Гидравлические бурильные машины

В гидравлических перфораторах и бурильных машинах в качестве энергоносителя привода используется жидкость. В настоящее время применяются механизмы, работающие при давлении энергоносителя 10—25 МПа, и осваиваются на давление 32 МПа.

Гидроперфораторы (по терминологии, предусмотренной ГОСТом, — гидравлические бурильные головки) в зависимости от назначения, принципиальных схем и конструктивных особенностей подразделяются на группы:

- по назначению: ручные, для проходческих бурильных установок, для станков глубокого бурения;

- по наличию газовых камер в машине: пневмогидравлические, чисто гидравлические;

- по соотношению мощности ударника и вращателя: ударно-поворотные, ударно-вращательные, вращательно-ударные, вращательные, универсальные;

- по типу вращателя: с зависимым вращением, независимым вращением, реверсивные, нереверсивные, с редукторным вращателем, безредукторным вращателем;

- по типу промывки: с осевой промывкой, боковой промывкой, промывкой — продувкой;

- по принципу работы ударника: струйного принципа, импульсаторного типа, гидрообъемного типа;

- по типу распределения рабочей жидкости: гибким золотником, жестким золотником (клапаном), бесклапанные;

- по видам движения золотника: поступательного, вращательного, комбинированного;

- по виду привода и управления золотником: принудительного привода (управления по времени), автоколебательного (управления по положению поршня, скорости поршня, по времени, давлению и т. д.);

- по количеству деталей в ударно-поршневой группе: однобойковые, многобойковые, плунжерные, бесплунжерные.

Наибольшее распространение получили гидроперфораторы с клапанным распределением, в которых распределительный золотник с целью исключения влияния продольных колебаний машины расположен в плоскости, перпендикулярной главной оси перфоратора. В таких гидроперфораторах с помощью регулировочного винта и изменения давления рабочей жидкости в широких пределах могут изменяться ход поршня, энергия удара и частота ударов в единицу времени. Работа поршня-ударника и золотника в масляной ванне сводит к минимуму их износ. Для выравнивания давления в гидросистеме применены мембранные пневмогидроаккумуляторы. В качестве вращателя в перфораторе использован мощный реверсивный гидродвигатель с бесступенчатой регулировкой числа оборотов. Перфоратор оснащен независимой промывкой, работающей при давлении воды 1 МПа. На сопряжении шпиндель — корпус размещена мощная пружина, сглаживающая динамику работы и способствующая повышению надежности системы и стойкости инструмента. В перфораторе предусмотрена пневмозащита от проникновения внутрь бурового шлама, обеспечивающая смазку и охлаждение хвостовика и ударника.

Наиболее распространенная рабочая жидкость для гидроперфораторов — индустриальное масло, имеющее модуль упругости при сжатии, близкий к 1700 МПа, и сжимающее в пределах рабочих давлений до 5 %.

Гидравлические бурильные машины обладают следующими преимуществами перед пневматическими:

- увеличенная потребляемая и выходная ударная мощность;

- увеличенный КПД;

- более низкий расход бурового инструмента;

- более низкий уровень шума и запыленности воздуха;

- более рациональная компоновка узлов, позволяющая сделать машину менее габаритной, достичь лучших эргономических показателей;

- большая легкость регулировки параметров бурения.

Трудности внедрения гидроперфораторов:

- более высокие точность и качество изготовления деталей, сборки и обслуживания;

- большая стоимость;

- нагрев рабочей жидкости и необходимость ее охлаждения; повышенная чувствительность к загрязнению рабочей жидкости, рабочей зоны обслуживания и ремонта;

- более высокие требования к обслуживающему и ремонтному персоналу.