钻机低速灌浆分动力装置

程建波

（重庆探矿机械厂 技术中心，重庆 400030）

1 工地灌浆施工现状

在水电局基础施工中深孔灌浆时，以前都是利用钻机的最低转速使钻杆转动，同时注入水泥浆溶液进行灌浆。这样灌浆的转速太高，孔内出现事故机率较大，而且使泥浆的原有成份很容易改变，影响灌浆的质量，从而使工程达不到预想的目标，另外，在施工时频繁改变钻机的速度非常麻烦，增加劳动强度，影响工程进度。这些一直是施工中一些未能完全解决的问题。因此，在不改变泥浆成份和灌浆过程中不让钻杆在井内凝固以及避免更多的孔内事故，需要一个较低的转速来改变这一状况。

我厂生产的XY－2型钻机和XY－2B型钻机正转最低转速为65和57r／min，反转最低转速为51和45r／min，用此速度来灌浆就有些偏高，容易使泥浆成份发生改变，也容易磨损孔口密封器，有时还会发生孔内事故。经过我厂的技术人员对施工现场进行考察，并对现场施工人员的要求作了记录，作了一个系统的分析，了解到他们是需要一种能够在钻井一段完成后，就能实现一段低速灌浆目的，而且转速最好低于20r／min的灌浆辅助装置。结合这些要求，针对我厂生产的XY－2型钻机和XY－2B型钻机的结构，设计了一种符合要求的分动力装置。

2 结构简介和工作原理

2.1 机械部分

此辅助装置在不改变我厂的XY－2型钻机和XY－2B型钻机原有的机械系统的情况下，是在分动箱观察窗口上增设了一传动箱，主要结构如图1中所示。

图1

传动箱体与油马达连接，在传动箱内设置有输入轴、过桥轴和输出轴，设置在输入轴上的输入齿轮能与设置在过桥轴上的过桥齿轮啮合，过桥齿轮能与设置在输出轴上的输出齿轮啮合，输出齿轮与钻机分动箱体内的一传动齿轮啮合。当钻机钻井时，就脱开齿轮，使用钻机的自身的传动机构，在输入齿轮上设置拨叉和拨叉操纵柄，通过转动拨叉操纵柄，使拨叉带动输入齿轮在输入轴上作轴向移动，来控制和过桥齿轮啮合或脱开。当钻机在灌浆施工时，就使齿轮啮合，并把钻机变速箱齿轮开在空档位，利用此分动机构传递动力给动力头。

分动装置与钻机的安装结构如图2所示。

2.2 液压部分

此辅助装置在不改变我厂的XY－2型钻机和XY－2B型钻机原有的液压系统的情况下，利用自身的液压系统结构，包含了钻机的液压操纵装置、液压油箱两个部件，主要结构如图3中所示。

图2

图3

油马达设置进油管路和回油管路，进油管路以原操纵阀上现有的一空位通过油管连接到驱动马达进油口上，回油管路通过油管连接在油马达的出油口与液压油箱之间，将油马达内的液压油通过回油管路回流到液压油箱内。当把钻机的机械部分换在相应的档位上时，就可以通过钻机操纵阀，操作钻机使回转器带动钻杆低速运转，并可以通过调节加压控制阀来控制转速，从而达到施工要求。

2.3 技术参数

转速：1档0～6r／min 2档0～21r／min

扭矩：2600Nm

2.4 技术特点

此分动力装置充分利用钻机原有的液压装置和动力装置，增加的部件不多，在原有钻机结构上改动较小，使其结构简单、质量轻，移动和拆卸都很方便。根据用户的实际需要配置，灵活性很大，使钻机的成本得以控制，该种钻机具有较强的市场竞争力。

3 现场应用

工地上施工对于不同的地层需要不同浓度的浆料溶液进行灌浆，也就造成了需要钻机在灌浆时输出不同的转速，方便施工工人进行控制。此分动装置分别设有0～6和0～21r／min两档转速，通过对钻机自身装置的控制，就能够在不同的地层灌浆时调整需要的转速。

此速度是由此分动装置相啮合的齿轮组的传动比决定，转速能低于20r／min。在施工时，可根据不同浆料的配比浓度和灌浆的工艺需要，通过对钻机的液压装置的控制和调节，可以控制进入油马达油液的压力或流量，达到调速目的，使钻机在灌浆时可达到3、5和10r／min等满足工地实际需要的转速，达到钻机的灌浆施工要求。

现在使用了此分动力装置后，孔内事故几率减少了很多，也达到了施工灌浆低速转动要求，减少了灌浆辅助时间，在同一孔的施工时间比以前加快了3～4天，提前了总的工程完工时间，得到了施工单位的很好的评价，既为他们解决了多年来未解决的问题，也为施工单位提高了工作效率，现在该分动力装置在灌浆施工中得到了较广泛的运用。

4 结论及建议

（1）钻机在钻井工作时，必须脱开此分动装置的齿轮啮合，拆掉钻机操纵阀上的给进油液，并用堵头堵上操纵阀上孔口；

（2）钻机在施工灌浆时，必须脱开钻机的变速箱齿轮啮合，让钻机在空档位上，由该动装置为给进动力；

（3）安装此分动箱时，注意齿轮与钻机分动箱齿轮安装距必须控制准确，在加工箱体时就必须控制好安装尺寸距离，以防造成安装误差；

（4）钻机在施工灌浆时，根据需要调整钻机的分动箱齿轮二档啮合，使钻机在不同档位上，让此分动力装置输出高、低两档速速。