第六章给进机构

第六章

给进机构§6-1给进机构的功用、要求及类型一、给进机构的功用1.向钻头施加轴向压力，并随着钻孔的不断加深，而连续送进钻具，以实现加、减压钻进；2.处理卡、埋、烧钻事故，用于强力起拔钻具；3.利用给进机构可以悬挂钻具、提动钻具及实现快速倒杆；4.液压给进机构还可以称重钻具和间接反映孔内钻具的工作情况；5.某些钻机的给进机构还可以用于升降钻具。二、对给进机构的要求1.能合理地施加钻头所需的钻压，并能无级调节钻压；2.能根据钻头的瞬时钻速，无级地调节给进速度；3.要具有一定的超载能力；4.要能及时地反映孔内的钻进情况；5.尽可能减少倒杆所用的时间。三、给进机构的类型类型机械式液压式手把、手轮给进机构蜗轮-蜗杆给进机构主动钻杆给进机构链轮-链条给进机构钢丝绳加压给进机构差动式给进机构单油缸给进机构双油缸给进机构单油缸-链条(钢丝绳)给进机构双油缸--链条(钢丝绳)给进机构油马达—单链条给进机构油马达--双链条给进机构§6-2机械给进机构的组成及工作原理一、主动钻杆给进机构用于大口径水井钻机、工程钻机、石油钻机。它是利用升降系统实现给进机构的功能。系统的组成见图。是由升降机、钢丝绳、天车、动滑车、提引器、指重表等组成。系统工作原理如下：加压钻进：用提引器提吊钻具，利用升降机的下降抱闸控制给进速度。加压钻进时，下降抱闸对卷筒的制动程度，只要能保持卷筒不自由放松钢丝绳即可。减压钻进：减压钻进时，增大下降抱闸的制动力矩，使提引器产升对钻具一定的拉力，平衡部分钻具的重量，以达到减压钻进的目的。提引器平衡的钻具重量值，可由装在死绳上的指重表来反映。从系统图可以看出，钢丝绳的拉力P与钻具重量的关系为：

pQp,二、钢丝绳加压给进机构

1.系统的组成及工作原理

该机构主要用于浅孔转盘式钻机。系统组成见右图，主要有加压器、加压钢丝绳、导向滑轮、测压力计等组成。加压钢丝绳一端固定在机架上，另一端绕过加压水龙头上的导向滑轮后，固定在加压器的绳轮上。加压钻进时，加压器的制动器制动加压器的闸轮，则加压器的绳轮转动缠绕钢丝绳。当钢丝绳被拉紧时，通过导向滑轮向钻具施加压力，实现加压钻进。通过改变制动器的制动力，改变加压力和给进速度。由系统图可知，系统产生的给进力为：

产生的给进速度为：

p,p,pg2.加压器的结构与工作原理

加压器采用3K-H型双联行星轮系。主要由传动轴、中心齿轮、双联行星齿轮、闸轮、绳轮、快速缠绳手轮和两个内齿圈等组成。

加压钻进时，传动轴带动中心齿轮z1转动，中心齿轮又驱动双联齿轮转动。在双联齿轮左侧齿轮z3带动下闸轮转动，其右边齿轮z4带动绳轮转动，缠绕加压钢丝绳，实现加压及给进。调整制动器对闸轮的制动力矩，改变闸轮的转速，随之也改变了绳轮的速度，即改变了给进速度和给进力。在不同的工况下，绳论与闸轮的运动关系，可从下述相对运动原理方法推出。

。

在轮系中加上一个与大小相等而方向相反的角速度，轮系转化为定轴轮系。在转化系统中：

设轮系中的齿轮z1、z2、z3、z4、z5的转动角速度分别为、、、、。支撑盘的转动角速度为。（3）（2）（1）闸轮H手轮绳轮传动轴制动器(1)如果将闸轮制动,即

由（1）式得：由（2）式得：联立以上二式，得中心齿轮与绳轮的传动比：(4)(2)如果绳轮不转，即从（3）式得：从（2）式得：由以上二式可导出绳轮不转时，中心齿轮与闸轮的传动比：（5）（3）如果、由（1）、（3）联立得：因（6）故绳轮与闸轮在二者的转速均不为零时的传动比是：将上式的角速度用转速代替得：（7）（8）三、差动式给进机构z1z2z5z4z3z6

差动式给进机构分为左旋差动式及右旋差动式。其结构基本相同，差别在于立轴上螺纹的旋向。下面介绍的是左旋差动式给进机构。1.组成它是有装在立轴导管上的齿轮z3及齿轮z4、

z5、装在立轴上的带齿螺母z6、摩擦盘等组成。Z6被轴向限位，只能在z5的带动下转动，而不能轴向位移。2.工作原理

钻进时,立轴与导管同步转动，同时装在导管上的齿轮z3、通过z4、摩擦盘、齿轮z5带动带齿螺母z6转动。通过调节摩擦盘产生的摩擦力矩的大小，改变带齿螺母的转速，可实现倒杆、立轴停止轴向位移及加压钻进三种工况。设立轴的转速为n3，带齿螺母的转速为n6。在三种工况下，二者的关系是：当n6<

n3时倒杆当n6=

n3时立轴停止轴向移动当n6>

n3时加压钻进加压钻进时的给进速度可由下式计算：而代入前式得由上式可以看出，为保证该机构能实现加压钻进，则应满足下列条件：3.该机构的特点（1）由于结构原因，只适用于浅孔，均质地层；（2）只能用于加压钻进；（3）不能准确调节钻压；（4）给进速度受立轴转速的限制。§6-3液压給进机构一、油缸给进机构1.单油缸给进机构右图为美国产HC-150型钻机的给进机构简图。它主要有一个1.8m长的油缸组件和给进拖板组成。倒装的油缸与拖板固定在一起，可沿滑板两恻的滑架上下移动。活塞杆为双层管结构。活塞杆的下端固定装在滑架下部的前横梁上，活塞杆内管为油缸上腔的进油管，外管为下腔的油道。动力头以开合方式装在滑板上。给进油缸拖板回转器钻架图1图2前横梁活塞杆内管活塞杆外管动力头拖板油缸二、双油缸给进机构

双油缸给进机构分为长行程和短行程两种。1.短行程双油缸给进机构

(1)组成与结构主要用于立轴式钻机及用于岩心钻探的转盘式钻机。例如XY-4钻机，它的两个给进油缸直接装在回转器的箱体上。两根活塞杆的上端与给进横梁连接。给进横梁通过两盘轴承装在立轴的上部。为了增加机构的稳定性，横梁上还装有两根导向杆。在靠近操作者一边的导向杆上，刻有标尺，在钻进中可通过标尺观察钻进速度。(2)工作原理加压钻进减压钻进(3)特点结构紧凑、尺寸小、工作时稳定性好，由于结构限制，给进行程短，钻进时需要频繁倒杆，因此有些钻机采用双卡盘不停车倒杆机构。2.长行程双油缸给进机构(1)组成与结构该机构主要用于全液压动力头式钻机。图示为XD-600钻机的给进机构。它由夹持器座、两个给进油缸总成、两根导向管、上横梁及四根拉杆组成。两个油缸及两根导向管的下端固定在夹持器座上。夹持器座两侧分别有两条油道，分别通油缸下腔和导向管内孔。油缸和导向管上端与上横梁相连。上横梁内有两条横向油道，联通油缸上腔和导向管内孔。四根拉杆及活塞杆的上端固定在活动横梁上。拉杆的下端与回转器的传动箱相连。回转器传动箱又以油缸和导向管为导向。在拉杆的拖动下上下移动。(2)工作原理GJD-1500钻机并列双油缸给进机构三、油缸-链条（纲绳）给进机构1.单油缸-钢绳给进机构单油缸-钢绳给进机构主要用于移动回转器式钻机，按照给进油缸的布置位置和钢绳的缠绕方式不同，主要有下列三种：2、双油缸-链条给进机构四、油马达-链条给进机构油马达-链条给进机构有双链条和单链条两种。图1所示为泰美克-1000钻机的给进机构。采用一台大转矩的径向柱塞定量马达，通过装在马达输出轴上的链轮带动给进链条运动，给进链条一端与动力头托版的上端连接，而另一端绕过装在机架上的上下导向链轮后与拖板的下端连接。通过马达的正反转实现加减压钻进及升降钻具。该机构的给进行程为6m。链条油马达导向架链轮回转器图1图2§6-4液压给进机构主要参数的选择一、最大上顶力上顶力应在之间无级变化。二、最大给进力

给进力应根据钻机的最大开孔直径、钻头的类型、钻进方法和切削具的类型等因素确定。确定时可参阅教材中的表6-5、表6-6、表6-7与表6-8。给进力应在之间无级变化。三、给进速度给进速度应与钻头的最大瞬时钻速相适应。钻进时的最大瞬时钻速出现在松软地层。其钻进速度可达80~120m/h。四、给进行程根据钻孔的深度及给进机构的类