах с коэффициентом крепости до 14, имеет центральную промывку. Перфоратор ГТП54ВБ2 — в отличие от перфоратора ПП54В2 имеет так называемую «боковую промывку», при которой подвод воды осуществляется непосредственно к буровой штанге сбоку посредством специальной муфты с манжетами, надеваемой на удлиненный хвостовик буровой штанги, имеющий цилиндрическую часть, с радиальными отверстиями, по которым вода поступает в осевой канал бура. Боковая промывка, благодаря проходному отверстию 6 мм, позволяет увеличить давление и расход воды, подводимой к буру, а также исключает попадание воды внутрь перфоратора. Режим «Интенсивная продувка» отсутствует. Перфоратор ПП6ЗВ2 предназначен бурения шпуров диаметром до 46 мм глубиной до 5 м в породах с коэффициентом крепости до 20, имеет центральную промывку. Помимо режима «Интенсивная продувка» ПП6ЗВ2 имеет устройство регулируемой усиленной продувки, действующее постоянно при работе перфоратора. Продувка осуществляется по металлической трубке с внутренним отверстием диаметром 10 мм, проходящей вдоль оси перфоратора. Виброгасящая каретка имеет более мягкие пружины. Перфоратор ПП6ЗВБ2 — то же, что и ПП6ЗВ2, но имеет боковую промывку. Режим «Интенсивная продувка» отсутствует. Перфоратор ПП6ЗС2 предназначен для бурения нисходящих шпуров с рук при проходке обводненных шахтных стволов. Система промывки отсутствует. Пылеподавление осуществляется наличием естественной обводненности забоя ствола. Перфоратор ПП6ЗС2Р применяется в условиях, где промывка водой невозможна из-за отрицательных температур или по технологическим причинам. Как и перфоратор ГГП6ЗС2 имеет устройство регулируемой усиленной продувки, действующее постоянно при работе перфоратора. Применяется преимущественно в северных районах при разработке россыпных месторождений. Имеет обогреваемую рукоятку, нагреваемую, сжимаемым поршнем-ударником, горячим воздухом. Система промывки отсутствует- Перфоратор ПП6ЗП1 в отличие от перфоратора ПП6ЗС2Р предназначен для бурения шпуров в породах средней крепости и крепких с применением пылеотсоса, осуществляемого по центральной трубке с внутренним отверстием диаметром 10 мм, соединенной со штуцером, выходящим наружу, для присоединения рукава, соединяемого с пыле- уловителем. Отсос пыли осуществляется за счет вакуума, создаваемого эжектором пылеуловителя. Системы промывки, продувки и режим «Интенсивная продувка» отсутствуют. Имеется обогреваемая рукоятка. Пневматический перфоратор ПП60НВ предназначен для бурения горизонтальных и наклонных шпуров диаметром 32-40 мм глубиной до 2 метров в горных породах и других материалах крепостью до f=T5 преимущественно в карьерных условиях. Пневматический перфоратор повышенной мощности ПП80НВ предназначен для бурения горизонтальных и наклонных шпуров диаметром до 46 мм и глубиной до 9 метров в горных породах и других материалах крепостью до f=20. 3.3. Устройство перфораторов Выпускаемые перфораторы, в основном, аналогичны по устройству и отличаются лишь конструкцией воздухораспределительного механизма, способом очистки шпура от шлама, типом виброгасящей каретки. Перфоратор типа ПП-6З (рис. 1) состоит из трех основных узлов: головки 1, цилиндра 2 и бурового патрона 6, соединяемых стяжными болтами 21 и гайками 22. В цилиндре 2 перемещается поршень-ударник 4. В головке размещен пусковой кран сжатого воздуха 9 с ручкой управления 10 и детали устройства для промывки шпура водой: водяная трубка 12, детали 18, 19,20 для подачи воды в трубку от шланга 13 (данные детали устанавливаются только на перфораторах с центральной промывкой шпура).Внутри цилиндра 2 с левой стороны размещен механизм поворота бура - «С», к нему примыкает воздухораспределительный механизм «В», обеспечивающий автоматическую попеременную подачу сжатого воздуха с той или иной стороны поршня-ударника 4. В правой части цилиндра 2 запрессована направляющая втулка З, в которой двигается шток поршня-ударника 4. Рядом, в буровом патроне 6 установлены детали поворотного механизма бура: поворотная 7 и концевая 8 буксы. В последнюю входит шестигранный конец хвостовика бура. На конце бурового патрона 6 на двух болтах с пружинами установлен откидной буродержатель 5, предназначенный для удержания бура в перфораторе при извлечении его из шпура. К цилиндру 2 крепится виброгасящая каретка 23, к которой через отверстие диаметром 15,5 мм присоединяется пневмоподдержка. Глушитель шума 16 представляет собой резиновую камеру, надетую на выхлопную горловину цилиндра. В перфораторе по функциональному признаку можно выделить следующие основные части (устройства): ударный механизм, пусковое устройство перфоратора, воздухораспределительное устройство, механизм поворота бура, устройство для удаления из шпура буровой мелочи, глушитель шума, виброзащитное устройство, смазочное устройство. 3.3.1. Ударный механизм Ударный механизм предназначен для динамического воздействия на рабочий инструмент перфораторов с целью разрушения пород. Ударный механизм представляет собой поршень-ударник 4 (рис. 1), который под действием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 2. В конце рабочего хода поршень-ударник наносит удар по хвостовику бура. При обратном (холостом) ходе с помощью механизма поворота «С» поршень-ударник 4 поворачивается на определенный угол и через сопряженные с ним буксы 7 и 8 соответственно поворачивается и бур. 3.3.2 Пусковое устройство перфораторов Пусковое устройство (рис. 1) находится в головке перфоратора и выполнено в виде крана 9 с ручкой управления 10. Пусковое устройство предназначено для регулирования впуска сжатого воздуха в перфоратор через патрубок 1 1 и подводящий рукав d=25 мм. Кран выполнен в виде конусной пробки, которая может быть установлена в четыре фиксированных положения: «Стоп», «Забуривание», «Бурение» и «Интенсивная продувка», Фиксация положений крана 9 достигается внутренним фиксатором-штифтом 24, прижимаемым в одно из углублений на пробке крана пружиной 25. При повороте рукоятки «10» (рис. 2, положение 1) против часовой стрелки отверстие «а» крана не совпадает с впускным каналом «в», что соответствует положению «Стоп».При повороте рукоятки «10» далее по часовой стрелке (положение П) отверстие «а» частично совпадает с каналом «б». Это соответствует положению - «Забуривание». Сжатый воздух поступает из пробки крана в перфоратор в ограниченном количестве, благодаря чему перфоратор работает с уменьшенным числом ударов. При повороте рукоятки «10» далее по часовой стрелке (положение Ш) отверстие «а» полностью совпадает с каналом «б». Это соответствует положению «Бурение», так как сжатый воздух из пробки крана полностью поступает в воздухораспределительное устройство перфоратора При установке крана в положение «Интенсивная продувка» перфоратор не работает, так как канал «а» не совпадает с впускным каналом «б» — доступ сжатого воздуха в воздухораспределительное устройство закрыт. Продувка шпура при окончании бурения осуществляется сжатым воздухом, поступающим в правую часть цилиндра 2 перфоратора, благодаря совпадению канала «б» с каналом «в» (рис.2), а канала «а» со специальными каналами «г» и «д» (рис. 1). 3.3.3. Воздухораспределительные устройства Воздухораспределительное устройство предназначено для автоматического управления движением поршня-ударника, осуществляемого переменной подачей сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндра перфоратора. Эти устройства выпускаются золотникового, клапанного и бесклапанного типов. В данной работе детально рассматриваются первые два типа, а бесклапанное - в конструкции бурильной головки вращательно-ударного типа БГА-1М. 3.3.3.1. Золотниковое воздухораспределительное устройство Данный вид воздухораспределительных устройств применяется в перфораторе ПП-6ЗСВП. Эта схема относится к устройствам с принудительным управлением перекидкой регулирующего органа. Наибольшее распространение в качестве регулирующего органа получил трубчатый золотник (рис. 3-а; поз. Т). Воздухораспределительное устройство (рис. 3а и б) состоит из цилиндрического золотника 1, втулки золотника 2, крышки 3, золотниковой коробки 4. Золотник имеет фланец «н», площадь которого значительно превышает площадь опорных торцов «о», находящихся во взаимодействии со сжатым воздухом в полостях рабочего цилиндра. Благодаря этому для перемещения золотника требуется сравнительно небольшое давление воздуха, воздействующего на фланец «н» (переброска золотника происходит за счет разности сил, действующих на торец «о» и фланец «н»).. В момент, показанный на рис.З-а поршень в начале рабочего хода занимает крайнее левое положение, при этом золотник Т занимает также крайнее левое положение (усилие на правый торец золотника больше чем на левый из-за разности площадей торцов, на которые воздействует сжатый воздух). От пробки пускового крана через отверстие «а» сжатый воздух поступает к золотниковой коробке (полость «б»). Далее по каналам «в» золотника, через отверстия «г» втулки золотника 2 сжатый воздух поступает в левую полость цилиндра перфоратора. Под действием давления сжатого воздуха поршень 5 перемещается вправо (рабочий ход). Воздух из правой полости цилиндра вытесняется через выхлопное отверстие «д» до тех пор, пока поршень-ударник не перекроет это отверстие своей правой кромкой. Продолжая двигаться вправо, поршень открывает своей кромкой канал «е», через который сжатый воздух поступает в полость «ж» Золотниковой коробки с левой стороны фланца «н» золотника, заставляя золотник перемещаться вправо (рис. 3-6). Перемещение золотника составляет 2-2,5 мм, при этом золотник успевает набрать достаточную В момент, показанный на рис.З-а поршень в начале рабочего хода занимает крайнее левое положение, при этом золотник Т занимает также крайнее левое положение (усилие на правый торец золотника больше чем на левый из-за разности площадей торцов, на которые воздействует сжатый воздух). От пробки пускового крана через отверстие «а» сжатый воздух поступает к золотниковой коробке (полость «б»). Далее по каналам «в» золотника, через отверстия «г» втулки золотника 2 сжатый воздух поступает в левую полость цилиндра перфоратора. Под действием давления сжатого воздуха поршень 5 перемещается вправо (рабочий ход). Воздух из правой полости цилиндра вытесняется через выхлопное отверстие «д» до тех пор, пока поршень-ударник не перекроет это отверстие своей правой кромкой. Продолжая двигаться вправо, поршень открывает своей кромкой канал «е», через который сжатый воздух поступает в полость «ж» Золотниковой коробки с левой стороны фланца «н» золотника, заставляя золотник перемещаться вправо (рис. 3-6). Перемещение золотника составляет 2-2,5 мм, при этом золотник успевает набрать достаточную Достоинствами золотникового воздухораспределения являются: - более экономичный расход сжатого воздуха при работе; возможность бурения при перепадах давления в шахтной сети (менее чувствительны к падению давления сжатого воздуха в сети); - возможность работы в условиях отрицательных температур. Недостатками золотникового воздухораспределения являются: - большая масса золотника, что замедляет его перемещение (поэтому не рекомендуется для бурильных головок с большой частотой ударов); 3.3-3.2. Клапанное воздухораспределительное устройство Данный вид воздухораспределения применяется во всех типоразмерах переносных перфораторов (за исключением ПП-6З СВП) Клапанное воздухораспределительное устройство (рис. 4-а) состоит из кольцевого фланцевого клапана 7, клапанной коробки 6 с отверстиями 2 и крышки 5. Сжатый воздух от пускового крана через отверстие «а» поступает по каналам «б» к клапанной коробке. Далее по каналам 2 проходит в кольцевую полость «в», откуда поступает в левую полость цилиндра по зазору между клапаном и крышкой 5, клапан 7 перемещается в крайнее левое положение, поршень-ударник 9 перемещает вправо. Отверстие 4 служит исключительно для запуска перфоратора и на дальнейшую работу воздухораспределительного устройства ввиду своего малого сечения не влияет. Двигаясь вправо, поршень-ударник перекрывает выхлопное окно «И» и сжимает в правой полости цилиндра 8 оставшийся воздух, который по каналу «Д» проходит в кольцевую полость «Г» и давит на левый торец клапана 7. Двигаясь дальше вправо, поршень-ударник открывает выхлопное отверстие «И» и сжатый воздух из левой полости цилиндра уходит в атмосферу, при этом давление на правый торец клапана 7 резко уменьшается и он перемещается в крайнее правое положение (рис. 4-6). В это время поршень-ударник 9, продолжая двигаться по инерции, наносит удар по торцу бура. Совершив удар, поршень-ударник отскакивает от бура и подхватываемый сжатым воздухом, поступающим из полости «Г» и канала «Д», начинает совершать обратный ход, поворачивая при этом бур. Двигаясь влево, поршень-ударник, перекрывая выхлопное отверстие «И», сжимает воздух в левой полости цилиндра, который давит на правый торец клапана 7. При дальнейшем движении поршень-ударник открывает выхлопное отверстие «И» и соединяет правую полость цилиндра с атмосферой, давление в канале «Д» падает, а следовательно, падает и давление, действующее на левый торец клапана 7. Под действием давления справа клапан перебрасывается в левое положение, сжатый воздух из сети проходит в левую полость и снова начинается рабочий ход. Характерной особенностью клапанного воздухораспределительного устройства является то, что клапан перемещается под действием воздуха, сжимаемого в цилиндре самим поршнем-ударником, при этом происходит выхлоп поступающего из сети сжатого воздуха через выхлопное отверстие «И» в атмосферу. Клапанные устройства просты, надежны в работе и быстроходны. Так как ход клапана составляет 0,5-1мм, перемещение клапана длится очень малое время, благодаря чему уменьшаются потери сжатого воздуха. Это устройство может обеспечить большое количество ударов поршня-ударника, поэтому они обычно устанавливаются в коротко-ходовых перфораторах (длина хода - 0,5 1 от диаметра поршня) с большой частотой ударов (при большем ходе будет, заметно сказываться тормозящее противодействие воздуха, сжимаемого в полостях цилиндра поршнемударником во время своего движения). К недостаткам клапанных механизмов относятся: - их неэкономичность из-за прямого выхода сжатого воздуха в атмосферу через выхлопное окно перфоратора при перемещении клапана; - неудовлетворительная работа перфораторов вследствие перепада давления в шахтной сети и отрицательных температур окружающего воздуха. 3.3.4. Механизм поворота бура Наличие механизма поворота бура (рис. и 2) в перфораторах позволяет получить шпур правильной цилиндрической формы, а также лучше использовать скалывающие усилия, возникающие в породе при внедрении в нее в момент удара лезвия коронки. У переносных перфораторов осуществляется зависимое вращение бура от движущегося поршня-ударника. После каждого удара по торцу бура поршень-ударник при помощи храпового механизма поворачивается во время холостого хода на некоторый угол. Механизм поворота (рис. 1, 2) состоит из геликоидальной гайки 14, закрепленной в поршне-ударнике 4, стержня 15 с геликоидальной нарезкой, головка которого имеет четыре гнезда для собачек 26 (рис. 1, 2) и храпового кольца 17, к зубьям которого при помощи конических пружин прижимаются собачки (рис. сеч. ББ). Храповое кольцо 17 (рис. 2) неподвижно закреплено в цилиндре 2 (рис. 1, поз. с). В свою очередь, поршень-ударник прямолинейными шлицами входит в пазы поворотной буксы 7, соединенной с концевой буксой 8, в которую вставлен шестигранный хвостовик бура. Собачки позволяют геликоидальному стержню 15 вращаться только в одном направлении - против часовой стрелки. Во время рабочего хода поршня-ударника 4 геликоидальная гайка 14, двигаясь вместе с ним вперед, давит своими выступами на шлицы геликоидального стержня 15 и заставляет его вращаться против часовой стрелки, собачки 26 при этом проскальзывают по зубьям храпового кольца 17 и не препятствуют повороту стержня- После нанесения удара поршень-ударник движется назад. При этом геликоидальная гайка 14 не может повернуть стержень 15,так как собачки 26 упираются торцами в зубья храпового кольца 17 и вследствие этого поворачивается сам поршень-ударник 4, от которого поворачиваются поворотная и концевая буксы 7, 8 и соответственно бур. Крутящий момент в перфораторах имеет незначительную величину, а мощность вращательного механизма, как правило, составляет не более 15 0/0 от ударной мощности. 3.3.5. Устройства Для удаления из шпура буровой мелочиОчистка шпура от буровой мелочи может производиться: водой, подаваемой в буровую штангу вдоль ее оси (осевая подача воды); водой, подаваемой в буровую штангу сбоку (боковая подача); продувкой; отсосом шлама из шпура. Осевая (центральная) подача воды в буровую штангу (рис. 5- а) предусмотрена на многих выпускаемых перфораторах (ППЗ6В, ПП54В, ПП6ЗВ). Вода к головке перфоратора подводится гибким шлангом (рис. 1, поз- 13). Проходя через фильтр, вода попадает в трубку 12, которая проходит через геликоидальный стержень 15, поршень-ударник 4 и входит своим концом на 30-40 мм в осевой канал бура. При ударах поршняударника по буру трубка остается неподвижной. При помощи золотника 18 и деталей 19, 20 при повороте воздушного крана 9 осуществляется автоматическое включение подачи воды при бурении и отключение ее при запуске и остановке перфоратора. Подача воды в перфоратор регулируется краном 28. Давление поступающей воды должно быть приблизительно на одну атмосферу ниже давления сжатого воздуха, иначе она может проникать внутрь перфоратора. смывать смазку с трущихся частей (поршень-цилиндр) и вызывать их коррозию. Недостатками осевой промывки являются: насыщение воды пузырьками сжатого воздуха, попадающего в шпур по зазору между водяной трубкой и осевым каналом штока поршня-ударника; невозможность подачи большого количества воды в шпур из-за ее сравнительно малого давления и небольшого сечения водяной трубки- В перфораторах ППЗ6ВБ, ПП54ВБ ПП6ЗВБ вода в бур подается при помощи муфты боковой промывки. При боковой подаче воды в буровую штангу (рис. 5, в) муфта 10 надевается на специально обработанную цилиндрическую часть хвостовика бура (например, диаметром 30 мм). Герметизация муфты на хвостовике осуществляется резиновыми манжетами. Вода поступает в осевой канал бура через специально просверленные в хвостовике бура отверстия (торец, по которому бьет поршень-ударник, зачеканивается). Боковая подача воды исключает возможность аэризации воды и поступления ее внутрь перфораторов, однако необходимость специальной механической обработки хвостовика бура и резкое ослабление его радиальными отверстиями являются сущестенными недостатками такого устройства. Центральный пылеотсос буровой мелочи из шпура (рис. 5-6) целесообразно применять при проходке шахтных стволов с большим притоком воды, а также при бурении в районах вечной мерзлоты, высокогорной и пустынной местности, где подача воды на рудник затруднена. Отсос шлама осуществляется через отверстия коронки по центральному каналу бура, а затем по центральному-расположенной трубке и пылеотводящему рукаву 4 (рис. 5-6). Разрежение, необходимое для отсасывания пыли, создастся обычно пневматическим эжектором, который помещается в пылеулавливающем устройстве 7, или в пылеулавливающем рукаве 4, или в головке самого перфоратора З |