WF系列复合钻塔的研制_赵树山

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1、18赵树山:WF系列复合钻塔的研制第11卷第3期WF系列复合钻塔的研制赵树山(黑龙江省有色金属地质勘查706队黑龙江齐齐哈尔161006)摘要:本文分析了以往钻塔的优缺点,提出了一种通过对液压桅杆式钻塔增加副支撑加固天车梁和钻杆依梁的办法制成的复合型钻塔。由于增加了副支撑,使天车的悬臂梁变成简支梁,继而增加了钻塔的稳定性和承载力,同时解决了打角度孔和缠绳紊乱问题。关键词:复合钻塔简支梁副支撑承载力1引言要求的目的。因而,本塔在设计时在保证留有其它目前,我国在地质探矿领域所使用的钻塔主要钻塔功能的前提下,

2、主要解决了以下三个技术问题。有早期“北京冶金地质机械修配厂”生产的14.5m第一个是建塔时安装难度大,以及重型塔不能钻任四角斜塔(现在已由原来的角钢结构改进成钢管塔)意角度孔的难题;要解决的第二是提高桅杆式钻塔和22m直塔。此外就是近几年各厂家和勘探单位整体的稳定性、承载力和适应各种规格的立轴式岩自行设计制造的几种简易钻塔,如改自SPJ300水心钻机的问题;第三个是卷扬缠绳紊乱问题。井钻机用的A型塔,改自工程钻的“门”字塔,及仿(1)针对解决第一个技术问题,WF系列钻塔采自国外的安在钻机上的整体式塔机一

3、体钻塔等。用以下技术方案,该多功能钻塔包括钻机、塔体、钻由于14.5m钻塔是和北京—800钻机配套用杆依梁、天车、塔体斜支撑和塔基台。的,所以用在液压立轴钻机上就存在卷扬机钢丝绳塔体为桅杆式桁架结构,由多节分塔体构成,相与卷扬之间的夹角问题。有时定绳定在某一塔脚时邻两节分塔体间用螺栓相连,连接面一侧设有折叠还有拉弯塔脚的现象。另外它只能打大倾角的角度铰链。孔,再者就是其重量太大,建塔时即费力又不安全。下塔体通过塔底座安装在塔基台上,塔底座设22m直塔不能打角度孔,同样存在重量大,建在下塔体的下方,与钻机

4、机架相邻。塔底座的形状塔费时费力等不安全的现象。为台阶状,其上阶梯上设有塔体支承座,下阶梯上设改自SPJ300水井钻机用的A字形钻塔存在的有油缸铰支座。下塔体的底端通过塔底座顶部的塔主要问题是不能打角度孔,或只能打大倾角的角度体支承座与塔底座铰接。油缸的底端铰接在下阶梯孔,并且在地形狭小的山区建塔比较困难,特别是放上的油缸绞支座上,顶端铰接在下塔体上。塔一端在陡坡上或峭壁上时将无法建塔。在设计中,上部塔体支承座孔中心高度h接近钻塔和钻机一体型钻塔最大的特点就是轻便。钻机卷扬轴线高度H减去卷扬刹车鼓半径R

5、,即接虽然能打角度孔,但缺点是这种钻塔只能用在一种近或等于机架高度。ε为立轴中心与卷鼓中心的距型号的钻机上,不能互换。另外缺少强度大的钻杆离,其大小由钻机架决定,在不影响钻机移车的情况依梁,施工深度较大的钻孔时提升的钻杆全部要放下塔体支承座尽量靠近钻机机架。倒,安全隐患大,辅助时间长,影响效率。(2)为了解决第二个技术问题,即提高该钻塔的因而,设计一款安装快捷安全、承载力大、适应稳定性和承载力,WF系列钻塔采用以下技术方案:性广的钻塔成为当务之急。在天车梁上设有副支撑,天车梁为简支梁;其具体结构是天车梁

6、的一侧固定在上塔体的顶部,另一2WF系列钻塔的设计侧设有前、后两个铰支座,在塔体的中部装有钻杆依2.1WF系列钻塔的结构特点梁,在该钻杆依梁顶面上也设有前、后两个铰支座,本塔属桅杆与支承杆组合成的液压复合型钻前斜支撑杆和后斜支撑杆分别铰接在上、下对应的塔,其结构特点是以桅杆为主塔,在主塔不均衡受力铰支座间。在下塔体的上方再加装一个中塔体和下方向辅以拉杆和支撑,从而达到岩心地质钻探使用钻杆依梁,钻杆依梁与下钻杆依梁之间由前竖支撑2010年6月地质装备19绳现象。天车的结构设计成为前后两个滑轮组,前滑轮组中

7、心到后滑轮外缘钢丝绳中心距离为L=ε+α。而该复合式钻塔天车梁为简支梁式结构,其受力中心不会偏移出钻塔外部,解决了钻塔整体不稳定,承载力不高的问题。2.2WF系列钻塔的设计计算钻塔的整体设计计算比较复杂,由于在该塔的各受力构件中天车梁最为关键,这一点在实际强力提升时得到了验证。所以本塔的设计计算主要选择了天车梁作为设计对象。天车梁的受力图、应力和弯矩图如图3和图4所示。图1WF型系列钻塔结构安装图1.天车2.上塔体3、9.上支杆4.中塔体5.下塔体6.前支腿7.钻机8.钻机梁10.上、下钻杆依梁11、1

8、6.后支腿12.基枕13.起塔油缸14.塔底座15.塔底梁杆和后竖支撑杆铰接支撑。下钻杆依梁与前左副支腿和后左副支腿的上端铰接,下端分别支撑在塔基台上。通过上述方法改造过的钻塔承载力和稳定性明显加强。图3悬臂梁状态下天车梁的受力图(3)要解决的第三个技术问题是卷扬机乱绳问题。众所周知,立轴式液压钻机特点在于回转器轴心与卷扬中心有一距离(ε),为了便于井口操作,钻机上部可整体后移α距离。这样,卷扬中心距井口中心线距离就会变为ε+α,见图2。图