При обратном ходе поршень посредством храповично-винтового устройства поворачивает себя и бур на 15—40°, чтобы при после­дующем ударе лезвие бура разрушало породу в другом месте за­боя шпура.

Для примера рассмотрим конструкцию пневматического пер­форатора ПР-ЗОл (рис. 11), который состоит из цилиндра 4, ствола 6, и задней головки 1, стянутых двумя болтами, и буро-держателя 9 (при смене бура 7 скобу буродержателя отводят в сторону). К задней головке прикреплена рукоятка, с помощью которой молоток поддерживается во время работы. Внутри ци­линдра молотка размещены золотниковая коробка 2 с золотником 3, поршень-ударник 5 и поворотный механизм, состоящий из хра­пового (геликоидального) стержня 13 с подпружинными собач­ками 14. Стержень проходит через храповую буксу 15, золотни­ковую коробку и направляющую спиральную гайку поршня-удар­ника, входя внутрь последнего. При работе молотка сжатый воздух подается в золотниковую коробку и в зависимости от поло­жения золотника попеременно поступает в одну из полостей ци­линдра— спереди или сзади поршня-ударника, заставляя его со­вершать возвратно-поступательные движения. Двигаясь вправо, поршень-ударник совершает рабочий ход с ударом в конце по за­бурнику. При этом закрепленная в полости поршня гайка, скользя своими витками по винтовой нарезке стержня 13, поворачивает его. Двигаясь затем влево, поршень-ударник поворачивается уже сам относительно стержня, который в этом случае остается непод­вижным, удерживаясь храповым механизмом, и увлекает за со­бой бур посредством поворотной буксы, верхняя часть 11 которой связана с поршнем подвижным шлицевым соединением, а в ниж­нюю часть 10 входит граненый хвостик бура. Образующаяся в процессе проходки буровая мука выдувается из шпура сжатым воздухом или вымывается водой, поступающими на дно шпура по промывочной трубе 12 в канале бура. При бурении с продувкой полная очистка шпура от муки осуществляется периодическим включением интенсивной продувки. Забойный конец бура 8 арми­руется пластинами твердых сплавов ВК-8, ВК-10, ВК-Н и ВК-15. Бурение пород средней крепости более эффективно бурами, осна­щенными пластинами ВК-8, а крепкие ВК-15.

Самоходные машины для бурения шпуров в породах для по­следующего их разрыхления взрывом при разработке траншей под магистральные трубопроводы имеют, как правило, два манипуля­тора, каждый из которых состоит из стрелы и рукоятки с буриль­ной колонной на конце. По направляющим бурильной колонки передвигается пневматический молоток. Пространственное переме­щение элементов манипуляторов осуществляется гидроцилинд­рами.

Управление манипулятора может производиться из кабины ма­шиниста и непосредственно от бурильной колонки (дистанцион­ное электрическое). Дистанционное управление позволяет сокра­тить обслуживающий персонал до двух человек. Наличие манипуляторов дает возможность бурить не только вертикальные, но и наклонные (в том числе горизонтальные) шпуры. При бурении шпуров в «нитку» или в «елочку» не требуется передвигать ма­шину после каждых двух шпуров: с одной позиции обслуживается участок трассы длиной в 14,2 м.

Машины вращательного бурения

При вращательном бурении шпуров рабочий инструмент — это резцовая головка, которой через буровую штангу сообщается вра­щательное и поступательное движение (рис. 12, а). Под дейст­вием силы Q, создающей вращательное движение, и силы Р, осу­ществляющей силовую подачу (напор) инструмента на забой, ре­зец снимает стружку породы толщиной h. Разрушенная порода выдается из шпура витками спиральной буровой штанги или по­током воды или воздуха. Скорость бурения зависит от многих факторов, главными из которых являются осевое усилие, частота вращения резца, крепость породы, форма и материал резца и способ удаления разрушенной породы.

Вращательное бурение применяется преимущественно в поро­дах мягких и средней крепости (коэффициент f=1÷10 по шкале проф. М. М. Протодьяконова). Процесс вращательного бурения по сравнению с ударным — непрерывный. Поэтому вращательное бурение (в тех породах, где оно применимо) производительней ударного.

Ударно-вращательное бурение является в принципе враща­тельным бурением, но таким, при котором буровой инструмент кроме воздействия большого статически приложенного осевого усилия и крутящего момента подвергается дополнительно воздей­ствию динамических нагрузок — ударов. В результате этого резец лучше внедряется в породу и снимает более толстую стружку. Поэтому производительность ударно-вращательного бурения (в породах с f = 6÷14) больше, а энергетические затраты на еди­ницу длины или объема шпура меньше, чем при вращательном или ударном бурении.

Для вращательного бурения шпуров применяют электриче­ские, гидравлические и пневматические сверла, а также сверла, приводимые в действие двигателями внутреннего сгорания. Рабо­чим инструментом сверла является бур, представляющий собой витой металлический стержень с коронкой на конце. Стержни и коронки изготовляют из углеродистых сталей марок У7, У8, У7А, У8А, У8ГА, У9, У10, а также из рессорно-пружинной стали 55С2. Режущую часть буровых кромок часто оснащают пластинами ме-таллокерамических твердых сплавов. В очень прочных породах применяют шарошки. Буровая коронка состоит из корпуса, двух резцов (перьев) и хвостовика для соединения с буровой штангой.

Передние (режущие) грани резцов (перьев) армируются пластин­ками твердого сплава марки ВК-6 или ВК.-8. Буровые коронки в основном бывают двух типов — с симметричным (рис. 12, б) и асимметричным (рис. 12, в) расположением режущих граней на резцах. В буровой коронке второго типа, изображенной на рис. 12, в, резец А имеет более короткую режущую кромку сна­ружи, а резец В — изнутри. При бурении в твердых породах асим­метричные коронки дают большую скорость бурения, чем симмет­ричные, хотя при одинаковых условиях износ первых может быть больше.

Различают следующие элементы резцов (рис. 12,г): угол приострения пера ε, угол заострения лезвия резца β, передний угол заточки у, задний угол заточки α. Конструкция резца и его геометрия должны обеспечивать при минимальном износе полу­чение высокой скорости бурения. Практика показывает, что оп­тимальный угол приострения е, удовлетворяющий указанным ус­ловиям, составляет 120°. Задний угол заточки а также влияет на производительность бурения. Существует зависимость, которая по­казывает, что скорость бурения при постоянном давлении на ре­зец пропорциональна касательной заднего угла заточки (по Шеферду): v =ktgα, где v — скорость бурения; k — постоянная буре­ния, равная wπD, w — частота вращения резца, D — диаметр резца.

У коронок обычного типа при у = 0 резцы расположены под прямым углом к поверхности забоя шпура. Для данного случая скорость бурения выразится так