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簡介

水平定向鉆機施工過程中，需要使用與鉆機功率相匹配的泥漿液攪拌裝置，對于鉆頭的鉆進和殼壁的支撐保護有著十分重要的作用。

水平定向鉆機工作原理   

水平定向鉆機結構配套的新型泥漿攪拌裝置的結構   

該新型攪拌裝置結構簡單，分為以下幾大系統;汽油機泵與攪拌罐間通過軟管連接系統，該系統由汽油機泵、軟管、Y型過濾器、彎頭等組成，其特點為：汽油機泵不斷地將泥漿液通過Y型過濾器 不停地攪拌;罐頂部噴管系統，該系統由內外絲接頭、噴管、圓柱連接體、彎頭、過濾罩、三通、管 道內文丘里噴嘴、彎頭、墊圈、鎖緊螺母、塑料管、內襯噴嘴組成，內外絲接頭固定在噴管上，噴管固 定在三通上，彎頭、過濾罩固定在圓柱連接體上，圓柱連接體固定在三通上，內襯噴嘴固定在管道內文 丘里噴嘴上，管道內文丘里噴嘴、彎頭固定在塑料管上，墊圈、鎖緊螺母固定在攪拌罐上等組成，固 定在攪拌罐的上面，

其特點為：

一方面對攪拌罐內的混合液不斷攪拌，另一方面在系統循環的同時通過罐頂部噴管系統內的文丘里噴嘴而形成的負壓，經進料塑料軟管將膨潤土自動吸入攪拌罐內，可迅 速完成攪拌罐內泥漿的配比要求;下部噴管系統，該系統由罐內文丘里噴嘴、加強筋、罐內噴嘴、內 鎖緊螺母、軟墊圈、外鎖緊螺母、彎頭、水管、外墊圈組成，其特點為：罐內文丘里噴嘴焊在加強筋 上，由大小頭、直圓管、管徑擴大管組成，罐內噴嘴一端焊在加強筋上，另一端固定在內鎖緊螺母 上，其頭端為大小頭，內鎖緊螺母、軟墊圈、外鎖緊螺母、外墊圈固定在攪拌罐上，水管固定在彎頭 上，彎頭固定在外鎖緊螺母上。  

水平定向鉆機配套的新型泥漿攪拌裝置的結構的工作原理   

先將水通過加水口10注入罐內，汽油機泵將水從底部膠管1吸入并打入進水膠管3，經Y型過 濾器5過濾，分為兩路：一路經罐頂部噴管系統9   

從罐體11頂部噴下;另一路經四通閥14和膠管15從底部噴管系統2噴出，以此可大大地增加攪拌效 率;同時罐頂部噴管系統9利用系統內的文丘里噴嘴產生的負壓將膨潤土從塑料管7內吸入并與水液 混合攪拌，混合液在罐體11內得到不斷循環攪拌，從而達到配制泥漿液的目的。另外，水與膨潤土的 配比可通過膨潤土的吸入量來控制。一般十分鐘左右即可完成1700L液體的配制。  

水平定向鉆機結構： 

水平定向鉆機結構——底盤的結構  水平定向鉆機的底盤是指機體與行走機構相連接的部件，它把機體的重量傳給行走機構，并緩和 地面傳給機體的沖擊，保證水平定向鉆機行駛的平順性和工作的穩定性，底盤是水平定向鉆機的骨 架，用來安裝所有的總成和部件，使整機成為一個整體。水平定向鉆機底盤目前的結構一般為液壓驅 動，剛性連接式車架，底盤主要包括車架及行走裝置，車架為框架焊接結構，上面有發動機、油水散 熱器、燃油及液壓油箱、操縱裝置等的安裝支架;底盤的行走裝置主要包括驅動輪、導向輪、支重輪、 托鏈輪、履帶總成、履帶漲緊裝置及行走減速機、縱梁等組成、行走裝置中左、右縱梁分別整體焊接 后，與中間整體框架式車架用高強度螺栓連接成為一個整體車架。底盤的車架后端可兩個蛙式支腿或 兩個垂直的支腿，可有效降低支腿部分重量及簡化結構，水平定向鉆機工作時支腿支起，增強整車的 穩定性。底盤的行走減速機目前一般用進口的內藏式行星減速機(包括馬達)或兩點式變量馬達減速機， 可進口帝人或其它廠家的產品，行走時能夠實現行走快慢雙速，輸出扭矩大、結構緊湊。底盤的行走 裝置主要包括履帶張緊裝置、 橡膠履帶總成、驅動輪、導向輪、支重輪及行走減速機等組成。底盤的橡膠履帶有兩種結構方式可選擇，

一可采用公司的整體式橡膠履帶;

二可采用公司的組合式橡膠履帶的結構，二者相比前者結構簡單，節距較小，車架高度較低，但后者 強度高，可承受更大的載重量，損壞后可以更換，驅動輪、導向輪、支重輪、履帶張緊裝置都可直接 配套。底盤的履帶張緊裝置由張緊油缸、張緊彈簧、導向輪、油杯等組成。 

水平定向鉆機結構——發動機系統的結構   

水平定向鉆機的發動機系統一般包括發動機、散熱器，空濾器，消音器，燃油箱等。一般水平定 向鉆機設計時發動機選用國外的增壓水冷發動機或選用美國康明斯公司的增壓中冷發動 機，為了適應不同用戶的需求，也可選裝國內的二汽東風的康明斯發動機及玉柴等廠的發動機。其水 散熱器、空濾器等附件選用國產配套件，燃油箱自制。   2.3水平定向鉆機結構——動力頭的結構   

水平定向鉆的動力頭的結構一般由一個高速馬達驅動減速機，由減速機驅動動力頭，由減速箱輸 出軸驅動鉆桿轉動，輸出軸中空。動力頭有以下功能：驅動鉆桿鉆頭回轉;承受鉆進、回拖過程中產 生的反力;泥漿進入鉆桿的通道。目前國內水平定向鉆的動力頭結構基本一樣，不同點在于：減速機 的選型不一樣：同噸位的水平定向鉆選不到*相同的減速機，所以各廠家的該減速比和性能參數有 所變動。動力頭的減速比不一樣：由于減速機傳動比的改變，所以動力頭的減速比也有變動。目前， 動力頭的傳動方式主要有鏈傳動和齒輪傳動;如CASE鉆機的動力頭的傳動方式為鏈傳動：鏈傳動 的優點是結構簡單，制造容易，缺點是傳動平衡性差、壽命短、輸出扭矩小。

鉆機的動力頭的傳動方式為齒輪傳動;齒輪傳動的優 點是傳動平衡、使用壽命長、輸出扭矩大;缺點是制造要求精度高。另外動力頭推拉裝置是動力頭回 拉或進給運動的執行機構，一般由一對低速大扭矩馬達驅動一對減速機，由減速機驅動鏈輪鏈條機 構，由鏈輪鏈條機構向動力頭提供進給力或回拉力。動力頭推拉裝置目前各廠家不同，如該機構的優點是工作速度快，工作平穩，結構緊湊，成本適中。缺點是 鏈輪鏈條受力較大;的鏈輪鏈條倍力機構;

該機構的優點是鏈條受力是推拉的一半，工作 平穩;缺點是工作速度慢，結構尺寸大，成本高;國內廊坊雙油缸機構。該機構的優點是回拖力大于 鉆進力，成本較低;缺點是結構尺寸太大，工作的平穩性差，使用壽命低，不能用于自動化要求高和 自行走的機型上等2.4水平定向鉆機結構——鉆桿裝卸的結構   

目前水平定向鉆機鉆桿裝卸機構 ：

該機構一般由鉆桿、鉆桿箱、鉆桿起落、能伸出縮回的梭臂、 鉆桿列數自動選擇裝置等組成。國內外各廠家的結構不盡相同，主要在鉆桿的存取、輸送上有差別， 有的采用人工存取鉆桿，人工裝卸鉆桿方式作業不僅效率低而且增加了操作人員的勞動強度;有的采 用四連桿機構存取鉆桿，但它們普遍利用彈簧的回縮力作為夾緊力，經常出現鉆桿脫落等事故，工作 不可靠，不但影響作業效率，而且可能引起已鉆孔的坍塌、埋鉆等重大事故;有的采用旋轉結構輸送 鉆桿，該機構可較方便地裝卸鉆桿，減輕操作者的勞動強度，提高工作效率。該機構采用柔性進給裝 置，協調性較高。需對鉆桿的升降、梭臂的伸縮、動力頭的位置、裝卸完成的檢測等功能進行邏輯控制，實現多動作間的自動切換，控制系統采用先進 的PLC控制;總之，上述的動作過程及邏輯控制基本相似，以DITCH WITCH公司的*，溝神的液壓抓手、梭臂液壓止動、絲扣油自動涂抹、列 數自動選擇裝置等功能，已被作為鉆桿存取的速度、可靠性、效率方面的行業標準。 

水平定向鉆機結構——虎鉗的結構   

水平定向鉆的虎鉗位于鉆機的前部，由前、后虎鉗組成。前、后虎鉗都可由液壓油缸徑向推動卡 瓦來夾持鉆桿，且后虎鉗可在液壓油缸的作用下與前虎鉗產生相對旋轉，前后配合以便鉆桿拆卸。外各廠家的結構相似，整個虎鉗是裝在浮動支撐座上，以保護虎鉗在鉆桿裝 卸時免受沖擊。  

水平定向鉆機結構——錨固裝置的結構   

水平定向鉆的錨固裝置的作用是在作業時對整機起穩定、錨固作用，提高整機作業穩定性，該部 件位于整機的前端。目前各廠家普遍采用的是螺旋鉆進機構;用低速大扭矩馬達驅動螺旋桿，用液壓 油缸施加推、拉力進行鉆進或鉆出，各廠家在具體結構上略有差別。另外，水平定向鉆機錨固裝置配 合整機外形的設計上，一般采用了兩種方案：地錨閥放在錨固裝置，結構布置方便，布管容易;后者 地錨閥另行放置如放在發動機罩內等，但*改變了主機的造型和外觀。.7水平定向鉆機結構|——導向系統    水平定向鉆的目前導向系統有手持式跟蹤系統和有纜式導向系統。前者經濟，使用方便，但要操 作人員直接到達鉆頭上方的地面，易受地形、電磁干擾及探測深度的限制，多在中小型鉆機上使用; 后者可跨越任意地形，不受電磁干擾，但復雜，使用麻煩，效率低，價格高。目前國內市場上主要有 DCI公司的Digitrak導向裝置、雷迪公司的RD386型導向儀等，以DCI的應用，精度和數據 處理速度更快，技術較為先進，用戶反應較好。  

水平定向鉆機結構——泥漿系統的結構   

水平定向鉆的泥漿系統由隨車泥漿系統與泥漿攪拌系統組成 泥漿攪拌系統用于泥漿混配、攪拌、向隨車泥漿系統提供泥漿，隨車泥漿系統將泥 漿加壓，通過動力頭、鉆桿、鉆頭打入孔內，以穩定孔壁，降低回轉扭矩、拉管阻力，冷卻鉆頭。發 射探頭，清除鉆進產生的土屑等。隨車泥漿泵采用液壓馬達驅動方式，選用FMC公司的活塞泥漿泵 或國產的衡陽的活塞泥漿泵，zui大流量450L/min，泥漿流量大，可確保泥漿要求：泥漿攪拌系統的要求：攪拌系統應具有攪拌快速均勻、提供大流量泥 漿、可調節泥漿配比、攪拌與輸送同時進行等功能，攪拌系統裝置包括料斗、汽油機泵、攪拌罐、車載 泥漿泵、相關管路等，泥漿攪拌泵可選用日本等公司的產品。泥漿罐容量為500加侖和1000加侖兩種 泥漿系統，用戶還可選用兩個泥漿罐并聯，一個攪拌一個供應泥漿。

液壓多功能鉆機的有以下特點  

1、新型系統更有優勢   

新型錨桿鉆機的系統是馬達與油缸串聯回路和旁路節流，因此，泵壓會隨著負載的大小而發生改變。這種系統的鉆機有能量利用合理、系統效率高、溢流閥通常為關閉狀態等特點。  

2、系統效率高    

新型液壓錨桿鉆機擁有高度集成的操作機構，節減了油液通道和油液紊流的長度，這樣也就減少了液壓油在操作機構中的能量損失。另一方面，與傳統的錨桿鉆機相比，這種新型液壓錨桿鉆機使用快速接頭，而不是各種螺紋連接的接頭，這樣就可以有效避免鉆機在操作過程中出現跑冒滴漏液壓油的現象。  

3、扭矩大、鉆孔速度快   

新型液壓錨桿鉆機因為擁有扭矩大等特點，所以操作穩定，實用性非常強。這種鉆機使用的是端面配流的大扭矩馬達，使得鉆機能夠在特定的轉速下以大于一般鉆機的鉆孔速度持續工作，穩定性有保障。   

4、重量輕、噪音低、環保   

新型液壓錨桿鉆機與傳統的鉆機相比，在環保上有了很大改善。于采用了全液壓驅動，所以操作起來噪音相對低。其中的濕式鉆孔不僅保證了速度（2m/min），而且有粉塵少、污染少等特點，大大提高了鉆機的工作環境。除此之外，新型鉆機重量輕，操作方面，在性能方面更有保證。   

多功能鉆機的目前還存在一些問題   

隨著近些年基礎建設的加強，城市建設、高速公路和鐵路、水電站等公共設施和各類勘探活動越來越多。基礎實施建設的發展為多功能鉆機的使用和推廣提供了的機會。國外對多功能鉆機的使用已經很普及，我國進來大量發現新型鉆機機型。對新型多功能鉆機的開發比較落后，未來急需大力發展。總體來說，國內多功能鉆機與國外產品差距較大，系統技術落后；關鍵技術如沖擊回轉動力頭無法自行開發和解決；鉆機整體外觀和室內操作儀表盤等的布置和國外無法競爭。  

多功能鉆機未來發展趨勢和方向   

通過分析國內外新型液壓多功能鉆機的特點發現，中國在研發設計和應用方面和西方發達國家相比，存在很多問題。通過研究國外多功能鉆機的發展歷程可以發現，多功能鉆機的發展是一個不斷完善、不斷改進的過程。國外多功能鉆機通過研究和采用新材料、新工藝和新技術，使鉆機不斷完善，以使用不斷提高的實際操作要求。國外的多功能鉆機未來發展趨勢有兩個：一是在現已普遍使用的鉆機基礎上，對施工功能等進行不斷完善和改進，具體措施有：增加相關勘察取芯和灌漿施工等。二是不斷加大研究力度，特別是對機電液一體化裝備的研究和探索，不斷推進鉆機控制實現自動化和智能化，zui終達到生產商的組裝模塊化。

多功能全液壓旋挖鉆機性能介紹      

a. 鉆桅變幅油缸下鉸座與動臂的上鉸軸同軸，結構簡單，拆裝方便，便于維修；     b. 鉆機運輸或轉場組裝時，利用自身的動力和結構，不需要吊車輔助即可在主鉆桅小于90°傾角（鉆桅處于后傾狀態）時實現下鉆桅與主鉆桅的自裝自卸功能（已申報），降低了客戶的使用成本，并提高了設備裝卸時的穩定性。    

c. 通過鉆桅、動臂、三角架、各變幅油缸及連桿各鉸接點的優化設計，增大了鉆桅的驅動力，確保了動力頭處于任意鉆桅位置都能實現鉆桅的平舉和變幅（已申報）。確保該機工作半徑大，適應能力強。    

（4）主、副卷揚。     

主卷揚采用大直徑卷筒結構，60米鉆孔深度的鋼絲繩在卷筒上為單層纏繞，有效地解決了多層纏繞結構鋼絲繩之間的相互擠壓磨損，確保了鋼絲繩的使用壽命。卷揚減速機為力士樂公司的系列。主卷揚可實現雙速控制，且有自由下放功能，以適應鉆進的需要。控制方式為液壓先導控制，主副卷揚配有壓繩器。     

（5）動力頭。      

動力頭主要包括托架和驅動器。如圖5所示，由液壓泵供油帶動液壓馬達，經減速機和驅動齒輪后，以低速大扭矩的形式通過套管式驅動軸傳遞給鉆桿。 對機鎖和摩阻兩種鉆桿均適用。    

（6）鉆桿。     

一般選用國內質量可靠的配套。可根據用戶需要選用機鎖和摩阻兩種結構形式的鉆桿。也可根據用戶要求配套選用進口鉆桿。    

（7）鉆頭。     

鉆頭的結構形式很復雜，類很多。根據施工地質不同，適用的鉆頭結構也千差萬別，因此，旋挖鉆頭一般應根據工程的地質情況進行選用。該機可配用短螺旋鉆頭、回轉斗鉆頭，巖心鉆頭，巖心回轉斗等各種規格的鉆頭。    

（8）發動機系統。     

發動機系統為整個機器提供動力。該鉆機發動機選用，*美國c330型，246kw/2100rpm。    

（9）液壓系統。      

該旋挖鉆機所有功能均由液壓驅動。液壓系統包括三個部分：     

a. 下車部分：主要包括中心回轉體及其以下部分，可實現行走及履帶伸縮；   

b. 上車部分。可實現桅桿變幅、桅桿角度調整、鉆進加壓、主、副卷揚、上車回轉以及動力頭的旋轉等功能；     

c. 先導控制系統：對上述兩個系統的主閥進行先導操縱，使操縱輕便、靈活、平穩。液壓泵、液壓馬達和液壓閥等主要液壓元件采用廠家生產的進口產品，確保產品性能可靠