Чем отличается гусеничный привод буровой установки от всех других типов приводных валов?
Экскаваторы постоянно управляются. Бульдозеры непрерывно толкают. Самосвалы часами перевозят грузы. Буровая установка ничего из этого не делает. Она стоит неподвижно — бурит — от 85 до 951 тонн своего рабочего времени. планетарный редуктор привода гусениц Она активируется только во время перемещения буровой колонны: кратковременное перемещение для изменения положения между буровыми скважинами, которое обычно охватывает от 5 до 30 метров, занимает от 1 до 3 минут и происходит от 15 до 60 раз за смену.
Низкий рабочий цикл может наводить на мысль о низкой нагрузке на привод рельсов. На самом деле всё наоборот. Во время движения трамвая привод рельсов должен быстро выполнить три сложные задачи:
Буровая установка находилась в неподвижном состоянии от нескольких минут до нескольких часов во время бурения. Гусеницы могли просесть в грунт. Момент отрыва — момент, необходимый для преодоления статического трения и сцепления с грунтом, — может превышать момент перемещения в установившемся режиме в 1,5–2,5 раза. Привод гусениц должен обеспечивать этот пиковый момент без задержек.
Буровая установка перемещается по поверхности уступа или площадки со скоростью от 1,5 до 3,5 км/ч, обходя отвалы, другое оборудование и маркеры зоны взрывных работ. Оператор должен сохранять курсовую устойчивость на склонах с уклоном до 10–151 тонн в три раза выше, что характерно для карьерных и горных уступов.
На последних 0,5–2 метрах трамвайной линии буровая установка должна плавно замедляться и останавливаться таким образом, чтобы осевая линия буровой мачты находилась в пределах 50–100 мм от целевого положения скважины. Такое микропозиционирование на скорости, близкой к нулевой, требует передачи крутящего момента без люфта — любой люфт в планетарных передачах напрямую приводит к перерегулированию или колебаниям положения.
Время цикла между буровыми площадками — как привод гусеничного хода определяет производительность бурения.
В процессе бурения — при бурении взрывных скважин на уступах шахт, забивке свай на строительных площадках, геотехнических изысканиях — основным показателем производительности является количество пробуренных скважин за смену. Каждая скважина требует трех временных составляющих: перемещение (забивка гусениц), подготовка (выравнивание и установка мачты) и бурение (вращающаяся головка). Время перемещения является составляющей, наиболее непосредственно зависящей от производительности гусениц.
| Тип буровой установки | Вес (т) | Расстояние трамвая | Скорость трамвая | Время трамвая | Крутящий момент (Нм) |
|---|---|---|---|---|---|
| Буровая установка для взрывных работ (роторная) | 60 – 120 | 5 – 15 м | 1,5 – 2,5 км/ч | 30–90 сек. | 50 000 – 100 000 |
| Буровая установка для забивки свай (CFA / забивная) | 40 – 90 | 3 – 10 м | 1,0 – 2,0 км/ч | 20–60 сек. | 35 000 – 75 000 |
| буровая установка с молотком DTH | 25 – 55 | 5 – 20 м | 2,0 – 3,5 км/ч | 20–60 сек. | 20 000 – 45 000 |
| HDD (горизонтально-направленный) | 15 – 45 | 50 – 500 м | 2,5 – 4,0 км/ч | 2–10 мин | 15 000 – 40 000 |
Расчет производительности: Буровая установка для взрывных работ, производящая 40 скважин за смену со скоростью 7 метров на скважину: общее время бурения = 40 x 8 мин = 320 мин. Общее время перемещения (60 сек/скважина) = 40 мин. Время подготовки (90 сек/скважина) = 60 мин. Итого = 420 мин (7 часов). Если скорость перемещения можно увеличить на 30% за счет более быстрого привода рельсов, время перемещения сократится с 40 до 28 мин — экономия 12 минут за смену, что эквивалентно 1,5 дополнительным скважинам. При цене 3,50 долларов США за тонну взорванной породы и 500 тоннах на скважину, эти 12 минут экономии времени перемещения обеспечивают дополнительную производительность в размере 2625 долларов США за смену.
Точное позиционирование — как гусеничный привод обеспечивает точность до сантиметра при весе 80 тонн.
Схема расположения взрывных скважин на уступе карьера предусматривает интервалы от 3 до 5 метров. Буровая установка должна расположить свою мачту с точностью до 50–100 мм от заданного центра скважины. На современных буровых установках с GPS-навигацией система направляет оператора к цели, но точность позиционирования должна обеспечиваться гусеничным приводом.
Когда оператор отпускает рычаг управления движением, чтобы остановить установку, гидравлический двигатель замедляется до нуля. Любой люфт в планетарной зубчатой передаче позволяет звездочке немного повернуться за пределы заданной точки остановки — машина движется накатом на величину люфта, умноженную на радиус звездочки. При люфте в 10 угловых минут на звездочке с межосевым расстоянием 600 мм: перерегулирование = (10/60) x (π/180) x 300 = 0,87 мм. Это пренебрежимо мало. Но при 30 угловых минутах (изношенный редуктор): перерегулирование = 2,6 мм. А с учетом динамических эффектов замедления 100-тонной машины на склоне фактическая погрешность позиционирования из-за люфта редуктора может достигать 20–50 мм — значительная часть от общего запаса точности в 50–100 мм.
На последних 0,5–2 метрах каждого трамвая привод рельсов должен работать на очень низкой выходной скорости — 0,1–0,5 об/мин на звездочке. При этой скорости гидравлический двигатель работает со скоростью 10–50 об/мин (при передаточном отношении 100:1) — близко к нижнему пределу плавной работы гидравлического двигателя. Любые заедания, пульсации крутящего момента или проскальзывания в планетарной зубчатой передаче на этой скорости приводят к рывкам, которые оператор не может компенсировать. Профиль зубьев и качество обработки поверхности должны быть оптимизированы для плавной и равномерной передачи крутящего момента при скорости, близкой к нулевой выходной — требование, которому не соответствуют стандартные приводы рельсов строительного класса.
Расчет крутящего момента при движении по гусеничному ходу — подбор размера гусеничного привода для буровой установки взрывных работ.
Уникальной особенностью буровых установок является фактор отрыва: Буровая установка, которая находилась в неподвижном состоянии от 10 до 30 минут во время бурения скважины, проседает на поверхность земли. Гусеницы уплотняют грунт, и грунт частично уплотняется вокруг башмаков. Для отрыва от этого застывшего положения требуется усилие, в 1,5–2,5 раза превышающее усилие, прилагаемое при движении в установившемся режиме — пиковое значение, с которым редко сталкиваются экскаваторы и самосвалы, поскольку они часто двигаются и не проседают. Момент отрыва является пиковым условием для расчета размеров гусеничных приводов буровых установок, даже несмотря на то, что он возникает менее чем за 2 секунды за одно движение.
Три типа отказов, характерных для приводов гусеничных траков буровых установок.
В результате обрыва вала происходит скачок крутящего момента в месте соединения двигателя и редуктора — на шлицевом соединении солнечной шестерни. На буровых установках, работающих в глинистых грунтах (которые плотно уплотняются вокруг неподвижных направляющих), скачок крутящего момента может достигать 2,5 раз больше установившегося крутящего момента. Повторяющиеся скачки высокой амплитуды приводят к усталости зубьев шлицевой шестерни, вызывая микротрещины в области корня шлица. В конечном итоге зуб шлица ломается, и вал двигателя начинает свободно вращаться внутри редуктора — полная потеря привода с этой стороны.
По мере износа зубьев планетарной шестерни в результате тысяч циклов перемещения и позиционирования, люфт увеличивается от заданного значения (обычно от 8 до 15 угловых минут) до 25–40 угловых минут. Перерегулирование при позиционировании растет пропорционально. Бурильщик компенсирует это, приближаясь к каждой точке бурения медленнее, что снижает скорость перемещения и приводит к потере от 2 до 5 дополнительных скважин за смену из-за сокращения времени цикла. Многие операторы не замечают этой постепенной потери производительности, поскольку она развивается в течение нескольких месяцев.
При бурении взрывных скважин образуется непрерывный поток шлама, который падает вокруг основания буровой установки, покрывая гусеничные приводы абразивной пылью и стружкой. В отличие от экскаваторов (где гусеничный привод частично защищен рамой гусеницы), гусеничные приводы буровых установок полностью открыты для зоны падения шлама. Со временем мелкие частицы породы проникают в стыки корпусов, вентиляционные клапаны и уплотнительные поверхности. Попав в масляную ванну, частицы действуют как притирочная паста, ускоряя износ зубьев шестерен и подшипниковых поверхностей в 3-5 раз быстрее, чем в чистой среде.
Корейские гусеничные приводы EverPower для буровых установок
Планетарный редуктор с гусеничным приводом для буровых установок — часто задаваемые вопросы
Компания Korea Ever-Power предлагает планетарные редукторы для привода гусениц буровых установок с крутящим моментом от 15 000 до 100 000 Нм, с низким люфтом и пылезащитой, для применения в бурении взрывных скважин, забивке свай, погружном бурении и горизонтально-направленном бурении. Укажите модель вашей буровой установки и целевую точность позиционирования для получения рекомендаций по техническим характеристикам.
Редактор: Cxm
