v = ktg(90° — β).

Из уравнения следует, что увеличение угла заострения лезвия Р приводит к уменьшению скорости бурения и наоборот. Исходя из условия прочности режущей кромки резца, существует предел увеличения угла а.

При бурении резцами с передним углом заточки у зависимость производительности бурения выражается уравнением

vv =--- — или

(cos y)m

_ wπD tg a

Vy = (cosV)m '

где vy — скорость бурения при угле у; v — скорость бурения ко­ронкой с резцами, перпендикулярными к поверхности шпура (у = 0); т — постоянная породы.

Численные значения т для некоторых пород таковы:

Отвердевшая глина . 17,58

Мелкий песчаник 15,2

Крупнозернистый песчаник . 9,96

Твердый песчаник . 9,67

Разность vv—v показывает, что повышение скорости бурения происходит от увеличения переднего угла заточки у. При выборе рациональной геометрии резца необходимо сочетать величину угла у, а и р, так как они функционально связаны. Например, для того, чтобы увеличить угол у, нужно соответственно уменьшить или задний угол заточки а, или угол заострения р\ В первом слу­чае это отразится на скорости бурения, так как с уменьшением угла а снижается и скорость бурения. Уменьшение же угла ог­раничивается прочностными размерами режущих кромок.

Буровые машины вращательного бурения разделяются на руч­ные и колонковые сверла и самоходные установки. При бурении шпуров ручные сверла удерживаются вручную. Их масса состав­ляет 12—23 кг. Колонковые сверла более мощны и тяжелы, по­этому для работы с ними требуются специальные механические приспособления. Самоходные буровые установки монтируются, как правило, на базе гусеничного трактора и имеют несколько од­новременно работающих сверл.

В качестве примера рассмотрим конструкцию установки БМ253. Эта двухшпиндельная буровая установка состоит из базо­вого трактора Т-130Г и навесного оборудования, включающего раму, коробку отбора мощности, вращателя, приводного вала, гидросистемы и бурового инструмента (рис. 13, а). Рама навес­ного оборудования состоит из левой и правой ферм, соединенных в задней части верхней и нижней траверсами. Спереди рама кре­пится посредством кронштейнов к лонжеронам трактора, а сзади — к рамам его ходовых тележек. Между нижней и верх­ней траверсами установлены две цилиндрические направляющие 6, по которым в процессе бурения перемещается вращатель 4 (рис. 13, 6). На внешней стенке заднего моста трактора кре­пится двухскоростная реверсивная коробка отбора мощности 2, ведущий вал которой соединен с валом отбора мощности / трак­тора шлицевой втулкой. Выходной вал коробки имеет квадратное отверстие, в которое входит нижний конец приводного квадрат­ного вала 3, шарнирно подвешенного к верхней траверсе. Привод­ной вал 3 служит для передачи крутящего момента от коробки отбора мощности 2 к подвижному вращателю 4, перемещаемому вдоль направляющих 6 при помощи гидроцилиндра подачи.

Вращатель выполнен в виде многоступенчатого раздаточного редуктора с вертикальными валами и предназначен для враще­ния двух буровых штанг 5. Первичный вал вращателя полый, имеет квадратное сквозное отверстие для прохода приводного вала. От первичного вала вращение передается через ряды шесте­рен двум выходным полым валам, через которые проходят полые ведущие штанги.

На нижнем конце каждого выходного вала ус­тановлен ключ с фиксатором для перехвата ведущей штанги при бурении скальных пород на глубину более двух метров и для ус­тановки шнековых буровых штанг. На верхних концах ведущих штанг установлены вертлюги, к патрубкам которых крепятся ру­кава для подвода воздуха от компрессора. Производительность компрессора, работающего совместно с установкой, должна быть не менее 9 м3/мин при давлении 0,5—0,6 МПа. При бурении мерзлых грунтов ведущая штанга с вертлюгом снимается и на ее ме­сто ставится шнековая буровая штанга.

Буровая машина БМ254 (рис. 14) предназначена для буре­ния вертикальных и наклонных шпуров под взрыв в скальных по­родах до XI категории и в мерзлых грунтах, может быть исполь­зована также при разрушении смерзшегося бруствера. Конструк­ция и применяемые материалы предусматривают возможность

использования буровой машины при температуре окружающего воздуха от 233 до 313 К (от —40 до +40 °С).

Машина состоит из базового трактора (ТДТ-55А с бульдозер­ным отвалом) и навесного оборудования, включающего следую­щие основные узлы и системы: основание с рамами наклона и по­ворота, колонну, коробку передач, вращатель, приводной вал, лю­нет, комплект буровых штанг различного назначения, насосную станцию, силовые гидроцилиндры, объединенные в гидросистему навесного оборудования, электро- и пневмосистемы, систему уп­равления.

Основание рамной конструкции крепится болтами к лонжеро­нам трактора. На основании при помощи роликовой поворотной опоры с внутренним зацеплением установлена поворотная рама, а на ней шарнирно укреплена наклонная рама с рабочим обору­дованием. Такое конструктивное устройство позволяет поворачи­вать рабочее оборудование на ±90° относительно продольной оси машины, вынося его на обе стороны машины или сзади нее, и производить бурение под любым углом от вертикального до гори­зонтального положения. На раме наклона размещены колонна с вращателем, приводным валом, коробкой передач и люнетом. Вращатель вместе с буровой установкой под действием гидроци­линдра подачи может перемещаться вдоль колонны, а сама ко­лонна также может перемещаться в обоймах рамы наклона под действием гидроцилиндра подачи колонны, что значительно рас-

перемещаться вдоль колонны, а сама ко­лонна также может перемещаться в обоймах рамы наклона под действием гидроцилиндра подачи колонны, что значительно расширяет возможную зону работы машины и позволяет бурить сква­жины в дне траншеи.

Комплект сменного рабочего инструмента машины включает бур с трехшарошечным долотом диаметром 76 мм для бурения скальных пород до VIII категории (рис. 15, а); пневмобур для бурения скальных пород свыше VIII категории, оснащенный коронкой диаметром 105 мм (рис. 15, 6); шнековый бур для буре­ния мерзлых грунтов резцовой головкой диаметром 105 мм с рез­цами, армированными твердым сплавом (рис. 15, в). Рабочему инструменту сообщаются два вида непрерывного движения: вра­щательное — вокруг его вертикальной оси и поступательное — вдоль оси.

Схема привода рабочего инструмента изображена на (рис. 16). От приводного вала коробки передач трактора крутящий момент передается через цепь на ведущий вал редуктора привода насо­сов, который приводит во вращение мотор-насос МН250/100 и шестеренчатый насос НШ-464. Рабочая жидкость от мотор-насоса МН250/100, работающего в режиме насоса, поступает на анало­гичный мотор-насос МН250/100, работающий в режиме мотора и вращающий ведущий вал коробки передач. Преобразованный в коробке передач крутящий момент приводит во вращение при­водной вал, а тот в свою очередь передает его посредством пере­мещающегося вдоль него вращателя буровой штанге с укреплен­ным на ней рабочим инструментом. Поступательное движение ин­струмента осуществляется за счет подачи рабочей жидкости от насоса НШ-46У через гидрораспределитель к гидроцилиндру по­дачи рабочего инструмента.