Буровая установка – это сложный механизм, испытывающий серьезные нагрузки. При этом нагрузка может быть непостоянной, так как приходится иметь дело с различными видами грунта. Работа буровой установки состоит из двух этапов. Первый – перемещение бура вверх и вниз, параллельно штоку, второй – вращение бура. Также стоит учитывать усиление подачи, то есть сопротивление грунта при заглублении, либо поднятии бура, и сопротивление породы крутящему движению инструмента. Именно поэтому одной их главных частей такого оборудования является мотор-редуктор. То, какую эффективность обеспечит привод буровой установки в отдельно взятом случае, зависит не только от его характеристик – мощности, крутящего момента, оборотов, но и от характеристик среды, в которой выполняется бурение скважины.
Назначение мотора-редуктора
При бурении скважины мотор-редуктор работает на высоких передаточных отношениях. При этом, если увеличить скорость вращения вала, то гарантии более глубокого забура не будет, так как грунт может иметь гораздо большее сопротивление, чем усилие привода. Проще говоря, бур будет крутится на одном месте, а нагрузка на двигатель увеличится, что приведет к преждевременному износу последнего. Именно поэтому использование на буровой установке качественных мотор-редукторов – это не только экономия времени, но и денег. Редуктор позволяет преобразовать крутящий момент, который выдает двигатель, и придать валу меньшую скорость на выходе, то есть привод переключается на более высокую передачу, но при этом, частота оборотов бура не растет, а увеличивается усилие его подачи и мощность. В итоге мы получаем более высокую скорость бурения скважины, экономим время и деньги.
В буровых установках усилие привода на бур передается через трансмиссию. При этом передачи могут быть цепными, зубчатыми или карданными. В более мощных машинах принято эксплуатировать цепную передачу, а для мобильного бензобура хватит и зубчатой передачи. Бур, вал мотора, и сам привод связаны в одну жесткую конструкцию, которая позволяет достичь высокого КПД. Из недостатков такой системы стоит отметить только непостоянный режим работы мотор-редуктора, так как при углублении меняются породы грунта, а значит изменяется сила сопротивления буровому инструменту. Как показывает практика, нагрузка может внезапно возрасти или наоборот уменьшиться, что приводит к ударам, высокой вибрации, как следствие, привод заклинивается. Именно редуктор позволяет выполнять своевременную смену режимов работы привода, что минимизирует переменные нагрузки на буровое устройство. При этом такой механизм обеспечивает оптимальные показатели частоты вращения, крутящего момента и усилия подачи бура, вследствие чего оборудование показывает максимальную эффективность, при нормальном режиме эксплуатации двигателя. В итоге бурильная установка будет работать стабильней и дольше.
Принцип работы мотора-редуктора
Мотор-редуктор – это привод, совмещающий в себе двигатель и редуктор. Простота такой конструкции гарантирует надежность и эффективность буровой установки. Для бурения скважин используют три вида моторы-редукторов:
Цилиндрический зубчатый мотор-редуктор. Наряду с планетаным приводом цилиндрический мотор-редуктор является оптимальным решением для небольшой буровой установки. Наиболее популярными являются агрегаты, в которых оси шестерней располагаются параллельно друг другу. Главным преимуществом такого оборудования является высокий КПД, то есть вследствие преобразования крутящего момента не теряется начальное усилие привода.
Червячный мотор-редуктор. Данный агрегат имеет прямо противоположную конструкцию. В таких приводах преобразование крутящего момента двигателя происходит посредством вращения винта-червяка. При это чаще всего применяют двухступенчатый червячный мотор-редуктор. Из плюсов такого оборудования стоит отметить плавность хода, бесшумность, а также возможность автоматической остановки двигателя при предельном сопротивлении грунта, что гарантирует безопасную работу в проблемных грунтах. Червячный механизм также чаще всего используют в небольших установках.
Планетарный мотор-редуктор – это самая популярная модификация оборудования. Современные планетарные агрегаты комплектуются частотными преобразователями, которые позволяют выполнять максимально точное регулирование работы двигателя. Сам планетарный редуктор состоит из основной шестерни, и сателлитов (небольших зубчатых колес), которые установлены на «водиле» – оси, соединяющей все элементы редуктора. Здесь превалируют два преимущества: высокая эффективность преобразования крутящего момента и компактность.
Более подробно о видах мотор-редукторов можно почитать на сайте
Особенности моделей мотор-редукторов
Для буровых установок принято использовать три типа редукторов: 4МЦ2С, ТСН и ЗМП. Цилиндрические мотор-редукторы типа 4МЦ2С производятся с расстоянием между осями 63 — 125 мм, и являются электромеханическими приводами общепромышленного назначения.
Преимущества:
Широкий диапазон оборотов на выходном валу;
Конические роликовые подшипники делают конструкцию более устойчивой к осевым нагрузкам;
Возможность реверсивного вращения валов;
Работа в электросети напряжением 380 В;
Редуктор может комплектоваться отечественными или импортными двигателями от 0,6 до 3 кВт;
Недостатки:
Малый крутящий момент;
Требователен к качеству и периодичности смазки;
Внутренние части корпуса достаточно хрупкие.
Мотор-редуктор ТСН 00.760 является оптимальным и популярным приводом для малогабаритных буровых установок. Это стандартный 2-ступенчатый цилиндрический соосный мотор-редуктор с межосевым расстоянием 125 мм. Агрегат оснащен электродвигателем АИР90L4, развивающим мощность в 2.2 кВт. Крутящий момент на валу привода составляет 370 Нм.
Преимущества:
Простая и надежная конструкция;
Компактные размеры;
Устойчивость к нагрузкам;
Ремонтопригодность;
Широкий выбор двигателей: 2.3, 3, 4 кВт.
Недостатки:
Нормальная эксплуатация возможна только на наклонных установках;
Невысокие максимальные обороты – 51.6 об/мин;
Слабые подшипники.
Планетарные мотор-редукторы типа 3МП-40 можно эксплуатировать в широком диапазоне климатических условий. Привод обладает высоким КПД, отличными показателями надежности и ремонтопригодностью.
Для комплектации планетарного мотор-редуктора ЗМП-40 применяются асинхронные двигатели серий 4АМ, АИР или А. Также возможна комплектация двигателями сельскохозяйственного исполнения 4АСУ1 и другими специальными приводами (морского, взрывобезопасного исполнения, постоянного тока, пониженного напряжения).
Преимущества:
Широкий диапазон передаточных чисел;
Бесшумная работа;
Идеален для вертикальной установки;
Небольшие размеры.
Недостатки:
Слабо подходит для сложных условий работы;
Используются слабые шариковые подшипники.
Таким образом выбор мотор-редуктора для бурильной установки напрямую зависит от ваших предпочтений. При этом стоит помнить, что каждый из представленных механизмов малопригоден для работы с постоянной нагрзукой без периодического технического обслуживания и капитального ремонта. Если мотор-редуктор периодически смазывать и заменять износившиеся запчасти, то он прослужит верой и правдой долгое время.
