履带立轴式塔机一体岩心钻机的设计特点

马增福

（连云港黄海机械股份有限公司，江苏 连云港222062）

1 设计背景

近年来我国矿业迅速复苏，地质岩心钻探快速增长，矿产勘查投入持续增加。但地质钻探设备，立轴式岩心钻机仍为勘探市场的绝对主力军。XY－4、XY－42、XY－44和 XY－5型钻机基本上覆盖了浅、中层勘探。立轴式岩心钻机，多数施工单位配置四角塔或A型塔。塔的装、拆和搬运均需一定的人力、物力及搬迁设备，相对施工辅助成本较高。要降低施工过程中拆装、搬迁的费用，降低勘探成本，就需设计出灵活方便、省力省物的钻探设备。这也一直是施工单位的呼声。

2 现状

由于市场的需要，这几年来，我们先后开发出XY－4T、XY－42T、XY－44T、XY－5T 型 塔 机一 体 钻机。该类型的塔机一体钻机，在施工现场组装后，塔与钻机连为一体，其塔的外观为四棱桅杆式组装结构，与四角塔和A型塔相比，整体结构简洁，单件重量轻，拆迁安装较方便，并能做到垂直钻孔和倾斜钻孔。钻斜孔时钻塔可随主机回转器调整角度。相对于配四角塔和A型塔，有较易搬迁的优势。但是，移动孔位时，缺点比较明显，必须把钻塔与主机拆解分离。钻塔分解成四个以上部分，借助起重设备和搬迁设备，达到移孔位的目的。到了新的施工工地，需重新组装。这样一拆、一移、一装，需要投入一定的人力、物力和设备，增加施工成本。为此，我们研制出了单缸双用途、单成本双功效的履带立轴式塔机一体岩心钻机，其特点是简单方便省劳力。

3 履带立轴式塔机一体岩心钻机的特点

履带立轴式塔机一体岩心钻机保留了原XY－4T、XY－42T、XY－44T、XY－5T型塔机一体钻机的优点，并在设计上有了新突破。

该机是由立轴式岩心钻机、四棱桅杆式钻塔、履带及机架体，四大模块组成的履带立轴式塔机一体岩心钻机。由于该机采用了模块化组合设计，整机由主机、翻转塔、履带和机架体，组成了自行行走的塔机一体钻机。钻机模块组间的组合用螺栓连接，这样方便解体、方便组套，单模块组相对重量轻，山区搬迁、直升飞机空吊也方便。油路用快换接头连接，拆装快捷方便。

该机的动力采用柴油机，一个动力，两个分支，机械传动分支和液压传动分支。机械传动分支为变速回转器钻进，主卷扬提升。液压传动分支为钻塔起、落，斜孔钻进调角度，四支腿伸缩，副卷扬传动，加压钻进，减压钻进，液压加持，主机移车，履带行走。移孔位很方便，不用拆解，整机可自行行走。达到四便：便于拆迁，便于搬迁，便于移孔，便于运输，彻底解脱了施工单位由于移孔位所带来的一系列沉重负担。

实现这一目的的核心是做到了液压单缸的双用途，一个液压缸，既做到了塔的前后翻转（起、落塔），又做到了侧调塔的角度，实现了打斜孔的功能。同一液压缸，做到单缸双作用，单成本双功效。

第一个用途，塔体由液压单缸前后翻转起、落塔。完成起塔后，拆掉此液压缸的底耳销，以缸顶耳座的转销为旋转中心，顺时针转动缸体90°，装于另一底铰座上。实践验证，操作轻便，见图1。

第二个用途，油缸调整钻塔的角度（此时，副支撑也随动），实现倾斜钻孔和垂直钻孔的施工。当需要移动孔位时，按第一作用，塔落至水平位置，由于带有履带自行行走机构，移孔十分方便，见图2。

图1 单缸起落塔水平移孔

4 设计要点

在设计中，需要掌握两个设计要点，见图3。第一是两种工作状态的要点，第二是模块组设计的要点。

4．1 设计要点一

（1）塔起至垂直时有锥销装置定位，可自动定心，见图1的件2锥销；

（2）塔落至水平时有导向装置定位，可自动定心，见图1的件4导向座和件5梯形导向体；

（3）当油缸起落塔，进行第一工作状态时，插安全锁销，见图3的件4起落塔锁销；

图2 单缸调塔斜孔钻进

图3 单缸双用途平面示意

（4）当塔随主机回转器同时调整斜孔，进行第二工作状态时（斜孔钻进），插安全锁销，见图3的件1斜孔调整锁销。

4．2 设计要点二

（1）布置模块组的相互位置时，控制整机重心达到行走基本均衡；

（2）动力的考虑，应使爬坡能力达到30°；

（3）动力和转速的考虑，应使行走速度，每小时不小于2km。

5 设计意义

提高地质勘探工作效率，是行业内人人追求的目标。勘探工作效率的提高，涉及面很广，其中钻探设备钻进性能的优劣，对提高勘探效率至关重要。大家在注重钻探设备钻进性能的同时，还要看钻探设备是否便于安装、拆卸和搬迁。该履带立轴式塔机一体岩心钻机，用油缸起落塔，调整塔打斜孔，液压驱动履带自行行走，从起落塔，调角度打斜孔到移孔位，只需一人操作就能完成，十分方便。而用传统的机、塔分离的办法，一般要经历组装、立塔或拆、落钻塔的几个过程，均需多人及吊装设备才能完成。该履带立轴式塔机一体岩心钻机，单缸双作用，单成本双功效，实现两种截然不同工作状态的功能效果，在地质勘探工作中具有十分重要的意义。

该履带立轴式塔机一体岩心钻机，仅用一个人操作就能完成。大大节省了搬运、拆装过程的辅助劳力和设备，基本实现了拆、装钻塔的相对零费用。该机提高了勘探工作的效率。为地质岩心勘探装备向模块化设计，迈进了一大步。