第六章給進(jìn)機(jī)構(gòu)

第六章

給進(jìn)機(jī)構(gòu)§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.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(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。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)§6-2機(jī)械給進(jìn)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理一、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：

pQp,二、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：

產(chǎn)生的給進(jìn)速度為：

p,p,pg2.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、閘輪、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)下閘輪轉(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)閘輪的制動(dòng)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(dòng)關(guān)系，可從下述相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理方法推出。

。

在輪系中加上一個(gè)與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：

設(shè)輪系中的齒輪z1、z2、z3、z4、z5的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度分別為、、、、。支撐盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為。（3）（2）（1）閘輪H手輪繩輪傳動(dòng)軸制動(dòng)器(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)(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)，中心齒輪與閘輪的傳動(dòng)比：（5）（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)速代替得：（7）（8）三、差動(dòng)式給進(jìn)機(jī)構(gòu)z1z2z5z4z3z6

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n3，帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為n6。在三種工況下，二者的關(guān)系是：當(dāng)n6<

n3時(shí)倒桿當(dāng)n6=

n3時(shí)立軸停止軸向移動(dòng)當(dāng)n6>

n3時(shí)加壓鉆進(jìn)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?！?-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)右圖為美國(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，可沿滑板兩惻的滑架上下移動(dòng)?；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(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)。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GJD-1500鉆機(jī)并列雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)三、油缸-鏈條（綱繩）給進(jìn)機(jī)構(gòu)1.單油缸-鋼繩給進(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：2、雙油缸-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)四、油馬達(dá)-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)油馬達(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)力頭托版的上端連接，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§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。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)