鉆壓表表盤計(jì)算及其在鉆機(jī)上的應(yīng)用

姜建建

（連云港黃海機(jī)械股份有限公司，江蘇 連云港222062）

鉆壓表是鉆機(jī)液壓傳動系統(tǒng)的壓力指示器，用以顯示液壓系統(tǒng)的壓力，并可根據(jù)它來控制鉆孔孔底壓力，指導(dǎo)進(jìn)行加壓或減壓鉆進(jìn)。此外，亦可顯示鉆具稱重時的數(shù)據(jù)。

1 鉆壓表表盤計(jì)算

結(jié)合圖1鉆機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖可以計(jì)算稱重、加壓鉆進(jìn)和減壓鉆進(jìn)時所受的力，具體如下：

鉆機(jī)稱重時所受的力：

鉆機(jī)加壓鉆進(jìn)時所受的力：

式中：N——給進(jìn)油缸數(shù)量；

P——系統(tǒng)壓力，MPa；

D——給進(jìn)油缸缸徑，mm；

圖1 鉆機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

d——給進(jìn)油缸活塞桿徑，mm。鉆機(jī)減壓鉆進(jìn)時所受的力計(jì)算等同于稱重時的力。

2 鉆壓表在鉆機(jī)上應(yīng)用

鉆壓表由指針、刻度表盤、表殼及緩沖器等組成。儀表殼體內(nèi)充以一定數(shù)量的甲基硅油?？潭缺肀P設(shè)有“靜盤”和“動盤”兩個表面。“靜盤”上的綠色內(nèi)圈為液壓系統(tǒng)壓力刻度值單位MPa，液壓系統(tǒng)的工作壓力可直接從該內(nèi)圈上讀出?！办o盤”上的黃色外圈刻度值，是根據(jù)回轉(zhuǎn)器給進(jìn)油缸下腔的承壓面積與其液壓系統(tǒng)壓力的乘積而刻制的，其刻度從零開始按順時針方向增大，單位為kN，作為鉆機(jī)鉆具稱重時使用?！皠颖P”上的紅色字與刻度線，是根據(jù)回轉(zhuǎn)器給進(jìn)油缸上腔的環(huán)形承壓面積與其液壓系統(tǒng)壓力的乘積而刻制的，其刻度值單位為kN，作為加壓鉆進(jìn)時使用?！皠颖P”上的黑色字與刻度線，是根據(jù)給進(jìn)油缸下腔的承壓面積與其液壓系統(tǒng)壓力的乘積而刻制的，其刻度值單位為kN，作為減壓鉆進(jìn)時使用。

通過計(jì)算可以得出稱重壓力P和力F之間的一組數(shù)據(jù)，同樣可以得出加壓鉆進(jìn)、減壓鉆進(jìn)的每組數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)可以繪制出如下圖2靜盤和圖3動盤表盤刻度。

2.1 鉆具稱重

首先將鉆具提離孔底，再將液壓操縱閥的立軸給進(jìn)控制閥手柄置于“稱重”位置上且完全關(guān)閉給進(jìn)控制閥的針閥，調(diào)整多路換向閥手輪使系統(tǒng)壓力為零，此時給進(jìn)油缸的上腔與油箱相通，下腔被封閉，鉆具重量完全被下腔油壓所平衡，孔底壓力指示器靜盤上指針指示的黃色刻度值即為鉆具重量。

圖2 靜盤刻度（例）

圖3 動盤刻度（例）

2.2 加壓鉆進(jìn)

根據(jù)地質(zhì)條件計(jì)算出孔底所需壓力值，例如需30kN，而鉆具重量小于30kN，則加壓值應(yīng)為30kN－鉆具重量＝加壓值。如果鉆具重量為10kN，則加壓值應(yīng)為20kN。旋轉(zhuǎn)動盤使加壓給進(jìn)刻度的10kN刻度線對準(zhǔn)靜盤稱重刻度的0刻度線并鎖定動盤。

將立軸給進(jìn)換向閥操縱手柄置于下降位置。調(diào)整給進(jìn)控制閥的調(diào)節(jié)螺蓋按逆時針方向旋轉(zhuǎn)并鎖定，此時調(diào)整液壓操縱閥的調(diào)壓閥手輪，將指針指向并保持在動盤加壓刻度的30kN處即可。給進(jìn)速度的快慢取決于給進(jìn)控制閥調(diào)整的程度。逆時針調(diào)整，給進(jìn)速度加快；順時針調(diào)整，給進(jìn)速度變慢。

2.3 減壓鉆進(jìn)

根據(jù)地質(zhì)條件計(jì)算出孔底所需壓力值，例如需30kN，而鉆具重量大于30kN，則減壓值應(yīng)為鉆具重量－30kN＝減壓值。如果鉆具重量為50kN，則減壓值應(yīng)為20kN。旋轉(zhuǎn)動盤使減壓鉆進(jìn)的20kN刻度線對準(zhǔn)靜盤稱重刻度0刻線處并鎖定動盤。

將立軸給進(jìn)換向閥操縱手柄置于上升位置。調(diào)整給進(jìn)控制閥的調(diào)節(jié)螺蓋按逆時針方向旋轉(zhuǎn)并鎖定，此時調(diào)整多路換向閥組前部的調(diào)壓閥手輪，將指針指向并保持在動盤減壓鉆進(jìn)刻線的零刻度線處即可。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版第4卷［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2］馮德強(qiáng).鉆機(jī)設(shè)計(jì)［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2005.