Z_GP150型管棚钻机.docx

Z-GP150 型管棚钻机齐永前（中铁一局集团建工机械有限公司）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!摘 要：介绍新开发的 Z- GP150 型管棚钻机的基本结构、主要技术参数、关键技术设计和系统配置等。凿岩系统为顶驱回转、后冲击（液动锤）加前冲击（潜孔冲击器）进行钻孔。可调节的水气同进 系统，既能给前冲击（潜孔冲击器）提供动力，又能达到清孔、快速排渣，实现无尘作业。可回转的转盘 机构与工作装置提高了对位效率和免开工作窗。可调的机身仰俯机构，提高了爬坡能力和适应性。液 压系统采用负载敏感系统，所有的比例阀方向信号均采集进 PLC 模块，可根据现场工况需求灵活地 实现软互锁。该机适应国内施工需求，具有较高的性价比。关键词：管棚钻机；顶驱回转；后冲击；前冲击；水气同进管棚支护技术于 2003 年从国外引入，主要用于隧道、水洞施工及对前方岩层结构的探测，对易 发生顶板冒落、涌水地段进行超前管棚支护施工，以减少回填混凝土使用量，提高工作进度并最大限度地减少对周围土层的扰动和破坏，有效地控制地 层的稳定性，保证设备和人员的安全[1- 2]。隧道、水洞 中管棚支护施工对钻机的要求有：对位效率高，尽 可能少地移机和开工作窗，钻孔速度快，有较大的 爬坡能力，能实现远程控制及减少环境污染等。目 前国内管棚支护施工用钻机主要依赖于进口，价格 高，操控系统复杂，受隧道环境变化影响较大，且对 操作控制人员的要求较高。我公司研制的拥有自主 知识产权的 Z- GP150 型管棚钻机，与国外钻机相 比，价格适中、操控简单、维修方便，具有较高的性 价比[3- 4]，更适应国内市场的需求。气压（MPa）推进系统 最大推进力（kN）最大推进行程（mm）推进速度（m/min） 最大起拔力（kN） 起拔速度（m/min）最大退杆速度（m/min） 工作范围最高水平钻进高度（mm） 最低水平钻进高度（mm）最宽水平钻进跨度（mm）1.2502 20018.48989.442.23 9506207 0306BTAA5.9- C1801322 20025发动机型号额定功率（kW） 额定转速（r/min）液压系统工作压力（MPa）行走系统 慢速行走速度（km/h） 快速行走速度（km/h） 爬坡能力（°） 离地间隙（mm） 接地比压（N/cm2）整机质量（t）Cummins主要技术参数钻孔直径（mm） 钻孔深度（m） 钻孔速度（m/h） 动力头钻机最大转矩（N·m） 低速挡（0～43 r/min） 高速挡（0～86 r/min）液压冲击器冲击频率（Hz）水压（MPa）1150＞6015～201.794916.211 0005 500406整机外形尺寸（长×宽×高）（mm ×mm ×mm）9 420×2 280×2 760作者简介：齐永前（1965—），男，高级工程师，研究方向：铁路施工设备设计、研发和技术管理。— 9 —!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图 1 Z-GP150 型管棚钻机结构图 2 前、后钳示意图工程机械第 42 卷 2011 年 8 月Products and Structures（5）托架；（6）钻桅；（7）动力头；（8）前钳；（9）后钳；（10）动力系统；（11）液压系统及电气控制系 统。如图 1 所示。结构Z-GP150 型管棚钻机的结构包括以下几个部 分：（1）行走底盘；（2）机架：（3）转盘；（4）液臂；2孔、快速排渣的目的，同时实现无尘作业，从而减少环境污染，改善作业环境。通过随杆液压缸推动链条带动动力头、钻杆、 钻具推进和后退，推进力达 50 kN，起拔力达 98 kN， 一次钻进 2 200 mm，最大退杆速度达 42.2 m/min。 前钳和后钳能独立地实现夹紧与松开，夹块更换方 便，便于不同管径的钻杆使用；后钳可实现正、反向 转动，方便拆卸钻杆（如图 2）。关键技术设计33.1凿岩系统Z-GP150 型管棚钻机凿岩系统由动力头、前冲 击器、水气同进装置、推进系统、装卸钳组成。动力 头为德国欧钻公司产品，包括主轴回转和后冲击（液动锤）两部分结构。主轴回转的转矩大，转速 43 r/min 时,最大转矩为 11 kN·m；转速为 86 r/min 时， 最大转矩为 5.5 kN·m ；后冲击功能可以有效处理卡钻带来的工作不便，但深孔钻进时，会降低效率。 Z-GP150 型管棚钻机在钻头和钻杆中间设计有前冲 击器（潜孔冲击器）。通过顶驱回转、后冲击加前冲 击方式进行钻孔，大大提高了深孔钻进效率, 钻孔速度达到 15～20 m/h，钻孔深度大于 60 m。水气同进装置中，供水采用恒压变量泵系统， 恒压变量泵的输出流量等于电液比例换向阀所调节的流