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文檔簡介
第六章
給進(jìn)機(jī)構(gòu)§6-1給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功用、要求及類型一、給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功用1.向鉆頭施加軸向壓力,并隨著鉆孔的不斷加深,而連續(xù)送進(jìn)鉆具,以實(shí)現(xiàn)加、減壓鉆進(jìn);2.處理卡、埋、燒鉆事故,用于強(qiáng)力起拔鉆具;3.利用給進(jìn)機(jī)構(gòu)可以懸掛鉆具、提動鉆具及實(shí)現(xiàn)快速倒桿;4.液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以稱重鉆具和間接反映孔內(nèi)鉆具的工作情況;5.某些鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)還可以用于升降鉆具。二、對給進(jìn)機(jī)構(gòu)的要求1.能合理地施加鉆頭所需的鉆壓,并能無級調(diào)節(jié)鉆壓;2.能根據(jù)鉆頭的瞬時鉆速,無級地調(diào)節(jié)給進(jìn)速度;3.要具有一定的超載能力;4.要能及時地反映孔內(nèi)的鉆進(jìn)情況;5.盡可能減少倒桿所用的時間。三、給進(jìn)機(jī)構(gòu)的類型類型機(jī)械式液壓式手把、手輪給進(jìn)機(jī)構(gòu)蝸輪-蝸桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)主動鉆桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)鏈輪-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)鋼絲繩加壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)單油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)單油缸-鏈條(鋼絲繩)給進(jìn)機(jī)構(gòu)雙油缸--鏈條(鋼絲繩)給進(jìn)機(jī)構(gòu)油馬達(dá)—單鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)油馬達(dá)--雙鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)§6-2機(jī)械給進(jìn)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理一、主動鉆桿給進(jìn)機(jī)構(gòu)用于大口徑水井鉆機(jī)、工程鉆機(jī)、石油鉆機(jī)。它是利用升降系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)給進(jìn)機(jī)構(gòu)的功能。系統(tǒng)的組成見圖。是由升降機(jī)、鋼絲繩、天車、動滑車、提引器、指重表等組成。系統(tǒng)工作原理如下:加壓鉆進(jìn):用提引器提吊鉆具,利用升降機(jī)的下降抱閘控制給進(jìn)速度。加壓鉆進(jìn)時,下降抱閘對卷筒的制動程度,只要能保持卷筒不自由放松鋼絲繩即可。減壓鉆進(jìn):減壓鉆進(jìn)時,增大下降抱閘的制動力矩,使提引器產(chǎn)升對鉆具一定的拉力,平衡部分鉆具的重量,以達(dá)到減壓鉆進(jìn)的目的。提引器平衡的鉆具重量值,可由裝在死繩上的指重表來反映。從系統(tǒng)圖可以看出,鋼絲繩的拉力P與鉆具重量的關(guān)系為:
pQp,二、鋼絲繩加壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)
1.系統(tǒng)的組成及工作原理
該機(jī)構(gòu)主要用于淺孔轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)。系統(tǒng)組成見右圖,主要有加壓器、加壓鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪、測壓力計等組成。加壓鋼絲繩一端固定在機(jī)架上,另一端繞過加壓水龍頭上的導(dǎo)向滑輪后,固定在加壓器的繩輪上。加壓鉆進(jìn)時,加壓器的制動器制動加壓器的閘輪,則加壓器的繩輪轉(zhuǎn)動纏繞鋼絲繩。當(dāng)鋼絲繩被拉緊時,通過導(dǎo)向滑輪向鉆具施加壓力,實(shí)現(xiàn)加壓鉆進(jìn)。通過改變制動器的制動力,改變加壓力和給進(jìn)速度。由系統(tǒng)圖可知,系統(tǒng)產(chǎn)生的給進(jìn)力為:
產(chǎn)生的給進(jìn)速度為:
p,p,pg2.加壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理
加壓器采用3K-H型雙聯(lián)行星輪系。主要由傳動軸、中心齒輪、雙聯(lián)行星齒輪、閘輪、繩輪、快速纏繩手輪和兩個內(nèi)齒圈等組成。
加壓鉆進(jìn)時,傳動軸帶動中心齒輪z1轉(zhuǎn)動,中心齒輪又驅(qū)動雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動。在雙聯(lián)齒輪左側(cè)齒輪z3帶動下閘輪轉(zhuǎn)動,其右邊齒輪z4帶動繩輪轉(zhuǎn)動,纏繞加壓鋼絲繩,實(shí)現(xiàn)加壓及給進(jìn)。調(diào)整制動器對閘輪的制動力矩,改變閘輪的轉(zhuǎn)速,隨之也改變了繩輪的速度,即改變了給進(jìn)速度和給進(jìn)力。在不同的工況下,繩論與閘輪的運(yùn)動關(guān)系,可從下述相對運(yùn)動原理方法推出。
。
在輪系中加上一個與大小相等而方向相反的角速度,輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中:
設(shè)輪系中的齒輪z1、z2、z3、z4、z5的轉(zhuǎn)動角速度分別為、、、、。支撐盤的轉(zhuǎn)動角速度為。(3)(2)(1)閘輪H手輪繩輪傳動軸制動器(1)如果將閘輪制動,即
由(1)式得:由(2)式得:聯(lián)立以上二式,得中心齒輪與繩輪的傳動比:(4)(2)如果繩輪不轉(zhuǎn),即從(3)式得:從(2)式得:由以上二式可導(dǎo)出繩輪不轉(zhuǎn)時,中心齒輪與閘輪的傳動比:(5)(3)如果、由(1)、(3)聯(lián)立得:因(6)故繩輪與閘輪在二者的轉(zhuǎn)速均不為零時的傳動比是:將上式的角速度用轉(zhuǎn)速代替得:(7)(8)三、差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)z1z2z5z4z3z6
差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為左旋差動式及右旋差動式。其結(jié)構(gòu)基本相同,差別在于立軸上螺紋的旋向。下面介紹的是左旋差動式給進(jìn)機(jī)構(gòu)。1.組成它是有裝在立軸導(dǎo)管上的齒輪z3及齒輪z4、
z5、裝在立軸上的帶齒螺母z6、摩擦盤等組成。Z6被軸向限位,只能在z5的帶動下轉(zhuǎn)動,而不能軸向位移。2.工作原理
鉆進(jìn)時,立軸與導(dǎo)管同步轉(zhuǎn)動,同時裝在導(dǎo)管上的齒輪z3、通過z4、摩擦盤、齒輪z5帶動帶齒螺母z6轉(zhuǎn)動。通過調(diào)節(jié)摩擦盤產(chǎn)生的摩擦力矩的大小,改變帶齒螺母的轉(zhuǎn)速,可實(shí)現(xiàn)倒桿、立軸停止軸向位移及加壓鉆進(jìn)三種工況。設(shè)立軸的轉(zhuǎn)速為n3,帶齒螺母的轉(zhuǎn)速為n6。在三種工況下,二者的關(guān)系是:當(dāng)n6<
n3時倒桿當(dāng)n6=
n3時立軸停止軸向移動當(dāng)n6>
n3時加壓鉆進(jìn)加壓鉆進(jìn)時的給進(jìn)速度可由下式計算:而代入前式得由上式可以看出,為保證該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)加壓鉆進(jìn),則應(yīng)滿足下列條件:3.該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)(1)由于結(jié)構(gòu)原因,只適用于淺孔,均質(zhì)地層;(2)只能用于加壓鉆進(jìn);(3)不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)鉆壓;(4)給進(jìn)速度受立軸轉(zhuǎn)速的限制?!?-3液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)一、油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)1.單油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)右圖為美國產(chǎn)HC-150型鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)簡圖。它主要有一個1.8m長的油缸組件和給進(jìn)拖板組成。倒裝的油缸與拖板固定在一起,可沿滑板兩惻的滑架上下移動?;钊麠U為雙層管結(jié)構(gòu)?;钊麠U的下端固定裝在滑架下部的前橫梁上,活塞桿內(nèi)管為油缸上腔的進(jìn)油管,外管為下腔的油道。動力頭以開合方式裝在滑板上。給進(jìn)油缸拖板回轉(zhuǎn)器鉆架圖1圖2前橫梁活塞桿內(nèi)管活塞桿外管動力頭拖板油缸二、雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)
雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)分為長行程和短行程兩種。1.短行程雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)
(1)組成與結(jié)構(gòu)主要用于立軸式鉆機(jī)及用于巖心鉆探的轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)。例如XY-4鉆機(jī),它的兩個給進(jìn)油缸直接裝在回轉(zhuǎn)器的箱體上。兩根活塞桿的上端與給進(jìn)橫梁連接。給進(jìn)橫梁通過兩盤軸承裝在立軸的上部。為了增加機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性,橫梁上還裝有兩根導(dǎo)向桿。在靠近操作者一邊的導(dǎo)向桿上,刻有標(biāo)尺,在鉆進(jìn)中可通過標(biāo)尺觀察鉆進(jìn)速度。(2)工作原理加壓鉆進(jìn)減壓鉆進(jìn)(3)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、工作時穩(wěn)定性好,由于結(jié)構(gòu)限制,給進(jìn)行程短,鉆進(jìn)時需要頻繁倒桿,因此有些鉆機(jī)采用雙卡盤不停車倒桿機(jī)構(gòu)。2.長行程雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)(1)組成與結(jié)構(gòu)該機(jī)構(gòu)主要用于全液壓動力頭式鉆機(jī)。圖示為XD-600鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)。它由夾持器座、兩個給進(jìn)油缸總成、兩根導(dǎo)向管、上橫梁及四根拉桿組成。兩個油缸及兩根導(dǎo)向管的下端固定在夾持器座上。夾持器座兩側(cè)分別有兩條油道,分別通油缸下腔和導(dǎo)向管內(nèi)孔。油缸和導(dǎo)向管上端與上橫梁相連。上橫梁內(nèi)有兩條橫向油道,聯(lián)通油缸上腔和導(dǎo)向管內(nèi)孔。四根拉桿及活塞桿的上端固定在活動橫梁上。拉桿的下端與回轉(zhuǎn)器的傳動箱相連?;剞D(zhuǎn)器傳動箱又以油缸和導(dǎo)向管為導(dǎo)向。在拉桿的拖動下上下移動。(2)工作原理GJD-1500鉆機(jī)并列雙油缸給進(jìn)機(jī)構(gòu)三、油缸-鏈條(綱繩)給進(jìn)機(jī)構(gòu)1.單油缸-鋼繩給進(jìn)機(jī)構(gòu)單油缸-鋼繩給進(jìn)機(jī)構(gòu)主要用于移動回轉(zhuǎn)器式鉆機(jī),按照給進(jìn)油缸的布置位置和鋼繩的纏繞方式不同,主要有下列三種:2、雙油缸-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)四、油馬達(dá)-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)油馬達(dá)-鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)有雙鏈條和單鏈條兩種。圖1所示為泰美克-1000鉆機(jī)的給進(jìn)機(jī)構(gòu)。采用一臺大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞定量馬達(dá),通過裝在馬達(dá)輸出軸上的鏈輪帶動給進(jìn)鏈條運(yùn)動,給進(jìn)鏈條一端與動力頭托版的上端連接,而另一端繞過裝在機(jī)架上的上下導(dǎo)向鏈輪后與拖板的下端連接。通過馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)加減壓鉆進(jìn)及升降鉆具。該機(jī)構(gòu)的給進(jìn)行程為6m。鏈條油馬達(dá)導(dǎo)向架鏈輪回轉(zhuǎn)器圖1圖2§6-4液壓給進(jìn)機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的選擇一、最大上頂力上頂力應(yīng)在之間無級變化。二、最大給進(jìn)力
給進(jìn)力應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)的最大開孔直徑、鉆頭的類型、鉆進(jìn)方法和切削具的類型等因素確定。確定時可參閱教材中的表6-5、表6-6、表6-7與表6-8。給進(jìn)力應(yīng)在之間無級變化。三、給進(jìn)速度給進(jìn)速度應(yīng)與鉆頭的最大瞬時鉆速相適應(yīng)。鉆進(jìn)時的最大瞬時鉆速出現(xiàn)在松軟地層。其鉆進(jìn)速度可達(dá)80~120m/h。四、給進(jìn)行程根據(jù)鉆孔的深度及給進(jìn)機(jī)構(gòu)的類
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