Nội dung:
+ Trình bày một số tính năng kỹ thuật của máy khoan đá
+ Giới thiệu tổng thể về máy khoan đá
+ Trình bày nguyên lý hoạt động của máy khoan đá.
1. Đặc tính kỹ thuật của máy khoan đá:
Máy khoan đá là máy khoan được sản xuất và cung cấp theo đơn đặt hàng bởi công ty Asia Consulting Limited. Đây là loại máy khoan tương đối hiện đại của Nhật Bản có nhiều tính năng kỹ thuật ưu việt hơn một số loại máy khoan đá khác đang được dùng ở Việt Nam hiện nay. Đầu dẫn động khoan được thiết kế và chế tạo theo phương pháp đập xoay dẫn động bằng thuỷ lực có tốc độ khoan khá cao, tần suất đập lớn nên năng suất khoan cao. Toàn bộ các cơ cấu khoan, cơ cấu điều khiển, máy nén khí, bơm thuỷ lực và các côm chi tiết khác đều được bố trí trên mét xe xích.
+ Đường kính của mũi khoan là F76
+ Chiều dài cần khoan là 3157 mm.
+ Đầu dẫn động nặng 185 (Kg), tần suất đập 2250 ¸ 2500 lần/phút, tốc độ quay 0 ¸ 250 vòng/phút.
+ Hệ thống thay cần khoan có thể chứa được 5 + 1 (cần ban đầu) cần khoan do đó có thể khoan được lỗ có chiều sâu đến 18. 9 m mà không cần dừng máy.
+ Góc lắc của giàn khoan phải/ trái là 30o/ 30o.
+ Góc lắc của giàn khoan phải/ trái là 30o/ 30o.
+ Góc quay của giàn khoan (theo phương ngang) là 60o
+ Góc nâng/ hạ là 40o/ 20o.
+ Góc nghiêng của giàn khoan ( quay theo phương đứng) là 90o.
+ Động cơ nổ có công suất là 215 Kw, tốc độ 2500 vòng/ phút.
+ Máy nén khí dung tích 8. 1 m3/phút, áp suất 8 at
+ Tổng chiều dài toàn bộ của máy là 7800 mm.
+ Chiều dài giá đỡ giàn khoan là 6750 mm
+ Chiều dài hành trình chuyển động của đầu khoan trên giá là 4200 mm
+ Chiều dài hành trình trượt của giá là 1500 mm
+ Tổng chiều rộng của máy là 3490 mm.
+ Tổng chiều cao của máy là 3730 mm.
+ Xe xích có gầm cao 520 mm, tốc độ di chuyển 0 ¸ 3. 1 Km/giờ, có thể di chuyển
trên đường có độ dốc tới 30o.
+ Tổng trọng lượng của máy: 15200 kg
2. Nguyên lý hoạt động của máy khoan đá
Máykhoan đá là máy khoan hoạt động theo nguyên lý khoan đập xoay dẫn động bằng thuỷ lực. Các chuyển động của các cơ cấu được dẫn động nhờ một hệ thống các xi lanh thuỷ lực, động cơ thuỷ lực. Dưới đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động chung của máy:
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy khoan đá có thể chia ra 4 phần chính:
1- Côm đầu dẫn động khoan: Côm này làm nhiệm vụ chính của máy khoan là dẫn động cho cần khoan thực hiện quá trình khoan nhờ việc tạo ra chuyển động quay và tần suất đập lên cần khoan. Côm đầu dẫn động khoan được thiết kế để máy hoạt động theo phương pháp khoan đập xoay bao gồm mét xi lanh thuỷ lực làm nhiệm vụ tạo lực đập và tần suất đập lên choòng khoan để tác dụng lên mũi khoan, kết hợp với nó là một động cơ thuỷ lực có nhiệm vụ làm xoay cần khoan.
2- Côm thay cần khoan và dẫn hướng cho đầu khoan: Côm này làm nhiệm vụ thay cần khoan khi máy khoan đã khoan hết chiều dài cần khoan và dẫn hướng cho đầu dẫn động khoan chuyển động tịnh tiến đi lên đi xuống để khoan hết chiều sâu lỗ khoan cần thiết. Côm thay cần khoan và dẫn hướng đầu khoan bao gồm một hệ thống các xi lanh thuỷ lực và các giá đỡ cần khoan, động cơ thủy lực, hệ thống dẫn động xích . . . Giá đỡ cần khoan có thể chứa được 5 cần khoan nên hệ thống thay cần khoan cho phép máy hoạt động khoan bớt được các thời gian phụ dẫn đến tăng năng suất của máy.
3 - Côm định vị vị trí mũi khoan: Côm này bao gồm các xi lanh thuỷ lực, các giá đỡ, các cơ cấu truyền lực trung gian và các chi tiết phụ trợ khác. Cụm này làm nhiệm vụ nâng hạ và đưa toàn bộ giàn khoan tới các vị trí khác nhau, xoay giàn khoan nghiêng các góc nghiêng khác nhau theo các mặt phẳng toạ độ khác nhau do đó nã cho phép máy khoan có thể khoan được các lỗ khoan ở các vị trí khác nhau và các góc nghiêng khác nhau.
4 - Xe di chuyển: Bao gồm mét xe bánh xích trên đó có bố trí toàn bộ các bộ phận quan trọng như động cơ nổ dẫn động cho toàn bộ máy hoạt động, bơm dầu, máy nén khí, cabin điều khiển, các hệ thống điều khiển thủy lực, các thùng chứa nhiên liệu . . . Xe bánh xích có thể cho phép di chuyển dễ dàng trên các địa hình gập ghềnh phức tạp.
Các chuyển động của các cơ cấu như đầu dẫn động khoan, có cấu kẹp, các côm thay cần khoan, côm định vị vị trí của giàn khoan đều được thực hiện bằng các xi lanh thuỷ lực. Các thiết bị thủy lực này hoạt động bởi nguồn dầu cao áp có áp suất thích hợp và được điều khiển bởi các van điều khiển (van đảo chiều- ở đây ta sử dụng van 5/3). Nguồn năng lượng dầu cao áp có được là nhờ bơm dầu cao áp ( sử dụng hai bơm pittong). Dầu tõ trong bể chứa được bơm cao áp hút qua lưới lọc sau đó đi qua van một chiều và đi lên các cơ cấu dẫn động thông qua van giảm áp và van điều khiển. Tuỳ từng chuyển động cụ thể đòi hỏi dầu có các mức áp suất khác nhau mà ta có các đường dầu được chia đi qua các van giảm áp. Khi đó ta sẽ được các đường dầu có các áp suất thích hợp đi qua các van điều khiển để điều khiển các chuyển động của các cơ cấu. Do các cơ cấu khi chuyển động được dẫn động bằng các xi lanh thuỷ lực và động cơ thuỷ lực, mà mỗi thiết bị thuỷ lực đó đòi hỏi mét áp suất dầu khác nhau nên ta cần chọn bơm dầu sao cho áp suất sau bơm phải là áp suất lớn nhất theo yêu cầu và lưu lượng đảm bảo đủ để cung cấp cho tất cả các cơ cấu hoạt động cùng mét lóc. Van một chiều sau bơm có tác dụng chỉ cho dầu chảy theo một chiều từ bơm dầu đến các cơ cấu. Khi bơm hoạt động với lưu lượng và áp suất đủ thắng được lực lực lò xo của van một chiều thì van một chiều cho dầu đi qua nã đến các cơ cấu. Khi bơm không hoạt động (chẳng hạn khi máy nghỉ) thì van một chiều đóng lại không cho dầu cao áp từ trên chảy về bể. Như vậy van một chiều có tác dụng ngăn không cho dòng dầu cao áp chảy ngược lại bể nên tiết kiệm không bị tổn hao năng lượng khi máy ngừng hoạt động. Áp suất của đường dầu ra sau bơm được kiểm soát bởi một đồng hồ đo áp và được khống chế bởi mét van an toàn ( van tràn). Khi áp suất nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép thì van an toàn đóng lại, dầu cao áp từ bơm qua van một chiều đi lên các cơ cấu dẫn động thuỷ lực cho các cơ cấu hoạt động. Khi áp suất và lưu lượng lớn hơn hoặc bằng giá trị cho phép hoặc khi các cơ cấu ngừng hoạt động mà bơm vẫn hoạt động thì van an toàn mở ra khi đó dầu bơm lên được chảy qua van an toàn về bể. Mét trong những thiết bị rất quan trọng trong hệ thống thuỷ lực dùng để điều khiển chiều đi của các đường dầu từ đó dẫn đến điều khiển chiều chuyển động của các cơ cấu chuyển động đó là van điều khiển ( van đảo chiều). ở đây ta dùng van điều khiển là van đảo chiều 5/3:
Van này có đặc điểm là khi con trượt ở vị trí giữa thì các cửa của van đều bị đóng lại dẫn đến các đường dầu đi và về cũng bị đóng và do đó dầu trong các xi lanh thuỷ lực được giữ nguyên áp suất như khi nã đang hoạt động. Do vậy nó có thể chịu được lực nâng trong khi nã không cần được cấp dầu. Còn khi con trượt của van đảo chiều ở về vị trí bên trái thì van đảo chiều cho dầu đi lên theo cửa 1 qua cửa 3. 2 lên các thiết bị thuỷ lực, đường dầu về được đi từ các thiết bị thuỷ lực về cửa 3. 1 của van đi qua van ra ở cửa 2. 1 qua đường dầu hồi và về bể chứa. Ngược lại khi con trượt của van đảo chiều ở vào vị trí phải thì van cho dầu đi lên từ cửa 1 qua van và đi ra cửa 3. 1 lên các cơ cấu thuỷ lực, đường dầu về được đi qua cửa 3. 2 qua van về cửa 2. 2 về đường dầu hồi và về bể. Như vậy ứng với mỗi vị trí trái và phải của con trượt của van đảo chiều ta có dầu đi lên theo mỗi đường khác nhau do đó điều khiển các cơ cấu chuyển động theo một chiều khác nhau. Còn khi để giữ cơ cấu đứng yên thì ta điều khiển để con trượt của van điều khiển ở vào vị trí giữa. Hai đầu của con trượt 2 có hai lò xo giữ cho van luôn cân bằng ở vì trí giữa. Quá trình điều khiển vị trí của con trượt của van điều khiển được thực hiện nhờ van điều khiển 5. Van này gồm có 5 cửa, trong đó đường dầu vào cửa a được lấy từ bơm dầu cao áp của hệ thống, hai đường dầu b1 & b2 được đưa lên hai đầu của con trượt 2 để điều khiển vị trí của con trượt. Hai cửa c1 & c2 dẫn dầu tõ van 5 ra đường dầu hồi về bể. Khi núm vặn 6 ở vào vị trí như trên hình vẽ thì từ cửa a đi qua van 5 đi qua hai cửa b1 & b2 và đi lên hai đầu của con trượt 2, do áp suất dầu ở hai đầu của con trượt 2 là cân bằng nhau nên nó được giữ nguyên ở vị trí giữa, van điều khiển đóng không cho dầu cao áp lên cơ cấu hoạt động. Khi xoay núm 6 theo chiều kim đồng hồ một góc nhất định thì dầu điều khiển sẽ đi qua cửa a qua van điều khiển 5 đi lên cửa b2 và đi vào đầu phía phải của con trượt 2, dầu từ buồng phía trái của con trượt 2 đi qua cửa b1 qua van và đi qua cửa c1 ra đường dầu hồi về bể, do áp suất dầu ở buồng phía đầu phải của con trượt 2 cao hơn ở đầu trái nên nó đẩy con trượt 2 dịch chuyển về phía trái mở van điều khiển 4 cho dầu đi vào cửa 1 qua van và ra cửa 3. 2 lên cơ cấu hoạt động. Khi muốn đảo chiều chuyển động của động cơ dầu hoặc xi lanh thuỷ lực ta chỉ cần vặn xoay núm 6 của van điều khiển 5 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ khi đó dâu điều khiển sẽ đi vào cửa a qua van điều khiển 5 đi ra cửa b1 đi lên đầu trái của con trượt 2, dầu từ đầu phía phải của con trượt 2 đi vào cửa b2 qua van và đi ra cửa c2 đến đường dầu hồi về bể. Lúc này áp suất dầu ở đầu trái của con trượt 2 cao hơn ở đầu phải của nã do đó đẩy nó dịch chuyển về phía phải làm cho van điều khiển 4 mở để dầu cao áp đi vào cửa 1 qua van và đi ra cửa 3. 1 và đi lên động cơ dầu hoặc xi lanh thuỷ lực thực hiện việc đảo chiều chuyển động của cơ cấu. Muốn dừng chuyển động lại ta chỉ cần xoay núm vặn 6 về vị trí giữa (như hình vẽ ) khi đó van điều khiển 5 sẽ điều khiển để con trượt 2 của van điều khiển 4 ở vào vị trí giữa đóng đường dầu lên động cơ dầu hoặc xilanh làm cho nã dõng hoạt động.
