钻孔灌浆设备管理培训.docx

20第二章钻孔灌浆设备第一节钻孔设备1钻孔设备的一般配置灌浆工程的钻孔设备包括钻机和钻进工具。钻进工具是指水龙头以下与其连接组成的全套工具。不同的钻进方法机具配置不完全相同。图2.1-1为回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图。本节介绍水利水电工程中常用的钻机和主要钻孔工具。（a）（b）（c）（d）图2.1-1回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图a-金刚石钻进的钻具；b-硬质合金钻进的钻具；c-全断面钻进的钻具；d-钢粒钻进的钻具；1-钻机；2-动力机；3-水泵或泥浆泵；4-钻塔；5-钢丝绳；6-水龙头；7-送水管；8-吸水管；9-水箱；10-主动钻杆；11-套管；12-钻杆接箍；13-钻杆；14-钻杆锁接头；15-沉淀管；16-沉淀管接头；17-岩芯管；18-钻里钻头；19-钻铤；20-钻铤接箍；21-钻铤锁接头；22-岩芯管接头；23-扩孔器；24-金刚石钻头；25-全断面钻头；26-硬质合金钻头2钻机2.1钻机的功能钻机是造孔的专用设备，其基本功能是以机械动力带动钻机，以回转、冲击、振动或冲击回转等方式在地壳中钻进成孔。2.2钻机的结构原理目前，水利水电钻探灌浆主要应用油压给进式立轴钻机和转盘钻机。其基本组成可概括为“三大机构”、“两大系统”，即：回转机构、给进机构、升降机构；机械传动系统和液压传动系统。2.2.1机械传动系统机械传动系统是将输入的动力经变速、变向、变矩分配给回转、升降机构。其作用有三：①变速变矩；②分配动力；③改变运动形式和换向。该系统主要包括联轴节、离合器、变速箱和分动箱。2.2.2液压传动系统液压传动系统是利用油泵输出的压力油液驱动油马达、油缸等液动机构，以使立轴回转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘及拧卸钻杆等。该系统主要包括：动力机构、操纵机构、执行机构及辅助装置。动力机构——油泵或称能力转换器，由它供给油路系统的压力油，作为整个液压系统工作的动力源。常用的油泵有齿轮泵、叶片泵与柱塞泵等。操纵机构——又称控制、调节装置。它包括：调整压力的压力阀（溢流阀、减压阀等）；调节速度的节流阀；变换方向的换向阀等各种不同的阀类。执行机构——又称液动机，它包括实现往复运动的各种型式的油缸及旋转运动的油马达等。辅助装置——包括油箱、油管、油接头、滤油器及控制仪表等。2.2.3回转机构回转机构是回转钻具，带动钻头破碎孔底岩石。油压给进、机械传动式钻机的回转机构有立轴式回转器和转盘式回转器。2.2.3.1立轴式回转器的组成、结构型式及特点立轴式回转器的结构见图2-1-2。它主要由箱体、变角装置、横轴、锥齿轮付、立轴导管、立轴及卡盘等组成。其中立轴与卡盘，除传递回转运动外，还通过油缸与横梁带动钻具上下运动。立轴式回转器具有下列特点：（1）立轴式回转器与给进系统在结构上紧密联系，构成一个独立的部件。回转和给进运动通过立轴与卡盘传至钻具。（2）回转器的变角范围大，导向性能好，适于钻进任何倾角的钻孔。图2-1-2立轴式回转器结构示意图1—横轴（或半轴）；2—主动伞齿轮；3—轴承；4—变速箱外壳；5—变角装置；6—回转器外壳；7—轴承；8—下压盖；9—立轴导管；10—立轴；11—被动伞齿轮；12—下卡盘；13—上卡盘；14—横梁；15—活塞杆；16—油缸；17—活塞。（3）立轴通孔较小，升降钻具时，回转器必须让开孔口。让开方式主要有后移式和开合式。（4）回转器的锥齿轮传动比较小。（5）回转器本身不能拧卸钻具，需另配拧管机。（6）回转器的结构复杂，制造工艺要求较高。2.2.3.2转盘式回转器的组成、结构型式及特点转盘就是转盘式钻机的回转器。转盘有两种结构型式：一种是心管定位式，另一种是壳体定位式。前者应用较为广泛。转盘的组成和基本结构见图2-1-3。它由横轴、锥齿轮付、转盘、转柱、回转梁、卡筒、心管及箱体和机座等组成。转盘具有下列特点：图2-1-3转盘结构示意图1—链轮；2—横轴；3—轴承；4—轴颈；6—轴承座；7—主动锥齿轮；8—轴承；9—心管；10—套轴；11—从动锥齿轮；12—转盘；13—转柱；14—回转梁；15—卡筒；16—螺钉；17—变速部分；18—机座；19—箱体。（1）转盘直接安装在孔口处的机座上，其重心低、强度大、稳定性好。（2）锥齿轮付传动比较大。（3）转盘可以完成拧卸钻具任务，不必另配拧管机。（4）一般转盘通孔都较大，升降钻具可不让开孔口。（5）转盘的变角范围较小，一般为60°～90°。（6）卡盘中心与转盘中心的同心度很难保证。（7）转盘结构简单，加工制造较方便。2.2.3.3给进机构给进机构是调整破碎岩石所需要的轴向压力和控制给进速度。目前，机械传动式钻机采用的给进机构有油压给进和手动机械给进两类。手动机械给进机构有手轮（把）给进、钢绳给进、主动钻杆给进与螺旋差动给进等形式。有的钻机还具有双重给