Изготовление шнеков — технология и оборудование — процесс, подготовка, способы

Для осуществления механического бурения скважин на воду используются специальные приспособления. Но многие умельцы стараются сделать шнеки своими руками. Чертеж и подробная инструкция по изготовлению помогут смонтировать механизм, который будет не хуже заводского. Главное, подготовить материал и инструмент.

Технология бурения

Что такое Скважина

Для бурения скважин шнековым способом происходит постоянное вращение рабочего инструмента с лопастями. Это обеспечивает бесперебойную подачу отработанной породы на поверхность, что очень удобно. Шнеки, осуществляющие все предвиденные технологией операции, состоят из центральной трубы, которую также называют буровой штангой. По ее поверхности по всей длине под определенным углом размещается стальная полоса. Именно она транспортирует разрушению почву на поверхность.

В конструкции шнека присутствует острый наконечник, который осуществляет врезку в грунт. Чаще всего его делают съемным. Это позволяет менять наконечник, зависимо от типа обрабатываемого грунта. При шнековом бурения чаще всего применяются следующие типы наконечников:

• долото, оснащено трема лопастями;
• лопастный бур;
• долото с двумя лопастями.

Во время бурения скважин на воду одновременно происходит формирование и укрепление ее стенок. Для этого может использоваться бетон или металл. Также следует не забывать, что данный метод редко применяется для производства глубоких скважин. Но при необходимости длина проходки может достигать 50 м. Поэтому шнек для бурения оснащается дополнительными секциями.

При шнековом бурении обязательно нужно сразу укреплять скважину

Лабораторная работа

Цель работы:

Ознакомление с технологией ремонта шнеков, технологией изготовления витков шнеков, получение навыков в проектировании заготовок витков и изготовлений лопастей.

Основные сведения о технологии ремонта шнеков, изготовлении спирали шнеков и проектировании заготовок витков

Технология ремонта шнеков:

Основной причиной выхода из строя шнеков является износ наружной кромки спирали шнеков. При уменьшении высоты витка на 5-6 мм при диаметре 150-400 мм для сыпучих материалов шнек подлежит ремонту или выбраковке. Ремонт валов шнеков осуществляют наваркой полосы шириной 25-30 мм или проволоки диаметром 5-6 мм на изношенную кромку. Такой ремонт приводит к некоторому повышение сопротивления вращению вала, но позволяет еще длительное время эксплуатировать машину.

Изготовление спиралей шнеков:

В крупносерийном производстве спирали шнеков изготавливаются методом горячей прокатки между двумя коническими валками. Лента, нагретая, до температуры 1213-1233 К (940 — 960 °С) пропускается между коническими валками и свивается в спираль (одна сторона ее становится тоньше и длиннее другой), а затем рубится на отрезки требуемой длины. Полученная спиральная лента одевается на вал шнека, и приваривается одним концом. Затем на заданном расстоянии приваривается другой конец спирали, После правки спирали с целью получения равномерного шага ее приваривают к валу прерывистым швом по всей длине. Применяется так же автоматическая сварка. После сварки шнек правится.

Преимуществами этого способа изготовления спирали шнеков является:

— стабильный технологический процесс, обеспечивающий постоянное качество изделий;

— высокий коэффициент использования металла.

Недостатком процесса является то, что сечение спирали шнека имеет форму трапеции с узким основанием у наружного диаметра — места наиболее интенсивного износа.

В том случае, когда спираль шнека представляет из себя узкую ленту, особенно при большом внутреннем диаметре целесообразно получать ее навивкой из полосы. В этом случае возможна как навивка спирали сразу с получением заданного чертежом шага, так и навивка с плотной укладкой витков друг к другу и последующей вытяжкой по шагу непосредственно на валу шнека. Навивку спирали в обоих случаях производят на токарном станке. При этом обеспечивается высокая производительность и высокий коэффициент использования металла.

Существенным недостатком этих способов является то, что в результате недостаточной пластичности металла при холодном деформировании возможно образование надрыва ленты по наружному диаметру и гофр по внутреннему. Последние при навивке спирали с укладкой витков друг к другу могут быть устранены частично нагревом спирали до температуры 1213-1233 К (940 — 960 °С) и проковке на молоте ударами бойка по торцовой поверхности навитого пакета. Для предотвращения образования надрывов на наружном диаметре спирали следует для навивки использовать только прокатанную полосу, и избегать применения полосы, полученной механической резкой листа. Предварительный отжиг также в значительной степени уменьшает вероятность образования надрывов наружных кромок спирали.

При изготовлении спиралей с большой высотой в мелкосерийном производстве и ремонте шнеков в основном пользуются кольцевой заготовкой, которую изгибают по винтовой поверхности на специальном штампе или растягивают после приварки заготовок витков между собой с помощью лебедки. Для повышения устойчивости в последнем случае, кольцевые заготовки, целесообразно предварительно деформировать по радиусу, как это показано на рисунке 7.1.

Расчет заготовок витков шнеков: в связи с тем, что винтовая поверхность не может быть развернута в плоскость, известны только приближенные развертки витка шнеков.

Рисунок 7.1 – Заготовка витка шнека:

а – штамповка витка шнека и его заготовка по (7.1-7.3);

б – сечение заготовки для растяжения на валу

В литературе , и др. приводится развертка витка шнека в виде кольца с «выкусом», представляющий треугольный сектор с центральным углом . Внутренний и наружный диаметры заготовки и , а также угол выкуса определяют через соответствующие диаметру шнека и и его шаг по следующим выражениям:

.                                           (7.1)

.                                           (7.2)

.                                   (7.3)

где

.                                     (7.4)

.                                     (7.5)

Как показала практика, применение этих формул дает несколько завышенные значения диаметров заготовок, что осложняет приварку спирали к валу. Поэтому на ряде предприятий параметры заготовок определяют следующим образом:

.                                             (7.6)

.                                 (7.7)

Размеры «выкуса» и его форму определяют замером на опытных витках. По выражениям (7.6) и (7.7) значения и получаются несколько заниженными. Однако в связи с тем, что штамповку витков производят в горячую на оправке диаметра , то за счет соответствующей пластической деформации получают виток шнека, плотно прилегающий к валу.

Порядок выполнения работы

— произвести расчет заготовки шнека по следующим исходным данным:

, , (модель шнека в 1/5 натуральной величины);

— для заготовки соответствующей расчёту, выполненному по выражениям (7.1) — (7.3) разметить «выкус» и вырезать его на ручных ножницах по металлу;

— на заготовках, соответствующих расчету по выражениям (7.6) и (7.7) нанести от наружного диаметра концентрические риски длиной 50 мм и шагом 3-5 мм. Разрезать виток по радиусу, так чтобы место реза приходилось посредине рисок;

— произвести штамповку витков;

— проверить качество прилегания витков к валу и между собой;

— замерить величину «выкуса» на витках и выполнить эскиз заготовки.

Составить отчет по работе, который должен включать:

— цель работы;

— краткие сведения о технологии получения витков шнеков;

— расчет заготовок витков;

— эскиз витка с «выкусом», полученным в результате замера;

— выводы по работе.

Материалы и инструменты:

— штамп для получения витка шнека;

— кольцевые заготовки витков шнека;

— штангенциркуль;

— призмы;

— рейсмус;

— поверочная плита;

— ножницы по металлу.

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Простой способ

Есть очень простой способ быстро собрать самодельный шнек с двумя лопастями. Эти элементы будут прекрасно врезаться в грунт. Единственный минус, что работать им можно только на небольшой глубине, не более 10 м.

Изготавливается шнек по следующей технологии:

1. Берем трубу длиной от 100 до 140 см, тут все зависит от роста работника. В ее верхней части привариваем продолговатую гайку, которая будет соответствовать болту. Можно заменить двумя стандартными. Если взять меньше, то конструкция будет держаться ненадежно.
2. В нижней части привариваем металлическую гильзу или толстую арматуру — этот элемент будет исполнять роль переходника к буру. Долото покупаем готовое или изготавливаем самостоятельно из стальной полосы длиной 30 см и толщиной 3 мм. Ее сначала хорошенько прокаливаем, а затем охлаждаем в кипящем свинце или масле. Эту спираль фиксируем в гильзе, а потом тщательно затачиваем.
3. Берем два диска от болгарки: один с ровной кромкой на 150 мм, другой зубчатый — 180 мм. Распиливаем эти диски напополам, в таком случае центральная часть расширяется и совпадает с основной трубой. Устанавливаем их поочередно: вначале меньший, а на 10 см выше — больший. Расположение деталей делаем строго под углом 35 градусов к земле. В таком случае повышается коэффициент полезного действия при минимальных усилиях.
4. Далее изготавливаем трубчатые элементы для продления. Для этого берем трубу с аналогичным диаметром и длиной 100−140 см. Затем вставляем снизу болт и привариваем его. В верхней части устанавливаем и привариваем продолговатую гайку.

В таком случае бурильная конструкция будет делать более продолжительные ходы, а значит, работать инструментом будет проще и быстрее. На этом шнек готов.

Особенности технологии

Шнековый метод бурения эффективен в сыпучих и рыхлых грунтах. При этом он категорически не подходит для работы в глинистых пластичных грунтах. В последнем случае порода будет прилипать к лопастям, и ее удаление из глубины на поверхность станет невозможной. При использовании метода достигается отличная скорость передвижения бура – до 100-200 м за сутки.

При эксплуатации бурильного оборудования необходимо внимательно выбирать шаг между витками стальной ленты. Он должен рассчитываться таким образом, чтобы отработанный грунт занимал менее половины межвиткового пространства. Лучший вариант – выработка занимает 30% объема.

Также во время работы шнековый бур имеет способность нагреваться. Поэтому при изготовлении оборудования необходимо учитывать соотношение между диаметром инструмента  его скоростью вращения:

• при диаметре до 200 мм допустимая скорость вращения составляет 100-150 об./мин.;
• при диаметре до 100 мм оптимальная скорость вращения – 500 об./мин.

Шнековый бур, изготовленный своими руками

Снижение температуры оснастки будет происходить при передвижении разрушенной породы по лопастям. Некоторые модели оснащены водяным охлаждением. В данном случае шнек выполняют в виде полой трубы. Для охлаждения внутрь инструмента подается вода, которая предотвращает перегрев.

Сложный вариант

Этот способ изготовления шнека позволит собрать качественное и точное приспособление, которое будет служить долгое время. Для начала делаются расчеты и чертеж, затем — замеры. Также стоит заранее подготовить инструменты и подходящий материал, а уже потом приступать к сборке самодельного бура.

Пошаговая инструкция по монтажу шнекового смесителя выглядит следующим образом:

• Взять подготовленную трубу, причем она должна быть гладкой, без каких-либо изгибов или деформаций. Просверлить на одном конце перпендикулярное отверстие с диаметром 8 мм. Здесь будет соединяться верхняя часть с ручкой.
• Снизу установить наконечник — эта деталь будет задавать направление движения земли. Сделать его можно из старой автомобильной рессоры. Вырезать необходимый квадрат можно при помощи болгарки.
• В трубе проделать продольный пропил, который должен иметь толщину равную наконечнику. Дальше следует вставить его острым кончиком внутрь трубы. В результате должно получиться приспособление, напоминающее копье.
• Соединить детали при помощи сварочного аппарата, не забывая о мерах безопасности.
• Вырезать из рессоры резак длиной равной ½ диаметра изготавливаемого бура, а уже на нем пропилить зубцы. Именно эти элементы будут вгрызаться в грунт, рыхлить его, а уже после земля будет попадать на спираль самодельного шнека.
• Расположить резцы таким образом, чтобы они были под острым углом к основной поверхности. После этого следует приварить детали к стальной трубе.
• Вырезать из металлического листа круг, одинаковый по диаметру со спиралью шнека. Проделать в его центре отверстие, в которое будет вставляться труба. Приложить изготовленный диск к резцу, приваренному к трубке. Сделать разметку их соприкосновения при помощи карандаша или специального маркера.
• По полученным отметкам разрезать круг от края до центра, лучше всего сделать это болгаркой. Разрезанный диск положить в тиски и скрутить элементы в спирали молотком. Изготовленный своими руками шнек насадить на трубу и приварить. В конце обработать поверхность металлической щеткой и покрасить.

Собственно, на этом работа окончена. Остается сделать ручку и удлинитель. Первую можно сделать пластиковой, она будет удобнее, а вот последнюю деталь можно изготовить из любой подходящей трубы.

Достоинства и недостатки метода

Технология шнекового бурения скважин имеет множество преимуществ:

• обеспечивается высокая скорость бурения без дополнительного перемалывания отработанной породы;
• очищение углубления в грунте осуществляется непрерывно;
• обеспечивает глубину бурения от 1,5 до 70 м;
• простота технологии;
• отсутствие необходимости привлечения высокотехнологичной техники и оборудования;
• не нужно осуществлять подачу бурильной жидкости, что упрощает процесс работы;
• при необходимости скважина может размещаться под небольшим углом;
• широкий спектр применения в различных отраслях – для бурения питьевых скважин, для формирования свайных фундаментов;
• возможность осуществления геологической разведки территории.

Машины для бурения

Шнековое бурение скважин не лишено недостатков. Данный метод невозможно использовать в глинистых грунтах или при наличии почвы с большой плотностью. При попадании режущего инструмента на камень (даже небольшой по размеру) работу можно прекращать. Дальнейшее передвижение становится невозможным. Также при углублении шнека на значительную глубину необходимо приложить немало усилий.

Подготовительный этап

Прежде чем приступать к сборке конструкции шнека необходимо подготовить рабочий инструмент. В этот список входят:

• сталь листовая;
• автомобильные рессоры;
• напильник;
• специальные тиски для фиксации заготовок;
• молоток;
• картон и маркер;
• болгарка и диски для нее;
• крепежные элементы; рулетка;
• трубы разной длины.

Кроме этого, понадобится сварочный аппарат и защитные очки, чтобы снизить риск попадания искр в глаза при работе.

Что касается материала труб, то лучше подбирать стальные элементы, у которых повышенная коррозийная стойкость. Если брать дешевый вариант, то уже спустя некоторое время на поверхности появится ржавчина.

Если все подготовлено, то можно приступать к работе. Чтобы изготовить шнек своими руками, необходимо выполнить следующие действия:

• вначале сделать проект, а затем — шаблон на плотном картоне;
• взять стальную полую трубу, этот материал должен выдерживать серьезное механическое воздействие;
• изготовить из гибкого стального листа витки и с помощью сварочного аппарата приварить перья к трубе — получится своеобразная пружина.

Если требуется шнек для работы с сыпучим материалом, то витки должны быть расположены всплошную. В обратном случае нужного эффекта не будет. Если все сделано правильно, получится эффективный инструмент, который будет иметь следующие положительные качества:

• компактный размер;
• высокая производительность;
• длительный эксплуатационный срок;
• удобный в работе;
• быстрое углубление и подъем земли.

Но все эти характеристики можно получить только в том случае, если строго следовать инструкции при монтаже. Некоторые самодельные устройства сможет смонтировать даже новичок.

Применение ручных установок

Оборудование ручного типа обладает множественными достоинствами – компактность, мобильность, возможность эксплуатации в ограниченной по площади территории (например, в подвальном помещении). Для облегчения проведения всего комплекса работ аппарат может оснащаться электрическим приводом.

Средний вес таких установок составляет 50-70 кг. При этом максимально данное оборудование может весить 200 кг. Ручные установки способны пробурить питьевую скважину или отверстие для свайного фундамента.

Легкое самоходное оборудование

Легкое самоходное оборудование является более мощным. Его устанавливают на базе грузового автомобиля, что позволяет осуществить транспортировку на любое расстояние. При этом их шасси может использоваться в качестве платформы, из которой будет осуществляться бурение.

К другим особенностям легких самоходных установок относят:

• высокая производительность;
• оборудование относят к промышленному типу;
• мобильность;
• максимальный вес оборудования достигает 1000 кг.

Буровое оборудование ЛБУ

Модель ЛБУ 50 устанавливается на шасси многих грузовых автомобилей – ЗИЛ, УРАЛ, КамАЗ. Данное оборудование характеризуется высокой скоростью, универсальностью и надежностью.

С помощью самоходной установки ЛБУ 50 можно пробурить скважину диаметром до 850 мм и глубиной до 200 м. При этом шнеки применяются только до уровня 50 м. Глубже используются альтернативные способы бурения – ударно-канатный, с промывкой или продувкой.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...