Схема бурового агрегата ЗИФ 1200А

Привод бурового станка осуществлен соединением фрикциона с валом электродвигателя. Промывочные насосы приводятся от индивидуальных электродвигателей ременной передачей с передаточным отношением 1 :2,4.

Буровой станок ЗИФ-1200А состоит из следующих основных механизмов: фрикциона с коробкой скоростей, вращателя и лебедки. При этом в процессе проходки скважины могут быть только три сочетания одновременно работающих механизмов станка, а именно:

• коробка скоростей и вращатель — при бурении;
• коробка скоростей и лебедка — при спуско-подъемных операциях и вспомогательных работах;
• коробка скоростей с одновременным включением вращателя и лебедки — при бурении с ведущей штангой и при ликвидации аварии в скважине.

В соответствии с этим потребная для работы мощность от электродвигателя передается через фрикцион и коробку скоростей либо вращателю, либо лебедке, или же одновременно вращателю и лебедке.

Механизм коробки скоростей состоит из трех валов: первичного, промежуточного и вторичного с набором прямозубых цилиндрических шестерен (рис. 2) (Перечень подшипников - позиции с 1 по 25 — см. приложение 2.).

Рис. 2. Кинематическая схема бурового станка ЗИФ-1200А.

Первичный вал конструктивно выполнен как одно целое с шестерней z₁ = 18 зубьев, которая находится в постоянном зацеплении с шестерней z₂ = 41 зуб, установленной неподвижно на шлицах промежуточного вала совместно с шестернями: z₃ — 27 зубьев, z₅ = 36 зубьев и z₇ = 18 зубьев.

На вторичном валу установлены три шестерни: z₄ = 32 зуба, z₆ = 23 зуба и z₈ = 41 зуб. Шестерни z₄, z₆ и z₈ установлены на шлицах вторичного вала и могут перемещаться вдоль его оси рукояткой переключения скоростей.

Различные сочетания сцепления шестерен обеспечивают четыре скорости вращения вторичного вала, от которого вращение передается через шестерню z₉ = 24 зуба на лебедку или вращатель или же одновременно на лебедку и вращатель. При включении шестерни z₈ вторичного вала с шестерней z₁ промежуточного вала, при постоянно включенных шестернях z₁ и z₂, получим первую скорость вращения вторичного вала.

При числе оборотов вала электромотора n = 965 об/мин и включенном фрикционе, число оборотов вторичного вала на первой скорости будет:

При включении шестерни z₄ вторичного вала с шестерней z₃ промежуточного вала, при постоянно включенных шестернях z₁ и z₂, получим вторую скорость вращения вторичного вала коробки скоростей:

При включении шестерни z₆ вторичного вала с шестерней z₅ промежуточного вала, при постоянно включенных шестернях z₁ и z₂, имеем третью скорость вторичного вала коробки скоростей:

При включении шестерни z₁ первичного вала с шестерней z₄ вторичного вала (через зубчатую муфту) на прямую, получим четвертую скорость вторичного вала коробки скоростей, при этом промежуточный вал не принимает участия в передаче вращения:

n₄ = n = 965 об/мин.

Передача вращения на лебедку и вращатель осуществляется через зубчатую двустороннюю муфту, которая установлена на шлицах на продолжении вторичного вала.

При перемещении муфты влево происходит торцевое сцепление с шестерней z₉ = 24 зуба, свободно сидящей на шарикоподшипниках на вторичном валу и вращение передается через паразитную шестерню z₁₀ = 35 зубьев на шестерню z₁₁ = 60 зубьев, установленную на валу лебедки на шпонке.

При перемещении муфты вправо происходит торцевое сцепление со второй шестерней z₁₂ = 24 зуба, так же свободно сидящей на шарикоподшипниках на вторичном валу и вращение передается через шестерню z₁₃ = 42 зуба на вал ведущей шестерни вращателя.

Таким образом, передаточное отношение от вторичного вала коробки скоростей на вал лебедки равно:

При этом передаточном отношении число оборотов вала лебедки будет:

I скорость n^I = n₁ ּ ί₁ = 74,4 об/мин
II     ,,        n^II = n₂ ּ ί₁ = 142,8 об/мин
III    ,,       n^III = n₃ ּ ί1 = 265,2 об/мин
IV    ,,       n^IV = n₄ ּ ί₁ = 388 об/мин

Барабан лебедки сидит на валу свободно на двух шарикоподшипниках. Он имеет с одной стороны тормозной шкив, а с другой — в него запрессован зубчатый венец z₁₄ = 69 зубьев с внутренним зацеплением.

Зубчатый венец находится в постоянном зацеплении с тремя сателлитами z₁₅ = 21 зуб, вращающимися на шариковых подшипниках, расположенных с одной стороны в гнездах тормозной шайбы тормоза подъема, сидящей свободно на шарикоподшипниках вала лебедки, а с другой — в гнездах водила. Сателлиты z₁₅ находятся в постоянном зацеплении также с шестерней z₁₆ = 27 зубьев, установленной на валу лебедки на шпонке.

Таким образом, между шестернями z₁₄ и z₁₆ передаточное отношение равно:

i = z₁₆/z₄₁=0,391.

Число оборотов барабана при этом составит:

I скорость n′₁ = n^I ּ i₂ = 29 об/мин
II       „      n′₂ = n^II ּ i₂ = 56 об/мин
III     ,,       n′3 = n^III ּ i₂ = 104 об/мин
IV     „       n′4 = nIV ּ i₂ = 152 об/мин

Скорость навивки каната на барабан лебедки на первом слое может быть определена по формуле:

V = π (D+d) n / 60,

где D — диаметр барабана лебедки, d — диаметр каната, n — число оборотов барабана в минуту.

Скорости навивки каната на первом, втором и третьем слое приведены в табл. 1.

Таблица. 1

Скорости	Число оборотов шпин деля вращат. об/мин	Число оборотов барабана лебедки об/мин	Окружные скорости
			на барабане лебедки м/сек	на 1-м слое навивки м\сек	на 2-м слое навивки м/сек	на 3-м слое навивки м/сек
I II III IV	67 128 238 348	29 56 104 152	0,65 1,26 2,34 3,41	0,69 1,33 2,48 3,61	0,76 1,47 2,73 3,98	0,84 1,61 2,99 4,35

Передача вращения на шпиндель вращателя станка осуществляется через коническую пару шестерен z₁₇ = 27 зубьев и z₁₈ = 43 зуба. Шестерня z₁₇ выполнена как одно целое с валом и установлена на подшипниках в горловине корпуса вращателя.

Шестерня z₁₈ закреплена на приводной муфте шпинделя станка и находится в постоянном зацеплении с шестерней z₁₇. Передаточное отношение между шестернями z₁₂ и z₁₃, приводящими в движение коническую пару шестерен вращателя, составит:

i₃ = z₁₂ / z₁₃ = 0,628.

Включая шестерни коробки скоростей в той же последовательности, как и для вала лебедки, получим следующее число оборотов шпинделя вращателя станка: