Механизмы подачи предназначены для создания и регулирования осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент или поддержания заданной скорости перемещения бурильной колонны при производном текущем значении осевой нагрузки. При небольшой глубине скважин вес бурового снаряда недостаточен для создания оптимальной осевой нагрузки на ПРИ. Механизм подачи при этом должен создавать дополнительную нагрузку. С увеличением глубины скважины вес снаряда возрастает и достигает величины, превыша поддерживает верхнюю часть колонны в растянутом состоянии. Принцип работы механизма подачи, поддерживающего постоянное усилие подачи, можно пояснить по схеме на рис. 8.а.<.p>

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент P_ос создается частью веса бурового снаряда P_ос = q ∙ z₀, где q – вес единицы длины бурильной колонны; z₀ – расстояние от забоя скважины до нулевого сечения.

Механизм подачи представлен здесь грузом Q, который связан гибкой связью с бурильной колонной, при этом Q < q, L , где L – длина колонны бурильных труб.

В процессе бурения по горным породам с переменной буримостью механизм подачи обеспечивает постоянное усилие подачи и относительно постоянное значение осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент независимо от свойств проходимых пород. В этом случае скорость бурения будет определяться буримостью горных пород при заданной величине осевой нагрузки.

Канатно-цепные механизмы подачи применяются обычно на легких самоходных установках с роторным или подвижным вращателем, предназначенных для бурения скважин небольшой глубины в мягких породах. В качестве привода механизма подачи можно использовать червячный редуктор, гидравлический цилиндр с эксцентриковым устройством (последний в настоящее время получил наибольшее распространение) или рычажный механизм.

Гидравлические поршневые механизмы подачи наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к механизмам подачи буровых станков. Они обеспечивают возможность с высокой точностью создавать дополнительную нагрузку или разгрузку бурового инструмента, плавность перемещения снаряда, позволяют достаточно быстро осуществлять реверс. Гидравлические механизмы подачи просты по устройству, надежны и долговечны; удобны в управлении. На рис. приведена схема двухпоршневого механизма подачи, конструктивно связанного с вращателем шпиндельного типа.

В процессе работы при помощи гидросистемы производят задание и регулирование осевой нагрузки, подъем и опускание шпинделя, остановку поднятого шпинделя для взвешивания бурового снаряда, раскрепление и закрепление зажимных патронов, перемещение бурового станка. Перемещение шпинделя осуществляется по двум схемам действия гидросистемы.

Остановку поднятого шпинделя можно осуществить двумя способами:

• по схеме опускания шпинделя с разгрузкой, создав давление в нижних полостях гидроцилиндров, достаточное для удержания снаряда в подвешенном состоянии;
• путем установки золотника в вертикальное положение. При этом полностью закупориваются нижние полости гидроцилиндров, и масло, находящееся в них, удерживает поршни и шпиндель в неподвижном состоянии. В этом случае необходимо выключить маслонасос или открыть дроссель.

В процессе бурения условия разрушения горной породы на забое постоянно изменяются, поэтому усилие подачи не может оставаться постоянным и должно регулироваться. В зависимости от способа его регулирования гидравлические поршневые механизмы подачи делятся на два вида: с дросселем на линии нагнетания; с дросселем на линии нагнетания и слива или только с дросселем на линии слива.

Гидравлический механизм подачи с дросселем на линии слива оснащается маслонасосом, имеющим переменную подачу при постоянном давлении в нагнетательной сети, или маслонасосом с дросселирующим клапаном 14 (рис. 13) на сливе, который также обеспечивает постоянное давление в нагнетательной сети. На этой схеме прибор гидроуправления соединяет верхние полости цилиндров с нагнетательной линией как при бурении с дополнительной нагрузкой, так и с разгрузкой. Нижние полости цилиндров соединены через дроссель 6 со сливной линией. В этом случае дроссель 6, установленный на линии слива, создает сопротивление истечению масла из нижних полостей цилиндров. Изменение скорости бурения вызывает соответствующее изменение скорости движения жидкости через дроссель, перепада давления на дросселе, а, следовательно, и величины осевой нагрузки.

Гидравлический поршневой механизм подачи в настоящее время имеют следующие буровые станки: станки типа «ЗИФ»; УКБ–50/100; СКБ–200/300; СКБ–4; СКБ–5; СКБ–7 и др.