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鉆機結構簡介 

湯原200米打、水井鉆機，采用分組式布置，全機分主機、泵站、操縱臺三大部分，各部分之間用軟管連接，擺布靈活，解體性好，便于搬遷運輸，在運輸條件較差的地區，主機還可以進一步解體。

鉆機的組成     

目前常用的鉆機由如下各部分組成：    

1.機械傳動系統     

將輸入的動力變速并分配到回轉、升降機構。對與液壓鉆機還要有驅動油泵，以使液壓系統工作的裝置。    

2.液壓傳動系統     

利用油泵輸出的壓力油驅動馬達、油缸等液動機，以使立軸回轉和控制給進機構、移動鉆機、松緊卡盤等；    

3.回轉機構     

回轉鉆具，以帶動鉆頭破碎孔底巖石。    

4.給進機構     

調整破碎巖石所需要的軸心壓力和控制給進速度。在出現孔內事故時，可以進行強力拔出。    

5.升降機構     

用于升降鉆具（提取巖心和更換鉆頭）和進行起下套管等作業。    

6.機架     

支承上述各機構及系統，使之組裝成一個整體，成為完整的機器鉆機的分類和名稱      隨著鉆探工程在國民經濟各部門中的廣泛應用，鉆機類別和型號也在增多。為此將鉆機實行科學分類和確定名稱，對識別、評價和選擇鉆機是很有意義的。      

1.分類     

⑴按用途分類按用途不同，可將現行廣泛使用的鉆機分為三大類，即地質勘探用巖心鉆機；石油鉆探用鉆機；鉆機（水文水井鉆機、物探鉆機、工程鉆機等）；    

⑵按鉆機標準鉆進孔深分類  根據不同孔深范圍，將各種不同鉆進孔深的鉆機分成三類或四類。

⑶按原來地質總局設備管理分類  鉆機可分為六類，即淺孔鉆機、巖心鉆機、石油鉆機、水文水井鉆機、汽車鉆機和砂礦鉆機； 

⑷按裝載方式分類  可以分為滑橇式、卡車式、拖車式；

⑸按破碎巖石方式分類  可分為回轉式、沖擊式和沖擊回轉式；

⑹按回轉機構型式分類  可分為立軸式、轉盤式、動力頭式；

⑺按進給機構分類  可以分為手輪（把）式、油壓式、螺旋差動式、長油缸式、油馬達—鏈輪式名稱  鉆機的名稱是按照鉆機綜合特征及主要性能，以漢字拼音字母及數字編排成的代號來表示的。通常把這種代號稱為型號，并以銘牌指示在鉆機上。 

國產鉆機名稱一般有三部分組成： 首部為用途類別和結構特征代號，用漢語拼音中的一個字母表示。如“X”是漢字“心”的拼音首字母，表示鉆機用于巖心鉆進。“U”是漢字“油”的首字母，表示給進機構類型屬于油壓式。 

中部為主要性能參數代號，用鉆機標準鉆進深度數字表示。如標準鉆進深度為200米的鉆機，中部代號為200。 

尾部為變型代號，可用漢語拼音字母中的一個字母或數字為代號。無尾部的是指*產品200米型鉆機主要用于鉆探深度為200米的各種角度的放水孔、地質構造孔、滅火孔、抽放瓦斯孔及鐵路、公路、橋梁、隧道、國防建設、工業民用建設、農田打井及地質勘探、工程破以及其它用途的各種工程孔。    

該機可用于不同硬度的巖石中鉆探任何角度的鉆孔，而在煤層、軟巖層、硬巖層中鉆孔和農田打井時效率為zui高。整個機組由兩部分組成，即200米鉆機、TBW—150/3.0泥漿泵。鉆機沖洗液為泥漿或清水。在地面鉆探不需要使用鉆塔，只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。   

本200米鉆機配備動力為電動或柴油機，適用于井上、井下或野外沒有電源的場地作業。本設計鉆機的特點  通過市場調研了解到，目前鉆探工程對鉆孔深度200米左右的鉆機需求量日趨增加，而當前的200米鉆機，存在著勞動強度大、適應性差等缺點。鑒于以上原因，我們決定改進200米鉆機。經幾次方案討論決定，

4.1 主機 

主機由回轉器、夾持器、給進裝置、機架組成。各部分之間裝拆方便

回轉器 

湯原200米打、水井鉆機回轉器由斜軸式變量馬達、齒輪減速器和膠筒式液壓卡盤組成。馬達經兩級齒輪減速，驅動主軸及液壓卡盤實現鉆具的回轉。調節馬達排量可以改變回轉器的輸出速度。主軸為通孔結構，通孔直徑75mm，回轉器安裝在給進機身的拖板上，借助給進油缸沿機身導軌往復運動，實現鉆具的給進或起拔。回轉器具有側向開合裝置。液壓卡盤采用液壓夾緊、彈簧松開常開式結構，具有自動對中，安全可靠、卡緊力大等特點，它不但能保證正常鉆進，還可用來升降鉆具、強力起拔等（卡盤可配用不同規格的鉆桿、更換卡瓦時，用工具壓縮卡瓦組的彈簧并將其放入膠筒內）。

夾持器 

夾持器采用碟形彈簧夾緊，油壓松開的常閉式結構。固定在給進裝置機身的前端，用于夾持孔內鉆具，還可配合回轉器實現機械擰卸鉆桿。夾持器卡瓦座落在卡瓦座上, 靠上下兩根銷桿限制卡瓦的退出。圓周方向靠卡瓦座上的一對平鍵固定。將兩根銷桿抽出，卡瓦就可以取出，夾持器通孔即可通過108mm的粗徑鉆具。 

給進裝置 

給進裝置采用油缸直接推進。油缸體的尾部與機身固定，油缸的活塞桿與拖板相聯接。借助油缸活塞桿的伸縮，帶動拖板和回轉器沿機身導軌作往復移動。  回轉器與拖板之間采用翻箱式結構聯接。一邊用銷軸把拖板與回轉器穿在一起，另一邊用鉸式螺栓把回轉器壓在拖板上。起下粗徑鉆具時，將螺栓松開，即可把回轉器搬向銷軸一側，讓開孔口。給進機身通過鎖緊卡瓦固定在機架的立柱及支撐桿的橫梁上

機架

機架用于安裝給進裝置和固定鉆機。機架由爬履式底座、立柱、支撐油缸及支撐桿等組成。給進裝置在機架上可以調頭安裝，利用支撐油缸可調整傾角，滿足各種傾角的鉆孔。支撐桿采用二節式結構，根據需要配合使用。利用爬履式底座以常規方法可將鉆機安裝在基臺木上。

4.2 操縱臺  操縱臺是鉆機的控制裝置。

由各種控制閥、壓力表及管件組成。鉆機的回轉、給進、起拔與卡盤、夾持器的聯動功能是

操縱臺              

靠操縱臺上的閥類組合實現的。  操縱臺上設有馬達回轉、支撐油缸、給進起拔、起下鉆功能轉換、夾持器功能轉換，副油泵功能轉換六個操作手把。調壓溢流、減壓鉆進、給進背壓、起拔背壓四個調節手輪及指示主油泵系統壓力、給進壓力、起拔壓力、副油泵系統壓力、回油壓力五塊壓力表。油管排列整齊，并有指示牌標明連接方位。控制閥均安裝在操縱臺框架內。油管安裝，采用A型扣壓式高壓膠管與自封式快速接頭組合，密封可靠，拆卸方便。各個手把的操縱方法也有標牌標明。

4.3 泵站  泵站是鉆機的動力源。

由防爆電動機、主油泵、副油泵、油箱、冷卻器、濾油器、底座等部件組成。電動機通過彈性聯軸器帶動油泵工作，從油箱吸油并排出高壓油，經操縱臺驅動鉆機的各執行機構工作。  油箱是容納液壓油的容器，它置于油泵的上方。在油箱上設有多種保護裝置。如：吸油濾油器、回油濾油器、冷卻器、空氣濾清器、油溫計、油位指示計、磁鐵等，為避免在井下加油時臟物進入油箱，可通過空氣濾清器加油。

綜上所述該鉆機有以下特點： 

a. 鉆機由三大件組成、即主機、泵站、操縱臺。可以根據場地情況靈活擺布；解體性好，搬遷運輸方便。 

b. 機械自動擰卸鉆具，夾持器卡瓦容易取出，擴大其通孔直徑，便于起下粗徑鉆具，可減輕工人勞動強度，提高工作效率。 

c. 單油缸直接給進與起拔鉆具，結構簡單，安全可靠，給進、起拔能力大，提高了鉆機處理事故的能力。     

d. 采用雙泵系統，回轉參數與給進工藝參數獨立調節。變量油泵和變量馬達組合進行無級調速，轉速和扭矩可在大范圍內調整，提高了鉆機對不同鉆進工藝的適應能力。  e. 回轉器通孔直徑大，更換不同直徑的卡瓦組可夾持不同直徑的鉆桿，鉆桿的長度不受鉆機本身結構尺寸的限制。 

f. 用支撐油缸調整機身傾角方便省力，安全可靠。 

g. 通過操縱臺進行集中操作，人員可遠離孔口一定距離，有利于人身安全。    

h. 液壓系統保護裝置完備，提高了鉆機工作的可靠性，液壓元件采用國產*定型產品，性能穩定可靠，通用性強。 

5. 液壓系統工作原理    

鉆機采用回轉和給進分別供油的雙泵開式循環液壓系統。

鉆機技術特點

1、 鉆機采用轉盤回轉形式，主要使用于第四級中、細土壤和軟巖石地層的水井鉆掘。 2、 鉆機全部采用機械傳動，操作簡單容易，使用可靠，維修保養方便。鉆機設計多次根據實踐修改，非常成熟。

3、 鉆機動力為電機或者柴油機。可用滿足用戶野外施工不同要求

鉆機機構組成：

1、液壓油泵：為雙聯式，大排量泵為動力頭提供動力，小排量 泵為四個支腿油缸、起落桅桿油缸、加力/提升滑車油缸提供動力。

2、四個支腿：小型打井設備由液壓油缸和固定架組成。可在工作現場調整機體的水平度，起到支撐和穩定機體的作用。 3、桅桿：為巨型鋼管、槽鋼和角鋼 組合焊接的框架結構，以兩側槽鋼的內槽為動力頭上下運行的軌道，保證鉆孔的垂

鉆機機構組成：

1、液壓油泵：為雙聯式，大排量泵為動力頭提供動力，小排量 泵為四個支腿油缸、起落桅桿油缸、加力/提升滑車油缸提供動力。

2、四個支腿：小型打井設備由液壓油缸和固定架組成。可在工作現場調整機體的水平度，起到支撐和穩定機體的作用。

3、桅桿：為巨型鋼管、槽鋼和角鋼 組合焊接的框架結構，以兩側槽鋼的內槽為動力頭上下運行的軌道，保證鉆孔的垂直度。打井桅桿的起落由液壓油缸完成。

4、動力頭：采用齒輪減速箱的機構，其低速軸中間有一個大孔的芯軸，芯軸的上口可與混凝土灌注設備的膠管接口連接，進行灌注混凝土；芯軸的下口通過法蘭盤連接鉆桿、鉆頭。高速軸由大扭 矩液壓馬達驅動。

鉆機技術特點

1、 鉆機采用轉盤回轉形式，主要使用于第四級中、細土壤和軟巖石地層的水井鉆掘。

2、 鉆機全部采用機械傳動，操作簡單容易，使用可靠，維修保養方便。鉆機設計多次根據實踐修改，非常成熟。

3、 鉆機動力為電機或者柴油機。可用滿足用戶野外施工不同要求。

4、 轉盤具有三檔轉速，可滿足不同地層的鉆進要求，有利于提高鉆進效率。

5、 主副卷揚機都采用行星齒輪機構，操作方便、可靠。

6、 鉆機均可以自主起塔，無需吊車，方便野外作業施工。另外散裝鉆機均有起塔保護裝置，多年實踐證明非常安全。

7、 機構緊湊，布局合理，部件重量輕，拆遷、安裝方便。

鉆桿的作用：

鉆桿用于連接鉆機地表設備和位于鉆井底端鉆磨設備或底孔裝置，是尾部帶有縲紋的鋼管。鉆桿的用途是將鉆探泥漿運送到鉆頭，并將鉆頭提高、降低或旋轉底孔裝置。鉆桿必須能夠承受巨大的內外壓力、扭曲李、彎曲力和振動。在開采和提煉過程中，鉆桿可重復使用。

原鋼管材和光管在經過多次加工步驟后被制成鉆桿。首先，通過鋼管加厚工序的處理，光管外表面向內彎，鋼管管壁加厚。下一步，進行螺紋加工并鍍上能夠增加強度的銅。然后進行非破壞性質量控制，隨后進行鋼管管體接頭的焊接。而后，管體會經歷焊接熱處理和焊接zui終處理，以消除焊接殘余壓力。在對成品鉆桿進行渡漆和包裝前要對鋼管成品進行其他的一些檢測，包括硬度測試，壓力測試和非破壞性測試。

鉆桿的長度一般在九米左右。

1. 螺旋鉆桿冷拉一次成型葉片，不退火，韌性好，耐用。

2. 長螺旋鉆桿：冷拉一次成型葉片，不退火，韌性好，耐用。

3. 鉆機配件的鉆桿采用插入式絲扣連接，拆裝方便迅速、密封性好、抗拉強度高、成樁質量高等特點。垂直度好，便于拆卸、安裝。

工作原理：

1.鉆機行走及轉向，均由油泵將壓力油通過管道送給行走油缸和轉向油缸，通過多路閥控制，使它能完成向前、向后、步履式行走及左右轉向動作。

2.動力裝置由電動機通過減速機，將動力經過變速傳至輸出軸，帶動鉆桿和鉆頭進行切削土壤，被切削下來的泥渣被泥漿泵將鉆渣從鉆桿孔內排進漿池。泥渣通過沉淀后又進入循環。

鉆機的吊籠及灌灰

樁孔鉆成后，提出鉆桿和鉆頭，鉆機同時向后移動一步，用鉆機上方的副額頭吊勾，對準樁孔中心，用副卷揚就可吊籠和商品灰的灌注。

工作原理如下：   

電動機(1)啟動后，主油泵(2)經濾油器(3)截止閥(4)吸入低壓油，輸出的高壓油進入操縱臺多路換向閥(8)。副油泵(31)經吸油濾油器(29)截止閥( 30) 吸入低壓油，輸出的高壓油*入副油泵油路板，再進入多路換向閥(8) 的中聯。多路換向閥(8)由三聯閥組成，左邊一聯F1控制油馬達(11) 的正轉、反轉和停止；中間一聯F2控制支撐油缸的起落；右邊一聯F 3控制給進油缸(15)的前進、后退和停止。三聯閥都處于中位時主、副油泵均卸荷，油馬達(11)和油缸(15)處于浮動狀態。操作閥F1，主油泵輸出的高壓油全部進入回轉油路。副油泵的壓力油可根據鉆進工況選擇有兩種方式：一種是油液全部進入給進回路由調壓溢流閥控制給進壓力；另一種是油液分兩路一路進入卡盤（或卡盤和夾持器）對卡盤實行高壓輸入，強力卡緊鉆桿。另一路經減壓閥進入給進回路，由減壓閥控制給進壓力。當閥F1處于中位時，操作閥F2或F3，主、副油泵油液合流，實現快速提升。    

為防止系統過載，主油泵的工作壓力由多路換向閥內設的安全溢流閥限定，調定壓力為22MPa，其值由壓力表(7)來監視。副油泵的工作壓力由副油泵油路板上的安全溢流閥(32)控制，調定壓力為22MPa，其值由壓力表(9)監視，使用時不得超調主油泵回油經回油濾油器(5)和冷卻器(6)回到油箱，壓力表(25)指示回油的壓力大小，反映出回油濾油器的臟污程度。副油泵回油可進入主油泵回油路，也可以經油路板上的泄油路直接回到油箱液壓系統圖  在回轉油路中設有單向閥組(10)，油馬達回轉（正、反轉）時向液壓卡盤(12)供油，（其壓力值與回轉系統的壓力相同）使卡盤夾緊。當夾持器功能轉換手把置于聯動位時，油馬達的壓力油液還可以進入夾持器，使其松開，此刻可實現回轉、卡盤與夾持器三者之間的聯動功能，有利于掃孔作業。液壓卡盤的回油（即松開）是由閥(27)來控制的。該閥是由一個液控單向閥和節流閥串聯組成，當卡盤夾緊時單向閥關閉，避免壓力油泄漏, 卡盤需要松開時，來自給進或起拔的壓力控制油自動打開單向閥，卡盤快速松開。調節節流閥可控制卡盤回油速度，可協調卡盤與夾持器的匹配關系。當夾持器與卡盤聯動時其回油也經閥(27)流回油箱。一般情況下，應在回次結束前，將夾持器與回轉器的聯動分離，以利于夾持器能快速地夾持孔內鉆具。油馬達的回轉速度（即回轉器的回轉速度）可以通過操縱馬達上的變量手輪來實現。   

在給進、起拔回路中各串聯一個單向節流閥(16)、(18)，其作用是人為地調節給進、起拔時的回路背壓，確保夾持器能夠*打開，避免因系統壓力過低夾持器不能*打開而造成鉆桿擦傷的現象。調節單向節流閥(18)可控制鉆進速度，防止鉆頭接觸孔底時因速度過快產生沖擊，損壞鉆頭；調節該閥還可實現減壓鉆進。一般情況下節流閥(18)不得關死，以防因油缸面積差而引起的局部回路超壓現象。 

給進回路中設置了調壓溢流閥(33)，單向減壓閥(34)，副油泵功能轉換閥(28)，根據鉆進工藝的要求，可進行不同形式的組合。當鉆機的回轉扭矩大而給進力相對小時（也就是硬質合金鉆進工藝），此時，副油泵功能手把前推（即標牌上溢流給進位），副油泵的壓力油全部進入給進回路，調節調壓溢流閥(33)可控制給進壓力的大小，其值由壓力表(17)指示。當鉆機的回轉扭矩和給進力都比較大時，發現卡盤不能很可靠的卡緊鉆桿，應將副油泵功能轉換手把后拉（即卡盤增壓位），同時關死調壓溢流閥，此時副油泵的壓力油分為兩路：一路直接進入液壓卡盤，保證卡盤在工作時可靠地卡緊鉆桿（壓力為副油泵的系統壓力由壓力表(9)指示）。另一路經減壓閥進入給進回路，給進壓力的大小由減壓閥調節，其壓力值由壓力表(17)指示。 

注意：副油泵的流量在滿足使用要求情況，應盡量調小，以降低系統的發熱，提高效率。  起下鉆功能轉換閥(21)為三位四通閥，通過操縱該閥可以改變液壓卡盤(12)和夾持器(14)與油缸(15)的聯動，其聯動方式：起、下鉆時先將聯動轉換閥手把置于相應位置（即起鉆或下鉆位），然后只需操作給進、起拔手把，即可完成起、下鉆動作。當該閥處于中位時，其聯動功能失效。  夾持器油路中串聯一個三位三通功能轉換閥(20)，該閥可以改變油馬達(11)和夾持器(14)的聯動方式，操縱該閥可使夾持器與油馬達聯動或分離。手把置于中位相當于一個截止閥，用于鉆進或稱重時關閉夾持器油路，使夾持器保持打開狀態，不受其它動作的影響。 

6. 鉆機的穩裝及管路連接 

6.1 鉆機的穩裝 

a. 在地表裝車之前，要根據鉆孔傾角大小確定機身與機架的連接方式。    

鉆進下斜或垂直孔時安裝如圖5；鉆進上仰孔時，機身應調轉方向，安裝見圖6。 

b. 鉆機運到工地之后，先穩裝主機，然后再將操縱臺、泵站擺放在有利操作安全的用地腳螺釘把底座固定在機臺木上或水泥基礎上。在井下也可用單體液壓支柱直接將鉆機壓固在基臺木上，還應根據鉆孔傾用，給進、起拔力的大小決定是否在機架前后安裝輔助支撐，以保證鉆機在工作過程中安裝可靠。

d. 鉆機傾角的調整：根據需要接上支撐桿短節，松開機身與前、后橫梁上及支撐桿與橫梁上的鎖緊軸瓦螺釘。然后用支撐油缸將機身緩緩頂起到所要求的角度，擰緊所有螺釘。

6.2 管路連接  鉆機共有15根高壓膠管，其中13根與操縱臺連接，其接頭位置在操縱臺背面及多路換向閥上，各油管的名稱、規格、連接位置詳細介紹如下： 6.2.1 泵站與操縱臺之間 

a. 主油泵高壓油管（19Ⅱ-5000A）──通徑19mm，長5m。連接主油泵出油口和操縱臺上多路閥左邊靠前面的接頭。 

b. 總回油管（25Ⅱ-5000A）──通徑25mm，長5m。連接油箱上回油濾油器入口接頭和操縱臺上多路閥左邊靠后面的接頭。 

c. 卡盤回油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接操縱臺背面(4)號接頭和油箱側面三個空接頭中的任何一個。 

d. 副油泵高壓油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接副油泵出油口和操縱臺背面(10)號接頭。

6.2.2 主機與操縱臺之間 

a. 馬達正轉油管（19Ⅱ-5000A）──通徑19mm，長5m。連接馬達右邊接頭與操縱臺背面(1)號接頭。 

b. 馬達反轉油管（19Ⅱ-5000A）──通徑19mm，長5m。連接馬達左邊接頭和操縱臺背面(2)號接頭。

c. 液壓卡盤油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接操縱臺背面(3)號接頭和回轉器箱體精濾油器上的一個接頭。 

d. 夾持器主油缸油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接操縱臺背面(9)號接頭和夾持器側面的接頭。 

e. 給進油管（19Ⅱ-5000A）──通徑19mm，長5m。連接操縱臺背面(8)號接頭和給進油缸位于機身靠近后端接頭。 

f. 起拔油管（19Ⅱ-5000A）──通徑19mm，長5m。連接操縱臺背面(7)號接頭和給進油缸位于機身*的接頭。 

g. 支撐油管Ⅰ（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接操縱臺背面(5)號接頭和液壓鎖上接頭之一。  h. 支撐油管Ⅱ（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接操縱臺背面(6)號接頭和液壓鎖上另一接頭。 

i. 夾持器副油缸油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接操縱臺背面(11)號接頭和夾持器下端的接頭。

6.2.3 主機與泵站之間 

a. 馬達泄油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接回轉器油馬達上的接頭和油箱側面接頭之一。 

b. 齒輪箱主軸泄油管（13Ⅱ-5000A）──通徑13mm，長5m。連接回轉器齒輪箱下部接頭和油箱側面接頭之一。 

注意: a.各膠管連接之前，應將接頭清洗干凈，快速接頭一定要安裝到位，不可出現虛裝（外觀上看似裝好，實際沒有到位）。      

b.拆卸油管時再用舊布包好，以防下次安裝時臟物帶入油路。 

c.內徑與長度相同的油管，可以互換。連接管路時應注意將油管擺放通順（不扭動），排列整齊。 

7. 安全警示 

a. 系統壓力不得超調； 

b. 壓力油管不得在漏油、滲油下工作；

c. 滲漏油液應及時掩埋處理； 

d. 高壓膠管具有阻燃抗靜電性能，不得隨意更換；

e. 接頭連接應可靠，防止鉆機工作時出現傷人事故

8. 操作方法 

8.1 各操作裝置的位置和功能

8.1.1 位于泵站上的操作手輪、手把 

a. 主油泵變量手輪──位于油泵上。用于改變油泵排量達到對回轉及起拔速度的無級調整。調整時注意觀察。 

b. 副油泵變量手輪──位于副油泵上，用以改變副油泵的排量達到對給進速度的無級調整。 

c. 截止閥手把──位于油箱底部與油泵吸油口聯接處。用在檢、拆油泵時關閉油箱油流。手把與管路平行，油路開通，手把與管路垂直，油路關閉。