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簡介

水平定向鉆機施工過程中，需要使用與鉆機功率相匹配的泥漿液攪拌裝置，對于鉆頭的鉆進和殼壁的支撐保護有著十分重要的作用。

水平定向鉆機工作原理   

水平定向鉆機結構配套的新型泥漿攪拌裝置的結構   

該新型攪拌裝置結構簡單，分為以下幾大系統(tǒng);汽油機泵與攪拌罐間通過軟管連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)由汽油機泵、軟管、Y型過濾器、彎頭等組成，其特點為：汽油機泵不斷地將泥漿液通過Y型過濾器 不停地攪拌;罐頂部噴管系統(tǒng)，該系統(tǒng)由內外絲接頭、噴管、圓柱連接體、彎頭、過濾罩、三通、管 道內文丘里噴嘴、彎頭、墊圈、鎖緊螺母、塑料管、內襯噴嘴組成，內外絲接頭固定在噴管上，噴管固 定在三通上，彎頭、過濾罩固定在圓柱連接體上，圓柱連接體固定在三通上，內襯噴嘴固定在管道內文 丘里噴嘴上，管道內文丘里噴嘴、彎頭固定在塑料管上，墊圈、鎖緊螺母固定在攪拌罐上等組成，固 定在攪拌罐的上面，

其特點為：

一方面對攪拌罐內的混合液不斷攪拌，另一方面在系統(tǒng)循環(huán)的同時通過罐頂部噴管系統(tǒng)內的文丘里噴嘴而形成的負壓，經(jīng)進料塑料軟管將膨潤土自動吸入攪拌罐內，可迅 速完成攪拌罐內泥漿的配比要求;下部噴管系統(tǒng)，該系統(tǒng)由罐內文丘里噴嘴、加強筋、罐內噴嘴、內 鎖緊螺母、軟墊圈、外鎖緊螺母、彎頭、水管、外墊圈組成，其特點為：罐內文丘里噴嘴焊在加強筋 上，由大小頭、直圓管、管徑擴大管組成，罐內噴嘴一端焊在加強筋上，另一端固定在內鎖緊螺母 上，其頭端為大小頭，內鎖緊螺母、軟墊圈、外鎖緊螺母、外墊圈固定在攪拌罐上，水管固定在彎頭 上，彎頭固定在外鎖緊螺母上。  

水平定向鉆機配套的新型泥漿攪拌裝置的結構的工作原理   

先將水通過加水口10注入罐內，汽油機泵將水從底部膠管1吸入并打入進水膠管3，經(jīng)Y型過 濾器5過濾，分為兩路：一路經(jīng)罐頂部噴管系統(tǒng)9   

從罐體11頂部噴下;另一路經(jīng)四通閥14和膠管15從底部噴管系統(tǒng)2噴出，以此可大大地增加攪拌效 率;同時罐頂部噴管系統(tǒng)9利用系統(tǒng)內的文丘里噴嘴產(chǎn)生的負壓將膨潤土從塑料管7內吸入并與水液 混合攪拌，混合液在罐體11內得到不斷循環(huán)攪拌，從而達到配制泥漿液的目的。另外，水與膨潤土的 配比可通過膨潤土的吸入量來控制。一般十分鐘左右即可完成1700L液體的配制。  

水平定向鉆機結構： 

水平定向鉆機結構——底盤的結構  水平定向鉆機的底盤是指機體與行走機構相連接的部件，它把機體的重量傳給行走機構，并緩和 地面?zhèn)鹘o機體的沖擊，保證水平定向鉆機行駛的平順性和工作的穩(wěn)定性，底盤是水平定向鉆機的骨 架，用來安裝所有的總成和部件，使整機成為一個整體。水平定向鉆機底盤目前的結構一般為液壓驅 動，剛性連接式車架，底盤主要包括車架及行走裝置，車架為框架焊接結構，上面有發(fā)動機、油水散 熱器、燃油及液壓油箱、操縱裝置等的安裝支架;底盤的行走裝置主要包括驅動輪、導向輪、支重輪、 托鏈輪、履帶總成、履帶漲緊裝置及行走減速機、縱梁等組成、行走裝置中左、右縱梁分別整體焊接 后，與中間整體框架式車架用高強度螺栓連接成為一個整體車架。底盤的車架后端可兩個蛙式支腿或 兩個垂直的支腿，可有效降低支腿部分重量及簡化結構，水平定向鉆機工作時支腿支起，增強整車的 穩(wěn)定性。底盤的行走減速機目前一般用進口的內藏式行星減速機(包括馬達)或兩點式變量馬達減速機， 可進口帝人或其它廠家的產(chǎn)品，行走時能夠實現(xiàn)行走快慢雙速，輸出扭矩大、結構緊湊。底盤的行走 裝置主要包括履帶張緊裝置、 橡膠履帶總成、驅動輪、導向輪、支重輪及行走減速機等組成。底盤的橡膠履帶有兩種結構方式可選擇，

一可采用公司的整體式橡膠履帶;

二可采用公司的組合式橡膠履帶的結構，二者相比前者結構簡單，節(jié)距較小，車架高度較低，但后者 強度高，可承受更大的載重量，損壞后可以更換，驅動輪、導向輪、支重輪、履帶張緊裝置都可直接 配套。底盤的履帶張緊裝置由張緊油缸、張緊彈簧、導向輪、油杯等組成。 

水平定向鉆機結構——發(fā)動機系統(tǒng)的結構   

水平定向鉆機的發(fā)動機系統(tǒng)一般包括發(fā)動機、散熱器，空濾器，消音器，燃油箱等。一般水平定 向鉆機設計時發(fā)動機選用國外的增壓水冷發(fā)動機或選用美國康明斯公司的增壓中冷發(fā)動 機，為了適應不同用戶的需求，也可選裝國內的二汽東風的康明斯發(fā)動機及玉柴等廠的發(fā)動機。其水 散熱器、空濾器等附件選用國產(chǎn)配套件，燃油箱自制。   2.3水平定向鉆機結構——動力頭的結構   

水平定向鉆的動力頭的結構一般由一個高速馬達驅動減速機，由減速機驅動動力頭，由減速箱輸 出軸驅動鉆桿轉動，輸出軸中空。動力頭有以下功能：驅動鉆桿鉆頭回轉;承受鉆進、回拖過程中產(chǎn) 生的反力;泥漿進入鉆桿的通道。目前國內水平定向鉆的動力頭結構基本一樣，不同點在于：減速機 的選型不一樣：同噸位的水平定向鉆選不到*相同的減速機，所以各廠家的該減速比和性能參數(shù)有 所變動。動力頭的減速比不一樣：由于減速機傳動比的改變，所以動力頭的減速比也有變動。目前， 動力頭的傳動方式主要有鏈傳動和齒輪傳動;如CASE鉆機的動力頭的傳動方式為鏈傳動：鏈傳動 的優(yōu)點是結構簡單，制造容易，缺點是傳動平衡性差、壽命短、輸出扭矩小。

鉆機的動力頭的傳動方式為齒輪傳動;齒輪傳動的優(yōu) 點是傳動平衡、使用壽命長、輸出扭矩大;缺點是制造要求精度高。另外動力頭推拉裝置是動力頭回 拉或進給運動的執(zhí)行機構，一般由一對低速大扭矩馬達驅動一對減速機，由減速機驅動鏈輪鏈條機 構，由鏈輪鏈條機構向動力頭提供進給力或回拉力。動力頭推拉裝置目前各廠家不同，如該機構的優(yōu)點是工作速度快，工作平穩(wěn)，結構緊湊，成本適中。缺點是 鏈輪鏈條受力較大;的鏈輪鏈條倍力機構;

該機構的優(yōu)點是鏈條受力是推拉的一半，工作 平穩(wěn);缺點是工作速度慢，結構尺寸大，成本高;國內廊坊雙油缸機構。該機構的優(yōu)點是回拖力大于 鉆進力，成本較低;缺點是結構尺寸太大，工作的平穩(wěn)性差，使用壽命低，不能用于自動化要求高和 自行走的機型上等2.4水平定向鉆機結構——鉆桿裝卸的結構   

目前水平定向鉆機鉆桿裝卸機構 ：

該機構一般由鉆桿、鉆桿箱、鉆桿起落、能伸出縮回的梭臂、 鉆桿列數(shù)自動選擇裝置等組成。國內外各廠家的結構不盡相同，主要在鉆桿的存取、輸送上有差別， 有的采用人工存取鉆桿，人工裝卸鉆桿方式作業(yè)不僅效率低而且增加了操作人員的勞動強度;有的采 用四連桿機構存取鉆桿，但它們普遍利用彈簧的回縮力作為夾緊力，經(jīng)常出現(xiàn)鉆桿脫落等事故，工作 不可靠，不但影響作業(yè)效率，而且可能引起已鉆孔的坍塌、埋鉆等重大事故;有的采用旋轉結構輸送 鉆桿，該機構可較方便地裝卸鉆桿，減輕操作者的勞動強度，提高工作效率。該機構采用柔性進給裝 置，協(xié)調性較高。需對鉆桿的升降、梭臂的伸縮、動力頭的位置、裝卸完成的檢測等功能進行邏輯控制，實現(xiàn)多動作間的自動切換，控制系統(tǒng)采用先進 的PLC控制;總之，上述的動作過程及邏輯控制基本相似，以DITCH WITCH公司的*，溝神的液壓抓手、梭臂液壓止動、絲扣油自動涂抹、列 數(shù)自動選擇裝置等功能，已被作為鉆桿存取的速度、可靠性、效率方面的行業(yè)標準。 

水平定向鉆機結構——虎鉗的結構   

水平定向鉆的虎鉗位于鉆機的前部，由前、后虎鉗組成。前、后虎鉗都可由液壓油缸徑向推動卡 瓦來夾持鉆桿，且后虎鉗可在液壓油缸的作用下與前虎鉗產(chǎn)生相對旋轉，前后配合以便鉆桿拆卸。外各廠家的結構相似，整個虎鉗是裝在浮動支撐座上，以保護虎鉗在鉆桿裝 卸時免受沖擊。  

水平定向鉆機結構——錨固裝置的結構   

水平定向鉆的錨固裝置的作用是在作業(yè)時對整機起穩(wěn)定、錨固作用，提高整機作業(yè)穩(wěn)定性，該部 件位于整機的前端。目前各廠家普遍采用的是螺旋鉆進機構;用低速大扭矩馬達驅動螺旋桿，用液壓 油缸施加推、拉力進行鉆進或鉆出，各廠家在具體結構上略有差別。另外，水平定向鉆機錨固裝置配 合整機外形的設計上，一般采用了兩種方案：地錨閥放在錨固裝置，結構布置方便，布管容易;后者 地錨閥另行放置如放在發(fā)動機罩內等，但*改變了主機的造型和外觀。.7水平定向鉆機結構|——導向系統(tǒng)    水平定向鉆的目前導向系統(tǒng)有手持式跟蹤系統(tǒng)和有纜式導向系統(tǒng)。前者經(jīng)濟，使用方便，但要操 作人員直接到達鉆頭上方的地面，易受地形、電磁干擾及探測深度的限制，多在中小型鉆機上使用; 后者可跨越任意地形，不受電磁干擾，但復雜，使用麻煩，效率低，價格高。目前國內市場上主要有 DCI公司的Digitrak導向裝置、雷迪公司的RD386型導向儀等，以DCI的應用，精度和數(shù)據(jù) 處理速度更快，技術較為先進，用戶反應較好。  

水平定向鉆機結構——泥漿系統(tǒng)的結構   

水平定向鉆的泥漿系統(tǒng)由隨車泥漿系統(tǒng)與泥漿攪拌系統(tǒng)組成 泥漿攪拌系統(tǒng)用于泥漿混配、攪拌、向隨車泥漿系統(tǒng)提供泥漿，隨車泥漿系統(tǒng)將泥 漿加壓，通過動力頭、鉆桿、鉆頭打入孔內，以穩(wěn)定孔壁，降低回轉扭矩、拉管阻力，冷卻鉆頭。發(fā) 射探頭，清除鉆進產(chǎn)生的土屑等。隨車泥漿泵采用液壓馬達驅動方式，選用FMC公司的活塞泥漿泵 或國產(chǎn)的衡陽的活塞泥漿泵，zui大流量450L/min，泥漿流量大，可確保泥漿要求：泥漿攪拌系統(tǒng)的要求：攪拌系統(tǒng)應具有攪拌快速均勻、提供大流量泥 漿、可調節(jié)泥漿配比、攪拌與輸送同時進行等功能，攪拌系統(tǒng)裝置包括料斗、汽油機泵、攪拌罐、車載 泥漿泵、相關管路等，泥漿攪拌泵可選用日本等公司的產(chǎn)品。泥漿罐容量為500加侖和1000加侖兩種 泥漿系統(tǒng)，用戶還可選用兩個泥漿罐并聯(lián)，一個攪拌一個供應泥漿。

液壓多功能鉆機的有以下特點  

1、新型系統(tǒng)更有優(yōu)勢   

新型錨桿鉆機的系統(tǒng)是馬達與油缸串聯(lián)回路和旁路節(jié)流，因此，泵壓會隨著負載的大小而發(fā)生改變。這種系統(tǒng)的鉆機有能量利用合理、系統(tǒng)效率高、溢流閥通常為關閉狀態(tài)等特點。  

2、系統(tǒng)效率高    

新型液壓錨桿鉆機擁有高度集成的操作機構，節(jié)減了油液通道和油液紊流的長度，這樣也就減少了液壓油在操作機構中的能量損失。另一方面，與傳統(tǒng)的錨桿鉆機相比，這種新型液壓錨桿鉆機使用快速接頭，而不是各種螺紋連接的接頭，這樣就可以有效避免鉆機在操作過程中出現(xiàn)跑冒滴漏液壓油的現(xiàn)象。  

3、扭矩大、鉆孔速度快   

新型液壓錨桿鉆機因為擁有扭矩大等特點，所以操作穩(wěn)定，實用性非常強。這種鉆機使用的是端面配流的大扭矩馬達，使得鉆機能夠在特定的轉速下以大于一般鉆機的鉆孔速度持續(xù)工作，穩(wěn)定性有保障。   

4、重量輕、噪音低、環(huán)保   

新型液壓錨桿鉆機與傳統(tǒng)的鉆機相比，在環(huán)保上有了很大改善。于采用了全液壓驅動，所以操作起來噪音相對低。其中的濕式鉆孔不僅保證了速度（2m/min），而且有粉塵少、污染少等特點，大大提高了鉆機的工作環(huán)境。除此之外，新型鉆機重量輕，操作方面，在性能方面更有保證。   

多功能鉆機的目前還存在一些問題   

隨著近些年基礎建設的加強，城市建設、高速公路和鐵路、水電站等公共設施和各類勘探活動越來越多。基礎實施建設的發(fā)展為多功能鉆機的使用和推廣提供了的機會。國外對多功能鉆機的使用已經(jīng)很普及，我國進來大量發(fā)現(xiàn)新型鉆機機型。對新型多功能鉆機的開發(fā)比較落后，未來急需大力發(fā)展。總體來說，國內多功能鉆機與國外產(chǎn)品差距較大，系統(tǒng)技術落后；關鍵技術如沖擊回轉動力頭無法自行開發(fā)和解決；鉆機整體外觀和室內操作儀表盤等的布置和國外無法競爭。  

多功能鉆機未來發(fā)展趨勢和方向   

通過分析國內外新型液壓多功能鉆機的特點發(fā)現(xiàn)，中國在研發(fā)設計和應用方面和西方發(fā)達國家相比，存在很多問題。通過研究國外多功能鉆機的發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，多功能鉆機的發(fā)展是一個不斷完善、不斷改進的過程。國外多功能鉆機通過研究和采用新材料、新工藝和新技術，使鉆機不斷完善，以使用不斷提高的實際操作要求。國外的多功能鉆機未來發(fā)展趨勢有兩個：一是在現(xiàn)已普遍使用的鉆機基礎上，對施工功能等進行不斷完善和改進，具體措施有：增加相關勘察取芯和灌漿施工等。二是不斷加大研究力度，特別是對機電液一體化裝備的研究和探索，不斷推進鉆機控制實現(xiàn)自動化和智能化，zui終達到生產(chǎn)商的組裝模塊化。

多功能全液壓旋挖鉆機性能介紹      

a. 鉆桅變幅油缸下鉸座與動臂的上鉸軸同軸，結構簡單，拆裝方便，便于維修；     b. 鉆機運輸或轉場組裝時，利用自身的動力和結構，不需要吊車輔助即可在主鉆桅小于90°傾角（鉆桅處于后傾狀態(tài)）時實現(xiàn)下鉆桅與主鉆桅的自裝自卸功能（已申報），降低了客戶的使用成本，并提高了設備裝卸時的穩(wěn)定性。    

c. 通過鉆桅、動臂、三角架、各變幅油缸及連桿各鉸接點的優(yōu)化設計，增大了鉆桅的驅動力，確保了動力頭處于任意鉆桅位置都能實現(xiàn)鉆桅的平舉和變幅（已申報）。確保該機工作半徑大，適應能力強。    

（4）主、副卷揚。     

主卷揚采用大直徑卷筒結構，60米鉆孔深度的鋼絲繩在卷筒上為單層纏繞，有效地解決了多層纏繞結構鋼絲繩之間的相互擠壓磨損，確保了鋼絲繩的使用壽命。卷揚減速機為力士樂公司的系列。主卷揚可實現(xiàn)雙速控制，且有自由下放功能，以適應鉆進的需要。控制方式為液壓先導控制，主副卷揚配有壓繩器。     

（5）動力頭。      

動力頭主要包括托架和驅動器。如圖5所示，由液壓泵供油帶動液壓馬達，經(jīng)減速機和驅動齒輪后，以低速大扭矩的形式通過套管式驅動軸傳遞給鉆桿。 對機鎖和摩阻兩種鉆桿均適用。    

（6）鉆桿。     

一般選用國內質量可靠的配套。可根據(jù)用戶需要選用機鎖和摩阻兩種結構形式的鉆桿。也可根據(jù)用戶要求配套選用進口鉆桿。    

（7）鉆頭。     

鉆頭的結構形式很復雜，類很多。根據(jù)施工地質不同，適用的鉆頭結構也千差萬別，因此，旋挖鉆頭一般應根據(jù)工程的地質情況進行選用。該機可配用短螺旋鉆頭、回轉斗鉆頭，巖心鉆頭，巖心回轉斗等各種規(guī)格的鉆頭。    

（8）發(fā)動機系統(tǒng)。     

發(fā)動機系統(tǒng)為整個機器提供動力。該鉆機發(fā)動機選用，*美國c330型，246kw/2100rpm。    

（9）液壓系統(tǒng)。      

該旋挖鉆機所有功能均由液壓驅動。液壓系統(tǒng)包括三個部分：     

a. 下車部分：主要包括中心回轉體及其以下部分，可實現(xiàn)行走及履帶伸縮；   

b. 上車部分?？蓪崿F(xiàn)桅桿變幅、桅桿角度調整、鉆進加壓、主、副卷揚、上車回轉以及動力頭的旋轉等功能；     

c. 先導控制系統(tǒng)：對上述兩個系統(tǒng)的主閥進行先導操縱，使操縱輕便、靈活、平穩(wěn)。液壓泵、液壓馬達和液壓閥等主要液壓元件采用廠家生產(chǎn)的進口產(chǎn)品，確保產(chǎn)品性能可靠