Файл: Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых..pdf

время как другие поршни вызывают напряжения до 2000 кгс/см2, а тарировочный поршень 1610 кгс/см2.

Третьим показателем является прочность самого поршня. За­

дпт геликоидальный винт, а за ней следует утолщенная часть с рез­ ким переходом к большому сечению. Ударная волна, проходя из тонкой части в утолщенную, отражается с тем же знаком, интерфе­ рирует с продолжением волны, вызывая повышение напряжений в ослабленной части поршня, что сопровождается его поломками, поэтому крайне нежелательно иметь шейки на поршне. В этом отно­ шении показателен поршень перфоратора RH-754 фирмы «Атлас Копко» с постоянно увеличивающимся сечением по длине. На конце он пмеет незначительное утолщение. Такой поршень имеет минималь­ ную «паразитную массу». Тарировочный поршень имеет «паразит­ ную массу» за счет длины; если поршень укоротить, то он будет приближаться к «идеальному».

Четвертым показателем поршня является контактная прочность ударяющего конца поршня. Замечено, что поршни, у которых сеченпе головной части больше, чем сечение хвостовика бура, имеют меньше поломок, поэтому стремятся придавать головной частп поршня большее сечение, чем сечение хвостовика. Однако это ведет к увеличению количества отраженной энергии и ухудшает первые два показателя поршня.

Вопрос о повышении контактной прочности поршня следует решать правильным выбором сталей, метода термообработки, кон­ фигурации ударяющей частп, а не увеличением сечения. Примером правильного решения может служить поршень перфоратора RH-754, контактная прочность которого достаточно высока.

При создании бурильных машин следует иметь в виду, что к пер­ фораторам с самостоятельным винтом (заднее вращение) трудно соз­ дать поршень рациональной формы для генерации эффективного ударного импульса. В этом отношении в более благоприятных усло­ виях находятся перфораторы с геликоидальным скосом на самом поршне (переднее вращение) и перфораторы с независимым вра­ щением бура.

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что ручные перфо­ раторы, выпускаемые промышленностью, имеют далеко не лучшую форму поршней. Это отрицательно сказывается на производитель­ ности перфораторов, прочности бурового инструмента, прочности тела поршня и контактной прочности ударяющего конца поршня. Из испытанных поршней наилучшие показатели имеет терировочный поршень, который при малой энергоемкости разрушения горных пород создает самые низкие напряжения в штангах. Затем идут экспериментальные поршни. Лучшим из промышленных является поршень перфоратора RH-754 фирмы «Атлас Копко». Все другие

56

промышленные поршни имеют неудовлетворительную форму и тре­ буют изменения.

Воздухораспределительные устройства1

Под воздухораспределительным устройством принято понимать систему деталей (подвижных и неподвижных), которая в сочетании с системой воздухоподводящих каналов обеспечивает движение сжа­ того воздуха в нужном направлении и, как следствие, — возвратно­ поступательное движение поршня-ударника.

Воздухораспределительное устройство перфоратора должно обе­ спечивать высокое индикаторное давление в полостях рабочего цилиндра как при прямом, так и при обратном ходе поршня-удар- нпка, в то время как в машинах ударного действия со свободным поршием-ударником основное внимание уделяется рабочему ходу. В этом принципиальное отличие схемы воздухораспределения перфо­ раторов от схем воздухораспределения ударных машин со свободным поршнем-ударинком.

Правильно выбранная система воздухораспределения определяет надежность и экономичность работы перфоратора. Она должна обе­ спечивать запуск при любом положении перфоратора, оптимальные параметры с минимальной вибрацией и отдачей, иметь простую и технологичную конструкцию.

Воздухораспределительные устройства современных перфорато­ ров можно разделить на две большие группы: клапанные и золотни­ ковые. К клапанным относятся такие механизмы, у которых испол­ нительный орган (клапан) открывает подающие сжатый воздух каналы, располояшнные по движению клапана. Золотник открывает каналы, расположенные перпендикулярно своему движению. По форме клапаны различают пластинчатые, кольцевые, фланцевые, мотыльковые, дисковые, откидные, грибовидные и другие. Золот­ ники можно разделить на две большие группы: свободные и связан­ ные с поршнем. Свободные золотники перекидываются за счет сжа­ того воздуха, поступающего по специальным каналам, а жесткий золотник механически связан с поршнем или даже располагается

на самом поршне.

Ручные высокочастотные перфораторы имеют, как правило, плоский, кольцевой или фланцевый клапаны, т. е. клапаны легкие, на перекидку которых затрачивается мало энергии и времени (0,001 — 0,015 с). Перфоратор среднего веса с нормальной частотой имеет обычно дисковые откидные клапаны. Воздухораспределение со свободным золотником преимущественно применяется в мощных перфораторах с небольшим числом ударов в минуту. Золотник на штоке поршня применяется у высокочастотных перфораторов.

1 Написано пнж. В. М. Васильевым.

57

По признаку автоматического управления регулирующим орга­ ном воздухораспределительные устройства можно подразделить на четыре класса:

I.Схемы воздухораспределеиня, у которых управление клапа

12машиностроительного завода и в перфора­ торах фирмы «Демаг» (ФРГ). Принци­ пиальная схема такого воздухораспределения (рис. 36) состоит из клапана 1, клапанной коробки 2, седла 3, направля­ ющей втулки 4, цилиндра 5 и поршняударника 6.

Направляющая втулка 4 имеет два яруса отверстий, сообщающих камеры клапана с воздухоприемной полостью 7. Отверстия яруса 8 питают сжатым воз­ духом камеру обратного хода 10, а через отверстия яруса 9 сжатый воздух по­ ступает в камеру рабочего хода 11.

Изменение направления движения

Камера рабочего хода 11 в этот период соединена с атмосферой, а клапан прижат к седлу. При дальнейшем движении поршеньударник перекрывает выхлопное окно 13 и в камере рабочего хода начинается сжатие.

Сжатый воздух давит на клапан через отверстие 14, стремясь ■его перекинуть. По мере движения поршня-ударника влево давление в камере рабочего хода увеличивается, а в камере обратного хода уменьшается и после открытия выхлопного окна клапан перекиды­ вается на впуск сжатого воздуха в камеру рабочего хода. Поршень-

58

ударник меняет направление движения на противоположное, осуще­ ствляя рабочий ход. Клапан в данный период прижат к клапанной коробке, так как камера обратного хода соединена с атмосферой. При дальнейшем движении поршня-ударника вниз выхлопное окно закрывается, воздух, который находится в камере обратного хода, сжимается и, проходя по каналам 15, давит на левую часть клапана. В конце рабочего хода поршень-ударник ударяет по хвосто­ вику бура, предварительно открыв выхлопное окно, через которое сжатый воздух из камеры рабочего хода выходит в атмосферу; давле­ ние справа на клапан падает, и он перекидывается на впуск воздуха в камеру обратного хода,

Рассмотренная схема воздухораспределения может быть реко­ мендована для перфораторов с повышенным числом ударов при коротком ходе поршня-ударника. Достоинством схемы является простота конструкции воздухораспределительного механизма. К не­ достатку следует отнести повышенный расход сжатого воздуха из-за наличия прямого продувания в момент, предшествующий перекидке клапана.

II. Схемы воздухораспределения, у которых управление клепа ном осуществляется давлением сжатого воздуха рабочих камер и давлением сжатого воздуха на дополнительную площадку клапана (в период рабочего хода), полость которой постоянно сообщается с воздухоприемной камерой через радиальный дросселирующий зазор.

Основным преимуществом механизма воздухораспределительного устройства этого класса является надежность и стабильность работы, простота и технологичность конструкции.

К недостатку данной схемы следует отнести низкий к. п. д. из-за больших потерь сжатого воздуха вследствие дросселиро­ вания. Так же как и в первом классе, здесь имеет место прямое продувание в период перекидки клапана. Этот класс схем воз­ духораспределения может быть подразделен по конструктивному признаку на следующие подклассы:

1. Воздухораспределительные устройства с фланцевым кла­ паном:

а) фланцевый клапан сопрягается с корпусом клапанной коробки по внутреннему диаметру. По данной схеме выполнены перфораторы ПР20Ли ПР25Л завода «Пневматика», ПРЗОК и ПТ45 Кыштымского механического завода;

б) фланцевый клапан имеет посадку в корпусе клапанной ко­ робки по наружному диаметру. Подобное конструктивное выполне­ ние воздухораспределительного устройства применяется в перфора­ торах фирмы «Вёлер» (Австрия).

2.Воздухораспределительные устройства с кольцевым клапаном

ввиде шайбы. Они применяются в перфораторах ПР19, ПР22, ПТ36 и ПТ29 завода «Коммунист» и в перфораторах фирмы «Медон»

(Франция).

59