關(guān)于大型鉆機(jī)鉚焊制造工藝分析

彭 真

（湖南省地勘局 探礦機(jī)械研制中心，長沙 410100）

礦產(chǎn)是重要的資源，也是各行各業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，因此，礦產(chǎn)開采對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障民生有著重要的作用。近年來，隨著礦產(chǎn)開采工作的不斷推進(jìn)，對深層礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)成為其工作的主要內(nèi)容。在礦產(chǎn)勘探中，鉆機(jī)發(fā)揮了重要作用。而隨著礦產(chǎn)勘探從淺層次向深層次轉(zhuǎn)變，鉆機(jī)的質(zhì)量和技術(shù)水平也必須不斷提升。制造工藝是決定鉆機(jī)質(zhì)量和技術(shù)水平的重要因素。所以，研究鉚焊制造工藝，提高制造的精度和零件質(zhì)量，對保障大型鉆機(jī)工作效率有著重要的意義。

1 XY-44A型鉆機(jī)介紹

XY-44A型鉆機(jī)是湖南省地勘局探礦機(jī)械研制中心自主研發(fā)制造的一種大型鉆機(jī)。該型號鉆機(jī)是一種中深孔巖心鉆機(jī)，它不僅適用于以合金、金剛石為主進(jìn)行大、小口徑的巖芯鉆探，還可用于工程地質(zhì)勘察以及建筑工程、水電工程、公路、鐵路和港口等領(lǐng)域的工程施工。

XY-44A型鉆機(jī)具有以下特點(diǎn)：采用汽車變速箱和離合器，結(jié)構(gòu)緊湊、合理，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，傳動效率高，裝拆方便。合理的轉(zhuǎn)速范圍且轉(zhuǎn)速級數(shù)多，低速扭矩大，使用范圍廣。配有水剎車，深孔鉆進(jìn)，下鉆平穩(wěn)安全。具有兩檔反轉(zhuǎn)速度，便于孔內(nèi)事故處理。鉆機(jī)的功率大。結(jié)構(gòu)先進(jìn)，布局合理，便于維修、保養(yǎng)。體積小，重量輕，可拆性好。鉆機(jī)立軸的給進(jìn)行程長，有利于提高鉆進(jìn)效率，減少堵鉆、燒鉆等事故的發(fā)生。移車平穩(wěn)，固定簡單可靠，高速鉆進(jìn)穩(wěn)定性好。鉆機(jī)操縱手柄少，布局合理，操縱靈活可靠。鉆機(jī)卡盤采用液壓柱銷式，夾緊可靠，不傷主動鉆桿。

圖1 XY-44A型鉆機(jī)實(shí)物圖

2 井架制造和衍裝工藝分析

從圖1可以看出，鉆機(jī)的井架是其重要的組成部分。該型號的鉆機(jī)井架組成零件主要有主體、油管臺、二層臺、井架附件、人字架和籠梯等。對于鉆機(jī)的井架制造而言，其難度主要在主體的精度控制方面，此外，井架主體與人字架之間的配裝也是井架制造的主要內(nèi)容和難點(diǎn)之一。

XY-44A型鉆機(jī)的井架主體主要分為五段，而且各段之間通過井架大片連接。因此，各段的衍裝是確保井架主體精度的關(guān)鍵所在。為了保證主體的各部分之間連接的接口間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求，就需要對接口進(jìn)行認(rèn)真研磨，以保證各段之間的接觸間隙在一定范圍內(nèi)。同時(shí)，可以采用連接銷配裝點(diǎn)焊耳板的方法來規(guī)定各段之間的連接部位。在這個過程中，采用合理的焊接方式和順序至關(guān)重要。為了減少焊接后的打磨處理時(shí)間，可以利用多位簡單焊接的方法，對焊接輸入熱進(jìn)行合理控制，從而保證井架的垂直度和直線度。這樣就能有效避免井架因?yàn)楹附禹樞騿栴}而導(dǎo)致的變形現(xiàn)象。

完成井架的預(yù)制工作后，人們就需要進(jìn)行大片連籠工作。大型鉆機(jī)的井架連籠主要分為兩個部分，一是井架橫撐和斜撐的配裝連籠，二是天車、二層臺和籠梯等部分的配裝連籠。為了保證衍裝尺寸，單純依靠焊接是無法控制的，因此必須采用定位地錨配合的方法。將地錨配置在井架兩個大片兩側(cè)的適當(dāng)位置，并通過反變形控制，實(shí)現(xiàn)對井架衍裝的精度控制。同時(shí)，可以通過預(yù)配裝，避免一些小部件對井架主體產(chǎn)生的干涉作用。預(yù)配裝一般都是在井架臥衍時(shí)完成，通過預(yù)配裝可以觀察配裝方式是否合理。

此外，在井架衍裝過程中，要保證其全場范圍內(nèi)，單片對角誤差、總對角誤差都在合理范圍之內(nèi)，各部件組裝時(shí)的間隙以及局部間隙都必須精確控制。為了提高配裝效率，人們可以采用芯軸和工裝，以便提供更好的技術(shù)支持。

3 人字架的預(yù)制及井架主體與人字架配裝

對于大型鉆機(jī)而言，人字架與井架主體的配裝也是一項(xiàng)重要的工作。人字架的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，主要包括大橫梁、四個撐桿（左右前后）、兩組拉桿和橫梁操作臺。這些部件的制造也必須符合一定的要求。因此，在制造過程中，人們需要注意以下幾點(diǎn)。

一是對于左右前三個撐桿，應(yīng)該通過分體加工的方式，精確控制其下部耳座的尺寸，以符合安裝的需要。當(dāng)完成整體放樣點(diǎn)焊后，可以對其上部分進(jìn)行加工。這些工作完成后，就可以通過施焊方式完成其與井架的配裝。

二是對于左右后撐桿，其上下部的耳座需要分體加工。在鉚焊組對時(shí)，需要首先對上部分的耳座進(jìn)行施工，將其與H鋼焊接在一起，然后根據(jù)上部耳座尺寸選擇下部耳座尺寸。此外，下部耳座需要到人字架衍裝時(shí)再進(jìn)行焊接。

三是對于人字架與井架主體的配裝而言，關(guān)鍵在于兩者間的一段耳板的配裝。為了保障耳板配裝的精度，衍裝前，需要根據(jù)四個連接耳座的尺寸做好放樣工作，并預(yù)先設(shè)計(jì)好工裝程序。

除了井架和人字架等部件之外，對于鉆機(jī)的底座處理也是保障其質(zhì)量和技術(shù)水平的重點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用來看，那些影響底座整體起升的因素都是鉆機(jī)制造工藝中需要重點(diǎn)控制的對象，這就需要嚴(yán)格的程序控制。

對于底層和頂層的組裝程序而言，首先應(yīng)該完成工字鋼的焊接，完成組焊工作，其次是各個部件之間的精確組裝，最后是底層和頂層之間的總裝。對于中層部件的組裝而言，首先要完成各個部件之間的組裝，其次是完成校型工作和機(jī)械加工過程，最后是中層的總裝。而對于底層和頂層組裝而言，應(yīng)該確保前后橫梁孔在同一軸上，且橫梁孔必須垂直于底座橫截面，平行于底座井眼中心線。因此，在底層和頂層組裝過程中，需要對左右上座和左右下座的組裝進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免誤差過大。

4 結(jié)論

大型鉆機(jī)鉚焊制造是體現(xiàn)國家制造水平的重要內(nèi)容之一，隨著我國制造水平的不斷提高，鉆井裝備的質(zhì)量和制造水平也不斷增強(qiáng)，這對提高我國大型鉆機(jī)的國際競爭力有著很重要的意義。制造工藝的控制是決定大型鉆機(jī)質(zhì)量和技術(shù)水平的重要因素，因此，未來對大型鉆機(jī)的改進(jìn)，仍需從制造工藝入手。優(yōu)化制造工藝，提高制造精度，降低制造成本將是我國大型鉆機(jī)發(fā)展的重要方向。