Буровой станок "СБШ-250МНА-32 "

Содержание

Специальная часть

1. Назначение станка СБШ-250МНА-

2. Устройство и работа составных частей станка СБШ-250МНА-

3. Анализ работы электропривода головки бурового снаряда

4. Описание и анализ работы гидропривода вращения

5. Расчет предлагаемого гидропривода

Анализ работы электропривода головки бурового снаряда

1.3.1 Описание работы вращателя

Вращение бурового инструмента осуществляется буровой головкой через буровой став. Головка бурового снаряда состоит из:

электродвигателя, передающего крутящий момент редуктору;

двухступенчатого редуктора с передаточным числом 11,05, предназначенного для передачи крутящего момента от электродвигателя к шиннозубчатой муфте;

шинно-зубчатой муфты служащей для передачи крутящего момента от электродвигателя к опорному узлу и воспринимающей ударную нагрузку при бурении, тем самым предохраняя редуктор с электродвигателем от толчков и вибрации, возникающих при бурении;

опорного узла, предназначенного для передачи осевого усилия и крутящего момента при бурении на буровой став и далее на долото, а так же подвода воздушно-водяной смеси для охлаждения долота и очистки скважины от буровой мелочи.

1.3.2 Описание работы электропривода вращателя

На сегодняшний день привод вращения отечественных станков типа СБШ250МНА32 выполнен на основе использования электродвигателя постоянного тока типа ДПВ52 и тиристорного преобразовательного агрегата типа ТЕЗ160/460 Р. Двигатель ДПВ52 имеет специальные обмотки независимого возбуждения на напряжение 80110 В. Все четыре катушки возбуждения соединены последовательно и имеют два выходных конца. Номинальное напряжение якоря двигателя в системе Г- Д отличается от стандартных напряжений 220 или 440 В. Катушки добавочных полюсов, соединены последовательно и подключены к одной стороне обмотке якоря, от места соединения катушек с якорем дан вывод используемый в системе регулирования механизма. Катушки полюсов двигателей могут иметь класс F наряду с классом изоляции Н, обязательным для тропического исполнения. Двигатель обеспечивает высокое значение пускового момента называемого также стопорным. Двигатели работают при наклонах до 15 градусов при повышенных вибрациях, запыленности и влажности. Управление электродвигателем ДПВ52 вращателя бурового става осуществляется с помощью агрегата ТЕЗ160/ 460 Р. Агрегат получает питание из трехфазовой сети переменного тока напряжением 380 В. Преобразователь делает возможным и осуществляет в системе электропривода вращателя, двухзонное регулирование его частоты вращения, путем изменения возбуждения, в зависимости от значений тока напряжения в цепи якоря. Реверс вращения двигателя происходит с помощью контактного переключения (не оперативный) за счет переключения тока возбуждения. Из выше изложенного можно сделать вывод, что на станке типа СБШ250МНА32 применен электропривод постоянного тока по системе ТП - Д (двигатель выполнен в системе Г - Д). Применение статического силового преобразователя обеспечивает широкий диапазон регулирования, возможность формирования высококачественных статических и динамических характеристик привода, благодаря малой его инерционности, более высокий КПД, меньшие габаритные размеры и массу, рациональному благодаря этому компоновку оборудования в машинном отделении станка.

Технические данные электродвигателя постоянного тока ДПВ52.

Мощность, кВт 60

Напряжение, В 305

Ток, А 220

Частота вращения, об/ мин: номинальная 1230

максимальная 2200

Максимальный момент при трогании, Н•м 1130

Максимальный момент, Н•м 932

Применение на буровых станках электродвигателей постоянного тока ДПВ52 обусловлено рядом их достоинств (преимуществ):

Экономичное регулирование скорости в широких пределах. Регулирование скорости у двигателей возможно производить весьма плавно, в широких пределах и с совершенно незначительными потерями в регулировочном аппарате.

Большой пусковой момент даже при пониженном напряжении сети.

Высокая перегрузочная способность. Двигатели могут развивать максимальный момент во много раз превосходящий номинальный. Однако практическое ограничение максимального момента обуславливается ухудшением коммутации и искрением на коллекторе, в связи с чем двигатели развивают перегрузочный момент. М макс. = 2 • Мн. Необходимо однако заметить, что большие перегрузки не вызывают остановки двигателей.

Более надежная работа аппаратуры автоматического управления. практика показала, что большинство аппаратов автоматического управления (контакторы, реле) выполненных на постоянном токе, в условиях эксплуатации работают более надежно.

Несмотря на перечисленные достоинства электродвигателей постоянного тока (ДПВ52) им присущи ряд недостатков:

Меньшая надежность электродвигателей. Двигатель постоянного тока (ДПВ52) является конструктивно сложным. Наличие коллектора, щеток и связанного с ними искрения, особенно при ухудшении коммутации, создает большие осложнения в эксплуатации, требуя непрерывного квалифицированного надзора и частых ремонтов.

Высокая стоимость двигателей постоянного тока (ДПВ52). Сложная конструкция, наличие коллектора обуславливают более высокую стоимость двигателей.

Потери в лишней ступени преобразования электроэнергии. необходимость в использовании тиристорного выпрямителя (агрегат ТЕЗ 160/460Р) для преобразования переменного тока в постоянный вызывает помимо соответствующих капитальных затрат, постоянные потери энергии в тиристорном выпрямителе. Величина этих потерь составляет около 10% общего количества преобразуемой энергии.

Необходимость вследствие использования тиристорного преобразователя высокой инженерно-технической подготовки обслуживающего персонала. Недостаточная квалификация машинистов буровых установок не позволяет быстро и качественно произвести ремонт и замену вышедших из строя элементов преобразователя.

Большие габаритные размеры и большой вес электродвигателя усложняют монтажные и ремонтные работы.

Использование электрической энергии на подвижной части станка (буровой головке) снижают уровень безопасности работ.

Все эти недостатки приводят к мысли о использовании не электрической электроэнергии, а какого-нибудь другого более удобного в эксплуатации, более простого в конструкции, вида энергии. В данной работе сделана попытка замены системы электропривода вращения на систему гидропривода. На сегодняшний день гидропривод получает широкое применение в горных машинах на подземных открытых работах. Применение гидропривода позволяет создавать прогрессивные конструкции машин, уменьшить их габаритные размеры, повысить долговечность, расширить возможности автоматизации управления. Гидропривод обеспечивает возможность создания многоприводных систем, реализации большой мощности в ограниченных габаритах, больших пусковых моментов при надежной защите от перегрузки, точное управление перемещениями и скоростями механизмов, автономное энергоснабжение и высокую надежность. применение гидропривода в буровых станках во многом определяет безопасность труда рабочих, что является одним из основных критериев, определяющих возможность внедрения систем гидропривода.

1.4 Описание и анализ работы гидропривода вращения

1.4.1 Описание работы гидропривода вращателя.

В данном дипломном проекте сделана попытка замены системы электропривода вращения на систему гидропривода. Что в свою очередь позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ52, тиристорный преобразователь и заменить их на высокомоментный гидромотор и систему гидропривода к нему. В данном дипломном проекте существующая гидравлическая схема не изменяется, к ней добавляется новая независимая от существующей гидравлическая схема. На освободившиеся пространства в машинном отделении, вместо тиристорного преобразователя ставится новая маслостанция, предназначенная для гидропривода вращения. В результате изучения конструкционных особенностей станка можно сделать заключение о возможности применения высокомоментного гидромотора вращательного действия и насоса с объемным регулированием подачи, который в свою очередь при необходимости сможет обеспечить работу других механизмов (передвижение станка). На листе (3) представлена гидравлическая схема проектируемого привода. На буровой головке располагается высокомоментный гидромотор вращателя, который в свою очередь сообщает вращение буровому ставу. Жидкость в гидромотор поступает через гидрораспределители Р1 и Р2, которые управляются пилотами. Для защиты системы от перегрузок установлен предохранительный клапан КП1; далее в систему входят манометры и путевой демпфер, для регулирования клапана. Рабочую жидкость подает насос Н1 с объемным регулированием подачи из маслостанции. Управление гидрораспределителями осуществляется от независимой гидравлической системы насосом Н2, к которому жидкость поступает из предлагаемой маслостанции. Система управления аналогична существующей. Исследуя предлагаемую гидравлическую схему можно обратить внимание на ее конструкционную простоту. Но сделанные практические наблюдения позволяют сделать вывод о необходимости упрощения гидравлических систем. Использование предлагаемого привода вращения имеет ряд существенных преимуществ. Но перед перечислением данных преимуществ необходимо сказать, что станки бурового участка рудника «Мурунтау» работают исключительно благодаря профессионализму экипажей буровых станков и способностями электромехаников. Из практики известно, что использование календарного фонда времени на буровом участке не превышает 45%, а это во многом зависит от условий труда, удобной эксплуатации и оперативного проведения ремонтных работ. На сегодняшний день оплата труда машинистов буровых станков сдельнопремиальная, а используемая техника полностью выработала свой лимит. В связи с этим экипажи вынуждены всячески сокращать время аварийных ремонтов, это осуществляется путем упрощения конструкции и его систем, делая их более ремонтнопригодными. В связи с этим предлагаемая гидравлическая система обладает некоторыми необходимыми преимуществами:

Отсутствие редуктора и электродвигателя значительно уменьшает и облегчает конструкцию буровой головки. Исключается еще одна ремонтная единица - редуктор. Все это облегчает ремонтные и монтажные работы.

Простота системы гидропривода вращения позволяет очень быстро найти неисправность и ликвидировать ее экипажем станка, а не специальными специалистами. Объединять системы подачи и вращения не рационально и ведет только к усложнению обоих систем.

Из практики установлено, что большое количество времени при бурении уходит на вспомогательные операции, сборку и разборку бурового става. При свинчивании с опорного узла штанги необходим так называемый “рывок”, который позволяет “стронуть” резьбу и начать разборку или сборку. Использование высокомоментного гидромотора позволяет экипажу станка самому отрегулировать “рывок”. Надо учитывать вибрации при бурении и тряску при перегонах. Именно при этих работах регулировка “рывка” расстраивается и требует новой регулировки. В случае использования электропривода необходимо вмешательство специальных специалистов. А это занимает время. Использование гидромотора упрощает задачу регулировки “рывка”.

Разработанный привод вращателя предлагает две системы управления режимами вращения: а) Ручной, регулирование скорости вращения системы машинистом; б) автоматическое управление. Наличие двух систем управления является особенностью и преимуществом данного привода. На практике чаще всего используется ручное регулирование, это связано с горно-геологическими особенностями месторождения: встречающимися пустотами, “мерзляками”, большой обводненностью. Но несмотря на это автоматическое управление является перспективным.

Использование гидропривода позволяет максимально обезопасить ремонтные работы на мачте.

Конструкция станка и используемая на нем гидроаппаратура позволяет нам уже сегодня применит данную систему гидропривода не меняя основной конструкции станка.

Выводы по разделу:

В связи с вышеизложенными данными предлагаемая гидравлическая система обладает рядом преимуществ: отсутствие редуктора и электродвигателя основательно уменьшает и облегчает конструкцию буровой головки. Исключена еще одна ремонтная единица — редуктор. Все это облегчает ремонтные и монтажные работы; простота системы гидропривода вращения позволяет очень быстро найти неисправность и переводить ее экипажем станка, а не специальными специалистами; использование гидропривода позволяет максимально обезопасить ремонтные работы на мачте; конструкция станка и используемая на нем гидроаппаратура позволяет нам, использовать данную систему гидропривода не меняя основной конструкции станка.

Исходя из вышеизложенного, предлагаем заменить систему электропривода вращения на систему гидропривода. Что позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ52, тиристорный преобразователь и заместить их на высоко моментный гидромотор и систему гидропривода к нему.