杭州祥龙钻机培训教材

1、 Tel:杭州祥龙钻探设备有限公司 Fax矿坑道勘探用钻机一、 煤矿坑道钻机的概述目前应用于煤矿坑道勘探的两大类钻机（立轴式钻机、全液压卧式钻机），立轴式钻机因回转机构有一段较长的立轴(1米左右),用其带动钻具回转、实现给进并导正钻具,故名立轴式钻机。它可以在各种硬度的岩石中钻垂直孔和一定范围的倾斜孔。在钻进浅孔和斜孔时,立轴的导正作用尤为显著。全液压钻机是指钻机的回转、给进和升降钻具等机构均用液压驱动，带可移动回转的钻机，下面将对这两类钻机从不同方面做一下对比： 立轴式钻机 全液压卧式钻机1、在结构上的对比立轴式钻机结构紧凑，整体性

2、强，更加便于井下频繁的搬运，全液压钻机分为主机、泵站、操纵台三部分，相互之间用许多的油管连接，拆装耗时长，占用巷道空间大。 2、在传动功效上的对比 立轴式钻机传动效率普遍70%以上，全液压钻机仅为40%，较全液压钻机来说立轴式钻机使用时能耗低，达到了节能减排效果。同样输出4000Nm的扭矩，全液压钻机需要55kW的电动机驱动，而立轴式钻机只需要30kW的电动机来驱动。3、在钻机的操作使用上来对比 全液压钻机采用了联动操作方式，相对立轴式钻机而言更方便， 减轻了操作人员的劳动强度 。4、在工作适应性上的对比 （1）立轴式钻机垂直于巷道侧面打孔，机身平行于巷道布置，占用空间少，且立轴360

3、6;旋转，完成多角度钻孔。而全液压钻机打侧面孔时，机身垂直于巷道布置，占用空间大，特别是在装有皮带输送机的巷道内没有足够的空间放置全液压钻机。右图，钻机平行于巷道钻孔时，全液压钻机可以在任意位置钻孔，而立轴式钻机只能在端面两侧钻孔。（2）钻机在打立钻时，立轴式钻机的移动油缸能前后移动让开孔口，可用钻机绞车起下套管和钻杆起钻。全液压钻机不具备孔口让开装置，起下套管靠人工操作增加了工人的劳动强度，工作效率低。（3）立轴式钻机动力电机直接传递给变速箱是，是刚性传动，因此，启动特性好，特别是针对易埋钻、软硬夹层等负载变化大的地层优势明显。全液压钻机是由液压油驱动液压马达带动钻机的，它是柔性传递，遇到卡

4、钻，软硬夹层等情况容易闷车，启动困难.。 我公司是一家从事钻探设备、钻具、钻头的开发、设计、制造为一体的高新技术企业。现有产品ZLJ500型钻机、ZLJ850型钻机、ZLJ4000型钻机、ZLJ4000D型钻机全属于立轴式岩芯钻机，能用于钢粒钻机、硬质合金钻进和金刚石钻进，以煤矿井下地质勘探为主要用途，也可用于地质、水电工程地质勘探取芯或坝基灌浆等作业。二、 钻机传动系统分析机械传动系统的功用及要求钻机的机械传动系统是指采用机械传动方式完成由动力机到钻机各工作机构间的动力传递的各传动零、部件按一定的关系和规律组合起来的这一套完整机械体系。例如，在一部油压立轴式岩心钻机中，机械机械传动系统主要由

5、油泵传动、离合器、变速箱、分动箱、升降机、回转器等组成。钻机的机械传动系统是为解决动力机输出的机械特性与钻机各工作机构工作特性间的矛盾而设置的。它的主要功用为：（1）完成动力机到钻机各工作机构的动力传递，而且能在动力机不停的条件下，迅速而彻底地切断钻机的动力。（2）为满足钻机各工作机构对转速和转矩的不同要求，机械传动系统能够变速变矩。（3）能够合理分配动力，并能根据工作机构的不同需要改变运动形式和运动方向，实现钻机各工作机构能按照钻探工序和钻进工艺的要求有调不紊地工作。（4）能实现柔性传动和过载保护。（5）可以完成其他需要的传动。1、对机械传动要求为保证钻机具有理想的技术性能和使用性能，钻机的

6、机械传动系统应满足下列要求：（1）机械传动的各项参数和性能要满足钻探方法和工艺的要求。即保证钻进、升降或者其他工况下各工作机构对转速、转矩、调速范围、速度挡档位和负荷等方面的要求。（2）应具有较高的传动效率，减少无用功率的消耗。（3）工作要安全可靠；操作要方便省力。（4）便于拆装、维修；且易于保证装配精度。（5）结构简单；便于加工制造；成本低。2、ZLJ4000D型立轴式钻机传动系统（1）钻机的机械传动系统为典型的立轴式钻机的机械传动形式。由油泵传动装置变速箱半弹性联轴节分动箱回转器卷扬机等组成。（2）该传动系统有三条传动链：油泵传动链卷扬机传动链和回转器传动链。动力的传动路线如下： 回转器

7、动力机变速箱分动箱 卷扬机 油泵油泵传动链较短，采用齿轮轮传动，动力直接从动力机输出轴端引入。升降机和回转器采用共链传动。二者共用一个变速箱和分动箱。3、机械传动立轴式钻机的结构原理与设计基础摩擦离合器（1）摩擦离合器的功用1. 用以接通和切断动力；2. 钻机换挡或完成孔内特殊工序（如套岩心、扭断岩心等）时，由离合器进行微动操作；超载时，利用摩擦片打滑，限制扭矩，具有一定的过载保护作用。（2）对摩擦离合器的要求1. 能传递足够的扭矩，符合设计要求；2. 接合时要柔和平稳，分离时应迅速而完全；3. 摩擦离合器耐磨性好，磨损以后易于调整和更换。（3）常用摩擦离合器的结构及原理摩擦离合器通过操纵杠杆

8、系统使分离轴承压向分离杠杆，将压盘右拉，进一步使弹簧压缩，使离合器分离。离合器的调整及摩擦片的更换：离合器接合时，分离杠杆右端与分离轴承左端间隙应均等，间隙值为0.51毫米。间隙的调整应保证在分离离合器时，离合器能“分离”彻底。变速箱与分动箱（1）变速箱与分动箱的功用变速箱与分动箱的结构形式有两种：一种结构绝然分开；另一种则为一个整体。习惯将后一种形式的变速箱与分动箱，称谓变速分动箱。在机械传动系统中，变速箱和分动箱是核心部分。它的性能直接决定钻机的机械性能。其功用有：变更回转器和升降机的转速及扭矩；分配动力，将动力传送分配给回转器或者升降机；为回转器提供反转转速；为升降机和回转器壳体提供支承

9、。（3）变速箱与分动箱的组成和结构形式 变速分动箱（ZLJ850型钻机） 分动箱(ZLJ4000D型钻机)回转器与卡盘1 回转器的功用是传递动力和运动，使钻具以不同转速和转矩，作正向或者反向回转运动。它位于机械传动系统的末端，是回转钻进的主要执行机构之一。回转器2 卡盘的功用：立轴式钻机的卡盘常常与回转器紧密连接为一体。它是钻机的一个重要部分，其任务是传递回转运动与扭矩；专递轴向运动和进给（或上顶）力。主要由夹紧元件、中间传动机构、夹紧动力装置组成。常用卡盘的结构见下图 卡盘给进机构给进机构的任务、类型与要求给进机构（或系统）是回转转机的主要执行机构之一，其性能优劣直接影响机械钻速、钻进质量与

10、工人劳动强度。给进机构的任务是：称量钻具重量；进行加压或减压给进；提供一定的轴心压力与给进速度；平衡钻具重量；倒杆、提东与悬挂钻具；强力起拔钻进等；目前机械传动是钻机采用的给进机构（或系统）有油压给进和手动给进两类。手动机械给进机构有手轮给进，钢绳给进，主动钻杆给进与螺旋差动给进等形式。无论哪一种给进机构。升降机1 升降机的功用升降机又称卷扬机（绞车），骑在钻探过程中的作用是：升降钻具和套管某些条件下利用升降系统悬挂钻具，进行快速扫描孔和采用主动钻杆控制减压钻进；利用升降机进行强力起拔，助理孔内事故，或完成其他特种工作。游星式升降机游星式升降机结构（如图），这类升降机被现代钻机广泛采用。尽管从

11、转动和布局上还可以分为许多的种类，但与其他类型比较，均有如下特点： 可获得较大的传动比； 能传送较大的功率； 传动效率高； 结构紧凑，传动平稳，操纵灵活。2 行星卷扬机的工作原理由分动箱齿轮将动力传动直接带动卷扬轴旋转，卷扬轴上装有行星轮系的太阳轮和行星齿轮等，行星轮系的传动见下图。 行星轮系传动图四个行星齿轮套装在销轴上。销轴固定在提升鼓筒（即行星架）上，内齿圈则固定在卷扬筒的一侧，当卷筒起吊钻具时刹住提升鼓筒，则四个销轴的位置不动，行星齿轮无公转运动。当卷扬轴带动太阳轮旋转时，行星齿轮仅作为传动惰轮将动力传至内齿圈，此时卷筒上闸带必须松开，由于内齿圈与卷筒是由剪刀销和螺钉固接的，卷筒与内齿

12、圈同时旋转作公转运动。如需下降钻具时，可较上述制动状态适当地松开卷筒闸带，卷筒即能在钻具自重作用下产生反转运动，卷筒的反转速度不可太高，以免钻具重力加速度产生的惯性过大，引起制动时卷筒闸带不易控制。卷筒上f13毫米钢丝绳的绳头用钢丝绳契紧固，使用中应注意，起吊重物时钢丝在卷筒上必须保持有五圈以上的环绕余量，以免绳头固定处直接承受起吊力。提升鼓筒与卷筒制动闸带是相同的。操作手柄有两个位置，其一是通过偏心棘轮收紧闸带，另一是松开时借助弹簧的作用，使闸带松开，解除制动作用。当分动箱齿轮带动卷扬轴旋转时，提升鼓筒与卷扬筒闸轮的两只闸带不允许同时刹住。升降机三、 钻机的使用与维护保养（以ZLJ4000D

13、钻机为例讲）（一）机组安装：1、机组底座用地脚螺栓紧固在机台上。2、将提升用钢丝绳头用钢丝绳楔固定卷筒上。（二）钻机操作时注意事项。1、钻机工作前必须固定稳才能工作。2、钻机严禁带负载启动。3、钻机不得在无人看管的情况下运转。4、钻机电动机旋转方向必须与标识上要求一致。5、油泵是钻机液压系统的心脏，正确使用和维护保养油泵是保证正常钻进的必要措施，油泵用油（液压系统用L HL46液压油）必须保持清洁无杂质，加油时应用漏斗向油箱口加入，油箱口内有滤油网，不可在加油时拿掉滤油网，油泵和操作阀对不洁的油很敏感，不洁的油会提早磨损油泵和操作阀，使钻机不能工作。加入的液压油必须是同种牌号的，牌号不同的液压

14、油不得加入压力油箱，工作500小时必须更换。6、钻机工作前变速箱液压系统必须先通冷却水才能开始作业。7、变速箱换档动作要平稳，不允许快速跳档操作，禁止挂档手柄不停置在手柄定位槽内使离合器处于半离合状。变速箱用SD/CC30、SD/CC40（GB/T11121-1995）或SAE 15W-40，变速箱首次使用100小时更换一次，以后每500小时更换一次，并注意观察油面。8、换挡时必须按下停止按钮，等钻机停稳后，将换档手柄切入所需档位，然后打开液控开关启动钻机，严禁在没有关掉液控开关时，直接扳动换挡手柄。9、扳动分动手柄，必须先使变速箱处于空档，在齿轮停止转动后，再进行换档，以免齿轮被打坏，并注意

15、将手柄置于定位孔中，以免齿轮跑档。10、起重卷扬时，不得超负荷吊重，要注意孔内卡钻时，不可强行硬拉，否则会拉断钢绳，甚至损坏机器和发生事故。11、卷扬机的提升抱闸和制动抱闸不可同时闸紧，在升降钻具时，两把手要同时握住，以便及时配合操作，以防发生事故。12、钻机移动至前后极限位置，拧紧前后压板的锁紧螺栓后，才允许进行钻进或提升工作，在钻进或提升过程中，不得移动钻机，移动操纵手把，以免发生事故。13、使用液压卡盘时，钻头对孔底的钻进压力，应为孔底压力表的读数加上钻具重量（对加压钻进）或减去钻具重量（对减压钻进），钻具重量，自行估算。14、钻进中，应随时注意压力表的工作情况，发现异常，应立即处理。1

16、5、运转中，经常注意各运动部位有否异常的响声和高温，如有应立即检查处理。为了合理使用液压操纵系统，实现安全工作，各种液压装置工作压力范围规定如下表：液压装置名称工作内容工作压力（兆帕）调压方法（推）立轴给进油缸给进0 40 4微调微调或快速起重提升钻机移动油缸移动钻机3定压液压支撑上升下降卡盘油缸卡盘松开66自由调自由调卡盘夹紧（三）钻机运转前的准备工作：1、钻机安装必须牢固，各部分紧固件联接可靠。2、检查液压油箱和变速箱油位是否合适，机架导轨面、立轴等运动磨擦部位均应清除泥沙，并加注润滑油。3、将变速箱手柄放在空挡位置，用手旋转立轴，检查各旋转件是否灵活，有无阻力过大现象或异音。4、检查油路

17、系统各接头是否拧紧，钻机开动后，应先检查油压系统，有无漏油现象，油泵是否起压。5、检查操作阀各操作位置是否可靠灵活。6、操纵卷扬机操作系统手柄，检查刹车制动带和提升制动带在闸紧和松开状态下的松紧程度是否合适，工作是否可靠。（四）空载试车1、启动动力机（电动机），待转速稳定后。2、检查变速手柄，操作灵活，定位可靠。3、检查分动手柄，操作灵活，定位可靠。卷扬机工作时，应操作二只制动手柄，卷扬筒动作正确。4、扳动操作阀，立轴作升降运动，同时操作溢流阀，变换立轴下降速度从零到最大值，速度变换过程应平稳均匀，反映明显，操作灵活。钻机前后移动时，动作平稳，到位准确。（五）钻机操作程序使用液压卡盘时，钻机的

18、操作程序如下述：1、加压钻进操作程序：（1）多路换向阀手把放在档钻进位置即“卡盘卡紧”位置。（2）换向阀手把放在“立轴上升”位置，拧动给进溢流阀调节手轮，使钻具提高离孔底几厘米，然后放在“停止”位置。 （3）变速箱挂正转档，分动箱挂回转档使立轴旋转。（4）操纵手把放在“立轴下降”位置 ，拧动溢流阀调节手轮，使压力表数值为需要值（压力为表数值加上钻具重量），进行正常钻进。2、立轴倒杆操作程序：（1）钻机处于空挡，使立轴停止旋转。（2）操纵快速调压手把，实现快速调压，看压力表显示（压力表显示6MPa）。（3）多路换向阀手把放在档位置，然后再将操纵手把放在“立轴上升”位置，使立轴上升500毫米行程。

19、（4）操纵换向阀手把放在档位置。（5）接合变速箱内离合器使立轴旋转，继续钻进。3、减压钻进操作程序：（1）（2）（3）操作程序同加压钻进。（4）操纵手把放在“立轴上升”位置，拧动给进压力调节手轮，使压力表数值为需要值（压力为钻具重量减去表的数值），进行正常钻进。（六）钻机拆装与安装调整钻机的拆装可分为全拆，件拆和部件分解，全拆和件拆前必须熟悉钻机的结构特点，参照结构图按一定的次序进行。钻机的部件分解是为了方便搬迁，钻机可以解体为上机架、下机架、变速箱、分动箱、卷扬机、回转器、液压卡盘和夹持器（前置，后置）九大部件，工地可根据平原或山区的运输条件决定解体件数。 装卸时要特别注意保护油管接头，液压

20、件的清洁。1、卡盘中更换卡瓦：液压卡盘需要更换卡瓦时，首先卸下顶盖螺栓和弹簧垫圈各六只，取下盖，取出卡瓦，在更换卡瓦时应检查一下，卡盘体如有铁屑，应及时取出，在卡瓦的滑动面上涂一层润滑脂。钻机采用的齿式硬质合金卡瓦片，在正常工作情况下，具有较好的耐用性，但在与钻杆产生打滑现象时，卡瓦损坏比较剧烈，影响卡紧力，操作者应予注意，及时更换。2、回转器更换大小伞齿轮：更换小伞齿轮，只需换上新的即可，不要在小伞齿轮后端加减垫片。更换大伞齿轮，应注意啮合间隙的调整，要求间隙为0.130.26毫米，间隙的测定可利用铅丝（保险丝）经伞齿轮啮合挤压测量。间隙调正的方法是拧松上、下锁紧螺母，拧动上下轴承调整螺母，

21、使大伞齿轮向上或向下移动，调整好后，再拧锁紧螺母，注意：上轴承调整螺母的螺纹是右旋，下轴承调整螺母的螺纹是左旋的。3、卷扬机抱闸制动带的调整和更换提升抱闸和制动抱闸的调整，可借助于调整抱闸拉紧螺杆螺母来完成。更换新的制带，应注意铆钉不得露出闸带，新铆合的铆钉头应低于闸带面1mm经上，并修整使闸轮和闸带的接触面积为80%左右。制动带采用“石棉橡胶刹车带”（厚6mm，宽70mm），标号“建标4861”。4、油泵皮带传动的调节：电动机驱动见图九，液压油泵传动皮带的张紧力可以通过油泵传动架的传动支架来调节。支架的调节和固定是由调节螺钉上二个螺帽的锁紧位置来确定的。（七）常见故障的原因及排除方法故障情况

22、故障原因排除方法液压系统油温过高（1）箱内油量过多或太少、油脏；（2）所用润滑油不当；（3）轴向游隙太小；（4）轴承损坏。（5）油泵工作压力选择不合理（6）未通冷却水或冷却水路故障（7）高压工作时间过长；（8）油泵损坏（9）油箱内油量太少，油液循环太快（10）油路堵塞。（1）按规定量加入清洁润滑油；（2）按规定润滑油加入；（3）加大轴向游隙；（4）更换。（5）合理选用高、低压工作（6）开冷却水或者检查水路（7）暂停一段时间或降低工作压力；（8）更换或修理油泵；（9）加油到规定值；（10）检查油路，清除障碍物。变速箱内有异常的响声（1）齿轮损坏或磨损严重；（2）轴变形弯曲；（3）轴箱内有异物。（

23、4）变速箱离合器分理不清 （1）更换齿轮；（2）更换或校正；（3）清洁润滑油，排除异物。（4）调节离合器摩擦片间间隙回转器轴承处温度过高（1）轴承润滑不良；（2）圆锥滚子轴承轴向游隙太小（1）检查润滑油是否清洁和不足，更换或加注；（2）调整上、下调节螺母到合适间隙。回转器有异常响声（1）圆锥齿轮啮合间隙不当；（2）圆锥齿轮磨损严重或损坏；（3）圆锥滚子轴承损坏（1）调整上下调节螺母到规定间隙；（2）更换齿轮；（3）更换轴承；立轴和立轴套卡住（1）立轴和立轴套之间有脏物（1）清除脏物并修整毛刺液压卡盘打不开夹持器夹持无力液压系统压力不足调整溢流（调压）阀压力液压卡盘夹持无力（1）卡瓦或主动钻杆磨

24、损（2）碟形弹簧失效或断裂（1）更换卡瓦或主动钻杆（2）更换碟形弹簧卷扬机在运转中发生异常的响声（1）行星齿轮轴承损坏（2）行星齿轮系中的齿轮损坏或磨损严重。（1）拆除并更换轴承；（2）拆检并更换齿轮。卷扬机提升或制动刹车不灵（1）制动轮或制动带上有油污或进水；（2）制动带磨损严重；（3）制动带与制动轮之间的间隙过大（1）清洗刹车制动带上的油污或更换；（2）更换制动带；（3）调整制动带与轮之间的间隙；下降空提引器时，虽将制动手把放开，但仍然下降困难或下降。（1）制动抱闸或提升制动带处有脏物卡阻；（2）制动轮和制动带间的间隙过小；（3）卷筒或行星轮系内轴承损坏阻力大。（1）清除卡阻脏物；（2）将间隙调整适当；（3）拆检或更换。液压系统压力不足或完全没有压力（1）油箱内油面过低或完全没有油，油泵吸空；（2）吸油管和吸油口过滤器堵塞；（3）油泵过度磨损或损坏；（4）安全阀的压力设置过低；（5）系统中的油缸、各种阀、管接头等处有泄漏（1）给油箱增加油量到规