第六章給進(jìn)機(jī)構(gòu)分析.ppt

1 第六章給進(jìn)機(jī)構(gòu) 2 6 1給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功用 要求及類(lèi)型 一給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功用1 向鉆頭施加軸向壓力 并隨著鉆孔的不斷加深 而連續(xù)送進(jìn)鉆具 以實(shí)現(xiàn)加 減壓鉆進(jìn) 2 用于強(qiáng)力起拔鉆具 處理卡 埋 燒鉆事故 3 利用給進(jìn)機(jī)構(gòu)可以懸掛鉆具 提動(dòng)鉆具及實(shí)現(xiàn)快速倒桿 4 液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以稱(chēng)重鉆具和間接反映孔內(nèi)鉆具的工作情況 5 某些鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以用于升降鉆具 二對(duì)給進(jìn)機(jī)構(gòu)的要求1 能合理地施加鉆頭所需的鉆壓 并能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)鉆壓 2 能根據(jù)鉆頭的瞬時(shí)鉆速 無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)給進(jìn)速度 3 要具有一定的超載能力 4 要能及時(shí)地反映孔內(nèi)的鉆進(jìn)情況 5 盡可能減少倒桿所用的時(shí)間 3 4 三給進(jìn)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 類(lèi)型 機(jī)械式 液壓式 手把 手輪給進(jìn)機(jī)構(gòu) 蝸輪 蝸桿給進(jìn)機(jī)構(gòu) 主動(dòng)鉆桿給進(jìn)機(jī)構(gòu) 鏈輪 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 鋼絲繩加壓給進(jìn)機(jī)構(gòu) 差動(dòng)式給進(jìn)機(jī)構(gòu) 單油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 單油缸 鏈條 鋼絲繩 給進(jìn)機(jī)構(gòu) 雙油缸 鏈條 鋼絲繩 給進(jìn)機(jī)構(gòu) 油馬達(dá) 單鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 油馬達(dá) 雙鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 5 6 三主動(dòng)鉆桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)用于大口徑水井鉆機(jī) 工程鉆機(jī) 石油鉆機(jī) 它是利用升降系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功能 系統(tǒng)的組成見(jiàn)圖 是由升降機(jī) 鋼絲繩 天車(chē) 動(dòng)滑車(chē) 提引器 指重表等組成 系統(tǒng)工作原理如下 加壓鉆進(jìn) 用提引器提吊鉆具 利用升降機(jī)的下降抱閘控制給進(jìn)速度 加壓鉆進(jìn)時(shí) 下降抱閘對(duì)卷筒的制動(dòng)程度 只要能保持卷筒不自由放松鋼絲繩即可 減壓鉆進(jìn) 減壓鉆進(jìn)時(shí) 增大下降抱閘的制動(dòng)力矩 使提引器產(chǎn)升對(duì)鉆具一定的拉力 平衡部分鉆具的重量 以達(dá)到減壓鉆進(jìn)的目的 提引器平衡的鉆具的重量值 可由裝在死繩上的指重表來(lái)反映 從系統(tǒng)圖可以看出 鋼絲繩的拉力P與鉆具重量的關(guān)系為 p Q 7 8 四鋼絲繩加壓給進(jìn)機(jī)構(gòu) 1 系統(tǒng)的組成及工作原理該機(jī)構(gòu)主要用于淺孔轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī) 系統(tǒng)組成見(jiàn)右圖 主要有加壓器 加壓鋼絲繩 導(dǎo)向滑輪 測(cè)壓力計(jì)等組成 加壓鋼絲繩一端固定在機(jī)架上 另一端繞過(guò)加壓水龍頭上的導(dǎo)向滑輪后 固定在加壓器的繩輪上 加壓鉆進(jìn)時(shí) 加壓器的制動(dòng)器制動(dòng)加壓器的閘輪 則加壓器的繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞鋼絲繩 當(dāng)鋼絲繩被拉緊時(shí) 通過(guò)導(dǎo)向滑輪向鉆具施加壓力 實(shí)現(xiàn)加壓鉆進(jìn) 通過(guò)改變制動(dòng)器的制動(dòng)力 改變加壓力和給進(jìn)速度 由系統(tǒng)圖可知 系統(tǒng)產(chǎn)生的給進(jìn)力為 p p pg 9 2 加壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理加壓器采用3K H型雙聯(lián)行星輪系 主要由傳動(dòng)軸 中心齒輪 雙聯(lián)行星齒輪 制圈 繩輪 快速纏繩手輪和兩個(gè)內(nèi)齒圈等組成 加壓鉆進(jìn)時(shí) 傳動(dòng)軸帶動(dòng)中心齒輪z1轉(zhuǎn)動(dòng) 中心齒輪又驅(qū)動(dòng)雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 在雙聯(lián)齒輪左側(cè)齒輪z3帶動(dòng)下制圈轉(zhuǎn)動(dòng) 其右邊齒輪z4帶動(dòng)繩輪轉(zhuǎn)動(dòng) 纏繞加壓鋼絲繩 實(shí)現(xiàn)加壓及給進(jìn) 調(diào)整制動(dòng)器對(duì)制圈的制動(dòng)力矩 改變制圈的轉(zhuǎn)速 隨之也改變了繩輪的速度 即改變了給進(jìn)速度和給進(jìn)力 在不同的工況下 繩輪與制圈的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 可從下述相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理方法推出 10 1 制圈 2 4 內(nèi)齒圈 3埋頭螺釘 5 繩輪 6 螺栓 7 8 繩頭固定壓板和螺釘 9 墊 10 23 29 螺釘 11 28 軸承壓蓋 12 密封圈 13 18 擋圈 14 24 30 滾動(dòng)軸承 15 含油軸承 16 右置盤(pán) 17 雙聯(lián)行星輪軸 19 雙聯(lián)行星齒輪 21 左置盤(pán) 22 手輪 25 套軸 26 墊片 27 螺栓 30 31 圓頭螺釘和蓋 11 12 1 如果將閘輪制動(dòng) 即 由 1 式得 由 2 式得 聯(lián)立以上二式 得中心齒輪與繩輪的傳動(dòng)比 4 13 2 如果繩輪不轉(zhuǎn) 即 從 3 式得 從 2 式得 由以上二式可導(dǎo)出繩輪不轉(zhuǎn)時(shí) 中心齒輪與制圈的傳動(dòng)比 5 14 3 如果 由 1 3 聯(lián)立得 因 6 故繩輪與閘輪在二者的轉(zhuǎn)速均不為零時(shí)的傳動(dòng)比是 將上式的角速度用轉(zhuǎn)速n代替得 7 8 15 五差動(dòng)式給進(jìn)機(jī)構(gòu) z1 z2 z5 z4 z3 z6 差動(dòng)式給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為左旋差動(dòng)式及右旋差動(dòng)式 其結(jié)構(gòu)基本相同 差別在于立軸上螺紋的旋向 下面介紹的是左旋差動(dòng)式給進(jìn)機(jī)構(gòu) 1 組成它是有裝在立軸導(dǎo)管上的齒輪z3及齒輪z4 z5 裝在立軸上的帶齒螺母z6 摩擦盤(pán)等組成 Z6被軸向限位 只能在z5的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng) 而不能軸向位移 2 工作原理鉆進(jìn)時(shí)立軸與導(dǎo)管同步轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)裝在導(dǎo)管上的齒輪z3 通過(guò)z4 摩擦盤(pán) 齒輪z5帶動(dòng)帶齒螺母z6轉(zhuǎn)動(dòng) 通過(guò)調(diào)節(jié)摩擦盤(pán)產(chǎn)生的摩擦力矩的大小 改變帶齒螺母的轉(zhuǎn)速 可實(shí)現(xiàn)倒桿 立軸停止軸向位移及加壓鉆進(jìn)三種工況 設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為na 帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為nb 在三種工況下 二者的關(guān)系是 當(dāng)nbna時(shí)加壓鉆進(jìn) 16 設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為 帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為 在三種工況下 二者的關(guān)系是 當(dāng)時(shí)加壓鉆進(jìn) 17 加壓鉆進(jìn)時(shí)的給進(jìn)速度可由下式計(jì)算 而 代入前式得 由上式可以看出 為保證該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)加壓鉆進(jìn) 則應(yīng)滿(mǎn)足下列條件 3 該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 1 由于結(jié)構(gòu)原因 只適用于淺孔 均質(zhì)地層 2 只能用于加壓鉆進(jìn) 3 不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)鉆壓 4 給進(jìn)速度受立軸轉(zhuǎn)速的限制 t 立軸螺紋的螺距 18 6 3液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu) 一油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)1 單油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)圖為美國(guó)產(chǎn)HC 150型鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 它主要有一個(gè)1 8m長(zhǎng)的油缸組件和給進(jìn)拖板組成 倒裝的油缸與拖板固定在一起 可沿滑板兩側(cè)的滑架上下移動(dòng) 活塞桿為雙層管結(jié)構(gòu) 活塞桿的下端固定裝在滑架下部的前橫梁上 活塞桿內(nèi)管為油缸上腔的進(jìn)油管 外管為下腔的油道 動(dòng)力頭以開(kāi)合方式裝在滑板上 給進(jìn)油缸 拖板 回轉(zhuǎn)器 鉆架 圖1 圖2 前橫梁 活塞桿內(nèi)管 活塞桿外管 動(dòng)力頭 拖板 油缸 19 單油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 20 二雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為長(zhǎng)行程和短行程兩種 1 短行程雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 1 組成與結(jié)構(gòu)主要用于立軸式鉆機(jī)及用于巖心鉆探的轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī) 例如XY 4鉆機(jī) 它的兩個(gè)給進(jìn)油缸直接裝在回轉(zhuǎn)器的箱體上 兩根活塞桿的上端與給進(jìn)橫梁連接 給進(jìn)橫梁通過(guò)兩盤(pán)軸承裝在立軸的上部 為了增加機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性 橫梁上還裝有兩根導(dǎo)向桿 在靠近操作者一邊的導(dǎo)向桿上 刻有標(biāo)尺 在鉆進(jìn)中可通過(guò)標(biāo)尺觀察鉆進(jìn)速度 2 工作原理加壓鉆進(jìn)減壓鉆進(jìn) 3 特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊 尺寸小 工作時(shí)穩(wěn)定性好 由于結(jié)構(gòu)限制 給進(jìn)行程短 鉆進(jìn)時(shí)需要頻繁倒桿 因此有些鉆機(jī)采用雙卡盤(pán)不停車(chē)倒桿機(jī)構(gòu) 21 該回轉(zhuǎn)器為立軸式雙液壓卡盤(pán)回轉(zhuǎn)器 裝有上下兩個(gè)卡盤(pán) 上卡盤(pán)為彈簧夾緊液壓松開(kāi)常閉式 下卡盤(pán)是液壓夾緊彈簧松開(kāi)常開(kāi)式 正常鉆進(jìn)時(shí)下卡盤(pán)常開(kāi)不工作 僅在倒桿瞬間夾住鉆桿可替代上卡盤(pán)使鉆桿在上卡盤(pán)松開(kāi)倒桿時(shí)繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 通過(guò)液壓系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)不停車(chē)自動(dòng)倒桿 CD 3型巖心鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器的特點(diǎn) 22 不停車(chē)自動(dòng)倒桿工作原理介紹 23 2 長(zhǎng)行程雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 1 組成與結(jié)構(gòu)該機(jī)構(gòu)主要用于全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī) 圖示為XD 600鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu) 它由夾持器座 兩個(gè)給進(jìn)油缸總成 兩根導(dǎo)向管 上橫梁及四根拉桿組成 兩個(gè)油缸及兩根導(dǎo)向管的下端固定定在夾持器座上 夾持器座兩側(cè)分別有兩條油道 分別通油缸下腔和導(dǎo)向管內(nèi)孔 油缸和導(dǎo)向管上端與上橫梁相連 上橫梁內(nèi)有兩條橫向油道 聯(lián)通油缸上腔和導(dǎo)向管內(nèi)孔 四根拉桿及活塞桿的上端固定在活動(dòng)橫梁上 拉桿的下端與回轉(zhuǎn)器的傳動(dòng)箱相連 回轉(zhuǎn)器傳動(dòng)箱又以油缸和導(dǎo)向管為導(dǎo)向 在拉桿的拖動(dòng)下上下移動(dòng) 2 工作原理 24 GJD 1500鉆機(jī)并聯(lián)雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 25 三油缸 鏈條 綱繩 給進(jìn)機(jī)構(gòu) 油缸 鋼繩 鏈條 給進(jìn)機(jī)構(gòu)單油缸 鋼繩給進(jìn)機(jī)構(gòu)主要用于移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式鉆機(jī) 按照給進(jìn)油缸的布置位置和鋼繩的纏繞方式不同 主要有下列三種 1 定滑輪 2 動(dòng)力頭托板 3 活動(dòng)滑輪架 4 給進(jìn)油缸 5 鋼繩 鏈條 26 27 28 四液壓馬達(dá) 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá) 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)有雙鏈條和單鏈條兩種 圖1所示為泰美克 1000鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu) 采用一臺(tái)大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞定量馬達(dá) 通過(guò)裝在馬達(dá)輸出軸上的鏈輪帶動(dòng)給進(jìn)鏈條運(yùn)動(dòng) 給進(jìn)鏈條一端與動(dòng)力頭托板的上端連接 而另一端繞過(guò)裝在機(jī)架上的上下導(dǎo)向鏈輪后與拖板的下端連接 通過(guò)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)加減壓鉆進(jìn)及升降鉆具 該機(jī)構(gòu)的給進(jìn)行程為6m 鏈條 油馬達(dá) 導(dǎo)向架 鏈輪 回轉(zhuǎn)器 圖1 圖2 29 30 齒輪 齒條液壓馬達(dá)給進(jìn)系統(tǒng) 這種機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)較大給進(jìn)力和提升力 但齒輪齒條傳動(dòng)對(duì)加工制造要求較高 31 6 4液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的選擇一最大上頂力 上頂力應(yīng)在之間無(wú)級(jí)變化 二最大給進(jìn)力給進(jìn)力應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)的最大開(kāi)孔直徑 鉆頭的類(lèi)型 鉆進(jìn)方法和切削具的類(lèi)型等因素確定 確定時(shí)可參閱教材中的表6 5 表6 6 表6 7與表6 8 給進(jìn)力應(yīng)在之間無(wú)級(jí)變化 三給進(jìn)速度給進(jìn)速度應(yīng)與鉆頭的最大瞬時(shí)鉆速相適應(yīng) 鉆進(jìn)時(shí)的最大瞬時(shí)鉆速出現(xiàn)在松軟地層 其鉆進(jìn)速度可達(dá)80 120m h 32 四給進(jìn)行程根據(jù)鉆孔的深度及給進(jìn)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型確定 一般規(guī)律是鉆孔越深 給進(jìn)行程應(yīng)越長(zhǎng) 按照給進(jìn)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型不