XY 4L 型巖心鉆機的研制與應用

盧春陽 歐陽志強

(衡陽中地裝備探礦工程機械有限公司 湖南衡陽 421002)

目前我國廣泛使用的巖心鉆機主要是機械傳動、液壓給進的立軸式鉆機,該類鉆機經過長期的不斷改進和完善,結構性能已趨合理,但也存在鉆機搬遷困難、不易實現斜孔鉆進、須單獨配置鉆塔、不能完全滿足多種鉆探工藝的要求等諸多缺點,而全液壓動力頭巖心鉆機雖具有優(yōu)勢,但其整機及配件價格高,動力消耗大,保養(yǎng)維修技術要求高、對操作者素質要求高等缺點,嚴重制約了該鉆機在國內的普遍推廣。因此開發(fā)一種能滿足多種鉆探工藝需要、容易搬遷,主要適用于山區(qū)、平原、沙漠的鉆探設備是很有必要的,衡陽中地裝備探礦工程機械有限公司研發(fā)設計的XY-4L型鉆機正是為解決這些不足而研制的。

1 鉆機的主要技術參數

柴油機型號 R4105ZD 柴油機功率(kW) 56鉆進能力(m) 700～1000 立軸通徑(mm) φ93給進行程(mm) 600 移車行程(mm) 460立軸轉速(r/min) 正轉:33、65、109、165、215、302、507、766、1002。反轉:36、167卷揚提升速度(m/s) 0.72、1.2、1.82、2.38卷揚最大提升力(kN) 40 系統(tǒng)壓力(MPa) 8,最高10油泵排量(m L/r) 30+10 鉆塔高度(m) 10.4鉆塔負荷(kN) 90 爬坡角度 ＜30°鉆機外形尺寸(長×寬×高)(mm) 3215×1950×10400鉆機凈質量(kg) 5000

2 鉆機的結構及原理

XY-4L型巖心鉆機是一種機械傳動、液壓給進、履帶行走的立軸式巖心鉆機。鉆機由動力機、回轉器、分動箱、卷揚機、機架及履帶、液壓系統(tǒng)、鉆塔、液壓絞車等主要部件組成,結構如圖1所示。

圖1

鉆機的傳動分兩個部分:一部分由動力機通過窄V皮帶直接帶動雙聯齒輪油泵,向液壓系統(tǒng)供油,實現液壓給進、履帶行走、鉆塔起落及擺塔、液壓絞車取心等;另一部分動力機通過萬向傳動軸與分動箱輸入軸相連,分動箱將運動分別傳至回轉器和卷揚機,從而實現鉆機的工作。

3 鉆機的應用效果

XY-4L型鉆機已小批量生產,樣機由中國地質科學院探礦工藝研究所在青海進行生產試驗,隨后,江西和南美洲的秘魯等工地應用于地質勘探、巖心鉆探和地質勘察等,使用情況均達到預期的目的,多處工地在山區(qū)或高原地區(qū),地質結構十分復雜,交通條件非常不便。圖2為秘魯施工現場。經實踐證明,XY-4L型鉆機技術性能良好,鉆進效率高,各項技術指標合理,主要技術參數和使用性能完全滿足多種鉆探工藝要求,具有較強的處理孔內事故的能力和完成特種鉆進工作的能力。除保持了原機械巖心鉆機制造成本低、可靠性能高、維修方便等優(yōu)點外,還通過合理的、巧妙的結構設計,提高了鉆機的性價比。鉆機真正實現了鉆機塔機一體化,方便了斜孔鉆進,履帶底盤使鉆機移動搬遷方便快捷,達到了設計的預期目的,為施工單位帶來了較好的生產效率和經濟效益。

圖2

4 鉆機的突出特點

XY-4L型巖心鉆機以履帶為底盤,機架的剛性和強度好,重心低,穩(wěn)定可靠,并可完全實現自行行走,方便鉆機移位,有效地節(jié)約了運輸成本,比傳統(tǒng)鉆機搬遷快捷、省時省力、縮短了搬遷和安裝時間,效率更高。合理設計的鉆塔不但實現了鉆機和鉆塔的一體化,也實現了鉆機的斜孔鉆進。鉆塔還具有足夠的承載能力和有效高度,可同時提取兩根鉆桿,提高了起下鉆速度,節(jié)省了鉆進的輔助時間,保證了鉆機的工作能力。鉆塔的起放輕便靈活,快速而安全,輕便可靠的鉆塔代替了笨重的四腳鉆塔或其它獨立鉆塔,節(jié)省了施工成本,提高了工作效率,減輕了工人的勞動強度。

該鉆機除具有原立軸式巖心鉆機結構簡單、操作容易、維修方便等優(yōu)點外,還具有以下突出特點:

(1)鉆機立軸通徑大,轉速范圍廣,速度檔位多,有利于各種鉆進方法對轉速的要求,滿足多種鉆探工藝鉆進的需要,如沖擊回轉鉆進等。

(2)選用輕型汽車的變速箱、離合器、萬向傳動軸等優(yōu)質通用部件,有效地提高了鉆機的可靠性和使用壽命,極大地方便了鉆機的維修保養(yǎng)。

(3)鉆機儀表齊全,能及時掌握和控制鉆機的運轉和鉆進情況。

(4)整機結構先進,布局合理,外形美觀大方,極具人性化設計。

(5)采用液壓可伸縮支腿,整機工作穩(wěn)定。

1 楊惠明.鉆探設備.北京:地質出版社,1988

2 馮德強.鉆機設計.武漢:中國地質大學出版社,1993