XY—2型巖心鉆機的設(shè)計改進和應(yīng)用

摘 要：隨著人類對地下資源的不斷開采，淺層地下資 源已接近枯竭，深部找礦逐漸成為我國今后地質(zhì)勘 探的主要發(fā)展方向。而目前市場上，立軸式巖心鉆 機仍是我國深孔巖心的主導(dǎo)機型，因此，如何提高立 軸式巖心鉆機的使用性能就成為我們開發(fā)研制的努 力方向。 文章論述了XY—2型巖心鉆機的特點、設(shè)計改進目的和意義、具體的設(shè)計改進內(nèi)容以及改裝后經(jīng)試驗取得的效果。對XY—2型巖心鉆機的液壓系統(tǒng)、卡盤體與立軸連接體、離合器等部位進行了技術(shù)性能分析，確定了設(shè)計改進方案，實施了具體改進試驗，對設(shè)計改進的效果和存在的問題進行了分析。

關(guān)鍵詞：XY—2型巖心鉆機；技術(shù)性能；設(shè)計改進；

中圖分類號：P634.3+1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-05-00252-02

XY—2型巖心鉆機，屬于中淺孔系列，機械傳動、液壓給進的立軸式巖心鉆機。 適用于金剛石、硬質(zhì)合金及鋼粒鉆進，也可用于工程地質(zhì)勘察、水文水井鉆探以及大口徑工程施工鉆探。

它具有重量輕、質(zhì)量優(yōu)良、裝機功率大、性能廣泛，通用性強等優(yōu)點。

XY—2型巖心鉆機是100米—300米孔深巖心鉆探的主力鉆機，經(jīng)過動力的重新搭配后，性能得到充分發(fā)揮，輕松將91mm口徑孔深打到300米，增加了斜孔的施工能力，但此巖心鉆機的故障率最高出在離合器和卷揚機行星齒輪滾針軸承上，我們將滾針軸承改成鑄青銅套，鑲在行星齒輪上，這樣就解決了卷揚機的故障和壽命問題。該型鉆機的離合器設(shè)計不能滿足需求，根據(jù)市場的需求以及根據(jù)我們的常規(guī)巖心鉆機，我們采用模塊化設(shè)計組件，在使用汽車的先進技術(shù)和其他創(chuàng)新技術(shù)，開發(fā)了新一代的深海鉆井平臺，以滿足市場需求。仍在使用汽車底盤設(shè)計，即動力機械、離合器齒輪箱和操作系統(tǒng)設(shè)計、汽車零部件和組件用于整個傳輸和傳輸系統(tǒng)技術(shù)、汽車零部件也選擇，因為汽車的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)相當(dāng)成熟和普遍，因而更容易組織機械制造，使產(chǎn)品質(zhì)量可以保證，零部件和用品易于供應(yīng)，具有強大的通用性特點。我們都嚴格遵守原則，旨在提高設(shè)備的性能，以滿足建筑領(lǐng)域的技術(shù)需求，以便改善XY-2型巖心鉆機設(shè)備創(chuàng)新技術(shù)，以滿足預(yù)期的目標(biāo)技術(shù)，使液壓鉆機的性能達到了先進的水平。

一、XY—2型巖心鉆機主要技術(shù)參數(shù)：

鉆孔深度（m）：

Φ73鉆桿，100

Φ60鉆桿，200

Φ50鉆桿，380

Φ42鉆桿，530

立軸轉(zhuǎn)速（r/min）：

正轉(zhuǎn)：65；114；180；248； 310；538；849；1172

反轉(zhuǎn)：51；242立軸最大扭矩（Nm）：2760 鉆孔傾角：0-90°

立軸最大起拔力（KN）：60 立軸行程（mm）：600

卷揚單繩最大提升（KN）：30 立軸通孔直徑（mm）：76

油泵：SCB32/12雙聯(lián)齒輪油泵

配備動力：

電動機：Y180L-4，22Kw 柴油機：395K2，19.85Kw

外形尺寸（長×寬×高）（mm）：2150×900×1690

鉆機重量（Kg）：950

XY-2B鉆機與XY-2鉆機不相同參數(shù)

立軸轉(zhuǎn)速（r/min）：

正轉(zhuǎn)：57；99；157；217； 270；470；742；1024

反轉(zhuǎn)：45；212

立軸通孔直徑（mm）：96

鉆機重量（Kg）：1200

二、XY—2型巖心鉆機設(shè)計改進的目的和意義

我們的設(shè)計改進的主要目的是提高設(shè)備現(xiàn)代管理領(lǐng)域以及管理和技術(shù)人員及時更新知識、提高管理水平、專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力，增強他們的獨立改造設(shè)備和相關(guān)技術(shù)解決問題的能力。同時能夠提高科學(xué)水平和現(xiàn)代化管理設(shè)備，對升級設(shè)備做出更有針對性和有效的方案。

通過轉(zhuǎn)換XY-2型巖心鉆機實現(xiàn)我們掌握新設(shè)備，新技術(shù)，新技術(shù)。在最短的時間內(nèi)，不斷地學(xué)習(xí)、引進、消化、使庫存閑置設(shè)備的單位提高鉆井效率，節(jié)省員工費用和購買資本設(shè)備，和創(chuàng)造高效率的目的，能夠使閑置設(shè)備，以更好地對其應(yīng)有的作用進行發(fā)揮。

三、XY—2型巖心鉆機設(shè)計結(jié)構(gòu)特點

（一）傳動、操作系統(tǒng)的設(shè)計。在該鉆機的傳動系統(tǒng)和離合變速系統(tǒng)設(shè)計上， 當(dāng)進行下滑動時，要對卡盤導(dǎo)套里的 2 個滾柱進行推動使之內(nèi)外滾動，以使得主動鉆桿的夾緊和松開得以實現(xiàn)。系單向給進油缸的卡盤油缸，在進油時向上移，以推動夾持環(huán)進行壓縮彈簧，其2 個滾柱分別在主動鉆桿重力分力的作用下向外運動，然后松開主動鉆桿； 進行回油時，彈簧復(fù)位，推動夾持環(huán)使之下移促使?jié)L柱由主動鉆桿卡槽滾入，夾緊主動鉆桿。該結(jié)構(gòu)有一個最大的優(yōu)點就是夾緊相對可靠，不對主動鉆桿造成損壞。

（二）國內(nèi)液壓卡盤設(shè)計都是相同類型的盤式彈簧用于鉆機三卡瓦自動定心的液壓卡盤，是一種最有效的成熟結(jié)構(gòu)，已被用戶廣泛接受。但此彈簧夾緊力的結(jié)構(gòu)，主動鉆桿的磨損和三卡瓦心以及下卡盤同軸密切相關(guān)，因此只要主動桿出現(xiàn)一點點磨損，卡盤夾緊就會出現(xiàn)不可靠的下滑，崩卡瓦以及動鉆桿刮傷以及其他現(xiàn)象。為此，我們要學(xué)習(xí)我廠成熟的巖石鉆井的結(jié)構(gòu)——彈簧夾緊，液壓松開的滾柱式盤結(jié)構(gòu)。

（三）設(shè)計機架的相同類型的國內(nèi)鉆機在汽車車架直接接觸，容易燃燒，損壞更快，減少機架的有效使用年限。我廠系列鉆機底盤和機架之間的核心，使用材料為耐磨護板65Mn、上機架進行移動，使之與架底盤減少磨損和燒結(jié)，所以底盤和上機架幾乎沒有發(fā)生磨損，經(jīng)久耐用。還可以將低碳鋼焊接機架，滑軌沒有硬化熱處理過程，從而減少生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)組織困難。此外鉆機設(shè)計成拆分架機風(fēng)格，可移動前后兩體，有效進行搬遷。

（四）液壓系統(tǒng)的設(shè)計由我們工廠開發(fā)的核心平臺，因為一個石油鉆井泵處理大流量、高壓力溢出造成的能源消耗，導(dǎo)致溫度上升，有時甚至因為高油壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。為了解決這個問題，我們使用雙齒輪泵的XY-2型巖心鉆機設(shè)計實現(xiàn)一個小流量溢出，鉆井時，只使用一個單一的燃料供應(yīng)，而井下抽油桿或快速掃描雙油泵，因此既解決問題又不影響氣缸升降溫度上升的速度。與此同時，還可以使桿雙泵油更快更有效的提高工作效率。

（五）升降機設(shè)計升降機主要用于提升 、下降鉆具以及起拔套。在鉆井過程中，升降機工作很長一段時間，特別是在深孔鉆探，總工作時間可以是總共時間的1/3到1/2，工作性能直接關(guān)系到鉆井質(zhì)量的施工效率，鉆井質(zhì)量安全生產(chǎn)，是一個綜合評價平臺的一個重要的性能指標(biāo)。要求的制動可靠，應(yīng)該有一個更大的安全系數(shù)。在本設(shè)計中，我們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使之更合理，使承載能力提高。當(dāng)鉆機搬遷的時候，升機能夠與分動箱、水剎車分離，進行單獨運輸。

（六）因為鉆機回轉(zhuǎn)機構(gòu)支持大量的旋轉(zhuǎn)部分，并簡單地連接分動箱，表現(xiàn)為閑置狀態(tài)，而且沒有他固定的支持手段。操作時，回旋器由于部分震動受力較大且不均，在進行鉆探深的洞時尤為明顯，會造成導(dǎo)向輪法蘭連接和傳輸情況下螺栓出現(xiàn)機械疲勞，出現(xiàn)鉆井方向與最初的目標(biāo)相偏離，這是不利于鉆探工作的。因此，為了增加回旋器穩(wěn)定性的工作部分，在回器部分的設(shè)計中，增加了左右支撐。

四、XY—2型巖心鉆機的設(shè)計改進

存在問題： 主要存在的問題是轉(zhuǎn)盤體支撐質(zhì)量相對太大，極其不利于加工和裝配，且對斜孔施工不適用。

改進措施 ：改進后的轉(zhuǎn)盤體支撐結(jié)構(gòu)，主要括正絲螺母 A3，反絲螺 A4，正絲接頭 3，反絲接頭 5，調(diào)節(jié)桿 4 及兩個自潤滑型向心關(guān)節(jié)軸承 A2。 進行垂直孔時，將正絲螺母 A3 和反絲螺母 A4松開，并將節(jié)桿 4旋動，使之支撐達到合適長度以后，將兩頭的螺母鎖緊。進行斜孔鉆進時，將正反絲螺母松開，并對調(diào)節(jié)桿進行旋動， 使2 個支撐分別按照轉(zhuǎn)盤體所需角度所短和伸長有效的工作長度，最終使轉(zhuǎn)盤體旋至所需工作角度，將反絲螺母鎖緊，這樣就可以進行斜孔的鉆進了。

五、結(jié)語：

XY-2型鉆機經(jīng)用戶使用，得到了較高的價，該鉆機具有以下主要特點：（1）采用汽車變速箱和離合器，結(jié)構(gòu)緊湊、理，工作期間運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，傳動效率高，裝拆便，便于保養(yǎng)和維修； （2）具有較 高的轉(zhuǎn)速和較合理的轉(zhuǎn)速范圍，速級數(shù)較多、低速扭矩大；（3）裝機功率大；（4）移車平穩(wěn)，固定簡單可靠，高速鉆進穩(wěn)定好；（5）鉆機卡盤采用液壓柱銷式，夾緊可靠，不主動鉆桿；（6）在整個鉆進過程中，無故障發(fā)生，使用壽命長。

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