履帶立軸式塔機一體巖心鉆機的設計特點

馬增福

（連云港黃海機械股份有限公司，江蘇 連云港222062）

1 設計背景

近年來我國礦業迅速復蘇，地質巖心鉆探快速增長，礦產勘查投入持續增加。但地質鉆探設備，立軸式巖心鉆機仍為勘探市場的絕對主力軍。XY－4、XY－42、XY－44和 XY－5型鉆機基本上覆蓋了淺、中層勘探。立軸式巖心鉆機，多數施工單位配置四角塔或A型塔。塔的裝、拆和搬運均需一定的人力、物力及搬遷設備，相對施工輔助成本較高。要降低施工過程中拆裝、搬遷的費用，降低勘探成本，就需設計出靈活方便、省力省物的鉆探設備。這也一直是施工單位的呼聲。

2 現狀

由于市場的需要，這幾年來，我們先后開發出XY－4T、XY－42T、XY－44T、XY－5T 型 塔 機一 體 鉆機。該類型的塔機一體鉆機，在施工現場組裝后，塔與鉆機連為一體，其塔的外觀為四棱桅桿式組裝結構，與四角塔和A型塔相比，整體結構簡潔，單件重量輕，拆遷安裝較方便，并能做到垂直鉆孔和傾斜鉆孔。鉆斜孔時鉆塔可隨主機回轉器調整角度。相對于配四角塔和A型塔，有較易搬遷的優勢。但是，移動孔位時，缺點比較明顯，必須把鉆塔與主機拆解分離。鉆塔分解成四個以上部分，借助起重設備和搬遷設備，達到移孔位的目的。到了新的施工工地，需重新組裝。這樣一拆、一移、一裝，需要投入一定的人力、物力和設備，增加施工成本。為此，我們研制出了單缸雙用途、單成本雙功效的履帶立軸式塔機一體巖心鉆機，其特點是簡單方便省勞力。

3 履帶立軸式塔機一體巖心鉆機的特點

履帶立軸式塔機一體巖心鉆機保留了原XY－4T、XY－42T、XY－44T、XY－5T型塔機一體鉆機的優點，并在設計上有了新突破。

該機是由立軸式巖心鉆機、四棱桅桿式鉆塔、履帶及機架體，四大模塊組成的履帶立軸式塔機一體巖心鉆機。由于該機采用了模塊化組合設計，整機由主機、翻轉塔、履帶和機架體，組成了自行行走的塔機一體鉆機。鉆機模塊組間的組合用螺栓連接，這樣方便解體、方便組套，單模塊組相對重量輕，山區搬遷、直升飛機空吊也方便。油路用快換接頭連接，拆裝快捷方便。

該機的動力采用柴油機，一個動力，兩個分支，機械傳動分支和液壓傳動分支。機械傳動分支為變速回轉器鉆進，主卷揚提升。液壓傳動分支為鉆塔起、落，斜孔鉆進調角度，四支腿伸縮，副卷揚傳動，加壓鉆進，減壓鉆進，液壓加持，主機移車，履帶行走。移孔位很方便，不用拆解，整機可自行行走。達到四便：便于拆遷，便于搬遷，便于移孔，便于運輸，徹底解脫了施工單位由于移孔位所帶來的一系列沉重負擔。

實現這一目的的核心是做到了液壓單缸的雙用途，一個液壓缸，既做到了塔的前后翻轉（起、落塔），又做到了側調塔的角度，實現了打斜孔的功能。同一液壓缸，做到單缸雙作用，單成本雙功效。

第一個用途，塔體由液壓單缸前后翻轉起、落塔。完成起塔后，拆掉此液壓缸的底耳銷，以缸頂耳座的轉銷為旋轉中心，順時針轉動缸體90°，裝于另一底鉸座上。實踐驗證，操作輕便，見圖1。

第二個用途，油缸調整鉆塔的角度（此時，副支撐也隨動），實現傾斜鉆孔和垂直鉆孔的施工。當需要移動孔位時，按第一作用，塔落至水平位置，由于帶有履帶自行行走機構，移孔十分方便，見圖2。

圖1 單缸起落塔水平移孔

4 設計要點

在設計中，需要掌握兩個設計要點，見圖3。第一是兩種工作狀態的要點，第二是模塊組設計的要點。

4．1 設計要點一

（1）塔起至垂直時有錐銷裝置定位，可自動定心，見圖1的件2錐銷；

（2）塔落至水平時有導向裝置定位，可自動定心，見圖1的件4導向座和件5梯形導向體；

（3）當油缸起落塔，進行第一工作狀態時，插安全鎖銷，見圖3的件4起落塔鎖銷；

圖2 單缸調塔斜孔鉆進

圖3 單缸雙用途平面示意

（4）當塔隨主機回轉器同時調整斜孔，進行第二工作狀態時（斜孔鉆進），插安全鎖銷，見圖3的件1斜孔調整鎖銷。

4．2 設計要點二

（1）布置模塊組的相互位置時，控制整機重心達到行走基本均衡；

（2）動力的考慮，應使爬坡能力達到30°；

（3）動力和轉速的考慮，應使行走速度，每小時不小于2km。

5 設計意義

提高地質勘探工作效率，是行業內人人追求的目標。勘探工作效率的提高，涉及面很廣，其中鉆探設備鉆進性能的優劣，對提高勘探效率至關重要。大家在注重鉆探設備鉆進性能的同時，還要看鉆探設備是否便于安裝、拆卸和搬遷。該履帶立軸式塔機一體巖心鉆機，用油缸起落塔，調整塔打斜孔，液壓驅動履帶自行行走，從起落塔，調角度打斜孔到移孔位，只需一人操作就能完成，十分方便。而用傳統的機、塔分離的辦法，一般要經歷組裝、立塔或拆、落鉆塔的幾個過程，均需多人及吊裝設備才能完成。該履帶立軸式塔機一體巖心鉆機，單缸雙作用，單成本雙功效，實現兩種截然不同工作狀態的功能效果，在地質勘探工作中具有十分重要的意義。

該履帶立軸式塔機一體巖心鉆機，僅用一個人操作就能完成。大大節省了搬運、拆裝過程的輔助勞力和設備，基本實現了拆、裝鉆塔的相對零費用。該機提高了勘探工作的效率。為地質巖心勘探裝備向模塊化設計，邁進了一大步。