Бурильные машины ударно-поворотного действия (перфораторы)

Принцип работы перфораторов: в стальном цилиндре (диаметром 60… 100 мм) под давлением сжатого воздуха совершает поступательновозвратное движение поршень из стали с частотой ударов 28,3…43 с^-1. Шток поршня в конце переднего хода наносит удар по торцу бура, заставляя буровую коронку разрушать породу в забое шпура.

При обратном ходе поршень-ударник посредством механизма поворота поворачивает бур на 15°…30°. Возвратно-поступательное движение поршня осуществляется с помощью воздухораспределительного устройства.

Техническая характеристика ручных бурильных машин (перфораторов) приведена в табл. 12. Основными частями пневматической бурильной машины (рис. 14) являются цилиндр, поршень-ударник, ствол, поворотные муфты, пусковая рукоятка, воздухораспределительный механизм, поворотный механизм, буродержатель, крышка.

Примечание. Условные обозначения в шифре перфораторов: П — переносной; Т — телескопический; К — колонковый; В — пылеподавление водой; Б — боковая промывка.

Изготовители: ленинградский завод «Пневматика», криворожский завод «Коммунист», Кыштымский машиностроительный завод им. М. И. Калинина.

ON.

ы.

Рис. 14. Конструкция перфоратора; б — общий вид; в — детали поворотного механизма;

• 1 — виброгасящее устройство; 2 — впускной кран; 3 — поворотный механизм; 4 — золотниковая (клапанная) коробка;
• 5 — золотник (клапан); 6,7 — передняя и задняя полости цилиндра; 8 — глушитель шума; 9 — выхлопное отверстие;
• 10 — поршень-ударник; 11 — цилиндр; 12 — поворотная букса; 13 — грандбукса; 14 — трубка для подачи воды в буровую штангу; 15 — буродержатель; 16 — буровая штанга; 17 — стяжные болты; 18 — автоматическая масленка; 19 — воздушная магистраль; 20 — геликоидальный стержень; 21 — храповая букса; 22 — собачки; 23 — геликоидальная гайка

Рис. 14. Продолжение

Рис. 14. Окончание

Крышка, цилиндр, ствол с буродсржатслсм соединяются при помощи стяжных болтов с гайками.

Сжатый воздух от воздухопроводной магистрали к бурильной машине подводится по шлангу диаметром 10…51 мм. Выпуск сжатого воздуха в воздухораспределительную коробку производится поворотом рукоятки, надетой на трехходовой воздушный кран.

При подаче рукоятки вперед до упора сжатый воздух полностью поступает в бурильную машину. При среднем положении рукоятки впуск сжатого воздуха производится частично на неполное давление (забурка шпуров). Вода для промывки шпура проходит через перфоратор по трубе (при центральной промывке) или промывочную муфту, минуя перфоратор (при боковой промывке).

Воздухораспределительные устройства, применяемые в перфораторах, делятся на клапанные (кольцевой или откидной клапан), золотниковые (с фланцевым, полым цилиндрическим, управляемым, катушечным, жесткосвязанным золотником), бесклапанные.

Клапаны бывают шариковые, мотыльковые, кольцевые, откидные. В клапанах воздухораспределительных устройств каналы закрываются и открываются сразу на полное сечение, при золотниковых — впускные каналы открываются и закрываются постепенно при надвигании на них золотника, за счет чего достигается высокая энергия удара, наибольший крутящийся момент, сравнительно большая экономичность расхода воздуха, уменьшенная отдача, автоматичность действия, безотказность и четкость работы ударного механизма. Однако они не обеспечивают такой частоты ударов, как клапанные. К достоинствам воздухораспределительных устройств с кольцевым клапаном относится малый ход клапана, следовательно, высокая скорость перебросок его и малые участки утечки воздуха. Это устройство надежно в работе и широко применяется в перфораторах.

При клапанном воздухораспределении воздухораспределительный механизм (рис. 15) состоит из клапанной коробки 4, крышки клапанной коробки 8 и кольцевого клапана 5. Сжатый воздух попадает в кольцевое пространство 15 при открывании пускового крана 2 по каналу 14, а из него — по каналам 1 в кольцевое пространство клапанной коробки 4. Когда клапан 5 находится в левом положении, сжатый воздух через кольцевое пространство 3, образуемое между клапаном и крышкой клапанной коробки, поступает в рабочую часть цилиндра 7 и, оказывая давление на поршень 10, перемещает его (рабочий ход). В это время противоположная часть цилиндра 11 соединена с выхлопным отверстием 9. При движении поршень закрывает выхлопное отверстие и сжимает отсеченный в правой части б цилиндра воздух, который по каналу 12 в корпусе цилиндра и каналу 13 в корпусе клапанной коробки попадает в кольцевое пространство 3 и давит на верхнюю часть клапана. При дальнейшем движении поршень открывает выхлопное отверстие 9 и через него соединяет рабочую часть цилиндра с воздушным пространством. Давление сжатого воздуха в рабочей части резко понижается, клапан перемещается вправо и соединяет между собой кольцевые пространства 3. Сжатый воздух по каналам 13 и 12 поступает в противоположную часть цилиндра и, оказывая давление на кольцевую поверхность поршня, перемещает его (холостой ход). Затем поршень закрывает кольцевые выточки и сжимает воздух, оставшийся в левой части цилиндра. Сжимаемый воздух давит на клапан справа. Когда поршень проходит кольцевые выточки и соединяет левую часть цилиндра с выхлопным отверстием, клапан перебрасывается влево и повторяется рабочий ход.

Рис. 15. Схема воздухораспределепия кольцевым клапаном: а — начало рабочего хода; б — начало холостого хода

Работа воздухораспределительного устройства с фланцевым золотником происходит подобно работе с клапанным устройством. Главное отличие — наличие дополнительных каналов. Воздух по этим каналам давит на золотник до открытия выхлопного отверстия и перемещает его. Поэтому золотниковое воздухораспределение характеризуется меньшим расходом воздуха и большим КПД.

В применяющихся конструкциях пневматических бурильных машин механизм поворота бура бывает зависимого и независимого действия. У первых поворот буру передается от поршня, у вторых — от специального пневматического двигателя.

В настоящее время в основном применяются бурильные машины с поворотным механизмом зависимого действия, который состоит из поворотного винта (геликоидального стержня) со специальными канавками и головки, в гнездах которой шарнирно закреплены стопорные собачки, постоянно испытывающие нажатие от спиральных пружин через плунжеры.

Головка с собачками помещается в храповой буксе с внутренней зубчатой поверхностью. Храповая букса жестко закрепляется шпонкой в корпусе перфоратора.

Поворотный винт сопряжен с поршневой (ротационной) гайкой, ввинченной в поршень. Шток поршня на своей наружной поверхности имеет параллельные выточки, в которые входят выступы ведущей (поворотной) муфты, соединенной с патроном хвостовика (поворотным патроном).

При рабочем ходе поршня поворотный винт поворачивается на угол 15°…30° за счет спирального расположения канавок на винте. При обратном ходе поршня стопорные собачки, упираясь в зубцы храповой буксы, препятствуют вращению головки винта, заставляя тем самым вращаться поршень. Вращательное движение поршня через ведущую муфту сообщается буру.

Колонковые бурильные машины более мощные, чем ручные. Их применяют для бурения шпуров с колонок, манипуляторов и бурильных кареток при проведении горизонтальных и наклонных выработок в породах от средней крепости до самых крепких. При очистных работах колонковые перфораторы применяют для бурения скважин глубиной до 25 м из подэтажных штреков.

Колонковый перфоратор имеет такое же устройство, как и ручной, но отличается большими размерами и имеет приливы для крепления и передвижения их в салазках автоподатчика.

Телескопные бурильные машины применяют при бурении шпуров в восстающих (рис. 16), в кровле горизонтальных выработок для навески коммуникаций и под анкерную крепь. Их устройство, в принципе, такое же, как и ручного перфоратора, но удар от поршня буру передается через промежуточный боек, расположенный в передней головке и предохраняющий цилиндр от засорения буровой пылью.

Цилиндр соединен с головкой телескопной колонки двумя стяжными болтами, проходящими сквозь проушины в передней головке перфоратора. Сжатый воздух подводится по шлангу к воздушному колену, откуда он поступает в перфоратор и цилиндр телескопной колонки. Впуск воздуха регулируется воздушным краном. При забуривании проходчик придерживает перфоратор с помощью рукоятки, в которой находится клапан разгрузочного устройства. При нажатии на кнопку клапан открывает выход воздуха из цилиндра колонки наружу и молоток опускается вниз.

Рис. 16. Схема бурения телескопным перфоратором: 1 — буровая коронка; 2 — буровая штанга; 3 — перфоратор;

4 — шланги для подачи воды и сжатого воздуха; 5 — автомасленка

При бурении шпуров с промывкой вода через специальный штуцер подается в полость задней головки и в промывочную трубу.