Construction principles of roller-bit drilling rigs drive systemsfor Kryvyi Rih quarries

Abstract

The research of the study is to analyze, develop, and optimize the structural and functional principles of drilling rig drive systems to ensure efficient energy transfer, resistance to dynamic loads, adaptation to variable drilling conditions, and integration of control systems to improve drilling performance and safety.The research was carried out on the basis of: analysis of technical documentation and standards – regulatory and technical documentation on the requirements for the design and operation of drive systems of drilling rigs was used; review of existing technical solutions – a comparative analysis of modern types of drives used in drilling rigs for various purposes; modeling and calculations – mathematical modeling of drive systems, taking into account loads, speeds and efficiency; energy efficiency and reliability – the principles of construction are considered, taking into account optimal energy consumption, automation capabilities and increased reliability of drives.The application of the defined principles makes it possible to create a new generation drilling rig with increased reliability and durability due to the adaptation of design solutions to the difficult mining and geological conditions of Kryvyi Rih (abrasive rocks, vibration loads, dust); to increase energy efficiency by introducing frequency regulation of electric drives, optimizing the operating modes of feed, rotation and lifting drives; modularization and unification of drive units, which simplified the maintenance, repair and modernization of drilling rigs in the field; integration of automated control systems, which allowed for adaptive control of drilling parameters and reduced equipment downtime; increase in drilling process productivity, which is ensured by dynamic stability of drives, feed accuracy and torque, which is especially important for deep drilling in hard rocks of Kryvbas.

Метою дослідження є аналіз, розроблення та оптимізація структурних і функціональних принципів побудови приводних систем бурового верстата для забезпечення ефективної передачі енергії, стійкості до динамічних навантажень, адаптації до змінних режимів буріння, а також інтеграції систем керування для підвищення продуктивності та безпеки бурових робіт.Дослідження здійснено на підставі: аналізу технічної документації та стандартів – використано нор-мативно-технічну документацію щодо вимог до конструкції та експлуатації приводних систем бурових установок; огляду існуючих технічних рішень – проведено порівняльний аналіз сучасних типів приводів, що застосовуються в бурових верстатах різного призначення; моделювання та розрахунків – здійснено математичне моделювання роботи приводних систем з урахуванням навантажень, швидкісних режимів та ККД; енергоефективності та надійності – розглянуто принципи побудови з урахуванням оптимально-го енергоспоживання, можливостей автоматизації та підвищення надійності приводів.Використання визначених принципів дає змогу створити буровий верстат нового покоління з підви-щеними надійністю та довговічністю завдяки адаптації конструктивних рішень до важких гірничо-геоло-гічних умов Кривбасу (абразивні породи, вібраційні навантаження, запиленість); підвищити енергетичну ефективність за рахунок упровадження частотного регулювання електроприводів, оптимізації режимів роботи приводів подачі, обертання і підйому; здійснити модульність та уніфікацію вузлів приводів, що спростило обслуговування, ремонт і модернізацію бурових установок у польових умовах; інтеграцію авто-матизованих систем керування, що дало змогу реалізувати адаптивне регулювання параметрів буріння та зниження простоїв обладнання; підвищити продуктивність бурового процесу, що забезпечується за рахунок динамічної стабільності приводів, точності подачі та крутного моменту, що особливо актуально для глибокого буріння у твердих породах Кривбасу.