第一章總體設(shè)計(jì)

第一章鉆機(jī)的總體設(shè)計(jì)1§1-1總體設(shè)計(jì)的要求、任務(wù)與依據(jù)一總體設(shè)計(jì)的要求（1）鉆機(jī)的性能參數(shù)要有較寬的適應(yīng)范圍，要滿足鉆進(jìn)工藝與鉆進(jìn)方法的要求；（2）整機(jī)要有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性；（3）結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)副少；（4）便于安裝和拆卸；（5）要有合理的裝載形式；（6）整機(jī)布局合理、造型美觀；（7）滿足使用要求的前提下，節(jié)省材料、減輕重量。2二總體設(shè)計(jì)的任務(wù)（1）根據(jù)鉆機(jī)的用途和使用要求選擇鉆機(jī)的類型；（2）根據(jù)所選類型和使用要求確定鉆機(jī)的參數(shù)；（3）選擇傳動(dòng)方式及動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式；（4）進(jìn)行鉆機(jī)的總體布局，確定各部件間的位置、傳動(dòng)關(guān)系、連接結(jié)構(gòu)等；（5）估算重量、總體尺寸及制造成本；（6）核查鉆機(jī)的穩(wěn)定性；（7）繪出鉆機(jī)的總裝配草圖。

3三總體設(shè)計(jì)的依據(jù)

（1）依據(jù)地層條件---地層條件決定了鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)工藝的選擇；（2）依據(jù)采用的鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)工藝的要求---不同的鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)工藝對(duì)鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)提出了差異較大的要求；（3）依據(jù)使用條件和要求---如鉆機(jī)的用途、應(yīng)用范圍、操作條件、拆裝、維修、環(huán)保等；（4）依據(jù)制造條件---既要考慮結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性，又要做到易于加工和降低成本；（5）考慮同類型鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)---盡可能吸收已有同類鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)其設(shè)計(jì)的不足。

在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)之前，要進(jìn)行大量深入細(xì)致的調(diào)查研究工作，收集同類鉆機(jī)的設(shè)計(jì)和使用方面的資料；聽(tīng)取用戶意見(jiàn)；了解所設(shè)計(jì)鉆機(jī)的應(yīng)用條件和使用范圍；設(shè)計(jì)者要了解科技發(fā)展?fàn)顩r和有關(guān)材料、加工等情況。進(jìn)行綜合分析研究，制定出設(shè)計(jì)目標(biāo)和計(jì)劃，然后依據(jù)以下條件和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。4§1-2機(jī)型與傳動(dòng)形式的選擇一機(jī)型的選擇（一）巖芯鉆機(jī)的特點(diǎn)與機(jī)型

巖芯鉆機(jī)應(yīng)具有下述主要特點(diǎn)：（1）采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；（2）轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍大；（3）具有良好的導(dǎo)向性能和合理的變角范圍；（4）體積小、重量輕、可拆性好?；剞D(zhuǎn)器形式傳動(dòng)方式循環(huán)方式安裝方式鉆機(jī)舉例立軸式機(jī)械正機(jī)架XJ-100XB-1000A半液壓機(jī)架XYYLTK等系列鉆機(jī)液壓機(jī)架(澳)F100F(原西德)SG-750轉(zhuǎn)盤式半液壓正機(jī)架東方紅—1000XP-4機(jī)械北京—200移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式（動(dòng)力頭式)液壓正機(jī)架鉆石—300SD—1000拖車XD—600車裝自行XD--1000反(原蘇聯(lián))КГК—100КГК--300半液壓正、反車裝自行SF-15

(二)水文水井鉆機(jī)的特點(diǎn)與機(jī)型

水文水井鉆機(jī)的主要特點(diǎn)如下：（1）鉆機(jī)的類型多；（2）鉆進(jìn)方法與鉆進(jìn)工藝的多樣化；（3）鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，扭矩較大；（4）多采用車裝或拖車裝。結(jié)構(gòu)形式傳動(dòng)方式循環(huán)方式安裝方式鉆機(jī)舉例沖擊式

機(jī)械

無(wú)機(jī)架豐收—250拖車CZ-20CZ-22

機(jī)械

正機(jī)架SPJ—300SPS--600拖車SPJT-300紅星—400汽車裝SPC—300QSPC-600R多種形式G.D.1500反拖車裝QZ--200移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式

反、正

汽車裝T—4WTH--60沖擊—回轉(zhuǎn)復(fù)合式半液壓正、反車裝自行SPC—300H

回轉(zhuǎn)式6（三）工程鉆機(jī)的特點(diǎn)與機(jī)型

工程鉆機(jī)的主要特點(diǎn)是：

（1）機(jī)型多樣化；（2）鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝多樣化；

（3）運(yùn)移性好；（4）要求對(duì)環(huán)境污染少。

發(fā)動(dòng)機(jī)位置

結(jié)構(gòu)形式傳動(dòng)方式循環(huán)方式鉆機(jī)舉例

地

面

回

轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)盤機(jī)械正紅星—400B

SPS—15SZ—50正、反GJC—40HF液壓反(日)RBB移動(dòng)回轉(zhuǎn)器機(jī)械無(wú)BQZLZ--10移動(dòng)回轉(zhuǎn)器機(jī)械正、反GDF--12液壓正、反JK—1YDC-100反(發(fā))V.P.R.H沖擊機(jī)械無(wú)CZ-30反CF--1液壓反KPC—1200

復(fù)合式?jīng)_擊、回轉(zhuǎn)機(jī)械正、無(wú)SH—30QPC--30沖擊回轉(zhuǎn)靜壓振動(dòng)正、無(wú)G-2GJD—2

沖擊、振動(dòng)反GJD--1500振動(dòng)、回轉(zhuǎn)正、無(wú)GK--100井底

回轉(zhuǎn)有鉆桿單鉆頭潛水電機(jī)正、無(wú)GZQ--1500多鉆頭反(日)TRCTRC-U無(wú)鉆桿多鉆頭(日)RRCRRC-U

7

二鉆機(jī)傳動(dòng)方式的選擇1.純機(jī)械傳動(dòng)2.機(jī)械-液壓傳動(dòng)（半液壓傳動(dòng)）3.全液壓傳動(dòng)4.機(jī)械-氣壓傳動(dòng)8§1-3鉆機(jī)的基本組成及各部分的作用

鉆機(jī)的用途和采用的鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝不同,其組成不同。以回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)為例介紹。一臺(tái)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)有下列部分組成：

一.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鉆具回轉(zhuǎn),傳遞鉆頭破巖所需的轉(zhuǎn)矩。

二.給進(jìn)機(jī)構(gòu)向鉆頭施加軸向壓力，使鉆頭有效吃入巖石。另外,多數(shù)給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)懸掛、提動(dòng)鉆具，甚至完成升降鉆具的工作。

三.升降機(jī)構(gòu)升降鉆具、起下套管。

四.擰卸機(jī)構(gòu)擰卸鉆桿。

五.傳動(dòng)系統(tǒng)傳輸各工作機(jī)構(gòu)所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

六.底盤或機(jī)架安裝鉆機(jī)的各個(gè)部件，承受鉆機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的各種載荷。9一鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式與動(dòng)力輸入方式1.鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案單獨(dú)驅(qū)動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)2.鉆機(jī)動(dòng)力的輸入方式直線輸入和平行輸入§1-4鉆機(jī)的總體布局101.鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案單獨(dú)驅(qū)動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)2.鉆機(jī)動(dòng)力的輸入方式直線輸入和平行輸入11二主要部件的布置形式

1、按各部件在空間的擺放位置分為：平面布局和空間布局2、按各部件主要傳動(dòng)軸的布置方式分為：縱向布置、橫向布置及交叉布置121314三、回轉(zhuǎn)器的變角方式和讓開(kāi)孔口的方式1、變角方式側(cè)傾式和前后傾斜式

鏈接15

2、讓開(kāi)孔口的方式開(kāi)合式和后移式16四、操縱機(jī)構(gòu)的布置1、近臺(tái)操縱（1）按主要操縱機(jī)構(gòu)的布置位置分為：后式、前置式和側(cè)置式（2）按操縱機(jī)構(gòu)的集中程度分為：集中布置與分散布置2、操作臺(tái)集中操縱17五整機(jī)組裝型式

散裝式拖車裝式18機(jī)架組裝式自行式(車裝式)19§1-5鉆機(jī)的參數(shù)一鉆機(jī)的主要參數(shù)

1.能力參數(shù)

孔深、孔徑、鉆桿直徑、鉆孔傾角。

2.工作參數(shù)

回轉(zhuǎn)器的工作參數(shù)：回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速、中間速度）速度檔數(shù)、調(diào)速范圍、回轉(zhuǎn)器的通孔直徑、回轉(zhuǎn)器讓開(kāi)孔口的范圍。給進(jìn)機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)：最大上頂力、最大給進(jìn)力、給進(jìn)速度、給進(jìn)行程、倒桿速度。升降機(jī)的工作參數(shù)：最大起重量、纏繩速度（最高纏繩速度、最低纏繩速度、中間纏繩速度、速度檔數(shù)、調(diào)速范圍）。

3.整機(jī)參數(shù)：鉆機(jī)的質(zhì)量、鉆機(jī)的總體尺寸。

4.動(dòng)力機(jī)參數(shù)：動(dòng)力機(jī)的類型、動(dòng)力機(jī)的功率、動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速。202122§1-6鉆機(jī)的功率配備一鉆進(jìn)時(shí)所需的功率

鉆進(jìn)時(shí)所需的功率可用下列公式計(jì)算：

--鉆頭破碎巖石所需的功率，

--回轉(zhuǎn)鉆桿所需的功率，鉆機(jī)傳動(dòng)所需的功率，1.鉆頭破巖所需功率

硬質(zhì)合金與刮刀鉆進(jìn)時(shí)D、d鉆頭的外徑及內(nèi)經(jīng)

盡管教材和各種文獻(xiàn)中列舉了大量的計(jì)算公式，但其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。以下公式在計(jì)算時(shí)僅供參考。23金剛石鉆進(jìn)時(shí)破巖所消耗的功率R—鉆頭外半徑r—鉆頭內(nèi)半徑C—鉆壓24252.回轉(zhuǎn)鉆桿所需的功率

回轉(zhuǎn)鉆桿功率的影響因素很多。如鉆桿的規(guī)格、材質(zhì)、連接方式、鉆桿的轉(zhuǎn)速、鉆孔的直徑、鉆孔的深度、鉆孔的彎曲率、沖洗液的類型等，很難用一個(gè)公式進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，一般多采用計(jì)算加實(shí)測(cè)方法確定。下面表中列出幾種回轉(zhuǎn)鉆桿功率的計(jì)算公式，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。26表中頂角彎曲率,KW273.鉆機(jī)傳動(dòng)所需功率式中A、B系數(shù)見(jiàn)下表28二提升鉆具時(shí)所需的功率三鉆機(jī)配備的動(dòng)力機(jī)功率1。單獨(dú)驅(qū)動(dòng)2。聯(lián)合