Question

SPJ-型钻机

Answer 1

SPJ-300型钻机(图2-81)是一种大口径转盘回转式钻机。它的特点是钻进效率高,适用于钻进松散的第四纪地层,也可钻进基岩;机械的可拆性强,能将钻机解体成部件(升降机、转盘、变速箱等),便于运输。特别适合于在交通不便的地区进行施工。

图2-81 SPJ-300型钻机

1—柴油机;2—泥浆泵;3—主机;4—钻塔;5—游动滑车;6—水龙头;7—机上钻杆;8—转盘;9—机架;10—万向转动轴

(一)SPJ-300型钻机技术性能

SPJ-300型钻机的主要技术性能见表2-35所示。

表2-35 SPJ-300型钻机技术性能

(二)钻机传动系统

见图2-82所示。动力机的动力经传动装置分成两路,一路通过三角皮带传至泥浆泵(两台),另一路经三角皮带传到摩擦离合器输入变速箱,变速箱为三轴二级变速,可获得三种不同转速。在变速箱内的输出轴上装有牙嵌离合器。经牙嵌离合器,通过万向轴传递于转盘,使转盘获得正、反转三种转速。而另一牙嵌离合器,则将动力输送至主卷扬机和副卷扬机,主卷扬机轴上装有调节给进蜗杆(超越离合器),用于微调给进或人力提升;副卷扬机轴上装有摩擦离合器,用于接合动力,控制副卷扬机的接合或分开。

图2-82 SPJ-300型钻机传动系统

1—输入轴(Ⅰ轴);2—中间轴(Ⅱ轴);3—输出轴(Ⅲ轴);4,5—牙嵌离合器;6—调节给进蜗杆;7—副卷扬摩擦离合器;8—动力机;9—泥浆泵;10—变速箱;11—主卷扬机;12—副卷扬机;13—转盘;14—摩擦离合器

1.摩擦离合器

离合器结构见图2-83所示。离合器装在三角皮带轮内,为减少三角皮带轮对变速箱输入轴的径向作用力,特将三角皮带轮用两盘滚珠轴承装于减震套上,减震套用螺栓直接固定在变速箱体上。

图2-83 摩擦离合器

1—减震套;2—三角皮带轮;3—传动轴套(被动摩擦压盘);4—销钉弹簧;5—内齿圈;6—主动摩擦压片;7—被动摩擦片;8—压紧盘;9—杠杆;10—滚子;11—压紧滑块;12—拨叉;13—杠杆支撑;14—定位销

该离合器为常开干摩擦式。传动轴套以花健与变速箱输入轴(第一轴)装合。主动摩擦片两侧铆有石棉材料并具有外齿,与皮带轮内齿相结合,被动摩擦片有内齿,与传动轴套外齿啮合,被动摩擦片装于两片主动摩擦片之间,主、被动摩擦片均可沿轴向移动。压紧盘同样有内齿与传动轴套外齿啮合。工作时压紧滑块向左移动,抬起杠杆使压紧盘把主、被动摩擦片压紧,于是传动轴套接受皮带轮的动力而旋转,并传递于变速箱。相反当压紧滑块被拉向右移动时,在销钉弹簧作用下,主、被动摩擦片分开,离合器切断动力。

2.变速箱

见图2-84a、图2-84b、图2-84c所示,箱内装有三根轴,其中图中轴6与轴20位于同一水平平面内,轴6为变速箱输入轴,轴5则位于轴6和轴20的中间下端,三根轴端面互成三角形。

图2-84 变速箱

a:1—变速手把;2—限位板;3,4—拨叉;5—第二轴;6—第一轴;7—变速操纵手柄;8,9,10,11,12—齿轮b:12—齿轮;13—牙嵌离合器外套;14—牙嵌离合器内套;15—锥齿轮;16—带轴锥齿轮;17—双向牙嵌离合器;18—锥齿轮;19—齿轮;20—第三轴;21—第一轴c:22—上箱体;23—下箱体;24,25—连接螺栓;26—转盘牙嵌离合器操纵把手

变速箱轴6用两盘滚珠轴承装在箱壳上,轴的一端伸出箱体,与离合器连接,以接受动力。轴中部花键端装有滑动齿轮和双联滑动齿轮,分别由两个拨叉和一个变速手把控制。手把用限位板限位,限位板用螺钉固定于操作盒壳体上,其中开有限位槽,当手把处于限位板中间位置时,即为空档。

轴20由一对圆锥滚子轴承支撑在箱体上,中部用滚动轴承安装有两个带牙嵌的圆锥齿轮15和18,其间花键部分安装有双向牙嵌离合器,经拨叉操纵,动力可以分别带动两端圆锥齿轮转动,因而万向轴可以获得正、反转三种不同转速。第三轴的另一端安装有牙嵌离合器内套,它可以与牙嵌离合器外套啮合,带动轴头齿轮将回转力矩输给主、副卷扬机。

3.转盘

转盘结构见图2-85所示。转盘大斜齿轮用两个平锥安装于转台上,并用螺钉固定。转台支撑于转盘体的主轴承上,转台中置有各为两块组成、内孔为方形的大、小方补心。

图2-85 转盘

1—小方补心;2—止动板;3—大方补心;4—拨柱;5—主轴承;6—键;7—转台;8—大斜齿轮;9—小斜齿轮;10— 齿轮轴;11—圆锥齿轮轴;12—圆锥齿轮;13—挡圈;14—底座;15—支撑板;16—卡子;17—螺栓;18—大螺母;19—副轴承;20—转盘体

方形主动钻杆即插小方孔中。下轴承用螺母安装于转台下部,用以支撑由于斜齿轮传动而产生的轴向推力。当上下轴承磨损后,可松一头螺栓,转动大螺母进行调整。转盘体用四个螺栓固定于底座上。

转盘动力由万向轴输入,万向轴两端法兰盘分别和变速箱及转盘连接。转盘与万向轴端连接处为一传动箱。输入动力经由传动箱圆锥齿轮,竖轴和小斜齿轮,带动大斜齿和转台回转。为了防止运动时小补心被甩出,在小补心与大补心之间装有止动板。

在转台上用螺栓固定有拧管用拨柱。在转盘底座的滑道上有两块拧管支撑板,用以支撑钻具质量和承受反扭矩,拧卸钻具时,先从转台上取出大、小补心,将拧管支撑板移至中间,用销子销牢;然后可用下垫叉卡住钻具接头的下部切口并置于支撑梁上,在转台上则用上垫叉卡住钻具接头的上部切口并置于支撑梁上即可进行拧卸。拧卸管时,转台旋转带动拨柱撞击上垫叉的尾部,带动垫叉旋转进行拧卸钻具。

转盘中除上部主轴承用润滑脂润滑外,其余轴承、齿轮均由齿轮箱中润滑油润滑和飞溅润滑。

4.主卷扬机

主卷扬机为游星式机构,其结构如图2-86所示。

图2-86 主卷扬机

1—提升盘;2—提升制带;3—内齿圈;4—行星齿轮;5—行星支撑盘;6—中心齿轮;7—卷筒;8—卷扬机主轴;9—制动制带;10—螺栓;11—传动齿轮

卷扬机主轴左端装有单向超越离合器。通过手轮操作可实现微调给进,或者当动力机发生故障时可作为人力提升用。

单向超越离合器是一种滚柱式定向离合器,它只能传递单向扭矩。在机械中用来防止逆转及完成单向传动。

单向超越离合器的结构见图2-87所示,棘轮花键装于卷扬主轴端部,蜗轮套在棘轮外面,蜗轮内圆与棘轮装合时形成有六个斜槽,每个槽内装有滚柱和弹簧。当卷扬机提升时,主轴回转驱动棘轮作顺时针快速旋转,图2-88b棘轮上的滚柱借摩擦力压缩弹簧,滚柱压向宽槽的空间,蜗轮与棘轮脱开接触,蜗轮不转动,而卷扬机则进行提升工作。

图2-87 单向超越离合器

1—蜗杆;2—手轮;3—弹簧;4—蜗轮;5—棘轮;6—滚柱

当单向超越离合器用于微调给进时,应先脱开卷扬机的动力,卷扬机提升手把下压制动提升盘。此时制动手把处于放松状态。当需要控制给进力和给进速度时,转动手轮使蜗轮作顺时针转动,滚柱在弹簧的压力和蜗轮摩擦力的作用下,滚柱推向斜槽狭窄的楔角内,使蜗轮和棘轮相互卡紧,如图2-88a所示;从而带动棘轮及卷扬机主轴旋转,迫紧卷筒转动拉紧钢绳,以达到调节给进力和给进速度的目的。当动力机发生故障时手轮同样可实现人力提升钻具的目的。卷扬机制动器为制带式。

图2-88 单向超越离合器工作原理示意图

1—棘轮;2—弹簧;3—滚柱;4—蜗轮

5.副卷扬机

副卷扬传动机构为摩擦式,见图2-89所示。卷扬机动力由固定在卷扬机主轴左端的传动齿轮输入,通过平键带动主轴回转,主轴两端用滚动轴承支撑在轴承座上,卷筒用两盘滚动轴承安装于主轴中部。摩擦离合器安装在卷筒制圈的左侧,用以驱动卷筒控制卷扬机结合或分开。

图2-89 副卷扬机

1—传动齿轮;2—键;3—轴承座;4—副卷扬机主轴;5—卷筒;6—离合器操纵手把;7—注油塞;8—制带

卷筒左端的制圈上部装有制带式制动器,见图2-90。制动器由脚踏板及连杆机构操纵。当需要较长时间制动时,可用手柄及爪卡脚踏板的挡销锁紧。

制带的复位松开借助弹簧和弹簧板,螺母用于调整制带与制圈间隙均匀度。支撑卷筒的两盘滚动轴承,由密封在卷筒内的机油润滑:即卸去油塞向卷筒内加油,其余轴承均用黄油润滑。

图2-90 副卷扬机制动带

1—脚踏板;2—轴销;3—爪卡;4—手把;5—连杆;6—弹簧;7—调整螺母;8—弹簧板;9—螺母;10—吊钉

6.机架

由型钢焊接而成,其上固定有主卷扬机、副卷扬机、变速箱以及它们的操纵机构与保护装置,机架上还有两个齿轮;可将变速箱动力分别传递给主、副卷扬机。机架底部有6个螺栓与钻塔底座联结。

7.传动装置

传动装置(图2-91)是由柴油机底座、柴油机附属操纵部分和其他传动部件组成。传动轴通过联轴节与动力机相连。传动轴上装有4个三角皮带轮。C型三角皮带轮用于向钻机变速箱离合器输出动力;2个B型三角皮带轮系供带动小型发电机或作其他用。

图2-91 传动装置

1—联轴节;2—传动轴;3—轴承座;4—螺栓;5—带动钻机的三角皮带轮;6—带动泥浆泵的三角皮带轮;7—带动照明发电机的三角皮带轮;8—用于驱动其他装置的三角皮带轮357

(三)钻机的安装

在预定的孔口周围平整一块坚实的场地,其面积不小于54m²。然后根据各地梁上所标印记铺设底座各梁。铺设时,先铺纵梁后铺横梁,先铺大梁后铺小梁。铺好后,应检查整个底座框架与孔口相互位置是否正确,底梁与地面之间是否有间隙,如有应填实;检查底梁是否水平,如不水平应进行调平。

上述工作完毕,即开始塔身的地面安装工作。安装时,先将马蹄座用螺钉固定在底梁上,而后将塔身销牢在马蹄座上,再将塔身与另一节塔身依次销牢,最后将两条塔腿与天车梁连在一起。进行上述安装时,应将塔身各段垫平垫齐,使之成一直线。然后,将天车,挂轮分别用螺栓固定在天车架上,并将二层平台安装在塔腿上。如孔浅,钻具质量不大,可应用2×3滑轮系,天车上有3个滑轮,留1个滑轮备以后挂取土器用,挂轮即可不安装。假如塔内只放钻杆,则应使靠架与择身垂直,活动靠架张开。如钻杆卧放,则活动靠架应收拢,靠架应缚在塔腿上并与塔腿成45°的夹角。

安装起塔架,将起塔架支座固定于底座上,并将其卧放,安装完毕,即可旋入地锚,安装绷绳。旋入地锚一般的深度为2m左右,遇砂土地层可更深一些,如遇特硬地层也应旋入1.5m以上。用于起塔架的地锚可略浅些。缚于塔身的4根绷绳中,前面2根既缚于地锚又缚于塔身,后面2根只缚于塔身,待塔立起后再系于地锚;3根用于起塔架的绷绳,也是前面1根两端系牢,而后面2根只缚于起塔架。此后,即可安装泥浆泵,柴油机及升降机。将柴油机、升降机在钻塔底座上固定好,泥浆泵安装于地面上,其位置以三角皮带张紧适当为限度。然后竖起塔架。绷紧起塔架的绷绳,将主升降机钢丝绳绕于卷筒,钢丝绳的一端固定于滚筒上,另一端先穿过起塔架(图2-92),而后绕过天车,并穿过游动滑车,最后用钢丝绳卡固定于塔脚下面的基梁上。而后将游动滑车的“U”形环挂在起塔架的吊环上。

图2-92 立钻塔示意图

起立钻塔之前,必须检查钻机、动力机是否正常;地锚、绳卡、销钉、螺钉等是否可靠;绷绳有无损坏。检查完毕,即可发动柴油机,开动升降机,以低速立塔。立塔过程中,随着塔身的升起,应注意让螺母在塔身支撑滑道中滑行,至塔完全立直,滑行即终止。然后用螺钉及夹板将该螺母固定于滑道终点,并将塔身绷绳初步绷紧。此时,即可检验塔身的垂直度。如塔不垂直,可整体移动底座,或在马蹄座与底座间加垫片。如有扭曲,可以在塔的两腿上加补绷绳调节。最后将绷绳绷紧,摘下游动滑车,卸掉起塔架及其绷绳,进行缠绕副升降机钢丝绳,安装转盘,铺设台板,安装防护罩等。上述工作完成后,即可准备开钻。

(四)钻机的维护保养

钻机工作状态的好坏及其使用寿命的长短,取决于对它熟练的操作、细心的维护和正确保养的状况。

1.钻机的班保养要求

1)经常保持机器的表面清洁,注意各部件的温升情况,温升超过40℃要停车检查;

2)经常注意机械的运转情况。检查连接件和紧固件的螺丝,防护罩要安装牢固。发现机械运转的异常声响,应引起注意并停车检查;

3)按要求对各部件进行润滑。经常检查各转动部位的润滑情况,要消除各密封处的漏油现象。对齿轮箱中的润滑油应作定期检查。

2.主要部件的维护保养

(1)摩擦离合器

SPJ-300型钻机的摩擦离合器是干式离合器。它的维护保养主要是减轻摩擦片的磨损和防止油或水渗入离合器内。摩擦片脱开间隙为1.5m左右,弹簧失效的需要更换,若间隙过大时要进行调整。如发现摩擦片烧毁、老化、磨损或铆钉松动等现象时,应及时更换。为减轻磨损,离合器在使用中要避免开关频繁或在重负载下挂离合器,严禁离合器处于半开半合状态工作。如有发热、冒烟现象,应立即停车检查。

(2)变速箱

SPJ-300型钻机使用过程中,应定期检查变速箱内的齿轮牙嵌离合器啮合情况和磨损情况;检查变速箱内机油的清洁程度;对变速箱操纵装置的可靠性和平稳性均应随时检查,不符合要求之处,应及时修理或更换。

(3)升降机

升降机在使用中,制带与制圈的间隙要适当(一般为1.5mm以内),保证松开时不摩擦,结合时不打滑。制带要保持清洁,不能进入油或水,主升降机的蜗轮箱内应保持充足而清洁的锭子油。副升降机的钢丝绳要保持干净,排列整齐。

(4)转盘

工作中应经常检查转盘的固定螺栓是否拧紧;要保持主副轴承的间隙,以清除冲击载荷;应注意拧卸机件的牢固性,检查是否损坏,防止出现故障;定期对齿轮箱润滑油的质和量进行检查。

(5)操作系统

钻机操作系统应经常检查、进行润滑和除污,使各连接部分灵活。当拉杆弯曲、倾斜时,应及时调整。当闸把的活动轴磨损时,应及时拆换,以免因轴与轴孔的间隙过大而产生行程过大现象。

3.钻机的润滑

1)变速箱内采用机油润滑,打完两个孔更换一次润滑油。但是,刚出厂第一次使用的新机,应在使用两周后更换一次润滑油。

2)主升降机的蜗轮蜗杆机构采用锭子油润滑,副升降机的卷筒内两盘滚动轴承采用机油润滑。

3)转盘除主轴承采用润滑脂润滑外,其余轴承均采用机油润滑。

4)开式齿轮和一切操纵系统和非转动的摩擦面均采用机油间隙点滴润滑。