羅詩(shī)偉

（陜西核昌機(jī)電裝備有限公司，陜西咸陽(yáng)712000）

1 前言

這幾年，由于地質(zhì)災(zāi)害及旱情頻發(fā)，導(dǎo)致地質(zhì)勘探和水井鉆鑿領(lǐng)域的淺孔大口徑任務(wù)會(huì)越來(lái)越多。俗話說(shuō)工欲善其事，必先利其器，必須研發(fā)出新型淺孔鉆機(jī)來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。然而我公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的鉆機(jī)在淺孔大口徑鉆進(jìn)中，逐漸顯現(xiàn)出開孔口徑不大、 鉆探效率低下的缺點(diǎn)。 為了適應(yīng)地質(zhì)勘探及水井鉆探的形勢(shì)，加快公司鉆探設(shè)備系列化和市場(chǎng)占有率，我公司提出了開發(fā)HGY－200 型工程鉆機(jī)， 以滿足市場(chǎng)對(duì)淺孔小型鉆探設(shè)備的需求。

HGY-200 工程鉆機(jī)是我公司研制的新一代塔機(jī)一體的鉆機(jī)， 該鉆機(jī)既可用于地質(zhì)勘探，又可用于水井鉆鑿，塔體可以折疊，其中A 型塔采用油缸起落鉆塔，B 型塔采用卷?yè)P(yáng)機(jī)起落。 啟動(dòng)鉆機(jī)、液壓操作立塔后就可鉆孔。 本鉆機(jī)采用液壓進(jìn)給和起抜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，解體性強(qiáng)，最大解體部件93 kg，便于安裝搬遷，施工場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)，HGY-200 工程鉆機(jī)以淺孔的地質(zhì)勘探為主，可用于工程地質(zhì)勘察、樁孔施工、淺層石油、天然氣、地下水鉆探，也可用于堤壩注漿和坑道通風(fēng)排水等工程鉆進(jìn)。

2 設(shè)計(jì)關(guān)鍵

國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)200 m 鉆機(jī)的廠家有：北京泰工生產(chǎn)的JGY-200 型鉆機(jī)； 北京江誠(chéng)興生產(chǎn)的XY-1 型鉆機(jī)； 及北京泰工鉆機(jī)設(shè)備廠生產(chǎn)的GY-150 型大口徑鉆機(jī)。經(jīng)了解，在使用中都存在一些缺陷，為了適應(yīng)地質(zhì)勘探高速、高效、使用可靠、搬遷省時(shí)省力的要求，該項(xiàng)目在實(shí)施的過(guò)程中需要技術(shù)攻關(guān)的項(xiàng)目有：

（1）整體結(jié)構(gòu)需緊湊，傳動(dòng)鏈要合理，傳動(dòng)效率高，外觀大方;

（2）采用拖拉機(jī)離合器，結(jié)構(gòu)要緊湊，換檔靈活、噪音小，通用性好、價(jià)格便宜等特點(diǎn)；

（3）新式手動(dòng)卡盤，具有較強(qiáng)的夾持力和可靠性，在實(shí)際使用過(guò)程中無(wú)打滑現(xiàn)象；

（4）動(dòng)力要強(qiáng)大，鉆進(jìn)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)上可選配電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)，自由度大；

（5）采用錐摩擦卷?yè)P(yáng)機(jī)，與鉆機(jī)軸線垂直，橫向放置，并且需對(duì)提升抱閘和制動(dòng)抱閘進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)制動(dòng)力；

（6）變速箱需要設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)以提高安裝精度；

（7）變速箱與回轉(zhuǎn)器需采用直連結(jié)構(gòu)，省去萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，降低制造成本，減少傳動(dòng)系統(tǒng)的功率損失；

（8）整體采用塔機(jī)一體組合式結(jié)構(gòu)，便于拆裝，方便運(yùn)輸；

（9）操縱手柄需集中布置、人性化設(shè)計(jì)，操作時(shí)可方便的對(duì)孔口進(jìn)行觀察；

（10）液壓系統(tǒng)需進(jìn)行新的優(yōu)化組合，選用新型液壓元件和密封結(jié)構(gòu)，以減少使用過(guò)程漏油等現(xiàn)象，提高使用的可靠性；

3 HGY-200 工程鉆機(jī)結(jié)構(gòu)形式

該機(jī)由八大部分組成 （見(jiàn)圖1）， 即機(jī)座部分，回轉(zhuǎn)器部分，變速離合部分，卷?yè)P(yáng)機(jī)部分，液壓系統(tǒng)部分、卡盤部分、塔和動(dòng)力機(jī)部分。

圖1 鉆機(jī)外形結(jié)構(gòu)

3.1 機(jī)座

機(jī)座連接動(dòng)力機(jī)、變速箱和液壓系統(tǒng)及塔架門架，給回轉(zhuǎn)器、塔和卷?yè)P(yáng)機(jī)提供穩(wěn)固基礎(chǔ)。

3.2 回轉(zhuǎn)器

回轉(zhuǎn)器是由殼體、 立軸套管等零件組成，主要功能是通過(guò)小傘齒輪傳入動(dòng)力，通過(guò)立軸套管帶動(dòng)六方主動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)給進(jìn)；由油缸推動(dòng)滑套架實(shí)現(xiàn)加壓、減壓和鉆進(jìn)。

3.3 離變速箱

離變速箱由離合器、變速箱體等組成。

離合器是干式雙片、彈簧壓緊常閉式摩擦離合器，凸輪杠桿機(jī)構(gòu)手動(dòng)分離，該離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)耐用，其易損件與農(nóng)機(jī)通用。

摩擦面間的軸向壓緊力來(lái)源于彈簧張力，摩擦力矩可以穩(wěn)定地限制輸出扭矩，從而起到過(guò)載保護(hù)作用。 當(dāng)摩擦片少量磨損時(shí)，壓緊彈簧可自行補(bǔ)償，無(wú)需頻繁調(diào)整。

離合器在接合的工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保證三只分離杠桿頭部與推力軸承的平面有0.5 mm的間隙（可常備約0.5 mm的鐵片或硬紙片，定期比對(duì)），以免軸承長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)軸承和機(jī)構(gòu)的使用壽命。

扳動(dòng)操縱手柄，使離合機(jī)構(gòu)接合或脫離一次到位，中間不得停留，以免燒壞摩擦片。

變速箱既是使回轉(zhuǎn)器獲得六個(gè)轉(zhuǎn)速、卷?yè)P(yáng)機(jī)獲得三個(gè)轉(zhuǎn)速的變速機(jī)構(gòu)，又是使回轉(zhuǎn)器和卷?yè)P(yáng)機(jī)分別工作的分動(dòng)機(jī)構(gòu)。

變速箱是整機(jī)運(yùn)行的心臟，開和停、快和慢、輸出鉆進(jìn)所要求的大小不同的工作扭矩。

3.4 卷?yè)P(yáng)機(jī)

由變速箱提供動(dòng)力，通過(guò)鏈輪、鏈條等實(shí)現(xiàn)三種提升速度，可以向上沖擊套管，處理孔內(nèi)卡鉆事故，但提升鉆具應(yīng)使用最低的提升速度。

3.5 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由油箱、油泵等機(jī)構(gòu)組成，它控制鉆機(jī)的加、減壓鉆進(jìn)，立軸倒桿與停止，立塔收塔等工作。

液壓系統(tǒng)的作用是通過(guò)操縱多路換向閥控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、各種油缸，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的加壓鉆進(jìn)、倒桿與停止，立塔收塔等工作，同時(shí)可通過(guò)液壓表得到具體的各項(xiàng)數(shù)值。

液壓系統(tǒng)在夏季使用機(jī)械油GB443—8922 號(hào)，冬季使用 10 號(hào)，油箱容量 33 升，系統(tǒng)額定壓力為12 MPa。

3.6 塔

A 型塔采用油缸起落塔體， 與鉆機(jī)一體，收塔后鉆塔可以不用解體， 便于搬遷；B 型塔采用Ф50×4 鋼管焊接成四方鉆塔，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)升塔，收塔后鉆塔需解體。 工作狀態(tài)時(shí)鉆塔高6300 mm，塔體可以承受6 噸重量。

4 鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)力機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)及干式雙片、彈簧壓緊常閉式摩擦離合器， 凸輪傳至變速箱，變速箱輸出軸通過(guò)花鍵將來(lái)自變速箱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給回轉(zhuǎn)器，回轉(zhuǎn)器將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳至鉆機(jī)立軸套管。 齒輪油泵通過(guò)兩根三角皮帶由離合器輸入端半聯(lián)軸器上之三角皮帶輪直接傳動(dòng)。

5 主要技術(shù)參數(shù)

5.1 鉆機(jī)能力

鉆桿直徑，mm 開孔直徑，mm 終孔直徑，mm 孔深，m 備 注42 150 91 200 地質(zhì)勘探50 350 110 200 水井鉆鑿

5.2 回轉(zhuǎn)器

電動(dòng)機(jī)立軸轉(zhuǎn)速r/min高檔 139 86 61低檔 54 33 23高檔 211 131 93低檔 83 51 36給進(jìn)行程，mm 最大給進(jìn)力，kN 最大起拔力，kN 最大扭矩，N·m 立軸通孔直徑，mm 1100 24 40 2878 62柴油機(jī)

5.3 卷?yè)P(yáng)機(jī)

卷筒直徑，mm 卷筒寬度，mm 鋼絲繩直徑，m 容繩量，m 提升能力，kN 提升速度，m/s 145 90 9.3 25 10 0.43 0.60 1.0

5.4 動(dòng)力機(jī)

柴油機(jī) 常柴1110A 型 14.7 kW 2200 r/min電動(dòng)機(jī) Y160M—4 型 11 kW 1460 r/min

5.5 塔

本鉆機(jī)的塔采用A 型結(jié)構(gòu)和B 型結(jié)構(gòu)，其中A 型塔是鉆機(jī)一體，用立塔油缸來(lái)起落塔體；B 型塔采用Ф50×4 鋼管焊接成四方鉆塔，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)升塔。兩種形式的塔體工作狀態(tài)時(shí)鉆塔高6300 mm，A 型塔收塔后鉆塔可以不用解體，和鉆機(jī)一體， 便于搬遷；B 型塔搬遷時(shí)需整體拆卸，A 型和B 型塔體都可以承受6 噸重量。

5.6 重量

該鉆機(jī)凈重750 kg，最大解體部件重量?jī)H有93 kg。

6 結(jié)語(yǔ)

HGY-200 工程鉆機(jī)的成功研制， 為大口徑淺孔勘探提供了一把利器。 它表現(xiàn)出鉆進(jìn)效率高、成孔率高、投資小、輕便靈活、堅(jiān)固耐用、機(jī)械化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，必將受到眾多用戶的好評(píng)，同時(shí)也會(huì)推動(dòng)該鉆機(jī)的推廣和普及。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

[2]馮德強(qiáng).鉆機(jī)設(shè)計(jì)[M].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1993.

[3]楊惠民，等.鉆探設(shè)備[M].北京：地質(zhì)出版社，1988.