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　　摘要：XY—44型岩心钻机是探矿行业应用较广，功能较多的钻机之一。它既可进行岩心钻探，也可用于工程地质勘察、水文水井钻进以及大口径基础工程施工等。该机具有较多的转速级数(8级)，并且它重量轻、可拆性好、结构也比较紧凑、通用化程度很高，其回转器角度可在360°范围内任意调整，可适应各种角度条件的钻探工作。在本文中，主要针对传统钻探行业施工过程中设备搬迁困难、无法倾斜钻探以及钻孔效率低等一系列问题，对研制以及改进新一代高效可倾式钻探设备进行了分析。其改装是以XY-44型矿用岩心钻机为基础，增设了自动回转塔架的部分，从而使钻机够满足多方面工况的要求，进一步改善钻探行业施工环境。

　　关键词：青海大学编辑部,矿用钻机,塔架,钻机改进,应用特点

　　一、XY—44型岩心钻机主要特点概述

　　该机结构合理、重量轻、能力大、用途广泛，性能稳定，可靠性强，标准化、通用化程度高。其特点如下：1)具有较多的转速级数(8级)和合理的转速范围，低速扭矩大(最大达到3200牛顿/米)即适合以合金、金刚石岩心钻进，还可以用来进行工程地质调查、水文水井钻探以及桩基工程等方面的施工。2)它的垂直轴是直径相对较大的通孔(直径73米)，由双油缸液压进行给进，有一个相对比较长行程(可以达到600毫米)，而且其技术也相对适应性强,尤其更适合大直径钻杆绳索取心(上部取心)的钻进，非常有利于提高钻进效率和基础桩工程施工。3)钻进能力大，直径71毫米绳索取心钻杆额定钻进深度可打1000米。4)重量轻，可拆性好，钻机净重2150千克，主机可分解为10个部件(最大可拆部件300千克)。5)搬迁方便，宜于山区工作。配有水刹车，深孔钻进，下钻平稳安全。6)采用单联齿轮油泵供油，安装简单，方便使用，功率消耗少，液压系统油温低，工作稳定。7)它的系统配备了手摇油泵,用手摇油泵可以在动力计不工作时进行动力机械钻孔。8)钻机结构紧凑，布局合理，所有部件表露在外，不相互重叠，便于维护。9)重心低，移车距离长(可达460毫米)，固件牢靠，高速钻进稳定性好。10)配有防震仪表，仪表寿命长利于掌握孔内情况，操作手把较少操纵灵活可靠。

　　但传统的方法是钻塔直接在地面上进行固定,具有更好的稳定的优势,但是这种方法却也有很多的问题。例如复杂的拆卸,去除困难,施工过程中劳动强度比较高,危险指数比较高,低效率,但是最主要的事情还是它没有办法进行倾斜钻探(即斜孔),以造成了对钻探工作大大的限制。

　　故此，对施工方式进行改进，使不同环境下勘探工作的要求都能得到满足，是勘探工作中需要亟待解决的主要问题。

　　二、对XY—44型岩心钻机改装方面的技术要求

　　1)拆卸要很灵活、方便，具有很强的解体性。地质勘探是活动范围很广泛的工作,需要经常转移以及搬迁,它具有复杂多变的地理环境,尤其是山地地区,交通条件非常差,很多工作还是需要靠人力来完成。这也就要求该设备不能太重,容易进行快速转移。

　　2)钻井工作要具有更强的适应性,以适应每个角度斜交钻孔。

　　3)安装过程的自动化程度要很高,钻井塔安装和固定使用液压系统控制,非常安全可靠,而且节省时间和精力,这样还可以大大减少建筑工人的劳动强度。

　　三、XY—44型岩心钻机的基本性能与参数

　　1)钻进能力

　　钻杆类型钻杆规格钻杆深度(m)

　　国产钻杆内外平式钻杆 ф43×6 1400

　　ф54×6 1000

　　ф67×6 830

　　内加厚式钻杆 ф50×5.4 1300

　　ф60×6 950

　　绳索取芯钻杆 ф55.5×4.75 1400

　　ф71×5 1000

　　ф89×5 800

　　DCDMA(金刚石岩芯钻机制造商协会)钻杆内加厚式钻杆 BW 钻杆 1250

　　NW 钻杆 1000

　　HW 钻杆 660

　　绳索取芯钻杆 BQ 钻杆 1400

　　NQ 钻杆 1100

　　HQ 钻杆 750

　　钻孔角度：0~360°

　　3)动力机：

　　电动机 Y225S-4 50KW 1480r/min

　　柴油机 R4105ZD 70KW 1500r/min

　　4)回转器：

　　型式：双油缸液压给进机械回转式

　　立轴通孔直径：80mm

　　立轴转速：

　　动力头转速(r/min) 1480(用于岩芯钻进) 立轴最大扭矩：3.2kN.m

　　正转低速(r/min) 80;148;212;308 立轴行程：600mm

　　正转高速(r/min) 247;456;650;945 立轴最大起重力：120kN

　　反转(r/min) 66;201 立轴最大加压力：90kN

　　5)卷扬机：

　　型式：行星齿轮转动

　　钢丝绳直径：17.5mm6W(16)或18.5mm6×19

　　卷筒钢丝绳容量：(17.5mm)(170kg/平方mm)110m

　　(18.5mm)(170kg/平方mm)90m

　　单绳最大提升力：45KN

　　当动力机转速为1500r/min时：0.70;1.29;1.84;2.68m/s

　　6)离合器

　　型式：干式单片摩擦离合器

　　7)变速箱

　　型式：滑移齿轮变速箱(4正1反)

　　8) 油泵：

　　型式：单联齿轮

　　油泵排量：32ml/r

　　9) 水刹车

　　工作转速：700~1800r/min

　　单绳平衡速度：3~8m/s

　　单绳平衡负荷：45KN

　　10) 机架：

　　型式：滑撬式(速滑动底座)

　　钻机后退行程：460mm

　　外形尺寸(长×宽×高)：3030×1100×1890mm

　　四、 XY—44型岩心钻机的搭架设计改进

　　XY—44型岩心钻机是一种机械传动,液压立轴钻机,它可以进行四个部分的划分,即分动箱、回转器、机架以及卷扬机架,此外,还设有液压系统以及动力系统。其进行改装的过程是基于主机平台的一部分。回转中心是以卷扬器以及分箱机来组成，对自动起落的塔架以及各个对应的液压系统进行了增设。

　　塔架包括三个主要组件,即塔架主体,塔的底座以及滑轮组,塔底座作为一个过滤机构对塔主体以及钻机进行连接,提升其低端部分的钻井平台和分动箱以及卷扬器的主轴部分铰接在一起,是塔架进行旋转的中心,而用来负载卷扬机工作时的外载荷以及整个塔架部分的重量。塔架主体被分成三个主要部分,塔下段,塔中段和塔上段,塔体总高度7.5米,2.4米的下段高,2.5米的中段高,2.6米的上段高,塔等腰梯形的横截面形状,从下到上的比例系数(0.613)是逐渐缩小的，顶部塔架是五轮组成的滑轮组,前端的是一个单滑轮,中央有两个双滑轮,根据工作需要加强的能力调整卷扬器,整个框架起伏的控制由液压系统来完成，上升和下降只是几秒钟的时间。

　　塔架主体结构的截面尺寸和所选材料的主要获得的方式是通过类比,强度等机械性能稳定性证明。需要特别注意的是机架本身以及塔底座和钻机机架连接强度问题。在塔架竖起之后,考虑到稳定性问题在工作中,需要两个额外的辅助支持塔，辅助支持使用球铰链连接,长度可以进行调整,以确保两个点受力均匀。

　　XY-44钻机轴承原始设计对机身承重这个问题没有进行考虑,其住房部分机架设计相对较弱,只有6毫米的壁厚,改装后机壳外部负载150 kN的情况下,它将导致套管损坏或变形,所以也必须加强。

　　塔底座是构成塔架机构的一个关键部分。连接好底座的上方与塔架的下方后,塔的形状误差将影响到安装质量。进行上端面焊接时,左侧立板与右侧立板要按照正确的施工方式，应首先将左侧立板上端面进行点焊接,为了避免大的变形产生。当焊接右侧立板的时候，要比做钻探现场,即首先回转圆环在旋转钻机分动箱上进行安装,然后点焊左侧立板的上端表面和卷扬器的后面一起安装在底座上，水平标尺上找到正上端面，安装右侧立板板进行点焊,为了确保左右立板之间正确的相对位置,减少端面上的几何公差。然后把塔底座卸下来并进行焊接,焊接过程中采取技术措施防止变形发生。焊后退火整个底座来消除应力。

　　五、改进后的XY-44型岩心钻机的应用特点

　　XY-44型岩心钻机是广泛应用于采矿方面的,功能功能相对比较全面地钻机。通过改进,使钻机更强大以及更广泛的进行应用,更易于使用,从现场反馈的信息显示,XY-44钻机改装后具有以下特点:

　　1)机架升降灵活和可靠。移动安装、转移非常方便,塔可以迅速解体分成五个部分,即滑轮组,塔架上段，塔架中段，塔架下段以及塔底座。重量最重的一个部分的上段塔架(270公斤),装配时,通过定位销之间的各种组件,每个螺栓可以快速组装成一个整体,通过液压控制系统将提高塔所需的角度,使钻井装置在很短的时间内进入工作状态。从而大大减少了施工的时间开销。

　　2)钻机液压系统稳定、灵敏度好。因为增加了油箱的容积。冷却系统更好的工作,更高的效率,也大大降低了劳动强度。

　　结束语

　　总之，随着钻探行业的不断发展，施工现场对钻机性能及其实用性的要求越来越高。改善钻机性能以满足不同施工现场的要求必将成为钻探行业的大趋势。

　　参考文献

　　[1]黎国奇.300米岩心钻机液压传动系统的改进设计及分析[J].探矿工程，2008，06.

　　[2]贾志强.天井钻机液压系统常见故障及原因分析[J].山东煤炭科技，2011，05.