第六章給進(jìn)機(jī)構(gòu)

1、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，以實現(xiàn)加、減壓鉆進(jìn)實現(xiàn)加、減壓鉆進(jìn)；2. 處理卡、埋、燒鉆事故，用于強(qiáng)力起拔鉆具；處理卡、埋、燒鉆事故，用于強(qiáng)力起拔鉆具；3. 利用給進(jìn)機(jī)構(gòu)可以懸掛鉆具、提動鉆具及實現(xiàn)快速倒桿；利用給進(jìn)機(jī)構(gòu)可以懸掛鉆具、提動鉆具及實現(xiàn)快速倒桿；4. 液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以稱重鉆具和間接反映孔內(nèi)鉆具的工作情況；液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以稱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。某些鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以用于升降鉆具。1. 能合理地施加鉆頭所需的鉆壓，并能無級調(diào)節(jié)鉆

2、壓；能合理地施加鉆頭所需的鉆壓，并能無級調(diào)節(jié)鉆壓；2. 能根據(jù)鉆頭的瞬時鉆速，無級地調(diào)節(jié)給進(jìn)速度；能根據(jù)鉆頭的瞬時鉆速，無級地調(diào)節(jié)給進(jìn)速度；3. 要具有一定的超載能力；要具有一定的超載能力；4. 要能及時地反映孔內(nèi)的鉆進(jìn)情況；要能及時地反映孔內(nèi)的鉆進(jìn)情況；5. 盡可能減少倒桿所用的時間。盡可能減少倒桿所用的時間。機(jī)械式機(jī)械式液壓式液壓式手把、手輪給進(jìn)機(jī)構(gòu)手把、手輪給進(jìn)機(jī)構(gòu)蝸輪蝸輪-蝸桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)蝸桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)主動鉆桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)主動鉆桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)鏈輪鏈輪-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)鋼絲繩加壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)鋼絲繩加壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)單油缸給進(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)雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)單油缸

3、單油缸-鏈條鏈條(鋼絲繩鋼絲繩)給進(jìn)機(jī)構(gòu)給進(jìn)機(jī)構(gòu)雙油缸雙油缸-鏈條鏈條(鋼絲繩鋼絲繩)給進(jìn)機(jī)構(gòu)給進(jìn)機(jī)構(gòu)油馬達(dá)油馬達(dá)單鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)單鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)油馬達(dá)油馬達(dá)-雙鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)雙鏈條給進(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)實現(xiàn)給進(jìn)機(jī)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)實現(xiàn)給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功能。系統(tǒng)的組成見圖。是由升降機(jī)、鋼絲繩、天車、動滑車、提引器、構(gòu)的功能。系統(tǒng)的組成見圖。是由升降機(jī)、鋼絲繩、天車、動滑車、提引器、指重表等組成。系統(tǒng)工作原理如下：指重表等組成。系統(tǒng)工作原理如下：加壓鉆進(jìn)加壓鉆進(jìn)：用提引器提吊鉆具，利用：用提引器提吊鉆具，利用升降機(jī)的下降抱閘控

4、制給進(jìn)速度。加升降機(jī)的下降抱閘控制給進(jìn)速度。加壓鉆進(jìn)時，下降抱閘對卷筒的制動程壓鉆進(jìn)時，下降抱閘對卷筒的制動程度，只要能保持卷筒不自由放松鋼絲度，只要能保持卷筒不自由放松鋼絲繩即可。繩即可。減壓鉆進(jìn)減壓鉆進(jìn)：減壓鉆進(jìn)時，增大下降抱：減壓鉆進(jìn)時，增大下降抱閘的制動力矩，使提引器產(chǎn)升對鉆具閘的制動力矩，使提引器產(chǎn)升對鉆具一定的拉力，平衡部分鉆具的重量，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。提引器平衡以達(dá)到減壓鉆進(jìn)的目的。提引器平衡的鉆具重量值，可由裝在死繩上的指的鉆具重量值，可由裝在死繩上的指重表來反映。重表來反映。 從系統(tǒng)圖可以看出，鋼絲繩的拉從系統(tǒng)圖可以看出，鋼絲繩的拉力力P與

5、鉆具重量的關(guān)系為：與鉆具重量的關(guān)系為： h hm mC CQ Qp p pQp, 該機(jī)構(gòu)主要用于淺孔轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)。系統(tǒng)組成見右圖，主要有加壓器、該機(jī)構(gòu)主要用于淺孔轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)。系統(tǒng)組成見右圖，主要有加壓器、加壓鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪、測壓力計等組成。加壓鋼絲繩一端固定在機(jī)加壓鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪、測壓力計等組成。加壓鋼絲繩一端固定在機(jī)架上，另一端繞過加壓水龍頭上的導(dǎo)向滑輪后，固定在加壓器的繩輪架上，另一端繞過加壓水龍頭上的導(dǎo)向滑輪后，固定在加壓器的繩輪上。加壓鉆進(jìn)時，加壓器的制動器制動加壓器的閘輪，則加壓器的繩上。加壓鉆進(jìn)時，加壓器的制動器制動加壓器的閘輪，則加壓器的繩輪轉(zhuǎn)動纏繞鋼絲繩。當(dāng)鋼絲繩被拉緊時，輪

6、轉(zhuǎn)動纏繞鋼絲繩。當(dāng)鋼絲繩被拉緊時，通過導(dǎo)向滑輪向鉆具施加壓力，實現(xiàn)通過導(dǎo)向滑輪向鉆具施加壓力，實現(xiàn)加壓鉆進(jìn)。通過改變制動器的制動力，加壓鉆進(jìn)。通過改變制動器的制動力，改變加壓力和給進(jìn)速度。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)力由系統(tǒng)圖可知，系統(tǒng)產(chǎn)生的給進(jìn)力為：為： p p2 2p pg g產(chǎn)生的給進(jìn)速度為：產(chǎn)生的給進(jìn)速度為： 2 2dndn2 2v vv v5 55 5g gp,p,pg 加壓加壓器器采用采用3K-H型型雙雙聯(lián)聯(lián)行星輪系行星輪系。主要主要由由傳動軸傳動軸、中心齒輪、雙聯(lián)行星齒中心齒輪、雙聯(lián)行星齒輪、閘輪、繩輪、快速纏繩手輪和兩個輪、閘輪、繩輪、快速纏繩手輪和兩個

7、內(nèi)齒圈等組成。內(nèi)齒圈等組成。 加壓鉆進(jìn)時，傳動軸帶動中心齒輪加壓鉆進(jìn)時，傳動軸帶動中心齒輪z1轉(zhuǎn)動，中心齒輪又驅(qū)動雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動，中心齒輪又驅(qū)動雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動。在雙聯(lián)齒輪左側(cè)齒輪在雙聯(lián)齒輪左側(cè)齒輪z3帶動下閘輪轉(zhuǎn)動，帶動下閘輪轉(zhuǎn)動，其右邊齒輪其右邊齒輪z4帶動繩輪轉(zhuǎn)動，纏繞加壓帶動繩輪轉(zhuǎn)動，纏繞加壓鋼絲繩，實現(xiàn)加壓及給進(jìn)。調(diào)整制動器鋼絲繩，實現(xiàn)加壓及給進(jìn)。調(diào)整制動器對閘輪的制動力矩，改變閘輪的轉(zhuǎn)速，對閘輪的制動力矩，改變閘輪的轉(zhuǎn)速，隨之也改變了繩輪的速度，即改變了給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，繩進(jìn)速度和給進(jìn)力。在不同的工況下，繩論與閘輪的運(yùn)動關(guān)系，可從下

8、述相對運(yùn)論與閘輪的運(yùn)動關(guān)系，可從下述相對運(yùn)動原理方法推出。動原理方法推出。 4 5 H 。 在輪系中加上一個與在輪系中加上一個與 大小相等而方向相反的角速度大小相等而方向相反的角速度 ，輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中：輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中： H H 133113ZZiHHH 設(shè)輪系中的齒輪設(shè)輪系中的齒輪z1、z2、z3、z4、 z5的轉(zhuǎn)動角速度分別的轉(zhuǎn)動角速度分別為為 、 、 、 、 。支撐盤的轉(zhuǎn)動角速度為。支撐盤的轉(zhuǎn)動角速度為 。1 2 3 23543553ZZZZiHHH （3）（2）45125115ZZZZiHHH （1）1z2z3z4z5z閘輪閘輪H手輪手輪繩輪繩輪傳動軸

9、傳動軸制動器制動器(1) 如果將閘輪制動如果將閘輪制動,即即 03 由（由（1）式得：）式得：)1(131ZZH )1(23545ZZZZH 由（由（2）式得：）式得：聯(lián)立以上二式，得中心齒輪與繩輪的傳動比：聯(lián)立以上二式，得中心齒輪與繩輪的傳動比：43152153252151315ZZZZZZZZZZZZi ( 4 )(2) 如果繩輪不轉(zhuǎn)，即如果繩輪不轉(zhuǎn)，即從（從（3）式得：）式得：從（從（2）式得：）式得：由以上二式可導(dǎo)出繩輪不轉(zhuǎn)時，中心齒輪與閘輪的傳動比：由以上二式可導(dǎo)出繩輪不轉(zhuǎn)時，中心齒輪與閘輪的傳動比：52143153243131513ZZZZZZZZZZZZi )(415211ZZZ

10、ZH )(435231ZZZZH （5）05 （3）如果）如果03 05 、由（由（1）、（）、（3）聯(lián)立得：）聯(lián)立得：431521532521343152143153215ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ 因因513431521431532iZZZZZZZZZZZZ 315431521532521iZZZZZZZZZZZZ （6）故繩輪與閘輪在二者的轉(zhuǎn)速均不為零時的傳動比是：故繩輪與閘輪在二者的轉(zhuǎn)速均不為零時的傳動比是：315351315ii 將上式的角速度用轉(zhuǎn)速代替得：將上式的角速度用轉(zhuǎn)速代替得：（7）（8）315351315ininn z1z2z5z4z3z6 差動式給進(jìn)

11、機(jī)構(gòu)分為差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為左旋差動式左旋差動式及及右旋差動式右旋差動式。其結(jié)構(gòu)基本相同，差別在于立軸上螺紋的旋向。下其結(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式給進(jìn)機(jī)構(gòu)。面介紹的是左旋差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)。 它是有裝在立軸導(dǎo)管上的齒輪它是有裝在立軸導(dǎo)管上的齒輪z3及齒輪及齒輪z4 、 z5、裝在立軸上的帶齒螺母、裝在立軸上的帶齒螺母z6、摩擦盤等組成。、摩擦盤等組成。Z6被軸向限位，只能在被軸向限位，只能在z5的帶動下轉(zhuǎn)動，而不能軸向的帶動下轉(zhuǎn)動，而不能軸向位移。位移。 鉆進(jìn)時鉆進(jìn)時,立軸與導(dǎo)管同步轉(zhuǎn)動，同時裝立軸與導(dǎo)管同步轉(zhuǎn)動，同時裝在導(dǎo)管上的齒輪在導(dǎo)管上的齒輪z3、通過通過z

12、4、摩擦盤、齒輪摩擦盤、齒輪z5帶動帶帶動帶齒螺母齒螺母z6轉(zhuǎn)動。通過調(diào)節(jié)摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力矩的轉(zhuǎn)動。通過調(diào)節(jié)摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力矩的大小，改變帶齒螺母的轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)倒桿、立軸停大小，改變帶齒螺母的轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)倒桿、立軸停止軸向位移及加壓鉆進(jìn)三種工況。止軸向位移及加壓鉆進(jìn)三種工況。 設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為n3，帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為，帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為n6。在。在三種工況下，二者的關(guān)系是：三種工況下，二者的關(guān)系是：當(dāng)當(dāng) n6 n3 時時 加壓鉆進(jìn)加壓鉆進(jìn)加壓鉆進(jìn)時的給進(jìn)速度可由下式計算：加壓鉆進(jìn)時的給進(jìn)速度可由下式計算：16453 ZZZZtnnvg)(36 而而)1(64533 ZZZZtnvg

13、364536nZZZZn 代入前式得代入前式得由上式可以看出，為保證該機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)加壓鉆進(jìn)，則應(yīng)滿足下列條件：由上式可以看出，為保證該機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)加壓鉆進(jìn)，則應(yīng)滿足下列條件：（1）由于結(jié)構(gòu)原因，只適用于淺孔，均質(zhì)地層；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)；只能用于加壓鉆進(jìn)；（3）不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)鉆壓；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。給進(jìn)速度受立軸轉(zhuǎn)速的限制。 右圖為美國產(chǎn)右圖為美國產(chǎn)HC-150型鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)簡圖。它主要有一個型鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)簡圖。它主要有一個1.8m長長的油缸組件和給進(jìn)拖板組成。倒裝的油缸與拖板固定在一起，可沿滑板兩的油缸組件和給進(jìn)拖板組成

14、。倒裝的油缸與拖板固定在一起，可沿滑板兩惻的滑架上下移動?；钊麠U為雙層管結(jié)構(gòu)?；钊麠U的下端固定裝在滑架下惻的滑架上下移動?；钊麠U為雙層管結(jié)構(gòu)?；钊麠U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。動力頭以開合方式裝在滑板上。力頭以開合方式裝在滑板上。給進(jìn)油缸給進(jìn)油缸拖板拖板回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)器鉆架鉆架圖圖1圖圖2前橫梁前橫梁活塞桿內(nèi)管活塞桿內(nèi)管活塞桿外管活塞桿外管動力頭動力頭拖板拖板油缸油缸 雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為長行程和短行程兩種。雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為長行程和短行程兩種。 (1) 組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu) 主要用

15、于立軸式鉆機(jī)及用于巖心鉆探的轉(zhuǎn)盤式主要用于立軸式鉆機(jī)及用于巖心鉆探的轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)。例如鉆機(jī)。例如XY-4鉆機(jī)，它的兩個給進(jìn)油缸直接裝在鉆機(jī)，它的兩個給進(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)橫梁通過兩盤軸承裝在立軸的上部。為了接。給進(jìn)橫梁通過兩盤軸承裝在立軸的上部。為了增加機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，橫梁上還裝有兩根增加機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，橫梁上還裝有兩根導(dǎo)向?qū)驐U。在桿。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)中可通過標(biāo)尺觀察鉆進(jìn)速度。可通過標(biāo)尺觀察鉆進(jìn)速度。(2) 工作原理工作原理加壓鉆進(jìn)加壓鉆

16、進(jìn)減壓鉆進(jìn)減壓鉆進(jìn)(3) 特點特點 結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、工作時穩(wěn)定性好，由于結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、工作時穩(wěn)定性好，由于結(jié)構(gòu)限制，給進(jìn)行程短，鉆進(jìn)時需要頻繁倒桿，因此構(gòu)限制，給進(jìn)行程短，鉆進(jìn)時需要頻繁倒桿，因此有些鉆機(jī)采用雙卡盤不停車倒桿機(jī)構(gòu)。有些鉆機(jī)采用雙卡盤不停車倒桿機(jī)構(gòu)。2. 長行程雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)長行程雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) (1) 組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)主要用于全液壓動力頭式鉆機(jī)。圖示為該機(jī)構(gòu)主要用于全液壓動力頭式鉆機(jī)。圖示為XD-600鉆機(jī)的給進(jìn)鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)。它由夾持器座、兩個給進(jìn)油缸總成、兩根導(dǎo)向管、上橫梁及四根機(jī)構(gòu)。它由夾持器座、兩個給進(jìn)油缸總成、兩根導(dǎo)向管、上橫梁及四根拉桿組成。兩個

17、油缸及兩根導(dǎo)向管的下端固定在夾持器座上。夾持器座拉桿組成。兩個油缸及兩根導(dǎo)向管的下端固定在夾持器座上。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，端與上橫梁相連。上橫梁內(nèi)有兩條橫向油道，聯(lián)聯(lián)通油缸上腔和導(dǎo)向管內(nèi)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橫梁上。拉桿的下端與回轉(zhuǎn)器孔。四根拉桿及活塞桿的上端固定在活動橫梁上。拉桿的下端與回轉(zhuǎn)器的傳動箱相連?；剞D(zhuǎn)器傳動箱又以油缸和導(dǎo)向管為導(dǎo)向。在拉桿的拖動的傳動箱相連?；剞D(zhuǎn)器傳動箱又以油缸和導(dǎo)向管為導(dǎo)向。在拉桿

18、的拖動下上下移動。下上下移動。 (2) 工作原理工作原理 單油缸單油缸-鋼繩給進(jìn)機(jī)構(gòu)主要用于移動回轉(zhuǎn)器式鉆機(jī)，按照給進(jìn)油缸的布鋼繩給進(jìn)機(jī)構(gòu)主要用于移動回轉(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：置位置和鋼繩的纏繞方式不同，主要有下列三種： 油馬達(dá)油馬達(dá)-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)有雙鏈條和單鏈條兩種。鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)有雙鏈條和單鏈條兩種。 圖圖1所所示為泰美克示為泰美克-1000鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)。采用一臺大轉(zhuǎn)矩的徑向柱鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)。采用一臺大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞定量馬達(dá)，通過裝在馬達(dá)輸出軸上的鏈輪帶動給進(jìn)鏈條運(yùn)動，給進(jìn)鏈塞定量馬達(dá)，通過裝在馬達(dá)輸出軸上的鏈輪帶動給進(jìn)鏈條運(yùn)動，給進(jìn)鏈條一端與動力頭托版的上端連接，而另一端繞過裝在機(jī)架上的上下導(dǎo)向條一端與動力頭托版的上端連接，而另一端繞過裝在機(jī)架上的上下導(dǎo)向鏈輪后與拖板的下端連接。通過馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)加減壓鉆進(jìn)及升降鉆鏈輪后與拖板的下端連接。通過馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)加減壓鉆進(jìn)及升降鉆具。