第一章总体设计

第一章钻机的总体设计1§1-1总体设计的要求、任务与依据一总体设计的要求（1）钻机的性能参数要有较宽的适应范围，要满足钻进工艺与钻进方法的要求；（2）整机要有足够的强度、刚度、稳定性；（3）结构紧凑、传动链短、传动副少；（4）便于安装和拆卸；（5）要有合理的装载形式；（6）整机布局合理、造型美观；（7）满足使用要求的前提下，节省材料、减轻重量。2二总体设计的任务（1）根据钻机的用途和使用要求选择钻机的类型；（2）根据所选类型和使用要求确定钻机的参数；（3）选择传动方式及动力的驱动方式；（4）进行钻机的总体布局，确定各部件间的位置、传动关系、连接结构等；（5）估算重量、总体尺寸及制造成本；（6）核查钻机的稳定性；（7）绘出钻机的总装配草图。

3三总体设计的依据

（1）依据地层条件---地层条件决定了钻进方法和钻进工艺的选择；（2）依据采用的钻进方法和钻进工艺的要求---不同的钻进方法和钻进工艺对钻机的结构提出了差异较大的要求；（3）依据使用条件和要求---如钻机的用途、应用范围、操作条件、拆装、维修、环保等；（4）依据制造条件---既要考虑结构的先进性，又要做到易于加工和降低成本；（5）考虑同类型钻机的结构---尽可能吸收已有同类钻机的优点，改进其设计的不足。

在进行总体设计之前，要进行大量深入细致的调查研究工作，收集同类钻机的设计和使用方面的资料；听取用户意见；了解所设计钻机的应用条件和使用范围；设计者要了解科技发展状况和有关材料、加工等情况。进行综合分析研究，制定出设计目标和计划，然后依据以下条件和要求进行设计。4§1-2机型与传动形式的选择一机型的选择（一）岩芯钻机的特点与机型

岩芯钻机应具有下述主要特点：（1）采用回转钻进；（2）转速高、调速范围大；（3）具有良好的导向性能和合理的变角范围；（4）体积小、重量轻、可拆性好。回转器形式传动方式循环方式安装方式钻机举例立轴式机械正机架XJ-100XB-1000A半液压机架XYYLTK等系列钻机液压机架(澳)F100F(原西德)SG-750转盘式半液压正机架东方红—1000XP-4机械北京—200移动回转器式（动力头式)液压正机架钻石—300SD—1000拖车XD—600车装自行XD--1000反(原苏联)КГК—100КГК--300半液压正、反车装自行SF-15

(二)水文水井钻机的特点与机型

水文水井钻机的主要特点如下：（1）钻机的类型多；（2）钻进方法与钻进工艺的多样化；（3）钻机的转速较低，扭矩较大；（4）多采用车装或拖车装。结构形式传动方式循环方式安装方式钻机举例冲击式

机械

无机架丰收—250拖车CZ-20CZ-22

机械

正机架SPJ—300SPS--600拖车SPJT-300红星—400汽车装SPC—300QSPC-600R多种形式G.D.1500反拖车装QZ--200移动回转器式

反、正

汽车装T—4WTH--60冲击—回转复合式半液压正、反车装自行SPC—300H

回转式6（三）工程钻机的特点与机型

工程钻机的主要特点是：

（1）机型多样化；（2）钻进方法及钻进工艺多样化；

（3）运移性好；（4）要求对环境污染少。

发动机位置

结构形式传动方式循环方式钻机举例

地

面

回

转

转盘机械正红星—400B

SPS—15SZ—50正、反GJC—40HF液压反(日)RBB移动回转器机械无BQZLZ--10移动回转器机械正、反GDF--12液压正、反JK—1YDC-100反(发)V.P.R.H冲击机械无CZ-30反CF--1液压反KPC—1200

复合式冲击、回转机械正、无SH—30QPC--30冲击回转静压振动正、无G-2GJD—2

冲击、振动反GJD--1500振动、回转正、无GK--100井底

回转有钻杆单钻头潜水电机正、无GZQ--1500多钻头反(日)TRCTRC-U无钻杆多钻头(日)RRCRRC-U

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二钻机传动方式的选择1.纯机械传动2.机械-液压传动（半液压传动）3.全液压传动4.机械-气压传动8§1-3钻机的基本组成及各部分的作用

钻机的用途和采用的钻进方法及钻进工艺不同,其组成不同。以回转式钻机为例介绍。一台回转式钻机有下列部分组成：

一.回转机构带动钻具回转,传递钻头破岩所需的转矩。

二.给进机构向钻头施加轴向压力，使钻头有效吃入岩石。另外,多数给进机构还可以实现悬挂、提动钻具，甚至完成升降钻具的工作。

三.升降机构升降钻具、起下套管。

四.拧卸机构拧卸钻杆。

五.传动系统传输各工作机构所需的运动和动力。

六.底盘或机架安装钻机的各个部件，承受钻机工作时产生的各种载荷。9一钻机的驱动方式与动力输入方式1.钻机的驱动方案单独驱动和联合驱动2.钻机动力的输入方式直线输入和平行输入§1-4钻机的总体布局101.钻机的驱动方案单独驱动和联合驱动2.钻机动力的输入方式直线输入和平行输入11二主要部件的布置形式

1、按各部件在空间的摆放位置分为：平面布局和空间布局2、按各部件主要传动轴的布置方式分为：纵向布置、横向布置及交叉布置121314三、回转器的变角方式和让开孔口的方式1、变角方式侧倾式和前后倾斜式

链接15

2、让开孔口的方式开合式和后移式16四、操纵机构的布置1、近台操纵（1）按主要操纵机构的布置位置分为：后式、前置式和侧置式（2）按操纵机构的集中程度分为：集中布置与分散布置2、操作台集中操纵17五整机组装型式

散装式拖车装式18机架组装式自行式(车装式)19§1-5钻机的参数一钻机的主要参数

1.能力参数

孔深、孔径、钻杆直径、钻孔倾角。

2.工作参数

回转器的工作参数：回转器的转速(最高转速、最低转速、中间速度）速度档数、调速范围、回转器的通孔直径、回转器让开孔口的范围。给进机构的工作参数：最大上顶力、最大给进力、给进速度、给进行程、倒杆速度。升降机的工作参数：最大起重量、缠绳速度（最高缠绳速度、最低缠绳速度、中间缠绳速度、速度档数、调速范围）。

3.整机参数：钻机的质量、钻机的总体尺寸。

4.动力机参数：动力机的类型、动力机的功率、动力机的转速。202122§1-6钻机的功率配备一钻进时所需的功率

钻进时所需的功率可用下列公式计算：

--钻头破碎岩石所需的功率，

--回转钻杆所需的功率，钻机传动所需的功率，1.钻头破岩所需功率

硬质合金与刮刀钻进时D、d钻头的外径及内经

尽管教材和各种文献中列举了大量的计算公式，但其计算结果与实际相差甚远。以下公式在计算时仅供参考。23金刚石钻进时破岩所消耗的功率R—钻头外半径r—钻头内半径C—钻压24252.回转钻杆所需的功率

回转钻杆功率的影响因素很多。如钻杆的规格、材质、连接方式、钻杆的转速、钻孔的直径、钻孔的深度、钻孔的弯曲率、冲洗液的类型等，很难用一个公式进行准确计算，一般多采用计算加实测方法确定。下面表中列出几种回转钻杆功率的计算公式，供设计时参考。26表中顶角弯曲率,KW273.钻机传动所需功率式中A、B系数见下表28二提升钻具时所需的功率三钻机配备的动力机功率1。单独驱动2。联合