TK-3岩心地质钻机设计改进和应用.docVIP

TK-3岩心地质钻机的设计改进和应用 　　摘要:文章论述了TK-3钻机的特点、设计改进目的和意义、具体的设计改进内容以及改装后经试验取得的效果。对TK-3岩芯钻机的液压系统、卡盘体与立轴连接体、离合器等部位进行了技术性能分析,确定了设计改进方案,实施了具体改进试验,对设计改进的效果和存在的问题进行了分析。 　　关键词:TK-3钻机;技术性能;设计改进 　　 　　TK-3岩芯钻机,是上世纪八十年代石家庄煤矿机械厂参考外国有关钻机生产的机械回转液力加压钻机。它具有以下几个特点:一是应用范围广(即应用于煤田资源勘探、金属勘探、非金属、矿床岩芯勘探、水文地质勘探等大口径钻进,即可用硬质合金钻进,又可用金刚石绳索取芯钻进。二是转速高,变速范围广,可适用于不同硬度地层钻进。三是钻进深度深,深度可达到1000米。 　　TK-3岩芯钻机配置的液压卡盘系统,在煤田地质勘探施工中,液压卡盘的液压系统和连接方式存在着一定的不足,经常出现卡不紧和松不开现象。当操作者误操作液压卡盘时,还会发生卡盘体紧固螺栓被拉断的严重后果,由于卡盘体紧固螺栓在卡盘内部,不易维修。钻机卡盘体紧固螺栓被拉断后,主动钻具被卡死在卡盘中,使孔内钻具不能上提。如果处理时间过长,孔内岩粉沉积,将造成“埋钻”的重大孔内事故。由于离合器摩擦片外露,野外施工环境恶劣,风沙大,灰尘容易进入到离合器内部,加速了离合器的损坏。离合器摩擦片为多片式,不易调整。我们本着提高设备技术性能和满足野外施工要求的原则,扬长避短,使改进后的TK-3钻机满足设备革新的技术预想目的,使其技术性能达到国内液压钻机的先进水平。 　　一、设计改进目的意义 　　我们通过设计改进使设备管理技术人员在现代设备管理的领域里及时地更新知识,提高业务素质、管理水平和创新能力,增强了他们独立解决设备更新改造及相关技术问题的能力。同时体现了在设备管理方面的科学化、现代化水平,提高了设备更新改造的针对性和实效性。 　　通过对TK-3钻机的改造实现我们在最短的时间内掌握新设备、新工艺、新技术,不断地学习、引进、消化,达到为单位盘活闲置设备,提高钻进效率、节省人员开支和设备购置资金、??造效益的目的,使闲置设备更好的发挥其应有的作用。 　　二、具体设计改进内容 　　根据目前煤田勘探市场调研,结合我们设备现状。提出了对TK-3钻机的以下部位进行技术改进: 　　(一)液压系统的改进 　　液压系统压力的提升,我们查找了TK-3钻机的有关技术参数如表1所示。 　　根据液压系统工作原理,我们知道: 　　单缸向上推力:FD=pA① 　　整个立轴向上起重力:FL=pA×2② 　　整个立轴向下压力: 　　FY=pA×2×60.54%③ 　　由以上①②③的分析,我们将系统压力由原11.76MPa提升到14MPa。油缸技术参数改变情况如表2所示。 　　对钻机液压系统卡盘油缸工作压力不固定,要经常调整系统调压阀的弊端进行改进,在卡盘油缸上腔回路增加了一个溢流阀。将此阀的溢流压力整定为7.5MPa加以固定,使卡盘油缸在松开卡盘时的最大工作压力与原设计压力一致。 　　改造前、后的液压系统如图1、图2所示。 　　(二)卡盘体与立轴连接的改装 　　将卡盘体的螺栓连接改为卡盘体与立轴直接用M120×2左螺纹连接,提高此处连接的抗拉强度,也根除了因螺栓不均匀预紧和零件由于制造上的误差而造成的螺栓受力不均匀现象。改进后卡盘体与立轴连接型式如图3所示,改进后卡盘体如图4所示。 　　改进后螺纹处的轴向载荷为(45#钢): 　　立轴M120×2左螺纹处的轴向载荷F: 　　F=p=×620=243.316KN 　　式中:D1――立轴M120×2左螺纹内经;P――45#钢抗拉强度为620MPa;d1――立轴内孔直径 　　π――常数取为3.1416。 　　改装后卡盘体M120×2左螺纹处的轴向载荷F: 　　F=p=×620=521.206KN 　　式中:D――卡盘体外径;P――45#钢抗拉强度为620MPa;d――卡盘体螺纹外径;π――常数取为3.1416。 　　改进后,卡盘体和立轴连接处的轴向载荷完全适应卡盘油缸的上推力,符合煤田地质钻探和其他各类岩心勘探施工的要求。 　　(三)离合器的改装 　　由于目前地质勘探市场上多采用XY系列液压钻机进行中、深孔钻探施工,钻机的离合器结构是典型的常开式单片干式摩擦离合器,摩擦片在离合器内处于密封状态,避免了灰尘、沙砾等进入摩擦片内,保证了摩擦片的使用寿命。另外离合器输入端通过半弹性联轴节与动力机相连,结构简单、操作方便、牢固可靠。为了与XY钻机离合器达到互换通用,易于购置的目的。把TK-3钻机的多片干式摩擦离合器改为XY-44钻机的单片干式摩擦离合器,改造后的离合器减少了离合