Бурильно-крановая машина

Бурильно-крановая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к бурильно-крановым машинам, предназначенным преимущественно для бурения скважин и установки в них опор линий электропередач и связи.

Известно устройство для бурения скважин в грунте, включающее базовую машину, раму, шарнирно закрепленные на ней выносные опоры, установленные с возможностью поворота в продольной плоскости гидроцилиндра, шарнирно закрепленные с рамой и выносными опорами, которые шарнирно соединены между собой звеном расположенным по оси поворота опор, в котором с целью повышения надежности устройства звено выполнено в виде торсионной стяжки; оно снабжено фиксаторами, выполненными в виде двух поперечных труб с выступами, жестко закрепленных концентрично между собой с возможностью взаимодействия выступов (SU, авторское свидетельство №829844. М. кл³. Е21В 7/02. Устройство для бурения скважин в грунте / Л.И.Можейко, И.З.Дудич, A.M.Тондель (СССР). - Заявка №2711003/29-03; Заявлено 09.01.1979; Опубл. 15.05.1981, Бюл. №18 // Открытия. Изобретения. - 1981. - №18).

К недостаткам описанного устройства для бурения скважин в грунте относятся малая глубина бурения, ограниченная мощность привода бурового инструмента.

Известна также буровая установка, содержащая квадратную штангу, подвесной рабочий орган, базовую машину и гаситель реактивного момента, в которой с целью повышения надежности и снижения габаритов гаситель реактивного момента выполнен в виде направляющих с кареткой и опорными роликами для взаимодействия с квадратной штангой, причем направляющие связаны с базовой машиной (SU, авторское свидетельство №703642. М. кл². Е21В 3/02. Буровая установка / М.С.Тыкочинский, С.И.Мильковицкий, М.Ш.Окунев, А.А.Крамаровский (СССР). - Заявка №2547061/22-03; Заявлено 21.11.1977; Опубл. 15.12.1979, Бюл. №46 // Открытия. Изобретения. - 1979. - №46).

К недостаткам описанной буровой установки относится то, что квадратная штанга при больших нагрузках либо скручивается и его перемещение в направляющих становится трудновыполнимым, либо направляющие в каретке с опорными роликами просто разрушаются

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится бурильно-крановая машина, содержащая базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту со штангой, несущей буровой инструмент, расположенные на мачте блоки, крюковую подвеску и лебедку с канатом, в которой с целью упрощения конструкции крюковая подвеска снабжена фиксатором для взаимодействием с мачтой, штанга имеет блок, лебедка выполнена однобарабанной и посредством каната через блоки вышки и штанги кинематически связаны с крюковой подвеской (SU, авторское свидетельство №777195. М. кл³. Е21В 7/02. Бурильно-крановая машина / П.И.Никитенко, А.И.Тондель, Л.И.Можейко (СССР). - Заявка №2627880/22-03; Заявлено 14.06.1978; Опубл. 07.11.1980, Бюл. №41 // Открытия. Изобретения. - 1980. - №41).

К недостаткам описанной бурильно-крановой машины, принятой в качестве наиближайшего аналога, относятся малая производительность, низкая эксплуатационная надежность из-за закусывания скрученной квадратной штанги во вращателе, ненадежность трансмиссии (3) при передаче больших крутящих моментов, а также невозможность выполнения наклонных к горизонту скважин из-за разрыва потока мощности в приводе буровой штанги.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение надежности привода буровой штанги и бурового инструмента.

Технический результат - повышение производительности, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной бурильно-крановой машине, содержащей базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту с вертлюгом, буровой штангой, вращателем буровой штанги и буровым инструментом, расположенные на мачте блоки, снабженную фиксатором крюковую подвеску, одноборобанную лебедку, систему блоков и канат, согласно изобретению, буровая штанга выполнена в виде полой толстостенной трубы круглого сечения, вращатель совмещен с вертлюгом, верхний конец буровой штанги соединен с вращателем квадратным хвостиком, нижняя перемещаемая части штанги смонтирована в направляющей в виде части трубы большого диаметра, чем внешний диаметр штанги, при этом направляющая размещена в нижней части буровой мачты, а вращатель с трансмиссией базового шасси кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура, первая ступень контура размещена на звездочках, одна из которых смонтирована на выходном конце вала трансмиссии, совмещенной с осью поворота мачты относительно шасси, а другая звездочка - на валу, размещенного в полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих подвижных балок, при этом нижняя длинная балка вторым концом с возможностью углового качания шарнирно закреплена на выходном конце вала трансмиссии, вторая ступень цепного контура размещена на верхней короткой балке, при этом ее верхний конец шарнирно размещен на приемном валу вращателя, а нижний конец указанной балки смонтирован на полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих балок, на другом конце вала в полой оси смонтирована ведущая звездочка второго цепного контура, а его ведомая звездочка - на ведущем валу вращателя; каждый цепной контур снабжен зубчатой приводной цепью с шарнирами скольжения; каждый цепной контур имеет натяжной ролик, установленный на подвижной балке.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена бурильно-крановая машина в походном положении, вид слева.

На фиг.2 - то же, мачта, буровая штанга и буровой инструмент приведены в рабочее положение, вид слева.

На фиг.3 - то же, при выполнении бурения скважины.

На фиг.4 - то же, предельное нижнее положение вертлюга, вращателя, буровой штанги и бурового инструмента при выполнении глубокой скважины.

На фиг.5 - сечение А-А на фиг.4, шарнирное сопряжение удаленных от мачты концов балок посредством полой оси.

На фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.3, шарнирное сопряжение конца нижней балки с выходным концом вала трансмиссии.

На фиг.7 - сечение В-В на фиг.2, шарнирное соединение верхнего конца верхней короткой балки с приемным валом вертлюга.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Бурильно-крановая машина (см. фиг.1-4) содержит базовое шасси 1 с силовой установкой 2 и трансмиссией 3, буровую мачту 4 с вертлюгом 5, буровой штангой 6, вращателем 7 буровой штанги 6 и буровым инструментом 8, расположенные на буровой мачте 4 блоки 9, 10, 11 и 12, снабженную фиксатором крюковую подвеску 13, однобарабанную лебедку 14, канат 15, гидропривод наклона буровой мачты 4, транспортную опору 17 буровой мачты 4 и выносные опоры 18.

Буровая штанга 6 выполнена в виде полой толстостенной трубы круглого сечения. Вращатель 7 совмещен в вертлюгом 5. Верхний конец буровой штанги 6 соединен с вращателем 7 квадратным хвостовиком. Нижняя перемещаемая часть штанги 6 по высоте буровой мачты 4 смонтирована в направляющей 19 в виде части трубы большего диаметра, чем внешний диаметр буровой штанги 6, т.е. с охватом. Направляющая 19 размещена в нижней части буровой мачты 4 по ее вертикальной оси симметрии.

Вращатель 7 с трансмиссией 3 базового шасси 1 кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура. Первая ступень цепного контура 20 размещена на звездочках 21 и 22 (см. фиг.1-6). Звездочка 21 смонтирована на выходном конце вала 23 трансмиссии 3. Ось вращения звездочки 21 совмещена с осью поворота буровой мачты 4 относительно базового шасси 1. Звездочка 22 размещена на валу 24 (см. фиг.5). Вал 24 смонтирован посредством подшипниковых опор 25 в полости оси 26. Посредством полой оси 26 выполнено шарнирное сопряжение удаленных концов 27 и 28 от буровой мачты 4 разновеликих балок 29 и 30 (см. фиг.1-7).

Нижняя длинная балка 29 вторым концом 31 с возможностью углового качания шарнирно закреплена на выходном конце вала 23 трансмиссии 3 (см. фиг.6).

Вторая ступень цепного контура 32 размещена на верхней короткой балке 30. Верхний конец 33 короткой балки 30 шарнирно размещен на приемном валу 34 вращателя 7 (см. фиг.7). Нижний конец 28 указанной балки 30 смонтирован на полой оси 26 шарнирного сопряжения концов 27 и 28 разновеликих балок 29 и 30. На другом конце вала 24 в полой оси 26 смонтирована ведущая звездочка 35 второго цепного контура 32. Ведущая звездочка 35 описанного цепного контура 32 размещена на валу 24 посредством шлицов 36 и зафиксирована средствами крепления 37 (см. фиг.5). Ведомая звездочка 38 цепного контура 32 размещена посредством шлицов 39 на приемном валу 34 вращателя 7 (см. фиг.7). Между ведомой звездочкой 38 и подшипниковыми опорами 40 вертикального конца 33 короткой балки 30 размещена дистанционная шайба 41. Осевое перемещение ведомой звездочки 38, шайбы 41 и опор 40 ограничено шайбой 42 и корончатой гайкой 43. Каждый цепной контур 20 и 32 снабжен зубчатой приводной цепью с шарнирами скольжения 44. Каждый цепной контур 20 и 32 имеет натяжной ролик 45 и 46. Ролики 45 и 46 размещены на подвижных короткой и длинной балках 30 и 29.

После завершения транспортного переезда бурильно-крановую машину (см. фиг.1) с походного положения приводят в рабочее состояние (см. фиг.2). Для этого на выровненной площадке выносными опорами 18 базовое шасси 1 выставляют в горизонтальное положение. Далее, гидроприводом 16 с транспортной опоры 17 буровую мачту 4 с горизонтального положения приводят в вертикальное положение. Затем буровой инструмент 8 деблокируют с направляющей 19. Включают в работу силовую установку 2 и однобарабанную лебедку 14. При сматывании каната 15 с однобарабанной лебедки 14 последний последовательно огибает блоки 9, 10, 12 на мачте 4 и блок 12 на вертлюге 5. Свободный конец каната 15 посредством фиксатора и крюковой подвеской 13 закреплен на нижней части буровой мачты 4. При разматывании каната 15 блок 11 вместе с вертлюгом 5, вращателем 7 и буровой штангой 6 опускаются вдоль оси симметрии буровой мачты 4 вниз, а бурильная штанга 6 свободно перемещаясь в направляющей 19, перемещается вниз. При касании режущей части бурового инструмента 8 поверхности земли включают в работу трансмиссию 3. При вращении выходного конца вала 23 трансмиссии 3 получает привод вращения ведущая звездочка 21 первого цепного контура 20. Посредством зубчатой приводной цепи с шарнирами скольжения 44 первого цепного контура 20 получает вращение ведомая звездочка 22 на валу 24. С вала 24 ведущая звездочка 35 второго цепного контура 32 передает крутящий момент на ведомую звездочку 38, размещенной на шлицах 39 приемного вала 34 вращателя 7. Посредством квадратного хвостовика, размещенного в осевом отверстии вращателя 7, получает постоянный величины крутящий момент буровая штанга 6 с буровым инструментом 8. Нижний перемещаемый конец буровой штанги плавно перемещается в полости направляющей 19. Направляющая 19 обеспечивает свободное вращение буровой штанги 6 и ее вертикальное перемещение. Режущими кромками буровой инструмент 8 врезается в грунт и увлекает за собой шнековую часть. Разрыхленный грунт шнеком перемещается вверх из забоя вдоль буровой штанги 6. При забуривании буровой инструмент 8, буровая штанга 6, вращатель 7 вместе с вертлюгом 5 опускаются вдоль направляющих буровой мачты. Вертлюг 5 гасит реактивный момент бурового инструмента посредством направляющих буровой мачты, базового шасси 1 и двух пар выносных опор 18.

При завершении бурения, не выключая трансмиссию 3, оператор включает в работу однобарабанную лебедку 11. При сматывании каната 15 последний, перекатываясь на блоках 9, 10 и 12, посредством блока 11, поднимает вертлюг 5, вращатель 7, буровую штангу 6 с буровым инструментом 8.

Перемещение буровой штанги 6 вверх в направляющей 19 приводит к тому, что приемный вал 34 вместе с верхним концом 33 верхней короткой балки 30 удаляется от ведущего вала 23 трансмиссии 3. Это приводит к тому, что длинная нижняя балка 29 проворачивается на корпусе трансмиссии 3. Благодаря полой оси 26 концы 27 и 28 длинной балки 29 и короткой балки 30 проворачиваются на полой оси 26, так как межцентровые расстояния между валами 23 и 24, 24 и 34 не изменяются, а между валами 23 и 34 увеличивается, то поток мощности с силовой установки 2 посредством трансмиссии 3, первого цепного контура 20, второго цепного контура 32 и вращателя 7 передается на буровую штангу 6. При любой величине крутящего момента скручивание волокон металла буровой штанги 6 не приводит к ее заклиниванию в цилиндрической полой части направляющей 19. Наличие большой величины крутящего момента и равномерного вращения буровой штанги 6 вместе с буровым инструментом 8 обеспечивают стабильное выполнение технологического процесса. Таким образом, достигается повышение производительности, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности.

При выполнении грузоподъемных операций производится стопорение буровой штанги 6 вместе с буровым инструментом 8 в направляющей 19. Затем освобождают крюковую подвеску 13 из нижней части буровой мачты 4. Далее, при включенной лебедке 14, производят крюковой подвеской 13 подъем опор линий электропередач и их установку в скважину.

Предложенное устройство позволяет существенно упростить конструкцию бурильно-крановой машины, повысить эксплуатационную надежность привода буровой штанги 6 и производительность процесса бурения.

1. Бурильно-крановая машина, содержащая базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту с вертлюгом, буровой штангой, вращателем буровой штанги и буровым инструментом, расположенные на мачте блоки, снабженную фиксатором крюковую подвеску, однобарабанную лебедку и канат, отличающаяся тем, что буровая штанга выполнена в виде полой толстостенной трубы круглого сечения, вращатель совмещен с вертлюгом, верхний конец буровой штанги соединен с вращателем квадратным хвостовиком, нижняя перемещаемая часть штанги смонтирована в направляющей в виде части трубы большего диаметра, чем внешний диаметр штанги, при этом направляющая размещена в нижней части буровой мачты, вращатель с трансмиссией базового шасси кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура, первая ступень контура размещена на звездочках, одна из которых смонтирована на выходном конце вала трансмиссии, совмещенном с осью поворота мачты относительно шасси, а другая звездочка - на валу, размещенном в полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих подвижных балок, при этом нижняя балка вторым концом с возможностью углового качания шарнирно закреплена на выходном конце вала трансмиссии, вторая ступень цепного контура размещена на верхней короткой балке, при этом ее верхний конец шарнирно размещен на приемном валу вращателя, а нижний конец указанной балки смонтирован на полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих балок, на другом конце вала в полой оси смонтированы ведущая звездочка второго ступенчатого цепного контура, а его ведомая звездочка - на приемном валу вращателя.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый цепной контур снабжен зубчатой приводной цепью с шарнирами скольжения.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый цепной контур имеет натяжной ролик, установленный на подвижной балке.