动力头式全液压钻机分组式系统与组件设备维修改进研究

动力头式全液压钻机分组式系统与组件设备维修改进研究

徐艳

（中勘资源勘探科技股份有限公司，安徽淮北 235047）

摘 要：本文介绍的钻杆处理装置是基于动力头式钻机研制，结合电-液比例控制系统可实现钻杆的自动加接与摆放，为地质勘探施工降低人员劳动强度提高作业效率提供一种可行的方式。

关键词：动力头式全液压钻机；分组式布置；维修改进

引言:钻机是在勘探或矿产资源（含固体矿、液体矿、气体矿等）开发中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，下入或提出在孔内的钻具。可用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以探明地下地质和矿产资源等情况。

1.动力头式全液压钻机分组式布置结构

动力头式全液压钻机一般采用分组式装置，钻机全机分为主机、泵站、操控台三个大部分，各大块之间通常用软管进行连接，其分布比较灵活，挪移便捷，对于地质勘探现场运输条件比较差的地区区载，主机还可以再进行分解，以方便进行搬迁运输。对于主机而言，一般情况下分为回转器、夹持器、给进装置、机架组成等部分组成，以保证各部分之间装拆方便。

2.动力头式全液压钻机的主要技术参数

根据动力头式全液压钻机的结构可知，主要的装置有回转装置，给进装置和液压泵站等，其具体的主要技术参数如下表1和表2所示。

表1 回转装置与给进装置的主要技术参数

由表中可以得知回转装置和给进装置的主要技术参数，在了解具体的参数后，在实际的勘探工作过程中，依据主要技术参数可以对动力头式全液压钻机进行准确操纵，提高勘探钻机的使用效果和效率。在泵站与整机的协同操作上，不仅需要与回转装置和给进装置进行配合，同时也要结合泵站与整机的主要技术参数，对勘探过程进行技术措施的准确宣贯与实施。动力头式全液压钻机的泵站与整机的主要技术参数，如表2所示。

表2 泵站与整机的主要技术参数

3.部分主要装置的结构分析及工作原理

钻机的工作原理与其它凿岩机一样，都有冲击、转动、排碴和推进等凿岩成孔过程，同属于冲击转动式钻孔。其中对回转器的工作原理，通常情况下，回转器由斜轴式变量马达、齿轮减速器和胶筒式液压卡盘组成，回转器的工作原理如图1所示。根据图示可以得知，当液压油到至马达的高压腔之内以后，其中的工作塞会因为液压油的作用而产生一定的力，这个作用力的计算通常会以油压力与柱塞面积的乘积来进行计算，一般用PA进行表示，其中P为油压力，A则为柱塞的面积，这个力通常会反作用在斜盘上，并且分解成两个力，一个是起到平衡作用，另一个是使马达产生驱动的旋转力，通常以柱塞线垂直，用来驱动的力矩。

4.对全液压动力头式钻机的维修保养与优化改进

在勘探工作的实际过程中，正确使用和维护液压系统是保证系统正常工作，延长使用寿命的重要因素。

4.1基本的维护与保养。首先是防止油液污染会加重液压元件中相对运动部件之间的磨损，造成节流孔堵塞或滑阀运动副卡死，并会破坏油液的化学稳定性，加速油液中氧化物的生成和有机杂质的分解。据统计，液压系统75%以上的故障是由油污引起的，因此油箱应妥善密封，禁止使用非耐油密封件和橡胶软管，定期清洗和更换机油，防止油污和老化。其次是防止空气进入系统，系统中空气的存在是造成系统振动和噪声的主要原因之一。为了防止空气进入系统，在维修时要在油箱中加入足够的液压油。一般要求油位大于油位窗的2/3，以保证吸油管和回油管同时插在油位以下。最后如果液压系统油温过高，油的粘度降低，泄漏量增加，容积效率降低，油速不稳定，油变质，密封件老化，因此，通常情况之下，为了避免油温过高，除了选择推荐的液压油外，还应注意保持油箱内正确的油位，以此来保证钻机系统有足够的循环冷却油。同时，还要保持冷却器内的水量十分充足，进而确保钻机系统内管路的畅通。

4.2 钻机的创新优化改进。根据实际工作过程中全液压动力头式钻机的工作状态，首先可以对主、副卷扬进行优化改，在副卷扬上增加提升把手和制动把手，以此可以提升卷扬的转速。用提升把手和制动把手来控制使内管总成脱离外管，然后松开制动把手闸死提升把手。由于提高了副卷扬的转速，相应提高了提升速度。这样在深孔施工中能节省很多打捞时间和降低生产成本。其次是在夜间勘探作业过程中的照明设施的优化改进。对照明设备进行增加，在勘探作业过程中，岩心钻探施工有时候会存在全天侯24小时的连续作业工程，此时夜间的作业照明尤其重要，通常情况下，全液压动力头钻机都没有照明系统，可以考虑加装 220V、5kw左右的发电机或完善发动机的24Ｖ电源照明系统供机场夜间照明。最后一方面的优化是对钻塔高度的优化改进。进行优化时可以进行增加3ｍ高度，提升一个立根（9ｍ）是用3个单根。提高后的钻塔要考虑起塔安全性和稳定性，施工中钻塔安装安全绷绳孔口配备钻杆摆扶机构等以减少起下钻的辅助时间。

结语:综上所述，在对全液压动力头式钻机的结构和工作原理进行分析后，对主卷扬、副卷扬，以及在对钻塔高度进行优化后，勘探的作业过程进度大大提升，同时对夜间勘探钻机进行照明的优化改进后，大大提升了勘探夜间作业的安全性，产生了极大的安全效益和社会效益。

参考文献：

[1]王达，李艺，周红军，刘跃进，张林霞，孙建华.我国地质钻探现状和发展前景分析[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2020(04)：67-68.

[2]徐赛华，舒慧建.浅谈动力头式钻机机械卸扣方式[J].内燃机与配件，2019(13)：56-57.

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