动力头式岩心钻机关键部件

动力头式岩心钻机关键部件

全液压动力头钻机一般由动力头、主卷扬、桅杆及给进机构、液压系统、绳索卷扬、夹持器、动力机、拖车(履带行走装置)、操纵台等部分组成。其中动力头、主卷扬、桅杆及给进机构、液压系统是其关键部件和系统。

一、动力头

动力头是为钻机提供回转扭矩的核心部件(图3-20),主要包括液压马达、变速箱、末级减速齿轮箱以及卡盘。

动力头液压马达一般为变量马达,能实现无级变速,也可以采用定量马达,马达可以是一个或多个。马达将扭矩输出至变速箱,通过变速箱可以手动变挡,一般设计二到四个挡位,根据不同工况可以选择不同的挡位。动力传递至末级减速箱后再传给动力头主轴,主轴与液压卡盘连接。卡盘的功用是夹持机上钻杆,将回转装置的回转运动和扭矩、给进装置的轴向运动和给进力(或上顶力)传递给钻杆柱。

二、主卷扬

主卷扬是钻机用于悬挂、升降钻具和套管的主要执行机构,在某些条件下利用主卷扬悬挂钻具,进行快速扫孔等工作。

图3-21为液压动力头钻机主卷扬剖视结构图。液压马达8将动力通过马达输出轴传递给卷筒内藏的行星减速机构4,经过减速驱动卷筒3回转,获得合适的绳速及提升力。该卷扬靠弹簧制动装置7压紧制动摩擦片来实现卷扬制动,通过液压油推动油缸10来打开制动器。

三、给进机构

给进机构的功能：

(1)向钻头施加轴向压力,并随着钻孔的不断加深,而连续送进钻具、以实现加、减压钻进;

(2)处理卡、埋、烧钻事故,用于强力起拔钻具；

(3)利用给进机构可以悬挂钻具、提动钻具及实现快速倒杆;

(4)液压给进机构还可以称重钻具和间接反映孔内钻具的工作情况:

(5)某些钻机的给进机构还可以用于升降钻具。

钻机给进机构的主要形式有:油缸直推,油缸链条、油缸钢丝绳、功达销条和马达体条等形式。一般全液压岩心钻机米川洲缸直推成油缸链条的给进形式,以达到精确控制钻压的目的油缸一链条给进机构原理如图3-22所示当液压油缸无杆腔进油时,油缸推力通过定滑轮1、动滑轮5及链条4传递给链条托板及动力头3,实现钻具提升及减小钻头压力的功能;同理, 当油缸有杆腔进油时,油缸拉力通过下定滑轮8、动滑轮6及链条7传递给动力头3,实现钻具

下放及加压。

四、液压卡盘

液压卡盘(如图3-23)主要包括液压打开油缸2、卡紧弹簧3、卡瓦条6、卡瓦座5和主轴1。

动力经动力头末级减速传递给卡盘主轴,通过一圈氮气弹簧(或高强度合金弹簧)向下压楔形卡盘帽,通过卡瓦座用弹簧力的径向分力夹紧钻杆,从而带动钻杆回转。不同能力的钻机卡盘主轴的通径也不同,不同尺寸的钻具需要配不同尺寸的卡瓦条。

卡盘不仅要给钻杆径向夹紧力驱动其回转,升降钻具时还要承受整个钻具的重量及其与孔壁的摩擦力。液压卡盘靠液压油顶开油缸,压紧弹簧,而使卡瓦座松开钻杆。卡盘的夹持能力从另一方面反映了钻机的能力。

五、液压系统

某型号液压动力头岩心钻机的液压原理图如图3-24所示。动力机将机械能传递给液压泵,液压泵将机械能变为液压能传递给各个执行机构。主阀控制主要执行机构动作的方向,可以控制动力头的正反转、给进系统的提升与给进、主卷扬的提升与下降、绳索绞车的提升与下降。负载敏感泵与负载敏感阀组成的负载敏感系统能根据负载变化自动调节泵的输出流量,避免了压力与流量的损失,提高了系统的效率。