全液压坑道钻机的控制部分_卡盘和夹持器的结构分析.pdf

全液压坑道钻机的控 制部分 卡盘和夹持器的结构分析 山 一 一 舀 本文 所讨 论的坑道 钻 机类型是指钻 杆通 过 具有 自动 或半 自动 卡盘 拧卸 钻杆的钻 机 它只需一 人操 作 它既可以用普通钻杆钻 进 又可以用绳索取 心钻 进 的全液压钻机 它 对地表未来使 用的钻机 也有一定借 鉴之处 研究一下坑 道全 液压钻机发展 成现 代形 式 的原因 并考虑其 主 要部件的设 计问 题 这有助于用户对各厂家钻机的优点及其局限 性进行 鉴别 现 按构 成钻机的控制部分 主 机部分和动力部分加以分析 二 控制部分 可以采 用直 接控 制或 间接控 制两种设 计 方案 泵量 首先 直 按传至 控制仪表盘 并通 过控制 回路进入液 压驱 动 装置 这 就导 致需 要大量 大 规格的胶管 全 部 操纵 系统处于高的压力 和大的流量条 件下 控 制仪 表 盘的连接也失 去了一 些灵 活性 直接控制 这种方法是将所有控 制阀和液 压系统元 件安 置在 一组 件 内 图 来自动 力部分的 图 间 接控 制 间接控制 图 直接 控制 另一种 方法 图 是将主 控 阀及 液压 系 统 的元件放在动力部分内 虽增加一些重量 也无关 紧要 这 些阀可通过遥 控仪 表盘上 液 压 或电的 指示信 号来 控制 这 就意味着控制 仪 表盘 包括 流量小 压 力低的控 制阀 且只 需 采用小 直 径的低压胶 管 与动 力部分 相连 由于高压胶 管数 量的减少 使 控制仪表 盘的灵 活性 得到了改 善 且主 系 统的效率有 所 提高 这 也改进了检查的 位置 降低了胶 管 破坏的危 险及提 高了操 作者的安 全感 同 时 也减少了在运偷途中因胶 管接头关闭或打 开所造成的油的污染 三 主机部分 轴承的尺寸 变大 因为它在卡盘 工作时必须 承担 全部夹 紧力 推力物禾 卡盘 卡盘是 整个钻 机重要部件之 一 它必须 能承受最大轴向力及园周力 且 不 能引起滑 动 它在不断地 快速 循环操 作下 不会过度 磨损 为了估计卡盘的动 作次数 以 米 钻 孔为例 如果 用 米 长的立根和岩心 管 进行 升降 则卡盘 的动作至少在 次 能经 受如此冲击的卡盘有下列两种 舀塑上口喷些汇一一 图 沉 接作用液压卡盘 带牙的卡瓦 卡瓦上面的牙 可以是硬 质合金镶 块或是 喷镀的硬质合 金粒 以上两种情况下的夹 紧 作喇都依 靠着尖锐 的牙啮合住 钻杆 因此任 何的滑动都会造成 拉毛钻杆的现象 这种啮 合方法对于带牙的新卡瓦其摩擦 系数 就会大 于 这意味着使用适 当的径向力 即可保持 卡瓦和钻扦接触而不会产生 打 滑 但这种牙 逐渐被磨损后 其卡紧 能力会明显 地下 降 设计中可以用弹 簧来 保持卡盘卡瓦夹 紧 当卡盘松开时 用 固定的 不转动 油缸 或由缸组来克服弹簧力 假如 在卡盘 转动中 要习 它打开 可 另加 一 推力 轴承 图 人打 开长毛 假如采用 这两种方案 或 采 用其他 方法 中之一 种 由于弹簧组 斜 块组及轴 承的 规 格必须 满足工作要求 致使卡盘的体积相应 增大 钻 杆通过卡 盘时在卡瓦上和周围堆积 的 污垢是最严重问题之一如卡瓦复位 受阻 那 么由于钻杆的滑动接触会使卡瓦受到磨 损 卡瓦表面 上 的污垢使嵌入钻杆表面的硬 质合金牙 的数 量减 少 而 使效 率很 快下 降 这 就意谓着合 金牙对剪切十分敏 感 特别 是 在 操 作钻杆 时 当卡瓦打 开 或 夹 紧的过程 中 在卡瓦 与钻杆 之间的相对 距离较 小 这 种情况还会出现在 重的钻杆柱 加速时或与镀 铬部件啮合时 硬 质 合金牙 一旦被磨 损 其摩 擦系数急 剧 地下降 对于加 润滑钻杆通 常 为 卡 瓦的径 向力已不足以使磨钝 的牙 吃入钻 杆表 面 卡盘产生 打滑 此时必须更 换卡瓦组或 增加卡瓦 的径 向力 对弹簧夹紧 的卡盘来 说 后一个作用是 不可能的 为此 提 出 了 使用光 滑卡瓦的方 案 共动 奔转动 图 弹簧夹紧卡盘 通过固定液压 油缸 或汕缸 组及斜 块 组 图约 推力铀承 也能够用来 保持卡瓦上的径 向力 可用较小的弹簧打开卡瓦组 但推力 光滑的卡瓦 采用光 滑的卡瓦组实际上 可以把它看 作 像 磨 损过 的产品一样已消除 了磨损问题 但 怎样防止 打 滑呢 在 讨 论这个问题之前 应该指 出 当钻 因素之一 一个好的系统设计如不 采 用最优 的元件是不能 指望获得成功的 钻机制 造者 必须对所选 择的元件负责而不能 用劣质品取 代 常常可以发现这 样 的厂商 他们 在 某些 方面很有竞争性如 对 泵 阀等 而且 他们提 供相当质量的元 件 这时 设 计 者必须 决 定 是从不同 的厂家选 用元件呢 还是 限制 所采用的品种范围 后一种 方 式的优点在于 可减少需要提供设备 服务的商号 的数 量 设计一 台机器的 目的是为了节省各种 工 作的劳动 力 则大量 液压元件必需 按严格的 程序执行 操 作者可以根据正确的指令进行 操作或把机器设计成按一定程序均衡工 作 因而产生 一 种带有机内逻辑控 制 的半自动控 制系统 设计者可作如 下选 择 保持的系统在逻辑上 简单 但 操 作 都勺 工作复杂 要求按严格的程序 来操 纵各 种控制手柄 在适应该机器 之前有可 能 造成 严重的或损失极大的错误 机器装入安全装 置必将使系统复杂化 这又 违背了这个方法 的目的 建立逻辑 系统 因而使操纵者的工 作简单 安全 采 用这 一方 法 设计者必须 保证对复杂的设备要 易于 维护 并带来 故 障 检查的课题 付这个问题的一种 方法 就是将许多专门的 压力出 口装入回路 而这些压力出口接头连 上 轻便的测试 仪表 其接头 可以安置在 隐蔽 的 位置 并且要求对该设 备比较熟悉 因这 些接头也可能是系统污染的 根 源 如果将接头 用管子 永久地 固定在 方便的 位 置上 则这些 问题即可克服 这种设想 可以扩大到与 固定的接在 系统 重 要部位 的出口压 力表相连 因此 在系统 的任一 区间都会受到监 测 在机器性能下降 时 就能 追踪 到一个具体 的部件上 去 现场使 用 也较容易 一个先进 而合理 的寻找故障程 序 在现场 即可 完成 无需其他 测试设备 四 结论 对 任何一 种 钻机来 说坑 道钻探 环境大概 是最艰 难的试验 场所 在该处证明可 靠 的技 术 就一定有把握移 植到地 表 钻机 这点使我们 看到在未来的极 大 的 可 能 性 那时下 一代的地 表钻 机 将会有全自动 的钻杆操纵系统 并且 由一 人或 甚至 无 人操 作 译自 工 译者 沈荣元 校 者 安丽霞 任何液压 系 统都有追 踪 故障的问题 世界上最深的小口径钻孔 最近 采矿公司在 联邦德国兰 士 瓦钻 成一口世 界上最深的小口径 勘探孔 该孔 钻进到 米创记录的深度 是委托给 和 两家 公司 联合施工的 历时三年才完成 达到这种创