冰面钻冰设备在黑龙江干流水文测验中的应用

梁 琳，张思禹，孔祥羽，张立刚，吴昊晨

（松辽委水文局黑龙江中游水文水资源中心，黑龙江佳木斯154000）

黑龙江流域地处中、高纬度,在极地大陆气团、蒙古高压控制下,冬季漫长寒冷干燥,黑龙江封冻期近半年。黑龙江源头最大冰厚在1.5～2.0m之间,中游段最大冰厚在1.0～1.5m之间。在这种条件下，完成封冻期流量测验工作,传统的处理方法是使用冰镩、锹镐等工具人工凿冰，有时也可根据各测站的实际情况采用半机械化的油锯、手持冰钻机、冰钻机（车）等设备破冰，黑龙江干流中游段江面时常伴有大风、吹雪堆积,导致冬季测验工作强度大且人工作业环境十分艰苦。结合实际情况,设计制作了移动式冰面钻冰设备。

1 设备组成及工作原理

1）设备组成

钻冰设备由移动平台、钻杆、电动机、螺旋叶片、液压泵和液压马达等配件组成。

2）工作原理

使用农用四轮车提供动力，利用液压泵和液压马达，通过钻杆传动机构将农用四轮车输出的动力转化为势能，再重新转化为动能，为钻杆的旋转提供动力，带动钻头旋转，从而实现高效钻冰打孔作业。

2 制作工艺

在农用四轮车后部安装可升降的移动平台，移动平台上安装有液压马达、旋转链轮组、钻杆轴承座、电动机、减速机、齿条、行走齿轮组、升降驱动机构等。液压马达轴上安装1套链轮，降低转速。电动机通过减速机与行走齿轮组连接，行走齿轮组与所述齿条之间啮合。在农用四轮车的输出轴上安装液压泵、驱动链轮和输出链轮，与液压马达的动力输入轴连接。钻杆通过钻杆轴承座安装在移动平台上，由螺旋叶片、刀头组组成。螺旋叶片沿钻杆外部螺旋设置，刀头组设置在螺旋叶片的底部，包括互相垂直的钻冰刀头和尖刀头。原理图如图1所示。

图1 钻冰设备原理图

3 主要技术指标与特点

1）主要技术指标。钻冰设备距离地面高度为2.3m，钻杆上下行程为1.6m，绞龙长度为1.1～1.2m，设备支架距离地面0.3m，可钻孔深度为1.3m，钻头直径大小为0.30～0.45m。

2）主要技术特点。钻冰设备安装在移动设备（农用四轮车）尾部，利用移动设备自带备用后输出轴为动力源（转速为500～700r/min），驱动液压泵提供势能，通过高压油管传递给液压马达，转换为动能，带动钻头自带传力杆、钻头螺旋叶片及钻头刀片旋转。由于液压传动不受空间限制，可以软连接传动，安装制作简单，操作方便，只需驾驶人员在车内遥控移动平台升降，即可完成钻孔作业。

4 结语

移动式冰面钻冰设备结构简单，制作和安装程序便捷，成本低，易操作，且安全可靠,此设备的应用大大节省了人力物力,提高了劳动效率,改善了冬季水文测验的工作条件。移动式冰面钻冰设备可应用于水文测验、交通运输及渔业生产领域当中,有较高的推广应用价值。