1、第七章 给进机构,7-1 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
2、,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,7-2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
3、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。提引器平衡的钻具的重量值，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：,p,Q,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
4、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,pg,2. 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
5、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
6、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n代替得：,（7）,（8）,三 差动式给进机构,z1,z2,z5,z4,z3,z6,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
7、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na，带齿螺母的转速为nb。在三种工况下，二者的关系是：当 nb na 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。,7-3 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
8、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
9、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
10、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
11、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2,7-4 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80120m/h。,四 给进行程 根据钻孔的深度及给进机构的类型确定。一般规律是钻孔越深，给进行程应越长。按照给进机构的类型不同，其给进行程选取如下： 短油缸给进机构h=300700mm; 长油缸给进机构h=1.54m； 油缸-钢绳（链条）给进机构h=38m; 油马达-链条给进机构h=48m。五 倒杆速度 一般vd=34m/min，个别钻机达到7m/min。,
