液压钻机技术改造

王 锋

中国水利水电第七工程局成都水利水电建设工程有限公司成都市

1.概述

中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司主要从事水工建筑物基础处理工程施工、地基与基础工程施工。拥有各型进口全液压锚固钻机多台套及国产宜昌黑旋风全液压锚固钻机钻机1台。公司购进黑旋风岩土锚固钻机由冶金部探矿技术研究所于1994开始研究设计，设计者是在参考了国内外各型钻机性能后，以国外钻机为模型来研制的。由于当时可以借鉴的设备较少，加之研制开发费用的局限性，该机型在试制成功后就存在很多缺陷。目前，国内各施工单位引进的国外先进钻机主要有：瑞典产atlas copocoA66CB系列钻机，德国产KLEMM KR803系列、KR805系列钻机。该类钻机的优点主要是：故障率低、操作系统轻便灵活、充足的动力及强大的给进、提升力和扭矩，钻孔能力强、成孔质量高。为此，YZB-1全液压锚固钻机的升级改造要充分借鉴国外钻机的优点，尽量达到国外进口全液压钻机的性能指标，以提高公司复杂地层钻孔施工的整体实力。

2.钻机状况

公司于2004年购进该钻机后，因其生产能力极低，基本上处于闲置状态。在使用过程中由于该钻机诸多设计存在缺陷而故障不断，致使该机一直处于用一时停一时的状态，其缺陷主要有以下几点：

（1）整机结构不合理。由于机箱过大，在设备运转时产生噪音大、震动大，结构件经常因共振而疲劳断裂。

（2）钻机发动机与主、副油泵联接不合理。钻机采用三角皮带传动，而且还要由压盘式离合器配合使用，否则发动机不能启动。另外，由于皮带传动的缺点较多（松弛、打滑等）而导致传动功率损耗比较大，引起工作部分压力不足。

（3）主、副油泵配置不正确。该机设计时只考虑了行走时所需求的压力和流量，忽略了钻进时回转和给进的压力需要，从而导致了行走有力钻进时无力，甚至连变幅油缸都不能动作。

（4）控制回路全部采用直接控制，这是操纵上的主要缺点。首先控制不精确；其次由于直接控制高压油路，加之使用的都是国产阀件，长时间运转就会出现漏油。

（5）液压系统采用定量输出，执行元件体现的就是泵的额定功率减去损耗，那么实际输出就远远低于理论计算压力和扭力。

3.升级改造

结合施工、维修保养中的具体情况并充分借鉴各种国外进口钻机的优点，对全液压锚固钻机采取如下改造措施。

（1）采用北内913-F发动机替代其原机安装的北内912-F发动机，使其输出功率增加。

（2）将原有的手动换向阀改装为先导控制主阀，加装节流阀、调压阀、散热器、回油滤清器、压力表等通配件来构成液压回路。

（3）采用国产换向阀ZL25H-2OT替代原钻机行走操作阀，将原钻机侧面操作方式，改换为国际通用尾部操作方式，使之行走操作便捷，视野更为开阔，解决了运输装车时，侧面操作无法上车的问题。

（4）整机液压油管接头形式采用国际通用的锥形接头，提高配件的互换性。

（5）将原来的外置空气滤清器设置在发动机隔舱内，防止了灰尘和雨水的进入，有效提高发动机使用寿命。

（6）调整钻机发动机安装位置，预留安装A10V071前、后高压油泵的有效空间；更换液压油泵，将原钻机国产MXBS1-H100FL主油泵、CBY2040齿轮泵、CBY2010齿轮泵，升级为国产贵阳A10V071前、后泵（此泵与国外油泵参数相同）。

（7）发动机通过高精度同心花键轴传动与高压油泵连接方式，替代原机三角皮带传动，发动机输出转速与高压油泵所需转速相匹配，满足了高压油泵的压力和排量，实现与其他国外进口钻机的主要配件的互换性。

（8）夹持器和拧管器采用进口atlas钻机的夹持机构方式。

（9）增设电气保护系统，能直观检测发动机的运转状态和有效的保护发动机运行安全。

（10）动力头加装缓冲装置，克服因钻孔过程中潜孔锤对动力头产生的冲击力，更有效地保护动力头传动齿轮、轴承、密封偶件及液压马达，延长动力头的使用寿命。

（11）采用强制风冷散热器方式，有效降低因钻机长时间运转工作时液压油的温度，克服液压油温度升高所导致的密封偶件老化、漏油等现象。

（12）将原钻机串联的双液压油箱改装为独立油箱，体积由原来的280L加大到360L，加强液压系统的散热效果。

（13）借鉴采用国外atlas钻机的操作台形式，将原机固定置于中部侧面的独立的变幅操作阀块，调整、集中到到统一的操作台上，变原先为两个人同时操作为一个人独立操作。

4.改造效果

改造后钻机外观简洁、美观、人性化；液压系统压力平稳，各系统匹配良好，进给、起拔力大大增强；操作简单方便；增加的电路保护系统、强制散热系统能有效降低钻机的故障发生率；改进后的操作系统轻巧、灵活，降低了操作者的劳动强度、保障了操作者的安全；操作平台及其他机构的位置调整使维修保养便利；大量采用国内通用标准件降低维修成本，缩短了维修周期。改造前后钻机主要技术性能对比见表1。

表1 改造前后钻机主要参数对比

5.结语

国产黑旋风锚固钻机升级改造后，强劲的动力能满足各种气候和地层条件下的钻孔施工需要，提高了钻机的工作范围、钻孔工效及质量。当前，国外产全液压锚固钻机售价达200～300万人民币，国产黑旋风钻机在当时购进时价值才20多万，现经过升级改造后，技术参数基本达到了国外钻机的技术性能，性价比高，同时，钻机经技术改造，极大提高了公司设备的整体施工能力。