YCJF－20型全液压冲击反循环钻机结构特点及应用

唐爱国，王玉吉，李庆彬

(山东省地质探矿机械厂，山东济南 250014）

YCJF－20型全液压冲击反循环钻机结构特点及应用

唐爱国，王玉吉，李庆彬

(山东省地质探矿机械厂，山东济南 250014）

简要介绍了YCJF－20型全液压冲击反循环钻机的结构特点、性能参数以及应用情况。

全液压冲击反循环钻机;结构特点;施工效率

1 概述

YCJF－20型钻机是我厂在YCJF－25型钻机成功应用的基础上，为满足用户施工中小口径钻孔灌注桩的要求而精心设计的一种机型。该机型传承了YCJF－25型钻机的先进设计理念和成熟技术，并对钻机进行了优化设计，使钻机性能更加稳定，系统匹配更加合理，结构布局更加紧凑，外观线条更加顺畅，搬迁运输更加方便。

2 YCJF－20型全液压冲击反循环钻机的特点

(1）钻机为全液压传动，采用独特的液压油缸冲击方式，传动平稳，噪声低，功率消耗小，过载保护好。

(2）钻机实现了机、液、电一体化，自动冲击和自动给进采用单片机控制，操作集中、方便、省力、安全、可靠。自动冲击方式和手动冲击方式可随意选择，冲击行程、冲击频率可无级或有级调整，能适应多种地层的施工要求。

(3）钻机具有自动放绳给进功能，在冲击过程中，根据冲击钻头进尺情况，可适时、适量自动放绳，充分发挥钻头的冲击能量，避免打空锤，可有效地提高钻进效率。也可以选择手动放绳，灵活掌握冲击给进。

(4）钻机冲击方式独特，实现了钻头平稳提升，自由下落。钻头质量大，冲击功高，能适应大口径施工。钢丝绳、弹簧等主要工作部件使用寿命长，钻机易损件少，使用成本低。

(5）钻机配有液压步履，在施工现场可方便移位。液压步履装在钻机底盘上，与钻机一体运输，不用拆卸。

(6）钻机钻塔起、落为液压控制，平稳、安全、操作方便。

3 YCJF－20型全液压冲击反循环钻机的性能参数

(1）钻孔直径:0.7～2.0 m

(2）钻孔深度:80 m

(3）钻头最大质量:6 t

(4）冲击行程:0.1～1.3 m

(5）冲击频率:0～30次/min

(6）主卷扬提升能力:100 kN

(7）主卷扬钢丝绳规格:6×37－26×110 m

(8）副卷扬机提升能力:30 kN

(9）副卷扬机钢丝绳规格:6×37－15－1700× 90 m

(10）工具卷扬机提升能力:20 kN

(11）工具卷扬机钢丝绳规格:6×37－13－1700×60 m

(12）钻塔额定负荷:250 kN

(13）钻塔有效高度:7.5 m

(14）排渣方式:泵吸反循环

(15）主电机功率:55 kW

(16）主泵额定压力:19 MPa

(17）副泵额定压力:16 MPa

(18）主机质量:14 t

(19）运输尺寸(长×宽×高）:7370 mm×2300 mm×3030 mm

4 YCJF－20型全液压冲击反循环钻机的结构原理

YCJF－20型全液压冲击反循环钻机主要由液压动力站、操作台、主卷扬机、液压油缸冲击机构、钻塔、液压步履、底盘、副卷扬机、工具卷扬机组成。

4.1 液压动力站

液压动力站主要由电动机，主、副液压泵，油箱，冷却器，电控柜等组成。主泵采用斜轴式变量柱塞泵，给冲击机构和主卷扬机提供压力油，主泵输入功率为55 kW，转速1480 r/min，额定工作压力19 MPa，最高工作压力20 MPa。副泵为齿轮泵，给液压步履、副卷扬、工具卷扬和操作系统提供压力油，副泵输入功率5.5 kW，转速1440 r/min，额定工作压力16 MPa，最高工作压力17 MPa。油箱容积180 L，使用32号低凝液压油，油箱内设有回油滤器和吸油滤器，用以过滤液压油中的杂质。冷却器用以降低液压油温度。

4.2 操作台

操作台主要由电控箱和液压阀组成。电控箱主要是控制主泵、副泵、冷却器、工具卷扬机的启动与关闭;控制手动冲击与自动冲击、手动放绳与自动放绳、副泵压力的增加与减小的切换;在自动冲击状态下，由单片机自动控制冲击油缸换向;在自动放绳状态下，由单片机自动控制主卷扬机适时、适量自动放绳;操作台中间的液压比例先导阀用来控制主卷扬机正转、反转、停止和主、副卷扬机的制动;右侧的液压换向阀用于手动控制冲击油缸换向;左侧的液压换向阀用于控制副卷扬机正转、反转、停止;左下侧的减压阀手轮用于控制主泵的排量，可以用来改变主卷扬机转动速度或者冲击油缸的冲击频率;操作台上的压力表显示主泵(主泵泄荷，副泵工作时显示的是副泵的压力）工作压力和先导阀的工作压力。

4.3 主卷扬机

主卷扬机主要由液压马达、减速机、卷扬机和制动装置组成，卷扬机为双筒，带有差动装置，用于调整两根冲击钢丝绳的拉力平衡和提升钻头。液压马达可以正转、反转，由主泵和副泵分别供油，主泵供油用于主卷扬机提升或下降钻头，速度可无级调整。副泵供油用于主卷扬给进放绳或收绳，速度恒定。

4.4 液压油缸冲击机构

液压油缸冲击机构主要由冲击油缸和冲击轮组组成。冲击油缸为一特殊设计油缸，通过冲击轮组和钢丝绳提升、下降钻头，实现冲击钻进工作。冲击轮组除了传递油缸对钢丝绳的拉力外，还在上下运动中起导向作用。

4.5 钻塔

钻塔主要由起塔油缸、底座、塔身、塔梁、缓冲装置、天车等部分组成。通过起塔油缸可将钻塔竖起与放平，使钻机处于工作状态或运输状态，缓冲装置主要用于吸收冲击轮组的冲击振动，并对冲击钢丝绳导正，天车用于副卷扬和工具卷扬。

4.6 液压步履

液压步履可以使钻机在同一工地上短距离移动，对正孔位也比较方便。液压步履主要由铁履、横梁、滚轮组、油缸、液压操作阀组成。通过操纵阀可控制油缸运动，使钻机实现上下、前后、左右移动。

4.7 底盘

底盘主要用于安装联接钻机各个部件，其中孔口装置主要是安装、拆卸排渣管时的工作平台。

4.8 副卷扬机

副卷扬机主要用于提升或下降排渣管，该卷扬机具有快速下放功能。当冲击钻头在孔内遇卡时，可用副卷扬机提动冲锤冲击、振动被卡住的钻头，解除卡钻问题，冲锤质量以500～800 kg为宜。

4.9 工具卷扬机

工具卷扬机用于施工现场起吊配套钻具和工具使用。

该钻机的组成除了上述部件外，还配套有冲击锤头、排渣管、反循环钻进用6BS型砂石泵、3PNL型泥浆泵及泥浆管线等。

5 YCJF－20型全液压冲击反循环钻机的应用情况

YCJF－20型全液压冲击反循环钻机自投放市场以来，先后在兰渝铁路白龙江3号特大桥、济南市济洛路洛口桥、成都绕城高速公路工地、四川巴东至陕西高速公路等多个工地施工，施工口径多为1.2～1.8 m。还有多台钻机被国内工程集团带到非洲进行路桥施工。见图1～3。

图2 钻机在武汉市工地施工现场

图3 钻机反循环泵排出的完整卵砾石

在某些地层情况下，该钻机也可以采用正循环钻进工艺。如在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工时，为防止施工过程中塌孔，该冲击钻机一般采用正循环钻进方式。由6BS型砂石泵、3PN型泥浆泵、三通逆止阀、胶管组成的泥浆系统，可直接进行正、反循环工艺转变，操作简单。

通过多个施工工地与不同类钻机进行施工效率对比，在施工相同口径、相同地层条件的情况下，与回转钻机相比施工效率如下:

(1）在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工时，回转钻机是冲击反循环钻机的1.2倍;

(2）在卵、砾石层和基岩中施工时，冲击反循环钻机的效率是回转钻机的3倍，一般在砾径为5 cm以下的砾石层效率要提高2倍以上，5～10 cm的砾石层效率要提高3倍以上;钻进5级以下的岩石，效率是回转钻机的5～6倍。如遇大漂石、大块石、硬度较高的花岗岩回转钻机很难进尺，只能用冲击方法钻进。

该钻机的施工效率与单绳冲击钻机相比，由于反循环排渣效率高，各地层平均钻进效率是单绳钻机的2倍左右，在卵砾石地层是2.5倍左右，在硬岩地层效率更具优势。

2012年6月，在武汉绿地集团工地，该钻机与旋挖钻机相互配合，施工口径1.2 m的灌注桩。桩孔岩石以上部分用旋挖钻机施工，深度约在20～40 m之间，挖到岩石后，再用冲击反循环钻机进行入岩12 m的施工。该钻机在较硬的岩石中施工，平均3天就可完成入岩12 m的施工。这种施工工艺方法充分发挥两种设备和两种工艺方法的特长，优势互补，取得了较高的成孔效率，具有创新性，值得推广应用。

钻机用户普遍认为，该钻机施工效率高，成孔质量好，使用成本低，是冲击钻机中性价比较高的产品。钻机自动化程度高，特别是具有自动放绳、自动钻进功能，使钻机操作更加方便智能，大大减轻了操作者的劳动强度。

6 结语

生产施工应用表明，YCJF－20型全液压冲击反循环钻机，整体设计合理、技术先进创新，其总体水平达到国内领先，具有较好的应用前景。

［1］王繁荣.XD系列全液压动力头岩心钻机的研制和应用［J］.探矿工程(岩土钻掘工程），2011，38(12）:43－46.

［2］侯庆国.YCJF－25型全液压冲击反循环钻机［J］.探矿工程(岩土钻掘工程），2003，(S1）:174－175.

［3］邓承沂，盛春香.冲击反循环钻机施工特点浅析［J］.西部探矿工程，2004，(2）.

［4］李振亚.我国冲击循环桩孔钻机现状与发展［J］.探矿工程，2001，(1）:57－59.

［5］管佩先.冲击反循环钻机施工地下连续垃与大口径灌注桩简介［J］.探矿工程(岩土钻掘工程），2001，(1）:60－61.

［6］张亚东，王玉吉.CJF－12型冲击反循环钻机在浅海施工工艺［J］.山东国土资源，2007，23(2）.

Structural Characteristics of YCJF－20 Hydraulic Percussive and Reverse Circulation Rig and Its Application

TANG Ai-guo，WANG Yu-ji，LI Qing-bin(Shandong Geological Prospecting Machinery Plant，Jinan Shandong 250014，China）

Brief introduction is made on the structure features，performance parameters and the application situation of YCJF－20 hydraulic percussive and reverse circulation rig.

hydraulic percussive and reverse circulation drill;structure feature;application situation

P634.3+1

:A

:1672－7428(2012）10－0050－03

2012－07－09

唐爱国(1966－），男(汉族），湖南株洲人，山东省地质探矿机械厂高级工程师，勘探机械专业，从事钻机设计和制造工艺设计工作，山东省济南市燕子山路2－2号，sddztkctag@sohu.com;王玉吉(1974－），男(汉族），山东平原人，山东省地质探矿机械厂高级工程师，地质机械专业，从事钻掘设备及器具技术研究工作，wyj8005@163.com;李庆彬(1979－），男(汉族），山东鄄城人，山东省地质探矿机械厂工程师，机械工程专业，从事钻掘设备及器具技术研究工作，lqb7904@163.com。