XY—2型巖心鉆機的設計改進和應用

摘 要：隨著人類對地下資源的不斷開采，淺層地下資 源已接近枯竭，深部找礦逐漸成為我國今后地質勘 探的主要發展方向。而目前市場上，立軸式巖心鉆 機仍是我國深孔巖心的主導機型，因此，如何提高立 軸式巖心鉆機的使用性能就成為我們開發研制的努 力方向。 文章論述了XY—2型巖心鉆機的特點、設計改進目的和意義、具體的設計改進內容以及改裝后經試驗取得的效果。對XY—2型巖心鉆機的液壓系統、卡盤體與立軸連接體、離合器等部位進行了技術性能分析，確定了設計改進方案，實施了具體改進試驗，對設計改進的效果和存在的問題進行了分析。

關鍵詞：XY—2型巖心鉆機；技術性能；設計改進；

中圖分類號：P634.3+1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-05-00252-02

XY—2型巖心鉆機，屬于中淺孔系列，機械傳動、液壓給進的立軸式巖心鉆機。 適用于金剛石、硬質合金及鋼粒鉆進，也可用于工程地質勘察、水文水井鉆探以及大口徑工程施工鉆探。

它具有重量輕、質量優良、裝機功率大、性能廣泛，通用性強等優點。

XY—2型巖心鉆機是100米—300米孔深巖心鉆探的主力鉆機，經過動力的重新搭配后，性能得到充分發揮，輕松將91mm口徑孔深打到300米，增加了斜孔的施工能力，但此巖心鉆機的故障率最高出在離合器和卷揚機行星齒輪滾針軸承上，我們將滾針軸承改成鑄青銅套，鑲在行星齒輪上，這樣就解決了卷揚機的故障和壽命問題。該型鉆機的離合器設計不能滿足需求，根據市場的需求以及根據我們的常規巖心鉆機，我們采用模塊化設計組件，在使用汽車的先進技術和其他創新技術，開發了新一代的深海鉆井平臺，以滿足市場需求。仍在使用汽車底盤設計，即動力機械、離合器齒輪箱和操作系統設計、汽車零部件和組件用于整個傳輸和傳輸系統技術、汽車零部件也選擇，因為汽車的設計和生產技術相當成熟和普遍，因而更容易組織機械制造，使產品質量可以保證，零部件和用品易于供應，具有強大的通用性特點。我們都嚴格遵守原則，旨在提高設備的性能，以滿足建筑領域的技術需求，以便改善XY-2型巖心鉆機設備創新技術，以滿足預期的目標技術，使液壓鉆機的性能達到了先進的水平。

一、XY—2型巖心鉆機主要技術參數：

鉆孔深度（m）：

Φ73鉆桿，100

Φ60鉆桿，200

Φ50鉆桿，380

Φ42鉆桿，530

立軸轉速（r/min）：

正轉：65；114；180；248； 310；538；849；1172

反轉：51；242立軸最大扭矩（Nm）：2760 鉆孔傾角：0-90°

立軸最大起拔力（KN）：60 立軸行程（mm）：600

卷揚單繩最大提升（KN）：30 立軸通孔直徑（mm）：76

油泵：SCB32/12雙聯齒輪油泵

配備動力：

電動機：Y180L-4，22Kw 柴油機：395K2，19.85Kw

外形尺寸（長×寬×高）（mm）：2150×900×1690

鉆機重量（Kg）：950

XY-2B鉆機與XY-2鉆機不相同參數

立軸轉速（r/min）：

正轉：57；99；157；217； 270；470；742；1024

反轉：45；212

立軸通孔直徑（mm）：96

鉆機重量（Kg）：1200

二、XY—2型巖心鉆機設計改進的目的和意義

我們的設計改進的主要目的是提高設備現代管理領域以及管理和技術人員及時更新知識、提高管理水平、專業素質和創新能力，增強他們的獨立改造設備和相關技術解決問題的能力。同時能夠提高科學水平和現代化管理設備，對升級設備做出更有針對性和有效的方案。

通過轉換XY-2型巖心鉆機實現我們掌握新設備，新技術，新技術。在最短的時間內，不斷地學習、引進、消化、使庫存閑置設備的單位提高鉆井效率，節省員工費用和購買資本設備，和創造高效率的目的，能夠使閑置設備，以更好地對其應有的作用進行發揮。

三、XY—2型巖心鉆機設計結構特點

（一）傳動、操作系統的設計。在該鉆機的傳動系統和離合變速系統設計上， 當進行下滑動時，要對卡盤導套里的 2 個滾柱進行推動使之內外滾動，以使得主動鉆桿的夾緊和松開得以實現。系單向給進油缸的卡盤油缸，在進油時向上移，以推動夾持環進行壓縮彈簧，其2 個滾柱分別在主動鉆桿重力分力的作用下向外運動，然后松開主動鉆桿； 進行回油時，彈簧復位，推動夾持環使之下移促使滾柱由主動鉆桿卡槽滾入，夾緊主動鉆桿。該結構有一個最大的優點就是夾緊相對可靠，不對主動鉆桿造成損壞。

（二）國內液壓卡盤設計都是相同類型的盤式彈簧用于鉆機三卡瓦自動定心的液壓卡盤，是一種最有效的成熟結構，已被用戶廣泛接受。但此彈簧夾緊力的結構，主動鉆桿的磨損和三卡瓦心以及下卡盤同軸密切相關，因此只要主動桿出現一點點磨損，卡盤夾緊就會出現不可靠的下滑，崩卡瓦以及動鉆桿刮傷以及其他現象。為此，我們要學習我廠成熟的巖石鉆井的結構——彈簧夾緊，液壓松開的滾柱式盤結構。

（三）設計機架的相同類型的國內鉆機在汽車車架直接接觸，容易燃燒，損壞更快，減少機架的有效使用年限。我廠系列鉆機底盤和機架之間的核心，使用材料為耐磨護板65Mn、上機架進行移動，使之與架底盤減少磨損和燒結，所以底盤和上機架幾乎沒有發生磨損，經久耐用。還可以將低碳鋼焊接機架，滑軌沒有硬化熱處理過程，從而減少生產流程，減少生產組織困難。此外鉆機設計成拆分架機風格，可移動前后兩體，有效進行搬遷。

（四）液壓系統的設計由我們工廠開發的核心平臺，因為一個石油鉆井泵處理大流量、高壓力溢出造成的能源消耗，導致溫度上升，有時甚至因為高油壓系統故障導致了這一現象。為了解決這個問題，我們使用雙齒輪泵的XY-2型巖心鉆機設計實現一個小流量溢出，鉆井時，只使用一個單一的燃料供應，而井下抽油桿或快速掃描雙油泵，因此既解決問題又不影響氣缸升降溫度上升的速度。與此同時，還可以使桿雙泵油更快更有效的提高工作效率。

（五）升降機設計升降機主要用于提升 、下降鉆具以及起拔套。在鉆井過程中，升降機工作很長一段時間，特別是在深孔鉆探，總工作時間可以是總共時間的1/3到1/2，工作性能直接關系到鉆井質量的施工效率，鉆井質量安全生產，是一個綜合評價平臺的一個重要的性能指標。要求的制動可靠，應該有一個更大的安全系數。在本設計中，我們的內部結構進行了優化結構設計，使之更合理，使承載能力提高。當鉆機搬遷的時候，升機能夠與分動箱、水剎車分離，進行單獨運輸。

（六）因為鉆機回轉機構支持大量的旋轉部分，并簡單地連接分動箱，表現為閑置狀態，而且沒有他固定的支持手段。操作時，回旋器由于部分震動受力較大且不均，在進行鉆探深的洞時尤為明顯，會造成導向輪法蘭連接和傳輸情況下螺栓出現機械疲勞，出現鉆井方向與最初的目標相偏離，這是不利于鉆探工作的。因此，為了增加回旋器穩定性的工作部分，在回器部分的設計中，增加了左右支撐。

四、XY—2型巖心鉆機的設計改進

存在問題： 主要存在的問題是轉盤體支撐質量相對太大，極其不利于加工和裝配，且對斜孔施工不適用。

改進措施 ：改進后的轉盤體支撐結構，主要括正絲螺母 A3，反絲螺 A4，正絲接頭 3，反絲接頭 5，調節桿 4 及兩個自潤滑型向心關節軸承 A2。 進行垂直孔時，將正絲螺母 A3 和反絲螺母 A4松開，并將節桿 4旋動，使之支撐達到合適長度以后，將兩頭的螺母鎖緊。進行斜孔鉆進時，將正反絲螺母松開，并對調節桿進行旋動， 使2 個支撐分別按照轉盤體所需角度所短和伸長有效的工作長度，最終使轉盤體旋至所需工作角度，將反絲螺母鎖緊，這樣就可以進行斜孔的鉆進了。

五、結語：

XY-2型鉆機經用戶使用，得到了較高的價，該鉆機具有以下主要特點：（1）采用汽車變速箱和離合器，結構緊湊、理，工作期間運轉平穩，噪聲小，傳動效率高，裝拆便，便于保養和維修； （2）具有較 高的轉速和較合理的轉速范圍，速級數較多、低速扭矩大；（3）裝機功率大；（4）移車平穩，固定簡單可靠，高速鉆進穩定好；（5）鉆機卡盤采用液壓柱銷式，夾緊可靠，不主動鉆桿；（6）在整個鉆進過程中，無故障發生，使用壽命長。

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