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『壹』 錨桿鑽機及MGJ-型錨桿鑽機

(一)概述

錨桿鑽機廣泛用於水電站、鐵路、公路邊坡大噸位預應力錨固工程、排水孔的施工,以及預防滑坡、岩石坍塌等地質災害治理工程等,也適用於高壓旋噴引孔的施工。

MGJ-50型錨桿工程鑽機是一種機械動力頭式、液壓給進型工程鑽機,該機具有給進行程長、鑽進能力大、操作及搬遷方便、結構新穎等特點,是錨桿加固工程及其他工程地質鑽孔較為理想、實用的機型。

(二)錨桿鑽機的特點

1.MGJ-50型錨桿工程鑽機

MGJ-50型錨桿工程鑽機是動力頭形式、機械傳動,液壓給進、提升。在一個平面內鑽孔角度:電動機垂直、仰角(80°);柴油機垂直、水平(90°)任何角度鑽孔施工。動力頭轉速有低速型和高速型:低速型以沖擊回轉(潛孔錘)鑽進為主。機座有滑橇、輪胎兩種形式,供用戶選用。該機在淤泥質黏土中鑽進速度為15～20m/h。

2.YTM87型土錨鑽機

YTM87型土錨鑽機為輪胎式底盤、電力驅動的全液壓鑽機。既可使用螺旋鑽桿的乾式鑽進,也可使用帶護壁套管的濕式鑽進。該機可在水平和垂直方向的任意角度上鑽進。

3.QC-100型氣動沖擊式錨桿鑽機

QC-100型氣動沖擊式錨桿鑽機的工作原理是:利用氣動沖擊器驅動錘頭,使之連續打擊錨管,擠壓成孔與錨桿安裝同步完成。錨管管壁預先鑽孔(孔徑8～15mm,間距150～200mm),將其打入後,用水沖洗掉鋼管內渣土,即可在口部加壓注漿。該機適用於卵石層、砂礫層、雜填土層、混合覆蓋層,也適用於黏土層和砂層。成孔速度:中密卵石層300mm/min,其他鬆散介質1000mm/min。該機質量輕,運載方便,費用低。

(三)錨桿鑽機的型號和技術性能

幾種專用的錨桿鑽機的型號和技術性能如表4-17所示。

表4-17 錨桿鑽機主要技術性能

(四)MGJ-50型錨桿鑽機

該鑽機主要適用於土、岩錨桿、路基、壩基、擋土牆加固及爆破孔等鑽孔工程施工。

1.鑽機的主要特點

1)該鑽機是一種機械動力頭鑽機,鑽進口徑以110～130mm為主(最大可達180mm),鑽進深度60m,可以鑽垂直—水平間任意角度孔,當使用電動機做動力時,經過簡單調整,本機亦能鑽水平向上0°～90°的孔。

2)給進行程長達2300mm,可使用2m長的鑽桿,為適應施工空間較窄的特殊用戶需要,亦有給進行程較短的短桅桿及超短桅桿機型。

3)採用回轉或沖擊回轉鑽進方法,鑽進效率高。

4)結構簡單、新穎、質量輕,操作簡易,運輸移動方便。

2.主要技術參數

(1)動力機

該鑽機動力機可根據工程性質需要而選配電動機或柴油機。鑽機配用動力機參數如表4-18所示。

表4-18 配用動力機參數表

(2)基本參數

鑽孔直徑:130mm為主(可達180mm)。

鑽孔深度:60m。

鑽孔角度:垂直—水平間任意角度(使用電動機做動力時,經簡單調整亦能鑽水平向上0°～90°的孔)。

鑽桿:φ50mm或φ73mm;長度2m或1.2m(短桅桿機型用),0.8m(超短桅桿機型用)。

提升能力:額定22.0kN。

加壓能力:額定14.6kN。

提升速度:0.259m/s。

最大扭矩:2.8kN·m(當用電機,動力頭輸出轉速為32r/min時)。

(3)動力頭

形式:機械傳動式動力頭。

轉速:①當採用電動機做動力時,該鑽機的轉速如表4-19所示;②採用柴油機做動力該鑽機的轉速如表4-20所示。

表4-19 採用電動機做動力時轉速表

表4-20 採用柴油機做動力時轉速表

動力頭行程:2300mm或1500mm(短桅桿機型),800mm(超短桅桿機型)。

(4)油泵

型號:SCB32/12型雙聯齒輪泵。

排量:32+12L/min。

額定轉速:1500r/min。

工作壓力:8MPa。

最大壓力:10MPa。

(5)質量(不包括動力機)

900kg或830kg(短桅桿機型),800kg(超短桅桿機型)。

(6)外形尺寸

垂直孔工作時:長×寬×高為1990mm×1150mm×3525mm或1990mm×1150mm×2725mm(短桅桿機型),1990mm×1150mm×2325mm(超短桅桿機型)。

水平孔工作(運輸狀態)時:長×寬×高為3525mm×1150mm×1225mm或2725mm×1150mm×1225mm(短桅桿機型),2325mm×1150mm×1225mm(超短桅桿機型)。

3.總體結構及其主要部件

MGJ50型錨桿工程鑽機是一種機械傳動、液壓給進機械動力頭式鑽機,總體結構及主要組成部件和潤滑部位如圖4-28所示。

(1)鑽機的組成

鑽機由離合器與動力、變速箱與傳動軸、動力頭、桅桿、機架、液壓系統等部件組成,所有部件都集中安裝在機架上,裝載方式可以是滑橇式、鋼輪軌道式。

(2)鑽機的傳動系統

鑽機的傳動系統如圖4-29所示。動力通過彈性聯軸節、摩擦離合器,將運動傳至變速箱——動力頭,帶動鑽具旋轉,鑽機具有四正—反轉速,各速傳動路線順序如下:

一速:動力機→離合器→Z1→Z2→Z8→Z7→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

二速:動力機→離合器→Z1→Z2→Z4→Z3→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

圖4-28 鑽機總體結構及主要部件、鑽機潤滑部點陣圖

Ⅰ—離合器與動力;Ⅱ—變速箱與傳動軸;Ⅲ—動力頭;Ⅳ—桅桿;Ⅴ—機架;Ⅵ—液壓系統;1—加壓系統下鏈輪;2—油泵支架;3—離合器分離爪;4—活塞桿鏈輪機構;5—動力頭滑板;6—六方傳動軸套;7—油缸掛軸;8—六方傳動軸上軸承;9—加壓系統上鏈輪;10—變速箱旋轉軸;11—支腿軸承及螺旋;12—導向及移動輪軸承

三速:動力機→離合器→Z1→Z2→Z6→Z5→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

四速:動力機→離合器→Z1→Z3→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

反速:動力機→離合器→Z1→Z2→Z8→Z10→Z9→Z7→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

圖4-29 傳動系統示意圖

4.鑽機離合器與動力

鑽機動力選用S1100型柴油機或Y160M-4型電動機,通過彈性聯軸節與離合器主動盤連接並輸出動力,通過兩根B型皮帶(件J5)帶動油泵旋轉為鑽機液壓系統供油。

(1)離合器

離合器為典型的乾式雙片彈簧壓緊常閉式摩擦離合器,如圖4-30所示。特點為:結構簡單,操作方便。

圖4-30 離合器結構圖

1—防塵蓋;2—套;3—動力機組件;4—從動半聯軸器;5—離合器殼;6—分離爪;7—軸承蓋

J1—擋圈;J2—柱銷;J3—彈性圈;J4—墊圈;J5—油泵傳動裝置;J6—摩擦片總成;J7—中壓板;J8—離合器壓板;J9—彈簧;J10—分離杠桿;J11—軸套;J12—銷;J13—操縱裝置;J14—扭簧;J15—調整螺桿;J16—墊圈;J17—碳素彈簧;

B1—螺母M8;B2—墊圈8;B3-螺母M16;B4—墊圈16;B5—擋圈52;B6—軸承;B7—螺栓;B8—擋圈62;B9—軸承;B10—氈圈;B11—油封;B12—軸承;B13—墊圈;B14—銷;B15—螺母;B16—墊圈;B17—螺釘

摩擦片間隙由離合器外部的分離操縱機構保證,摩擦片磨損後亦由壓緊彈簧(件J9)進行自動補償,離合器的分離和結合是通過扳動離合器操縱手柄來實現,操縱機構的調整必須使3隻分離杠桿(件J10)與分離軸承(件B12)端面保持0.5mm左右間隙,過小或無間隙將使分離軸承與分離杠桿一起高速轉動而燒毀(該軸承無法加潤滑油),調整時旋轉每隻調整螺桿(件J15)上的兩只調節螺母(件B15),保證3隻分離杠桿與分離軸承端面間隙一致(均為0.5mm),調好後將兩只螺母鎖緊,以防松脫,並注意當鑽機較長時間不用時,應將離合器操縱手柄放在離合器結合位置,不致因離合器壓緊彈簧長期壓縮而過早失效。

(2)變速箱

鑽機變速箱(圖4-31、圖4-32)是通過一個變速手柄集中操作控制3隻撥叉撥動箱內3隻換擋齒輪使變速箱獲得四正一反輸出轉速,撥叉操縱機構裝有變速定位和擋間互鎖裝置,確保了變擋可靠,不致亂擋。

變速箱內一對螺旋傘齒輪,將來自動力機的水平軸旋轉運動變成90°垂直軸旋轉運動,並通過六方傳動軸將運動傳至動力頭。變速箱通過固定在箱體上的左、右轉軸架裝在鑽機機架上,並可繞該軸旋轉,該左、右轉軸的軸心線即是動力機→離合器→變速箱輸入軸的中心線。

(3)桅桿

鑽機桅桿是由兩根16a槽鋼焊接的桅桿體和油缸-鏈條組成的升降系統所構成。桅桿體前面焊有兩條滑軌,動力頭沿滑軌上下移動,下端面裝有輔助支撐頭(MGJ-0414-0),靠伸縮油缸(MGJ-0415-0)將其壓在工作面上,以保證鑽進時工作平穩,桅桿體用4個螺栓與變速箱固連在一起,這樣變速箱繞左、右轉軸旋轉時即改變桅桿的角度,從而使鑽機可鑽進垂直—水平間任何角度孔,桅桿的角度調定後用桅桿後面兩根撐桿(件7)固定,桅桿體上下端固定有孔口板(MGJ-0409-0,MGJ-0421-0),上面裝有(可以更換)不同直徑的補心,供開孔時導向用。油缸—鏈條組成的升降系統,其行程2300mm(長桅桿機型)或1500mm(短桅桿機型),800mm(超短桅桿機型)。

(4)動力頭

把動力頭(圖4-33、圖4-34)安裝在滑板上,滑板安裝在桅桿的兩條滑道上,通過升降裝置鏈條拖動,做上下移動。同時通過六方傳動軸將運動傳入動力頭,並帶動鑽具旋轉。

動力頭實際上是一個一級齒輪減速箱,從動軸的中心線即為鑽孔的中心線,在從動六方軸套內裝有水龍頭,下邊的變絲接頭直接與鑽桿絲扣連接。通過水龍頭(圖4-35)不僅可將冷卻液(氣)送進孔底,而且通過內外六方軸套將扭矩傳給鑽具。通過動力頭的升降提下鑽具升降系統原理如圖4-36所示。

(5)液壓系統

鑽機的液壓傳動系統是由雙聯齒輪油泵、油箱、多路換向閥、油管和接頭及各執行機構等組成。如圖4-37所示為液壓傳動系統原理圖,圖4-38所示為液壓系統各手柄操作示意圖,圖4-39所示為液壓系統圖。

圖4-31 變速箱(一)

1—二、三擋齒輪;2—套;3—副軸齒輪;4—軸承蓋;5—副軸;6—二、四擋齒輪;7—軸齒輪;8—左轉軸;9,10,21,26,29,32,33,34,64—紙墊;11—軸套;12—小圓弧錐齒輪;13—軸套;14—輸出軸;15—軸承蓋;16—補償墊;17—主箱體;18—大圓弧錐齒輪;19—補償墊;20—軸承套;22—壓蓋;23—A軸;24—橫軸齒輪;25—壓蓋;27—壓蓋;28—副箱體;30—輸出軸齒輪;31—墊圈;59—蓋;60—右轉軸;61—主軸;62—齒輪;63—一、三擋齒輪;65—墊圈;66—套;67—雙聯齒輪;68—倒擋齒輪;69—倒擋軸;70—套;

B1—306軸承;B2—64903滾子軸承;B3—209軸承;B4—擋圈;B5—207軸承;B6—螺栓;B7—墊圈;B8—螺栓;B9—墊圈;B10—36307 軸承;B11—36310 軸承;B12—螺母;B13—墊圈;B14—螺栓;B15—螺釘;B16—212軸承;B17—油封;B18—螺栓;B19—低碳鋼絲;B46—螺栓;B47—墊圈;B48—擋圈;B49—軸承;B50—擋圈;B51—螺栓;T26—潤滑油液面檢查螺釘;T27—滑動軸套;T28—定位銷

圖4-32 變速箱(二)

35—套;36—銅墊圈;37—軸;38—中間齒輪;39,48,53,55—紙墊;40—軸齒輪;41—壓蓋;42—定位套;43—壓蓋;44—防護套;45—墊片;46—防護圈;47—傳動軸;49—蓋板;50—二、四擋撥叉;51—一、三擋撥叉;52—倒擋撥叉;54—軸承套;56—頂蓋;57—二、四擋撥叉軸;58—倒擋撥叉軸;

J1—油塞;J3—油塞;J4—墊圈;J5—孔用螺栓;J6—封蓋;J7—止動銷;J8—止動銷釘;J9—彈簧;J10—封蓋;J11—紙墊;J12—側箱蓋;J13—側箱蓋上蓋;J14—一、三擋撥叉軸;J15—防松墊片;J16—蓋;J17—球形蓋;J18—橡膠墊;J19—球形蓋;J20—彈簧;J21—變速手把;J22—限位板;J23—止動螺釘;J24—紙墊;J25—手把套;

B20—銷;B21—64907滾子軸承;B22—O形密封圈;B23—擋圈;B24—213軸承;B25—油封;B26—低碳鋼絲;B27—螺釘;B28—螺栓;B29—墊圈;B30—銷;B31—螺栓;B32—銷;B33—螺栓;B34—墊圈;B35—墊圈;B36—螺母;B37—油封;B38—擋圈;B39—軸承;B40—油杯;B41—螺釘;B42—螺栓;B43—低碳鋼絲;B44—鋼球;B45—低碳鋼絲

圖4-33 動力頭(一)

2—內制動圈;3—套;4—上壓蓋;5—外製動圈;6—水龍頭;7—蓋板;8—螺栓;9—擋駕板;

J4—下壓蓋;J5—紙墊;J7—紙墊;J8—防污罩;J9—封污塊;J10—防護套;J11—上壓蓋;J12—托油盤;J13—主動齒輪;J14—軸套;J15—下壓蓋;J16—紙墊;J17—墊片;J18—防護套;J19—防護圈;

B4—油封;B5—軸承;B6—螺栓;B7—軸承;B8—螺栓;B9—墊圈;B10—擋圈;B11—油封;B12—螺栓;B13—墊圈;B14—螺釘;B15—螺栓;B16—螺釘;B17—油杯;B18—擋圈;B19—軸承;B20—油封;B21—墊圈;B22—螺栓;B23—低碳鋼絲;B32—墊圈;B33—低碳鋼絲

雙聯齒輪泵由大泵、小泵組成,有共同吸油管路,當正常鑽進,用動力頭起落桅桿及伸縮油缸工作時,由分配轉閥控制小泵工作(分配轉閥手柄「Ⅰ」位置),當快速提升或下降鑽具時,可控制大、小泵聯合工作(分配轉閥手柄「Ⅱ」位置)(圖4-37)。

多路換向閥由溢流閥、動力頭升降操縱閥和輔助支撐頭(伸縮油缸)操縱閥所組成。溢流閥在鑽機出廠時已將系統壓力調至額定工作壓力8MPa,操作者可根據工作需要通過溢流閥快速增壓手柄或微動調壓手輪調節所需系統壓力,動力頭升降操縱閥是四位四通閥,操縱該閥手柄可使動力頭上升、下降、停止及鑽具稱重;伸縮油缸操縱閥是三位四通閥,可控制輔助支撐頭伸出、縮回(圖4-38)。

圖4-34 動力頭(二)

1—主軸;10—調整墊;

J1—從動齒輪;J2—滑板;J21—六方傳動軸套;J22—滑塊;J23—壓板;J24—調整墊;J25—滑塊;J26—箱體;

B1—鍵;B2—墊圈;B3—螺栓;B24—墊圈;B25—螺栓;B26—油杯;B27—鍵;B28—螺釘;B29—銷;B30—螺釘;B31—螺母

圖4-35 φ50mm鑽桿水龍頭

1—傳動殼體;2—座蓋;

J1—接頭;J2—心管;J3—彈簧;J4—環墊;J5—隔套;J6—軸承套;

B1—氈圈40;B2—8108軸承;B3—1000907軸承;B4—氈圈35;B5,B6,B7—V形密封圈

圖4-36 升降系統原理圖

圖4-37 液壓傳動系統原理圖

圖4-38 液壓系統各手柄操作示意圖

圖4-39 液壓系統圖

1—油箱;2—操縱板;3—給進油缸上油管;4—給進油缸下油管;5—卡子;

J1—吸油管;J2,J13,J15,J19,J24,J27,J33—鉸接管接頭體;J3,J6,J7,J20,J26,J30—密封墊圈;J4—吸油管接頭;J5—雙聯齒輪油泵;J8,J9,J17—高壓軟管;J10—加油管;J11—泄油管;J12,J18,J25,J28,J34,J32—鉸接螺栓;J14—分配閥;J16,J31—直通接頭;J21—壓力表油管;J22—操縱閥;J23—換向閥;J29—鑽壓管油管;

B1—螺釘;B2,B3—墊圈;B4,B5—密封圈;B6—鑽壓表

分配轉閥、多路換向閥及鑽壓表(即系統壓力表)同裝在一個操縱面板上,該操縱板通過兩根銷軸插裝在機架上,工作時拔出一根銷軸,操縱板即繞另一根銷軸旋轉至有利操作的位置(圖4-38)。

5.鑽機的使用與操作

(1)鑽機操作手柄

除圖4-38所示液壓操縱手柄外,還有鑽機離合器(圖4-30)和變速箱(圖4-31、圖4-32)中的操縱手柄。

(2)鑽機就位與安裝

1)將鑽機運抵工地,使其盡量對准孔位。

2)對滑橇底座應用地腳螺栓緊固在機台木上,鑽機地腳螺栓在打垂直孔時,孔口位置安裝尺寸如圖4-40所示。

圖4-40 鑽機地腳螺栓安裝尺寸圖(單位:mm)

6.鑽機的維護與保養

(1)鑽機用油及潤滑

1)鑽機使用的油料。①液壓系統、動力頭導軌使用機械油(GB443-64):夏季HJ-30;冬季HJ-20。②變速箱使用齒輪油(SYB1103-625):夏季 HL-30;冬季 HL-20。③動力頭齒輪及軸承使用二硫化鉬潤滑脂或4號鈣基潤滑脂(ZG-4)。④其他各部位潤滑使用2號鈣基潤滑脂(ZG-2)。

2)潤滑部位及要求。變速箱主箱體、副箱體加油麵均以各自的油塞溢出為限。其他部位見圖4-28中羅馬數字所示。

(2)鑽機的定期保養

1)班保養。①擦洗鑽機外表面,注意鑽機六方傳動軸及動力頭滑軌,鏈條表面清潔,保持良好的潤滑。②檢查變速箱主、副箱體及液壓油油箱油位。③按潤滑要求加潤滑油、潤滑脂(圖4-28)。④檢查各部位漏油情況,並加以排除。⑤檢查鑽機表露在外面的螺栓、螺母、定位銷等是否松脫。⑥消除班內發生的其他故障。

2)周保養。①徹底進行班保養。②根據需要加潤滑油、潤滑脂。③排除本周發生的其他故障。

3)月保養。①徹底進行班保養和周保養。②清洗油箱過濾器,更換變質或污染了的液壓油。③檢查變速箱潤滑油,如發現變質或污染應及時更換。④檢查各零件、部件完好情況,有損壞應及時修理或更換,不可帶傷工作。

7.鑽機常見故障及排除方法

鑽機常見故障及排除方法如表4-21所示。

表4-21 鑽機常見故障及排除方法

8.鑽機操作補充說明

1)採用電動機做動力時,該鑽機亦能鑽水平向上0°～90°的孔,但必須按以下做簡單調整:①將水龍頭反向安裝;②油泵旋轉180°方向安裝;③改變電動機旋轉方向。

注意:以上方法不能用於以柴油機為動力的鑽機。

2)MGJ-50錨桿鑽機液壓夾持器使用說明

液壓夾持器安裝於鑽機桅桿頂端,當鑽機液壓系統的液壓油通入夾持器後,操縱夾持器換向閥,夾持器即可具有夾緊或松開鑽具的功能。

夾持鑽具規格:φ50～120mm;最大夾持力:30kN。