立轴式钻机的传动系统设计及分析

    　机械传动、液压给进的立轴式钻机，是目前国内外广泛使用的一种主要机型。现代立轴式钻机为了适应金刚石钻进工艺的需要，并兼顾硬质合金及钢粒钻进工艺的要求，提高了立轴转速(最高达2 500r/min)，扩大了调速范围，增加了速度档数(6～8档，多的达12～24档)。为了缩短升降和辅助工序的时间，采用上、下两卡盘，实现"不停车倒杆"、自动倒杆，以及加长立轴行程(600～800mm)等措施。由于绳索取心金刚石钻进的广泛应用，钻机上增加了绳索绞车。有些钻机升降机的升降手柄采用液压控制，在深孔钻机中采用涡轮变矩器。采用调速电机为动力，采用双联齿轮泵或变量叶片泵作为液压系统的动力源，给进液压缸操纵阀改用"OH"或"OY"型滑阀，为给进液压缸下腔油路设置给进速度控制阀,从而减少功耗，并能在液压泵卸荷的情况下，实现减压钻进、自重钻进和"称重"等等，都是钻机设备新的发展趋势。

　　下面结合XY-4型立轴式钻机，说明立轴式钻机的结构原理。XY-4型钻机主要适用于进行固体矿床勘探、工程地质勘查，也可用作浅层石油、天然气、地下水钻探和堤坝灌浆、坑道通风、排水孔的钻进。

　　1. 机械传动系统的组成

　　立轴式钻机的总传动系统由机械传动系统和液压传动系统组成(图3-1)。

　　图3-1 机械传动式钻机总传动系统方框图

　　机械传动系统一般包括三个传动链：回转器传动链、升降机传动链和液压泵传动链,回转器与升降机传动链是机械传动系统的主要组成部分， 它们往往共用一个传动链。 传动路线为：

　　液压泵传动链：动力经输入传动、液压泵传动装置传至液压泵。

　　2. 机械传动系统的任务

　　根据钻机的运动形式与特点，传动系统的任务是：

　　(1) 接通和切断动力;

　　(2) 变速与变矩，一般采用齿轮变速箱，深孔钻机也有带涡轮变矩器的;

　　(3) 分配动力和改变旋转方向;

　　(4) 改变运动形式，如将旋转运动转变为往复运动;

　　(5) 实现柔性传动与过载保护。

　　3. XY-4型钻机的机械传动系统

　　XY-4型钻机的机械传动系统如图3-2所示。该系统包括：摩擦离合器1、变速箱2、万向轴3、分动箱4、回转器5、升降机6等部件。变速箱与分动箱之间采用万向轴连接。变速箱输出4个正转速度与一个反转速度。分动箱对回转器来说还是一个两速变速箱，因而，回转器具有自101～1 191r/min的8个正转速度和83r/min、251r/min两个反转速度。升降机具有自43～164r/min的四档速度。