2 Розробка бурильного устаткування екскаватора

ЕО-5124

2.1 Аналіз бурильного устаткування будівельних машин

З початку 90-х років отримали нове життя буроинъекционные палі. Вони сильно понизили відсоток використання паль попередньої готовності (збірних залізобетонних паль).

По характеру виготовлення такі палі можуть бути розділені на три основні типи:

а) палі з виїмкою грунту

б) з частковою виїмкою

в) без виїмки грунту по стовбуру палі.

Технологія пристрою паль розроблена в Нідерландах в 1960 р. і полягає в утворенні свердловини під палю без витягання грунту за рахунок його ущільнення угвинчуваною інвентарною сталевою трубою, нижній кінець якої закритий ріжучим наконечником, що залишається в грунті. Палі виготовляються установками обертально-вдавлюючої (що витягує) дії. П'ятої майбутньої палі служить чавунний гвинтовий наконечник, що «втрачається», який виставляється на задану точку поверхні грунтової підстави.

До наконечника штиковим з'єднанням через потрійну гідроізолюючу м'яку прокладку кріпиться нижній кінець штатної бурової товстостінної труби, верхній кінець якої затиснутий в силовому робочому органі бурового столу, що переміщається по направляючій стрілі.

Свердловина для майбутньої палі створюється шляхом обертально-вдавлюючого занурення системи «наконечник – бурова труба» до заданої відмітки

Малюнок 2.1 Гідравлічна роторна бурова установка на гусеничному ходу фірми Bauer BG-15H

.

Малюнок 2.2 Гідравлічна роторна бурова установка на гусеничному ходу фірми KLEMM GH105

Таблиця 2.1 Гідравлічних роторних бурових установок на гусеничному ходу

Макс. Діаметр мм.	Модель	Макс. Глибина м.	Макс.Момент кНм, що крутить	Потужність двигуна кВт.	Загальна Маса т
1200	SR-20	40	100	127	27
1500	SR-30	48	130	205	37
1500	SR-40	55	162	224	50
2000	SR-50	61	162	224	54
1800	SR-60	60	201	388	62
2500	SR-70	77	266	360	79
2500	R-625	77	240	300	70
3000	SR-90	77	333	500	113
3500	SR-100	92	452	500	140

Установки з шнековим буром безперервної дії

Палі буряться шнековим буровим верстатом. Даний метод буріння дає можливість здійснювати екскавацію самих різних грунтів, сухих або перенасичених водою, вільних або зв'язаних, а також проникати через малопотужні формації м'якого грунту, як, наприклад, важкі суглинки, вапняки, пісковики і так далі Робота системи не супроводиться ні ударами, ні вібрацією; крім того, це дуже надійне устаткування – воно апробоване згідно вимогам законодавства, що робить цей спосіб найзручнішим методом закладки паль при будівництві, що виконується в центрах міст. Така споруда паль дозволяє працювати близько до існуючих конструкцій. Крім того, така екскавація не вимагає застосування бентонітового бурового розчину, що означає зменшення вимог до умов і простору на будівельному майданчику, відсутність небезпеки забруднення бентонитом і, як наслідок, спрощення всіх проблем, пов'язаних з утилізацією вибраних матеріалів. Знижений об'єм грунту, винесеного на поверхню шнековим буром, означає зменшення об'єму вийнятого грунту, який слід транспортувати до місця його утилізації. Досвід отриманий протягом 30 років в області установки буронабивных паль дозволяє користуватися цією системою навіть у важких грунтах завдяки застосуванню різних зубів і шнеків.

Таблиця 2.2 Установок з шнековим буром безперервної дії

Модель	Макс. Діаметр мм.	Макс. Глибина м.	Макс. Момент кНм, що крутить	Макс.ськорость буріння об/мин.	Потужність двигуна кВт.
SF-50	900	25	95	165	510
SF-70	1000	28	161	224	680
SF-80	1000	27.5	165	250	680
SF-120	1200	31	300	500	1160
SR-20CFA	750	15.3	100	127	280
SR-30CFA	750	19	130	205	380
SR-40CFA	1000	20	160	224	520
SR-50CFA	1000	21	180	224	520
SR-60CFA	1000	22	201	388	560
SR-70CFA	1200	27	271	360	800
SR-90CFA	1200	28.5	333	500	1280
SR-20CFA	1400	30.5	452	500	1480

Малюнок 2.3 Установка бурова гидрофицированная середній серії на гусеничній базі типу УБГ-СГ в транспортному і в робочому положенні.

Установка УБГ-СГ призначена для буріння інженерних свердловин в породах 1-12 категорій по буримості, зокрема, для виробництва буроинъекционных і буронабивных паль, анкерів, водознижуючих свердловин і інших робіт в обмежених умовах закритих корпусів різних будівель і на відкритих майданчиках. Компактність і вага установки забезпечують її транспортування на звичайному вантажному автомобілі, без використання великогабаритних спецпричепів. Висока прохідність і маневреність установки на гусеничній базі дозволяє легко і швидко виставляти вісь шпінделя обертача, щодо осі свердловини в обмежених умовах. Установка спеціально адаптована для виробництва буроинъекционных і буронабивных паль, що із застосуванням оригінального інструменту і приладдя підвищує продуктивність виконуваних робіт. Обертач виконаний з можливістю відведення убік, для безпечного виконання спускоподъемных операцій з використанням лебідки. Оригінальна конфігурація гідросистеми з тими, що імпортними комплектують забезпечує високу надійність роботи установки. Система сервокерування насосним агрегатом забезпечує нульову подачу гидронасосов при запуску дизельного двигуна і його роботі, підвищуючи економічність і легкий пуск при негативній температурі навколишнього повітря.

Таблиця 2.3 Коротких технічних характеристик:

Зусилля подачі, кг	10 000
Хід подачі, мм	4 000
Швидкість подачі, м/сек	0,15/0,7
Частота обертання шпінделя, об/мин	0-51
Момент сили, що крутить, Нм (макс.)	40 000
Діаметр буріння, мм (макс.)	650
Маса повна, кг, не більш	7 500

Таблиця 2.4 Умовна глибина буріння

Діаметр, мм	Глибина, м
	Порожнистими шнеками	з промивкою
Шг250	40	200
Шг320	35
Шг370	30
Шг425	25
Шг450	25
Шг550	15
Шг650	10

Буровий інструмент

Ковши шнекові, бура шнекова, бура для твердих порід, розсувні бурові розширювачі, долота, керноотборники

Малюнок .2.4 Шнекова бура для твердих порід

Рис 2.5 Шнекової бури з різними комбінаціями зубів

2.2.1 Призначення і пристрій бурового устаткування

Бурильне устаткування призначене для виробництва свердловин під пристрій буронабивных паль. Воно максимально уніфіковане з устаткуванням грейфера на напірній штанзі. Відрізняється тим, що до напірної штанги 5 замість ковша грейфера прикріплена вставка 4, усередині якої розміщені трубопроводи 3, що підводять робочу рідину до гидродвигателям обертача. Обертач 2 закріплений на вставці. 1. На нижній частині шнекового бура може бути закріплений зачистной ніж 6. Кінематична схема бурильного устаткування аналогічна кінематичній схемі устаткування «стіна в грунті». До кінця штанги прикріплений обертач, що приводиться від двох гідромоторів. Обертач, у свою чергу, приводить робочий орган — шнековий або ковшовий бур.

Вставка є проміжною ланкою між обертачем і напірною штангою. До труби 6, посиленою куточками 7, приварено кінцеве відливання 5. Штирі 2, закріплені на фланці 1 стопорними кільцями 5, призначені для з'єднання вставки з штангою. Кришки 4 закривають люки, через які обслуговують гідромотори обертача. Штифт 9 (перетин В—В) і болти в (перетин Б—Б) кріплять вставку до обертача.

Обертач служить для приводу бурильного інструменту. У зв'язку з тим, що він занурюється в свердловину разом з інструментом, це визначає його форму і розміри. Обертач складається з редуктора і двох гідромоторів 1. Гідромотори закріплені на кришці 20, встановленою на корпусі редуктора 4. На вихідних валах гідромоторів посаджені шестерні 19 першому ступеню редуктора. Шестерні зачіпляються з колесом 3, утворюючи пари з внутрішнім зачепленням. Колесо 3 за допомогою шліців приводить сонячну вал-шестерню 5 другому, планетарному ступеню редуктора. Вал-шестерня одним кінцем спирається на підшипник 2, а іншим на сателіти 18. Сателіти за допомогою осей 17 і підшипників 15 закріплені на водиле 6 і обкатуються по вінцю 16. Корпус водила через шліцьове з'єднання обертає приводний вал 12, що спирається на підшипники 8 і 9. На кінці приводного валу є шестигранник, призначений для кріплення бурильного інструменту. Манжети 7, 10 і сальникове набивання 11 ущільнюють підшипниковий вузол приводного валу підшипник 2 і зубчаті передачі змащуються розбризкуванням з масляної ванни редуктора, підшипниковий вузол приводного валу — консистентним мастилом через прес-масельничку 22. Пробка 23 (перетин В—В) служить для затоки масла в редуктор, пробка 24 для контролю рівня, а пробка 21 для зливу. Конічні підшипники 8 регулюють, знімаючи або додаючи прокладки 14. Після регулювання приводний вал повинен обертатися вільно, без заїдання, а його осьовий люфт складати 0,11—0,22 мм. Знімаючи прокладки 13, проводять підтяжку сальникового набивання 11.

Шнековий бур є збірно-зварною металоконструкцією, основою якої є центральна труба 2. До труби приварені литі лопаті 1, створюючі з нею шнек. До нижньої частини шнека за допомогою пальця 6 (перетин Б—Б) прикріплена бурильна головка 3. На бурильній головці встановлений забурювальник 4 і різці 12 (перетин Е—Е). Забурювальник і різці оснащені пластинами з твердого сплаву. Забурювальник стопориться пальцем 8, (перетин В—В), а різці болтами 11 (перетин Е—Е). Шнековий бур встановлений на шестиграннику приводного валу обертача і прикріплений пальцем 5 (перетин А—А). Пальці 6, 8 і 5 зафіксовані від випадання стопорами 7 (перетин Б—Б), 10 (перетин Д—Д) і 9 (перетин Грама-Грама).

Ковшовий бур застосовують для буріння слабких вологих грунтів. Корпус 1 бура є циліндровою ємкістю, що має відкидне днище 2. На днищі встановлені забурювальник 3 і різці 4. При обертанні бура знімається стружка грунту, який, впливаючи на клапани 8 днищ (перетин Б—Б), відкриває їх і поступає всередину корпусу.

Після заповнення грунтом бури піднімають, і грунт своєю масою закриває клапани. Днище прикріплене до корпусу віссю 7(перетин (Б—Б) і клямкою 11 (перетин В—В). Після доставки грунту до місця розвантаження повертають важіль 6 (перетин А—А), клямка поєднується з пазом в днищі і воно відкривається, повертаючись навколо осі 7. Після того, як днище відкриється, пружина 5 (перетин А—А) повертає клямку в початкове положення. Для закривання натискають краєм днища на грунт, і воно закривається. При закритті днище взаємодіє з клямкою, повертаючи її уздовж паза і розтягуючи пружину. Після проходження клямки через паз пружина повертає її в початкове положення. Днище закрите. Зазор Грама регулюють при збірці шайбами 10 і 9 (перетин В—В)._

Зачистной ніж призначений для зачистки дна свердловини після її буріння шнековим буром. По конструкції це диск 3 з суцільними різцями 2. Клапани 4 призначені для проходу грунту в простір над зачистным ножем. Зачистной ніж кріплять до шнекового бура на місце забурювальника пальцем