彭 真
(湖南省地勘局 探礦機(jī)械研制中心,長(zhǎng)沙 410100)
礦產(chǎn)是重要的資源,也是各行各業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ),因此,礦產(chǎn)開(kāi)采對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障民生有著重要的作用。近年來(lái),隨著礦產(chǎn)開(kāi)采工作的不斷推進(jìn),對(duì)深層礦產(chǎn)資源的勘探和開(kāi)發(fā)成為其工作的主要內(nèi)容。在礦產(chǎn)勘探中,鉆機(jī)發(fā)揮了重要作用。而隨著礦產(chǎn)勘探從淺層次向深層次轉(zhuǎn)變,鉆機(jī)的質(zhì)量和技術(shù)水平也必須不斷提升。制造工藝是決定鉆機(jī)質(zhì)量和技術(shù)水平的重要因素。所以,研究鉚焊制造工藝,提高制造的精度和零件質(zhì)量,對(duì)保障大型鉆機(jī)工作效率有著重要的意義。
XY-44A型鉆機(jī)是湖南省地勘局探礦機(jī)械研制中心自主研發(fā)制造的一種大型鉆機(jī)。該型號(hào)鉆機(jī)是一種中深孔巖心鉆機(jī),它不僅適用于以合金、金剛石為主進(jìn)行大、小口徑的巖芯鉆探,還可用于工程地質(zhì)勘察以及建筑工程、水電工程、公路、鐵路和港口等領(lǐng)域的工程施工。
XY-44A型鉆機(jī)具有以下特點(diǎn):采用汽車變速箱和離合器,結(jié)構(gòu)緊湊、合理,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪聲小,傳動(dòng)效率高,裝拆方便。合理的轉(zhuǎn)速范圍且轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)多,低速扭矩大,使用范圍廣。配有水剎車,深孔鉆進(jìn),下鉆平穩(wěn)安全。具有兩檔反轉(zhuǎn)速度,便于孔內(nèi)事故處理。鉆機(jī)的功率大。結(jié)構(gòu)先進(jìn),布局合理,便于維修、保養(yǎng)。體積小,重量輕,可拆性好。鉆機(jī)立軸的給進(jìn)行程長(zhǎng),有利于提高鉆進(jìn)效率,減少堵鉆、燒鉆等事故的發(fā)生。移車平穩(wěn),固定簡(jiǎn)單可靠,高速鉆進(jìn)穩(wěn)定性好。鉆機(jī)操縱手柄少,布局合理,操縱靈活可靠。鉆機(jī)卡盤采用液壓柱銷式,夾緊可靠,不傷主動(dòng)鉆桿。
圖1 XY-44A型鉆機(jī)實(shí)物圖
從圖1可以看出,鉆機(jī)的井架是其重要的組成部分。該型號(hào)的鉆機(jī)井架組成零件主要有主體、油管臺(tái)、二層臺(tái)、井架附件、人字架和籠梯等。對(duì)于鉆機(jī)的井架制造而言,其難度主要在主體的精度控制方面,此外,井架主體與人字架之間的配裝也是井架制造的主要內(nèi)容和難點(diǎn)之一。
XY-44A型鉆機(jī)的井架主體主要分為五段,而且各段之間通過(guò)井架大片連接。因此,各段的衍裝是確保井架主體精度的關(guān)鍵所在。為了保證主體的各部分之間連接的接口間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求,就需要對(duì)接口進(jìn)行認(rèn)真研磨,以保證各段之間的接觸間隙在一定范圍內(nèi)。同時(shí),可以采用連接銷配裝點(diǎn)焊耳板的方法來(lái)規(guī)定各段之間的連接部位。在這個(gè)過(guò)程中,采用合理的焊接方式和順序至關(guān)重要。為了減少焊接后的打磨處理時(shí)間,可以利用多位簡(jiǎn)單焊接的方法,對(duì)焊接輸入熱進(jìn)行合理控制,從而保證井架的垂直度和直線度。這樣就能有效避免井架因?yàn)楹附禹樞騿?wèn)題而導(dǎo)致的變形現(xiàn)象。
完成井架的預(yù)制工作后,人們就需要進(jìn)行大片連籠工作。大型鉆機(jī)的井架連籠主要分為兩個(gè)部分,一是井架橫撐和斜撐的配裝連籠,二是天車、二層臺(tái)和籠梯等部分的配裝連籠。為了保證衍裝尺寸,單純依靠焊接是無(wú)法控制的,因此必須采用定位地錨配合的方法。將地錨配置在井架兩個(gè)大片兩側(cè)的適當(dāng)位置,并通過(guò)反變形控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)井架衍裝的精度控制。同時(shí),可以通過(guò)預(yù)配裝,避免一些小部件對(duì)井架主體產(chǎn)生的干涉作用。預(yù)配裝一般都是在井架臥衍時(shí)完成,通過(guò)預(yù)配裝可以觀察配裝方式是否合理。
此外,在井架衍裝過(guò)程中,要保證其全場(chǎng)范圍內(nèi),單片對(duì)角誤差、總對(duì)角誤差都在合理范圍之內(nèi),各部件組裝時(shí)的間隙以及局部間隙都必須精確控制。為了提高配裝效率,人們可以采用芯軸和工裝,以便提供更好的技術(shù)支持。
對(duì)于大型鉆機(jī)而言,人字架與井架主體的配裝也是一項(xiàng)重要的工作。人字架的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,主要包括大橫梁、四個(gè)撐桿(左右前后)、兩組拉桿和橫梁操作臺(tái)。這些部件的制造也必須符合一定的要求。因此,在制造過(guò)程中,人們需要注意以下幾點(diǎn)。
一是對(duì)于左右前三個(gè)撐桿,應(yīng)該通過(guò)分體加工的方式,精確控制其下部耳座的尺寸,以符合安裝的需要。當(dāng)完成整體放樣點(diǎn)焊后,可以對(duì)其上部分進(jìn)行加工。這些工作完成后,就可以通過(guò)施焊方式完成其與井架的配裝。
二是對(duì)于左右后撐桿,其上下部的耳座需要分體加工。在鉚焊組對(duì)時(shí),需要首先對(duì)上部分的耳座進(jìn)行施工,將其與H鋼焊接在一起,然后根據(jù)上部耳座尺寸選擇下部耳座尺寸。此外,下部耳座需要到人字架衍裝時(shí)再進(jìn)行焊接。
三是對(duì)于人字架與井架主體的配裝而言,關(guān)鍵在于兩者間的一段耳板的配裝。為了保障耳板配裝的精度,衍裝前,需要根據(jù)四個(gè)連接耳座的尺寸做好放樣工作,并預(yù)先設(shè)計(jì)好工裝程序。
除了井架和人字架等部件之外,對(duì)于鉆機(jī)的底座處理也是保障其質(zhì)量和技術(shù)水平的重點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,那些影響底座整體起升的因素都是鉆機(jī)制造工藝中需要重點(diǎn)控制的對(duì)象,這就需要嚴(yán)格的程序控制。
對(duì)于底層和頂層的組裝程序而言,首先應(yīng)該完成工字鋼的焊接,完成組焊工作,其次是各個(gè)部件之間的精確組裝,最后是底層和頂層之間的總裝。對(duì)于中層部件的組裝而言,首先要完成各個(gè)部件之間的組裝,其次是完成校型工作和機(jī)械加工過(guò)程,最后是中層的總裝。而對(duì)于底層和頂層組裝而言,應(yīng)該確保前后橫梁孔在同一軸上,且橫梁孔必須垂直于底座橫截面,平行于底座井眼中心線。因此,在底層和頂層組裝過(guò)程中,需要對(duì)左右上座和左右下座的組裝進(jìn)行嚴(yán)格控制,避免誤差過(guò)大。
大型鉆機(jī)鉚焊制造是體現(xiàn)國(guó)家制造水平的重要內(nèi)容之一,隨著我國(guó)制造水平的不斷提高,鉆井裝備的質(zhì)量和制造水平也不斷增強(qiáng),這對(duì)提高我國(guó)大型鉆機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有著很重要的意義。制造工藝的控制是決定大型鉆機(jī)質(zhì)量和技術(shù)水平的重要因素,因此,未來(lái)對(duì)大型鉆機(jī)的改進(jìn),仍需從制造工藝入手。優(yōu)化制造工藝,提高制造精度,降低制造成本將是我國(guó)大型鉆機(jī)發(fā)展的重要方向。