HMD-7500型多功能全液壓錨固鉆機(jī)的研制-探礦工程巖土鉆掘

1、第 卷第 期探礦工程 （巖土鉆掘工程 ）年月（）：型多功能全液壓錨固鉆機(jī)的研制羅詩(shī)偉，張聯(lián)庫(kù)（陜西核昌機(jī)電裝備有限公司，陜西 咸陽(yáng) ）摘要：型多功能全液壓錨桿鉆機(jī)由沖擊回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭、夾持器機(jī)構(gòu) 、多維連桿變角機(jī)構(gòu)、大臂給進(jìn)機(jī)構(gòu) 、液壓系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成 ，所有動(dòng)作全部采用液壓驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。介紹了鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 、技術(shù)參數(shù) 、特點(diǎn)，以及工業(yè)性試驗(yàn)的情況。關(guān)鍵詞 ：錨固鉆機(jī) ；沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) ；全液壓系統(tǒng) ；多維連桿機(jī)構(gòu)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：文章編號(hào) ：（）中圖分類(lèi)號(hào) ：，（，）：，：； 引言近年來(lái) ，由于國(guó)家政策支持力度的加大，以及錨桿鉆機(jī)市場(chǎng)的復(fù)蘇 ，中國(guó)錨桿鉆機(jī)投資環(huán)境大大改善，大量資本進(jìn)入

2、中國(guó)錨桿鉆機(jī)領(lǐng)域，海內(nèi)外 、多主體的聯(lián)合投資成為錨桿鉆機(jī)投資的主流形式。特別是股票市場(chǎng)與錨桿鉆機(jī)企業(yè)（如：金帆股份和黃海股份）成功對(duì)接之后 ，將大大提高中國(guó)錨桿鉆機(jī)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力 ，長(zhǎng)期制約中國(guó)錨桿鉆機(jī)領(lǐng)域的資金問(wèn)題可以得到根本改觀(guān) ，今后中國(guó)錨桿鉆機(jī)領(lǐng)域的資金來(lái)源將更加充裕 。錨桿鉆機(jī)是實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)技術(shù)的重要機(jī)械設(shè)備，適用工程主要是房地產(chǎn)建筑的基坑錨固，也有一小部分地鐵隧道內(nèi)的支護(hù) ，水電圍堰注漿 ，山體 、大壩加固 、微型樁 ，地?zé)嵩淳?。 隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展 ，用于鉆鑿錨孔的錨桿鉆機(jī)也得到了快速發(fā)展。 展望它的發(fā)展，有助于不斷促進(jìn)錨桿鉆機(jī)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步 ，使其更加適應(yīng)現(xiàn)代支護(hù)技術(shù)

3、的需要 。但是，由于錨桿鉆進(jìn)設(shè)備的開(kāi)發(fā) 、研究和生產(chǎn) ，與錨桿支護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展不相適應(yīng) ，錨桿支護(hù)施工中大量使用的還是傳統(tǒng)氣動(dòng)鑿巖機(jī)與煤電鉆 。專(zhuān)用錨桿鉆進(jìn)設(shè)備中 ，使用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備較多 ，但因進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高和備件供應(yīng)不及時(shí) ，用戶(hù)大多希望采用國(guó)產(chǎn)的錨桿鉆進(jìn)設(shè)備 。根據(jù)市場(chǎng)了解，目前國(guó)內(nèi)錨桿鉆機(jī)大部分都銷(xiāo)售給個(gè)人及私營(yíng)企業(yè) ，國(guó)企很少 ，另外施工造價(jià)低 ，競(jìng)爭(zhēng)激烈 ，所以那些功能單一 ，適應(yīng)性差 、質(zhì)量低下的設(shè)備逐步被用戶(hù)淘汰 ，市場(chǎng)需要性?xún)r(jià)比高 ，穩(wěn)定性強(qiáng)的多用途 、多功能 ，適合多種施工工藝的設(shè)備 。鑒于此 ，我公司研制了 型多功能全液壓錨固鉆機(jī) 。 總體結(jié)構(gòu)型多功能全液壓錨固鉆機(jī) ，所

4、有的部件均由我公司精心選配 ，液壓馬達(dá) 、沖擊器 、行走機(jī)構(gòu) 、控制閥等主要配件均采用進(jìn)口產(chǎn)品 ，全液壓控制，機(jī)身結(jié)構(gòu)堅(jiān)固 。 設(shè)計(jì)理念先進(jìn) ，儀表監(jiān)控 ，操作靈活方便 ，充分保證設(shè)備的實(shí)用性能 。 本設(shè)備機(jī)械性能穩(wěn)定 ，工作效率高 ，可一機(jī)多用 。 設(shè)備總功率為，其中用于動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)的有 ，所以鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩比同類(lèi)型的要大將近一倍 ，沖擊力和提升力都非常強(qiáng)大 。該鉆機(jī)為整體式（見(jiàn)圖 ）可，三維調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)收稿日期 ：；修回日期 ：作者簡(jiǎn)介 ：羅詩(shī)偉 ，男，漢族 ，年生 ，高級(jí)工程師，注冊(cè)建造師 ，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，從事鉆探機(jī)械的研發(fā)、砼制品機(jī)械的設(shè)計(jì)制造以及對(duì)外技術(shù)合作工作，陜西省咸陽(yáng)市

5、玉泉西路秦都科技產(chǎn)業(yè)園，。第 卷第 期羅詩(shī)偉等 ：型多功能全液壓錨固鉆機(jī)的研制施°工，配有鋼履帶行走底盤(pán) ，整機(jī)移動(dòng)迅速 ，便于在不同的環(huán)境下施工 。 夾持器采用雙夾持 ，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拆卸鉆桿和套管 。 在砂卵石地層或不穩(wěn)定的破碎地層施工時(shí) ，使用高壓循環(huán)水 ，采取動(dòng)力頭頂部沖擊雙管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工方式 ，工作效率高于過(guò)去常規(guī)的方法 。圖 全液壓錨固鉆機(jī)外形沖擊回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭采用行星減速器及擺線(xiàn)馬達(dá)組合 ，傳動(dòng)平穩(wěn) ，扭矩大，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的緩沖機(jī)構(gòu)能有效減少?zèng)_擊鑿巖時(shí)鉆具對(duì)動(dòng)力頭的沖擊 ，延長(zhǎng)動(dòng)力頭使用壽命 ，提高作業(yè)效率 。用二位四通閥控制馬達(dá)串聯(lián)或并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)快慢速切換 （見(jiàn)圖 ）。其中二位四通

6、閥上位接入回路，馬達(dá)并聯(lián) ，輸出軸低速轉(zhuǎn)動(dòng) ，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)增加 ；下位接入回路 ，馬達(dá)串聯(lián) ，輸出軸高速轉(zhuǎn)動(dòng) ，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小，這兩種情況下回路的輸出功率相同 。構(gòu)，可使油缸行程減少一半 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，導(dǎo)輪數(shù)量少 ，有利于提高鏈條的使用壽命 。 軸向結(jié)構(gòu)尺寸小 ，有利于加大給進(jìn)行程 ，并且無(wú)移動(dòng)油管 。 同時(shí)可以根據(jù)不同地層條件及鉆進(jìn)情況 ，實(shí)現(xiàn)速度無(wú)級(jí)調(diào)節(jié) ，最大限度地提高鉆進(jìn)效率 。 在處理孔內(nèi)事故過(guò)程中 ，鉆具正反轉(zhuǎn)沖擊與提升或給進(jìn)同步進(jìn)行 ，提高了事故處理能力 。圖 給進(jìn)機(jī)構(gòu) 多維變角機(jī)構(gòu)根據(jù)市場(chǎng)需求及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，為了滿(mǎn)足錨固鉆機(jī)多角度多功能的需求 ，鉆孔的傾角需在 °°

7、范圍內(nèi)變化 ，既要靈活方便地調(diào)整角度及方位 ，又要使結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，同時(shí)還要使鉆機(jī)的使用及維修簡(jiǎn)單易學(xué) 、操作方便 。 經(jīng)過(guò)分析研究 ，反復(fù)比較 ，確定了如圖 所示的變角機(jī)構(gòu) 。 此結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 ，操作靈活 ，重心低 ，穩(wěn)定性好 ，高度方向在一定范圍內(nèi)可調(diào)，給進(jìn)滑架變角范圍大 。圖 多維變角機(jī)構(gòu)圖 液壓馬達(dá)串并聯(lián)回路用液壓馬達(dá)串 、并聯(lián)的回路可提供兩種轉(zhuǎn)速及扭矩，用于可鉆性好的地層時(shí)為高速旋轉(zhuǎn) ，遇到卵石層時(shí)提供低速大轉(zhuǎn)矩 ，并配以沖擊回轉(zhuǎn) ，可以快速成孔。給進(jìn)機(jī)構(gòu)給進(jìn)機(jī)構(gòu)如圖所示 ，為油缸驅(qū)動(dòng)鏈條倍速機(jī) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)該機(jī)的操作閥組主要采用液控及線(xiàn)控 ，同時(shí)還有手動(dòng)操作手柄 ，其中動(dòng)力頭回轉(zhuǎn) 、

8、沖擊 、給進(jìn)油缸的快慢速進(jìn)給采用液控手柄操作 ，夾持及卸扣 、履帶行走采用遠(yuǎn)程有線(xiàn)控制 ，其余的擺角 、起落 、浮動(dòng)等油缸采用手動(dòng)操作 。 液壓系統(tǒng)原理如圖 所示。此系統(tǒng)的基本原理為：（采）用兩組電機(jī)分別帶動(dòng)雙聯(lián)泵，兩雙聯(lián)油泵排量均為一大一小，大泵分別給動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)及沖擊 ，當(dāng)沖擊的流量不需要時(shí)，可供給回轉(zhuǎn)使用，并且探礦工程 （巖土鉆掘工程 ）年月圖 液壓系統(tǒng)原理有一個(gè)小泵的流量一直供給回轉(zhuǎn)使用；終孔直徑 ，孔深 （土層 、卵（?。┍靡粋€(gè)供慢速給進(jìn)，一個(gè)供動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)石層 ）。使用，當(dāng)需要快速回拉時(shí) ，小泵與沖擊的大泵同時(shí)給 沖擊回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭油缸供油 ，使其快速回拉 ，并且在操作臺(tái)上安裝了調(diào)回轉(zhuǎn)速度

9、 （正反轉(zhuǎn) ）、；沖擊速閥，可控制油缸的給進(jìn)速度；除給進(jìn)油缸外 ，其余壓力 、沖擊流量 、沖擊頻率 的油缸都是單獨(dú)動(dòng)作 ，不同時(shí)操作 ，這樣保證了設(shè)備次（暢）、沖擊功 ；最大扭矩?。操作的安全性要求 ； 給進(jìn)機(jī)構(gòu)（柴）油機(jī)帶動(dòng)一個(gè)雙聯(lián)泵，分別控制兩條履給進(jìn)行程 、最大給進(jìn)力、最大回帶的行走 ，或者控制各油缸的伸縮動(dòng)作，但行走和油拉力 、給進(jìn)速度 暢、回拉速度 缸伸縮不同時(shí)動(dòng)作 。 履帶底盤(pán) 主要技術(shù)參數(shù)履帶規(guī)格 ××節(jié)、牽引力 、接 鉆機(jī)能力地比壓 暢、行駛速度 暢、爬坡能力鉆桿傾角 °，鉆°桿直徑 、，、°承載力 、輸出扭矩 ? 、離地高度第

10、 卷第 期羅詩(shī)偉等 ：型多功能全液壓錨固鉆機(jī)的研制、履帶總長(zhǎng)度。動(dòng)力配置柴油機(jī) ：常柴 型、功率 、轉(zhuǎn)數(shù) ，行走運(yùn)輸用 。電動(dòng)機(jī) ：型、功率 、轉(zhuǎn)數(shù)，日常施工用 。 工業(yè)性試驗(yàn)鉆機(jī)的工業(yè)性試驗(yàn)是在北京市昌平區(qū)南邵工地（見(jiàn)圖 ）地，層為砂石 ，多砂，砂中含有小塊的石頭 ，含水量大 。 采用雙管鉆進(jìn) ，跟管沖擊施工 ，正循環(huán)沖洗。鉆孔傾角 ，°鉆孔的口徑為 ，孔深為，此工地共鉆探 個(gè)孔 ，其中孔深 的有 個(gè)，孔深 的有 個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺 。圖 鉆機(jī)工業(yè)性試驗(yàn)一般情況下 ，鉆進(jìn)深 的孔 ，需要 ，沖孔灌漿及卸鉆桿需要 ，輔助時(shí)間 ，所以成 個(gè)孔大約需要 。按一天工作 計(jì)算 ，若孔位安排緊密 ，

11、一天可以成孔 個(gè)左右 。 經(jīng)過(guò) 個(gè)月的試驗(yàn) ，使用該鉆機(jī)已經(jīng)勘探近 個(gè)孔 ，累計(jì)進(jìn)尺近 。型全液壓錨固鉆機(jī)通過(guò)工業(yè)性試驗(yàn) ，驗(yàn)證了各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)及性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求 ，并為鉆機(jī)的批量投產(chǎn)提供了依據(jù) 。 結(jié)語(yǔ)型多功能全液壓錨固鉆機(jī)是為滿(mǎn)足我國(guó)巖土錨固工程施工需要而研制的新型鉆機(jī)，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 、操作簡(jiǎn)單方便 、制造成本低等特點(diǎn)。 經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn) ，進(jìn)一步驗(yàn)證了鉆機(jī)能夠滿(mǎn)足于多種地層的沖擊回轉(zhuǎn)錨固施工工藝的需要，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，下一步我公司將不斷完善 、優(yōu)化設(shè)計(jì) ，形成產(chǎn)品的系列化 、多樣化 ，并以工業(yè)性試驗(yàn)為契機(jī)為該機(jī)推上市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn) ：成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)北京 ：化學(xué)工業(yè)出版社，侯慶國(guó) 型全液壓沖擊反循環(huán)鉆機(jī) 探礦工程，（）：楊惠民 ，等鉆