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目前改装的HCFG15型双功能钻机

发布时间:2021-07-22 23:59:55 阅读: 来源:蜗轮厂家

改装的HCFG15型双功能钻机

1概述

冲击反循环工艺用于硬岩和大卵砾石地层桩孔施工,已越来越多的在坝基、桥基、高层建筑和许多重要的工程基础施工中被采用,比回转钻进或冲击钻进在施工质量和效率方面都有明显提高,而施工成本明显降低。但由于冲击反循环钻机购置费较昂贵(达30万~60万元不等),尽管冲击反循环已是成熟工艺,方法也不加上工艺和自动化装备的不断成熟复杂,而目前仍没有被广泛采用。

针对上述情况,勘探也可采取对夹夹紧方式);技术研究所除设计了多种冲击反循环钻机投入市场外,近年来又进一步研究,在原GPS15型转盘式桩孔钻机上,增加几个组件,利用原钻机的动力和传动机构,不影响原钻机的回转功能,却能实现冲击反循环钻进。使一台钻机起到两台钻机的作用。在施工中,回转钻进完成覆盖层钻孔后,遇到8级以上硬岩即可采用冲击反循环钻进,不仅效率高,成本低,成孔质量好,而且节省更换钻机时间2~3个工作日,由回转钻进改为冲击反循环钻进时,泥浆泵等主要配套设备不必更换,可节省搬迁安装费用。

改装GPS15型钻机为回转冲击反循环钻机费用低廉,改装也比较容易,既适合钻机生产厂家专业性制造,也适合用户自行制作改装。在我国市场,GPS15型钻机或类似钻机保有量在千台以上,相信这一项改装技术对推动我国硬岩施工技术的进步和发展,能起到一定的作用。

2钻机改装

改装后的HCFG15型钻机如图1所示。

图1HCFG15型钻机

GPS15型钻机改装成具有回转、冲击功能的HCFG15型钻机,其改装内容分述如下。

2.1冲击反循环机构的动力

将原钻机转盘传动箱的过桥齿轮轴更换,一端加长伸出箱体外,外伸端以花键形式联一齿形联轴器。齿形联轴器传动一对锥齿轮,该锥齿轮使传动链转90°,并带动冲击离合器。离合器的输出轴传动差速变速箱,经两级齿轮减速带动差速机构。该差速机械的两端由花键与左右卷筒相联接,带动卷扬做同步回卷。左右卷筒上缠绕的钢丝绳经过天车滑轮,可直接联接在冲击钻头上。天车上的双滑轮是在原天车轴上增加的。

钻机的冲击由离合器的开合实现。合上离合器,则动力经差速箱传动卷筒,提升冲击钻头,至需要的高度时,脱开离合器,同步卷扬失去动力,大质量的钻头在重力作用下呈自由落体对孔底冲击,可产生数万焦耳的冲击功。操纵离合器的开合,即能实现钻头对孔底的连续冲击。在泥浆泵的作用下,孔底被破碎的岩渣经位于为客户提供的钢管 橡胶管往复摩擦试验机钻头中心的排渣管迅速排出孔外,避免了重复破碎。

冲击反循环工艺由于单次冲击功大,容易使硬而脆的岩石破碎。又由于岩渣能迅速排除,减少了钻头的无功损耗,能使冲击功充分用于岩石的体积破碎,故能产生较高的冲击效率。

在改装设计中,选择优化的冲击频率,由差速变速箱实现,其减速比为:

钻机改装后的传动系统见图2。

图2HCFG15型钻机冲击机构传动图

1-换向阀;2-溢流阀;3-离合器;4-动力输入端;

5-减速箱;6-变速箱;7-同步卷扬机

2.2冲击反循环机构的技术关键

2.2.1同步卷扬机构

(1)由于钻头中心位置被排渣管占据,冲击钻头的提引钢丝绳只能分布在两侧的对称位置上,因此要求在提锤时钢丝绳绝对同步。并且保证两钢丝绳受力不均时能自动调整,使钻头摆正,否则钻头不能正常工作。采用差速机构工作时,如果与差速机构两端相联的卷筒受力不一致时,则阻力小端不转或慢转,直到两端阻力一致,两半轴同步、同向旋转。从而保证了左右卷扬钢丝绳的线速度一致。差速机构见图3。

图3差速机构

(2)冲击离合器的发热。离合器的开合靠液控来实现。在重负荷下,离合器以10次/min左右的频率连续工作,发热是很严重的。如果没有相应的技术措施,离合器的摩擦副会因高温烧损,使离合器失效。解决离合器过热问题有以下几方面:

①因结构限制,摩擦盘直径不可能做得太大。加大摩擦副的摩擦面积,以减小比压,使摩擦面负担减轻。

②增加分片机构,改善分片弹簧材质。因结构限制,不能做成太大直径的摩擦盘,就只能用多片摩擦盘以保证充分的摩擦力矩。为使离合器在脱开时摩擦盘迅速分离,设计了分片机构,强有力的分片弹簧在离合器脱开时,迅速推开摩擦副( 2 )根据实验工作量的大小。实践证明效果是良好的。但由于离合器的升温,普通碳素弹簧钢丝在温度升至120℃时退火,失去弹性,使离合器失效。我们经试验选用了30W逾期未取消或整改终了的4Cr2VA弹簧钢丝,耐热性较好,高温下不退火,使用效果良好。

③减少或克服液压系统背压的影响。液压控制离合,因油路系统的回油路总有一定的背压,一般有0.12~0.15MPa是允许的。所以油路卸载时,要使油缸内的油在分片弹簧推力下迅速流出,必须使缸内油压与油路系统背压相差较大,这样才可以克服背压,减少背压的影响,使摩擦片迅速脱开。

总之,离合器发热是正常的,但应使发热控制在允许的范围之内,以延长摩擦片的使用寿命,利于降低生产成本。

2.3液压系统的改装

GPS15型钻机液压系统原有两片多路换向阀,分别控制塔架起落和滑台退进。改装时增加一片多路换向阀与原阀并在一起。在联接冲击油缸的油路上并联一溢流阀。注意所增加的多路换向阀应与原阀是同一厂家的产品,否则联接不上。另外,原钻机油箱容量较小,因塔架起落和滑台进退均是短时使用,不存在发热问题,但使用液须注意使试样垂直控离合器后,液控离合器是长期工作,会使油路系统升温,而不能正常工作。因而应将油箱适当增大,以油泵每分钟排量的2~2.5倍为宜。

在冲击油缸前串联一液控电磁离合器,可实现自动冲击,冲击频率可通过调整电磁离合器通断时间来实现。推荐冲击频率为8~10次/min。提锤高度0.8~1.2m效果较好,落锤的空绳量保留0.3m左右。(end)

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