液壓鉆機技術(shù)改造

王 鋒

中國水利水電第七工程局成都水利水電建設工程有限公司成都市

1.概述

中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司主要從事水工建筑物基礎處理工程施工、地基與基礎工程施工。擁有各型進口全液壓錨固鉆機多臺套及國產(chǎn)宜昌黑旋風全液壓錨固鉆機鉆機1臺。公司購進黑旋風巖土錨固鉆機由冶金部探礦技術(shù)研究所于1994開始研究設計，設計者是在參考了國內(nèi)外各型鉆機性能后，以國外鉆機為模型來研制的。由于當時可以借鑒的設備較少，加之研制開發(fā)費用的局限性，該機型在試制成功后就存在很多缺陷。目前，國內(nèi)各施工單位引進的國外先進鉆機主要有：瑞典產(chǎn)atlas copocoA66CB系列鉆機，德國產(chǎn)KLEMM KR803系列、KR805系列鉆機。該類鉆機的優(yōu)點主要是：故障率低、操作系統(tǒng)輕便靈活、充足的動力及強大的給進、提升力和扭矩，鉆孔能力強、成孔質(zhì)量高。為此，YZB-1全液壓錨固鉆機的升級改造要充分借鑒國外鉆機的優(yōu)點，盡量達到國外進口全液壓鉆機的性能指標，以提高公司復雜地層鉆孔施工的整體實力。

2.鉆機狀況

公司于2004年購進該鉆機后，因其生產(chǎn)能力極低，基本上處于閑置狀態(tài)。在使用過程中由于該鉆機諸多設計存在缺陷而故障不斷，致使該機一直處于用一時停一時的狀態(tài)，其缺陷主要有以下幾點：

（1）整機結(jié)構(gòu)不合理。由于機箱過大，在設備運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪音大、震動大，結(jié)構(gòu)件經(jīng)常因共振而疲勞斷裂。

（2）鉆機發(fā)動機與主、副油泵聯(lián)接不合理。鉆機采用三角皮帶傳動，而且還要由壓盤式離合器配合使用，否則發(fā)動機不能啟動。另外，由于皮帶傳動的缺點較多（松弛、打滑等）而導致傳動功率損耗比較大，引起工作部分壓力不足。

（3）主、副油泵配置不正確。該機設計時只考慮了行走時所需求的壓力和流量，忽略了鉆進時回轉(zhuǎn)和給進的壓力需要，從而導致了行走有力鉆進時無力，甚至連變幅油缸都不能動作。

（4）控制回路全部采用直接控制，這是操縱上的主要缺點。首先控制不精確；其次由于直接控制高壓油路，加之使用的都是國產(chǎn)閥件，長時間運轉(zhuǎn)就會出現(xiàn)漏油。

（5）液壓系統(tǒng)采用定量輸出，執(zhí)行元件體現(xiàn)的就是泵的額定功率減去損耗，那么實際輸出就遠遠低于理論計算壓力和扭力。

3.升級改造

結(jié)合施工、維修保養(yǎng)中的具體情況并充分借鑒各種國外進口鉆機的優(yōu)點，對全液壓錨固鉆機采取如下改造措施。

（1）采用北內(nèi)913-F發(fā)動機替代其原機安裝的北內(nèi)912-F發(fā)動機，使其輸出功率增加。

（2）將原有的手動換向閥改裝為先導控制主閥，加裝節(jié)流閥、調(diào)壓閥、散熱器、回油濾清器、壓力表等通配件來構(gòu)成液壓回路。

（3）采用國產(chǎn)換向閥ZL25H-2OT替代原鉆機行走操作閥，將原鉆機側(cè)面操作方式，改換為國際通用尾部操作方式，使之行走操作便捷，視野更為開闊，解決了運輸裝車時，側(cè)面操作無法上車的問題。

（4）整機液壓油管接頭形式采用國際通用的錐形接頭，提高配件的互換性。

（5）將原來的外置空氣濾清器設置在發(fā)動機隔艙內(nèi)，防止了灰塵和雨水的進入，有效提高發(fā)動機使用壽命。

（6）調(diào)整鉆機發(fā)動機安裝位置，預留安裝A10V071前、后高壓油泵的有效空間；更換液壓油泵，將原鉆機國產(chǎn)MXBS1-H100FL主油泵、CBY2040齒輪泵、CBY2010齒輪泵，升級為國產(chǎn)貴陽A10V071前、后泵（此泵與國外油泵參數(shù)相同）。

（7）發(fā)動機通過高精度同心花鍵軸傳動與高壓油泵連接方式，替代原機三角皮帶傳動，發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速與高壓油泵所需轉(zhuǎn)速相匹配，滿足了高壓油泵的壓力和排量，實現(xiàn)與其他國外進口鉆機的主要配件的互換性。

（8）夾持器和擰管器采用進口atlas鉆機的夾持機構(gòu)方式。

（9）增設電氣保護系統(tǒng)，能直觀檢測發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和有效的保護發(fā)動機運行安全。

（10）動力頭加裝緩沖裝置，克服因鉆孔過程中潛孔錘對動力頭產(chǎn)生的沖擊力，更有效地保護動力頭傳動齒輪、軸承、密封偶件及液壓馬達，延長動力頭的使用壽命。

（11）采用強制風冷散熱器方式，有效降低因鉆機長時間運轉(zhuǎn)工作時液壓油的溫度，克服液壓油溫度升高所導致的密封偶件老化、漏油等現(xiàn)象。

（12）將原鉆機串聯(lián)的雙液壓油箱改裝為獨立油箱，體積由原來的280L加大到360L，加強液壓系統(tǒng)的散熱效果。

（13）借鑒采用國外atlas鉆機的操作臺形式，將原機固定置于中部側(cè)面的獨立的變幅操作閥塊，調(diào)整、集中到到統(tǒng)一的操作臺上，變原先為兩個人同時操作為一個人獨立操作。

4.改造效果

改造后鉆機外觀簡潔、美觀、人性化；液壓系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，各系統(tǒng)匹配良好，進給、起拔力大大增強；操作簡單方便；增加的電路保護系統(tǒng)、強制散熱系統(tǒng)能有效降低鉆機的故障發(fā)生率；改進后的操作系統(tǒng)輕巧、靈活，降低了操作者的勞動強度、保障了操作者的安全；操作平臺及其他機構(gòu)的位置調(diào)整使維修保養(yǎng)便利；大量采用國內(nèi)通用標準件降低維修成本，縮短了維修周期。改造前后鉆機主要技術(shù)性能對比見表1。

表1 改造前后鉆機主要參數(shù)對比

5.結(jié)語

國產(chǎn)黑旋風錨固鉆機升級改造后，強勁的動力能滿足各種氣候和地層條件下的鉆孔施工需要，提高了鉆機的工作范圍、鉆孔工效及質(zhì)量。當前，國外產(chǎn)全液壓錨固鉆機售價達200～300萬人民幣，國產(chǎn)黑旋風鉆機在當時購進時價值才20多萬，現(xiàn)經(jīng)過升級改造后，技術(shù)參數(shù)基本達到了國外鉆機的技術(shù)性能，性價比高，同時，鉆機經(jīng)技術(shù)改造，極大提高了公司設備的整體施工能力。