第六章給進機構(gòu)分析.ppt

1 第六章給進機構(gòu) 2 6 1給進機構(gòu)的功用 要求及類型 一給進機構(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)送進鉆具 以實現(xiàn)加 減壓鉆進 2 用于強力起拔鉆具 處理卡 埋 燒鉆事故 3 利用給進機構(gòu)可以懸掛鉆具 提動鉆具及實現(xiàn)快速倒桿 4 液壓給進機構(gòu)還可以稱重鉆具和間接反映孔內(nèi)鉆具的工作情況 5 某些鉆機的給進機構(gòu)還可以用于升降鉆具 二對給進機構(gòu)的要求1 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)給進速度 3 要具有一定的超載能力 4 要能及時地反映孔內(nèi)的鉆進情況 5 盡可能減少倒桿所用的時間 3 4 三給進機構(gòu)的類型 類型 機械式 液壓式 手把 手輪給進機構(gòu) 蝸輪 蝸桿給進機構(gòu) 主動鉆桿給進機構(gòu) 鏈輪 鏈條給進機構(gòu) 鋼絲繩加壓給進機構(gòu) 差動式給進機構(gòu) 單油缸給進機構(gòu) 雙油缸給進機構(gòu) 單油缸 鏈條 鋼絲繩 給進機構(gòu) 雙油缸 鏈條 鋼絲繩 給進機構(gòu) 油馬達 單鏈條給進機構(gòu) 油馬達 雙鏈條給進機構(gòu) 5 6 三主動鉆桿給進機構(gòu)用于大口徑水井鉆機 工程鉆機 石油鉆機 它是利用升降系統(tǒng)實現(xiàn)給進機構(gòu)的功能 系統(tǒng)的組成見圖 是由升降機 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 加壓鉆進 用提引器提吊鉆具 利用升降機的下降抱閘控制給進速度 加壓鉆進時 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繩即可 減壓鉆進 減壓鉆進時 增大下降抱閘的制動力矩 使提引器產(chǎn)升對鉆具一定的拉力 平衡部分鉆具的重量 以達到減壓鉆進的目的 提引器平衡的鉆具的重量值 可由裝在死繩上的指重表來反映 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 p Q 7 8 四鋼絲繩加壓給進機構(gòu) 1 系統(tǒng)的組成及工作原理該機構(gòu)主要用于淺孔轉(zhuǎn)盤式鉆機 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 當鋼絲繩被拉緊時 通過導(dǎo)向滑輪向鉆具施加壓力 實現(xiàn)加壓鉆進 通過改變制動器的制動力 改變加壓力和給進速度 由系統(tǒng)圖可知 系統(tǒng)產(chǎn)生的給進力為 p p pg 9 2 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 主要由傳動軸 中心齒輪 雙聯(lián)行星齒輪 制圈 繩輪 快速纏繩手輪和兩個內(nèi)齒圈等組成 加壓鉆進時 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 在雙聯(lián)齒輪左側(cè)齒輪z3帶動下制圈轉(zhuǎn)動 其右邊齒輪z4帶動繩輪轉(zhuǎn)動 纏繞加壓鋼絲繩 實現(xiàn)加壓及給進 調(diào)整制動器對制圈的制動力矩 改變制圈的轉(zhuǎn)速 隨之也改變了繩輪的速度 即改變了給進速度和給進力 在不同的工況下 繩輪與制圈的運動關(guān)系 可從下述相對運動原理方法推出 10 1 制圈 2 4 內(nèi)齒圈 3埋頭螺釘 5 繩輪 6 螺栓 7 8 繩頭固定壓板和螺釘 9 墊 10 23 29 螺釘 11 28 軸承壓蓋 12 密封圈 13 18 擋圈 14 24 30 滾動軸承 15 含油軸承 16 右置盤 17 雙聯(lián)行星輪軸 19 雙聯(lián)行星齒輪 21 左置盤 22 手輪 25 套軸 26 墊片 27 螺栓 30 31 圓頭螺釘和蓋 11 12 1 如果將閘輪制動 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比 4 13 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 中心齒輪與制圈的傳動比 5 14 3 如果 由 1 3 聯(lián)立得 因 6 故繩輪與閘輪在二者的轉(zhuǎn)速均不為零時的傳動比是 將上式的角速度用轉(zhuǎn)速n代替得 7 8 15 五差動式給進機構(gòu) z1 z2 z5 z4 z3 z6 差動式給進機構(gòu)分為左旋差動式及右旋差動式 其結(jié)構(gòu)基本相同 差別在于立軸上螺紋的旋向 下面介紹的是左旋差動式給進機構(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 摩擦盤等組成 Z6被軸向限位 只能在z5的帶動下轉(zhuǎn)動 而不能軸向位移 2 工作原理鉆進時立軸與導(dǎo)管同步轉(zhuǎn)動 同時裝在導(dǎo)管上的齒輪z3 通過z4 摩擦盤 齒輪z5帶動帶齒螺母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三種工況 設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為na 帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為nb 在三種工況下 二者的關(guān)系是 當nbna時加壓鉆進 16 設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為 帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為 在三種工況下 二者的關(guān)系是 當時加壓鉆進 17 加壓鉆進時的給進速度可由下式計算 而 代入前式得 由上式可以看出 為保證該機構(gòu)能實現(xiàn)加壓鉆進 則應(yīng)滿足下列條件 3 該機構(gòu)的特點 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 3 不能準確調(diào)節(jié)鉆壓 4 給進速度受立軸轉(zhuǎn)速的限制 t 立軸螺紋的螺距 18 6 3液壓給進機構(gòu) 一油缸給進機構(gòu)1 單油缸給進機構(gòu)圖為美國產(chǎn)HC 150型鉆機的給進機構(gòu)簡圖 它主要有一個1 8m長的油缸組件和給進拖板組成 倒裝的油缸與拖板固定在一起 可沿滑板兩側(cè)的滑架上下移動 活塞桿為雙層管結(jié)構(gòu) 活塞桿的下端固定裝在滑架下部的前橫梁上 活塞桿內(nèi)管為油缸上腔的進油管 外管為下腔的油道 動力頭以開合方式裝在滑板上 給進油缸 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 動力頭 拖板 油缸 19 單油缸給進機構(gòu) 20 二雙油缸給進機構(gòu)雙油缸給進機構(gòu)分為長行程和短行程兩種 1 短行程雙油缸給進機構(gòu) 1 組成與結(jié)構(gòu)主要用于立軸式鉆機及用于巖心鉆探的轉(zhuǎn)盤式鉆機 例如XY 4鉆機 它的兩個給進油缸直接裝在回轉(zhuǎn)器的箱體上 兩根活塞桿的上端與給進橫梁連接 給進橫梁通過兩盤軸承裝在立軸的上部 為了增加機構(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 刻有標尺 在鉆進中可通過標尺觀察鉆進速度 2 工作原理加壓鉆進減壓鉆進 3 特點結(jié)構(gòu)緊湊 尺寸小 工作時穩(wěn)定性好 由于結(jié)構(gòu)限制 給進行程短 鉆進時需要頻繁倒桿 因此有些鉆機采用雙卡盤不停車倒桿機構(gòu) 21 該回轉(zhuǎn)器為立軸式雙液壓卡盤回轉(zhuǎn)器 裝有上下兩個卡盤 上卡盤為彈簧夾緊液壓松開常閉式 下卡盤是液壓夾緊彈簧松開常開式 正常鉆進時下卡盤常開不工作 僅在倒桿瞬間夾住鉆桿可替代上卡盤使鉆桿在上卡盤松開倒桿時繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 通過液壓系統(tǒng)控制可實現(xiàn)不停車自動倒桿 CD 3型巖心鉆機回轉(zhuǎn)器的特點 22 不停車自動倒桿工作原理介紹 23 2 長行程雙油缸給進機構(gòu) 1 組成與結(jié)構(gòu)該機構(gòu)主要用于全液壓動力頭式鉆機 圖示為XD 600鉆機的給進機構(gòu) 它由夾持器座 兩個給進油缸總成 兩根導(dǎo)向管 上橫梁及四根拉桿組成 兩個油缸及兩根導(dǎo)向管的下端固定定在夾持器座上 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橫梁上 拉桿的下端與回轉(zhuǎn)器的傳動箱相連 回轉(zhuǎn)器傳動箱又以油缸和導(dǎo)向管為導(dǎo)向 在拉桿的拖動下上下移動 2 工作原理 24 GJD 1500鉆機并聯(lián)雙油缸給進機構(gòu) 25 三油缸 鏈條 綱繩 給進機構(gòu) 油缸 鋼繩 鏈條 給進機構(gòu)單油缸 鋼繩給進機構(gòu)主要用于移動回轉(zhuǎn)器式鉆機 按照給進油缸的布置位置和鋼繩的纏繞方式不同 主要有下列三種 1 定滑輪 2 動力頭托板 3 活動滑輪架 4 給進油缸 5 鋼繩 鏈條 26 27 28 四液壓馬達 鏈條給進機構(gòu)液壓馬達 鏈條給進機構(gòu)有雙鏈條和單鏈條兩種 圖1所示為泰美克 1000鉆機的給進機構(gòu) 采用一臺大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞定量馬達 通過裝在馬達輸出軸上的鏈輪帶動給進鏈條運動 給進鏈條一端與動力頭托板的上端連接 而另一端繞過裝在機架上的上下導(dǎo)向鏈輪后與拖板的下端連接 通過馬達的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)加減壓鉆進及升降鉆具 該機構(gòu)的給進行程為6m 鏈條 油馬達 導(dǎo)向架 鏈輪 回轉(zhuǎn)器 圖1 圖2 29 30 齒輪 齒條液壓馬達給進系統(tǒng) 這種機構(gòu)可實現(xiàn)較大給進力和提升力 但齒輪齒條傳動對加工制造要求較高 31 6 4液壓給進機構(gòu)主要參數(shù)的選擇一最大上頂力 上頂力應(yīng)在之間無級變化 二最大給進力給進力應(yīng)根據(jù)鉆機的最大開孔直徑 鉆頭的類型 鉆進方法和切削具的類型等因素確定 確定時可參閱教材中的表6 5 表6 6 表6 7與表6 8 給進力應(yīng)在之間無級變化 三給進速度給進速度應(yīng)與鉆頭的最大瞬時鉆速相適應(yīng) 鉆進時的最大瞬時鉆速出現(xiàn)在松軟地層 其鉆進速度可達80 120m h 32 四給進行程根據(jù)鉆孔的深度及給進機構(gòu)的類型確定 一般規(guī)律是鉆孔越深 給進行程應(yīng)越長 按照給進機構(gòu)的類型不