(一)概述

锚杆钻机广泛用于水电站、铁路、公路边坡大吨位预应力锚固工程、排水孔的施工,以及预防滑坡、岩石坍塌等地质灾害治理工程等,也适用于高压旋喷引孔的施工。

MGJ-50型锚杆工程钻机是一种机械动力头式、液压给进型工程钻机,该机具有给进行程长、钻进能力大、操作及搬迁方便、结构新颖等特点,是锚杆加固工程及其他工程地质钻孔较为理想、实用的机型。

(二)锚杆钻机的特点

1.MGJ-50型锚杆工程钻机

MGJ-50型锚杆工程钻机是动力头形式、机械传动,液压给进、提升。在一个平面内钻孔角度:电动机垂直、仰角(80°);柴油机垂直、水平(90°)任何角度钻孔施工。动力头转速有低速型和高速型:低速型以冲击回转(潜孔锤)钻进为主。机座有滑橇、轮胎两种形式,供用户选用。该机在淤泥质黏土中钻进速度为15～20m/h。

2.YTM87型土锚钻机

YTM87型土锚钻机为轮胎式底盘、电力驱动的全液压钻机。既可使用螺旋钻杆的干式钻进,也可使用带护壁套管的湿式钻进。该机可在水平和垂直方向的任意角度上钻进。

3.QC-100型气动冲击式锚杆钻机

QC-100型气动冲击式锚杆钻机的工作原理是:利用气动冲击器驱动锤头,使之连续打击锚管,挤压成孔与锚杆安装同步完成。锚管管壁预先钻孔(孔径8～15mm,间距150～200mm),将其打入后,用水冲洗掉钢管内渣土,即可在口部加压注浆。该机适用于卵石层、砂砾层、杂填土层、混合覆盖层,也适用于黏土层和砂层。成孔速度:中密卵石层300mm/min,其他松散介质1000mm/min。该机质量轻,运载方便,费用低。

(三)锚杆钻机的型号和技术性能

几种专用的锚杆钻机的型号和技术性能如表4-17所示。

表4-17 锚杆钻机主要技术性能

(四)MGJ-50型锚杆钻机

该钻机主要适用于土、岩锚杆、路基、坝基、挡土墙加固及爆破孔等钻孔工程施工。

1.钻机的主要特点

1)该钻机是一种机械动力头钻机,钻进口径以110～130mm为主(最大可达180mm),钻进深度60m,可以钻垂直—水平间任意角度孔,当使用电动机做动力时,经过简单调整,本机亦能钻水平向上0°～90°的孔。

2)给进行程长达2300mm,可使用2m长的钻杆,为适应施工空间较窄的特殊用户需要,亦有给进行程较短的短桅杆及超短桅杆机型。

3)采用回转或冲击回转钻进方法,钻进效率高。

4)结构简单、新颖、质量轻,操作简易,运输移动方便。

2.主要技术参数

(1)动力机

该钻机动力机可根据工程性质需要而选配电动机或柴油机。钻机配用动力机参数如表4-18所示。

表4-18 配用动力机参数表

(2)基本参数

钻孔直径:130mm为主(可达180mm)。

钻孔深度:60m。

钻孔角度:垂直—水平间任意角度(使用电动机做动力时,经简单调整亦能钻水平向上0°～90°的孔)。

钻杆:φ50mm或φ73mm;长度2m或1.2m(短桅杆机型用),0.8m(超短桅杆机型用)。

提升能力:额定22.0kN。

加压能力:额定14.6kN。

提升速度:0.259m/s。

最大扭矩:2.8kN·m(当用电机,动力头输出转速为32r/min时)。

(3)动力头

形式:机械传动式动力头。

转速:①当采用电动机做动力时,该钻机的转速如表4-19所示;②采用柴油机做动力该钻机的转速如表4-20所示。

表4-19 采用电动机做动力时转速表

表4-20 采用柴油机做动力时转速表

动力头行程:2300mm或1500mm(短桅杆机型),800mm(超短桅杆机型)。

(4)油泵

型号:SCB32/12型双联齿轮泵。

排量:32+12L/min。

额定转速:1500r/min。

工作压力:8MPa。

最大压力:10MPa。

(5)质量(不包括动力机)

900kg或830kg(短桅杆机型),800kg(超短桅杆机型)。

(6)外形尺寸

垂直孔工作时:长×宽×高为1990mm×1150mm×3525mm或1990mm×1150mm×2725mm(短桅杆机型),1990mm×1150mm×2325mm(超短桅杆机型)。

水平孔工作(运输状态)时:长×宽×高为3525mm×1150mm×1225mm或2725mm×1150mm×1225mm(短桅杆机型),2325mm×1150mm×1225mm(超短桅杆机型)。

3.总体结构及其主要部件

MGJ50型锚杆工程钻机是一种机械传动、液压给进机械动力头式钻机,总体结构及主要组成部件和润滑部位如图4-28所示。

(1)钻机的组成

钻机由离合器与动力、变速箱与传动轴、动力头、桅杆、机架、液压系统等部件组成,所有部件都集中安装在机架上,装载方式可以是滑橇式、钢轮轨道式。

(2)钻机的传动系统

钻机的传动系统如图4-29所示。动力通过弹性联轴节、摩擦离合器,将运动传至变速箱——动力头,带动钻具旋转,钻机具有四正—反转速,各速传动路线顺序如下:

一速:动力机→离合器→Z1→Z2→Z8→Z7→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

二速:动力机→离合器→Z1→Z2→Z4→Z3→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

图4-28 钻机总体结构及主要部件、钻机润滑部位图

Ⅰ—离合器与动力;Ⅱ—变速箱与传动轴;Ⅲ—动力头;Ⅳ—桅杆;Ⅴ—机架;Ⅵ—液压系统;1—加压系统下链轮;2—油泵支架;3—离合器分离爪;4—活塞杆链轮机构;5—动力头滑板;6—六方传动轴套;7—油缸挂轴;8—六方传动轴上轴承;9—加压系统上链轮;10—变速箱旋转轴;11—支腿轴承及螺旋;12—导向及移动轮轴承

三速:动力机→离合器→Z1→Z2→Z6→Z5→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

四速:动力机→离合器→Z1→Z3→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

反速:动力机→离合器→Z1→Z2→Z8→Z10→Z9→Z7→Z11→Z12→Z13→Z14→Z15→Z16→Z17→Z18→Z19。

图4-29 传动系统示意图

4.钻机离合器与动力

钻机动力选用S1100型柴油机或Y160M-4型电动机,通过弹性联轴节与离合器主动盘连接并输出动力,通过两根B型皮带(件J5)带动油泵旋转为钻机液压系统供油。

(1)离合器

离合器为典型的干式双片弹簧压紧常闭式摩擦离合器,如图4-30所示。特点为:结构简单,操作方便。

图4-30 离合器结构图

1—防尘盖;2—套;3—动力机组件;4—从动半联轴器;5—离合器壳;6—分离爪;7—轴承盖

J1—挡圈;J2—柱销;J3—弹性圈;J4—垫圈;J5—油泵传动装置;J6—摩擦片总成;J7—中压板;J8—离合器压板;J9—弹簧;J10—分离杠杆;J11—轴套;J12—销;J13—操纵装置;J14—扭簧;J15—调整螺杆;J16—垫圈;J17—碳素弹簧;

B1—螺母M8;B2—垫圈8;B3-螺母M16;B4—垫圈16;B5—挡圈52;B6—轴承;B7—螺栓;B8—挡圈62;B9—轴承;B10—毡圈;B11—油封;B12—轴承;B13—垫圈;B14—销;B15—螺母;B16—垫圈;B17—螺钉

摩擦片间隙由离合器外部的分离操纵机构保证,摩擦片磨损后亦由压紧弹簧(件J9)进行自动补偿,离合器的分离和结合是通过扳动离合器操纵手柄来实现,操纵机构的调整必须使3只分离杠杆(件J10)与分离轴承(件B12)端面保持0.5mm左右间隙,过小或无间隙将使分离轴承与分离杠杆一起高速转动而烧毁(该轴承无法加润滑油),调整时旋转每只调整螺杆(件J15)上的两只调节螺母(件B15),保证3只分离杠杆与分离轴承端面间隙一致(均为0.5mm),调好后将两只螺母锁紧,以防松脱,并注意当钻机较长时间不用时,应将离合器操纵手柄放在离合器结合位置,不致因离合器压紧弹簧长期压缩而过早失效。

(2)变速箱

钻机变速箱(图4-31、图4-32)是通过一个变速手柄集中操作控制3只拨叉拨动箱内3只换挡齿轮使变速箱获得四正一反输出转速,拨叉操纵机构装有变速定位和挡间互锁装置,确保了变挡可靠,不致乱挡。

变速箱内一对螺旋伞齿轮,将来自动力机的水平轴旋转运动变成90°垂直轴旋转运动,并通过六方传动轴将运动传至动力头。变速箱通过固定在箱体上的左、右转轴架装在钻机机架上,并可绕该轴旋转,该左、右转轴的轴心线即是动力机→离合器→变速箱输入轴的中心线。

(3)桅杆

钻机桅杆是由两根16a槽钢焊接的桅杆体和油缸-链条组成的升降系统所构成。桅杆体前面焊有两条滑轨,动力头沿滑轨上下移动,下端面装有辅助支撑头(MGJ-0414-0),靠伸缩油缸(MGJ-0415-0)将其压在工作面上,以保证钻进时工作平稳,桅杆体用4个螺栓与变速箱固连在一起,这样变速箱绕左、右转轴旋转时即改变桅杆的角度,从而使钻机可钻进垂直—水平间任何角度孔,桅杆的角度调定后用桅杆后面两根撑杆(件7)固定,桅杆体上下端固定有孔口板(MGJ-0409-0,MGJ-0421-0),上面装有(可以更换)不同直径的补心,供开孔时导向用。油缸—链条组成的升降系统,其行程2300mm(长桅杆机型)或1500mm(短桅杆机型),800mm(超短桅杆机型)。

(4)动力头

把动力头(图4-33、图4-34)安装在滑板上,滑板安装在桅杆的两条滑道上,通过升降装置链条拖动,做上下移动。同时通过六方传动轴将运动传入动力头,并带动钻具旋转。

动力头实际上是一个一级齿轮减速箱,从动轴的中心线即为钻孔的中心线,在从动六方轴套内装有水龙头,下边的变丝接头直接与钻杆丝扣连接。通过水龙头(图4-35)不仅可将冷却液(气)送进孔底,而且通过内外六方轴套将扭矩传给钻具。通过动力头的升降提下钻具升降系统原理如图4-36所示。

(5)液压系统

钻机的液压传动系统是由双联齿轮油泵、油箱、多路换向阀、油管和接头及各执行机构等组成。如图4-37所示为液压传动系统原理图,图4-38所示为液压系统各手柄操作示意图,图4-39所示为液压系统图。

图4-31 变速箱(一)

1—二、三挡齿轮;2—套;3—副轴齿轮;4—轴承盖;5—副轴;6—二、四挡齿轮;7—轴齿轮;8—左转轴;9,10,21,26,29,32,33,34,64—纸垫;11—轴套;12—小圆弧锥齿轮;13—轴套;14—输出轴;15—轴承盖;16—补偿垫;17—主箱体;18—大圆弧锥齿轮;19—补偿垫;20—轴承套;22—压盖;23—A轴;24—横轴齿轮;25—压盖;27—压盖;28—副箱体;30—输出轴齿轮;31—垫圈;59—盖;60—右转轴;61—主轴;62—齿轮;63—一、三挡齿轮;65—垫圈;66—套;67—双联齿轮;68—倒挡齿轮;69—倒挡轴;70—套;

B1—306轴承;B2—64903滚子轴承;B3—209轴承;B4—挡圈;B5—207轴承;B6—螺栓;B7—垫圈;B8—螺栓;B9—垫圈;B10—36307 轴承;B11—36310 轴承;B12—螺母;B13—垫圈;B14—螺栓;B15—螺钉;B16—212轴承;B17—油封;B18—螺栓;B19—低碳钢丝;B46—螺栓;B47—垫圈;B48—挡圈;B49—轴承;B50—挡圈;B51—螺栓;T26—润滑油液面检查螺钉;T27—滑动轴套;T28—定位销

图4-32 变速箱(二)

35—套;36—铜垫圈;37—轴;38—中间齿轮;39,48,53,55—纸垫;40—轴齿轮;41—压盖;42—定位套;43—压盖;44—防护套;45—垫片;46—防护圈;47—传动轴;49—盖板;50—二、四挡拨叉;51—一、三挡拨叉;52—倒挡拨叉;54—轴承套;56—顶盖;57—二、四挡拨叉轴;58—倒挡拨叉轴;

J1—油塞;J3—油塞;J4—垫圈;J5—孔用螺栓;J6—封盖;J7—止动销;J8—止动销钉;J9—弹簧;J10—封盖;J11—纸垫;J12—侧箱盖;J13—侧箱盖上盖;J14—一、三挡拨叉轴;J15—防松垫片;J16—盖;J17—球形盖;J18—橡胶垫;J19—球形盖;J20—弹簧;J21—变速手把;J22—限位板;J23—止动螺钉;J24—纸垫;J25—手把套;

B20—销;B21—64907滚子轴承;B22—O形密封圈;B23—挡圈;B24—213轴承;B25—油封;B26—低碳钢丝;B27—螺钉;B28—螺栓;B29—垫圈;B30—销;B31—螺栓;B32—销;B33—螺栓;B34—垫圈;B35—垫圈;B36—螺母;B37—油封;B38—挡圈;B39—轴承;B40—油杯;B41—螺钉;B42—螺栓;B43—低碳钢丝;B44—钢球;B45—低碳钢丝

图4-33 动力头(一)

2—内制动圈;3—套;4—上压盖;5—外制动圈;6—水龙头;7—盖板;8—螺栓;9—挡驾板;

J4—下压盖;J5—纸垫;J7—纸垫;J8—防污罩;J9—封污块;J10—防护套;J11—上压盖;J12—托油盘;J13—主动齿轮;J14—轴套;J15—下压盖;J16—纸垫;J17—垫片;J18—防护套;J19—防护圈;

B4—油封;B5—轴承;B6—螺栓;B7—轴承;B8—螺栓;B9—垫圈;B10—挡圈;B11—油封;B12—螺栓;B13—垫圈;B14—螺钉;B15—螺栓;B16—螺钉;B17—油杯;B18—挡圈;B19—轴承;B20—油封;B21—垫圈;B22—螺栓;B23—低碳钢丝;B32—垫圈;B33—低碳钢丝

双联齿轮泵由大泵、小泵组成,有***同吸油管路,当正常钻进,用动力头起落桅杆及伸缩油缸工作时,由分配转阀控制小泵工作(分配转阀手柄“Ⅰ”位置),当快速提升或下降钻具时,可控制大、小泵联合工作(分配转阀手柄“Ⅱ”位置)(图4-37)。

多路换向阀由溢流阀、动力头升降操纵阀和辅助支撑头(伸缩油缸)操纵阀所组成。溢流阀在钻机出厂时已将系统压力调至额定工作压力8MPa,操作者可根据工作需要通过溢流阀快速增压手柄或微动调压手轮调节所需系统压力,动力头升降操纵阀是四位四通阀,操纵该阀手柄可使动力头上升、下降、停止及钻具称重;伸缩油缸操纵阀是三位四通阀,可控制辅助支撑头伸出、缩回(图4-38)。

图4-34 动力头(二)

1—主轴;10—调整垫;

J1—从动齿轮;J2—滑板;J21—六方传动轴套;J22—滑块;J23—压板;J24—调整垫;J25—滑块;J26—箱体;

B1—键;B2—垫圈;B3—螺栓;B24—垫圈;B25—螺栓;B26—油杯;B27—键;B28—螺钉;B29—销;B30—螺钉;B31—螺母

图4-35 φ50mm钻杆水龙头

1—传动壳体;2—座盖;

J1—接头;J2—心管;J3—弹簧;J4—环垫;J5—隔套;J6—轴承套;

B1—毡圈40;B2—8108轴承;B3—1000907轴承;B4—毡圈35;B5,B6,B7—V形密封圈

图4-36 升降系统原理图

图4-37 液压传动系统原理图

图4-38 液压系统各手柄操作示意图

图4-39 液压系统图

1—油箱;2—操纵板;3—给进油缸上油管;4—给进油缸下油管;5—卡子;

J1—吸油管;J2,J13,J15,J19,J24,J27,J33—铰接管接头体;J3,J6,J7,J20,J26,J30—密封垫圈;J4—吸油管接头;J5—双联齿轮油泵;J8,J9,J17—高压软管;J10—加油管;J11—泄油管;J12,J18,J25,J28,J34,J32—铰接螺栓;J14—分配阀;J16,J31—直通接头;J21—压力表油管;J22—操纵阀;J23—换向阀;J29—钻压管油管;

B1—螺钉;B2,B3—垫圈;B4,B5—密封圈;B6—钻压表

分配转阀、多路换向阀及钻压表(即系统压力表)同装在一个操纵面板上,该操纵板通过两根销轴插装在机架上,工作时拔出一根销轴,操纵板即绕另一根销轴旋转至有利操作的位置(图4-38)。

5.钻机的使用与操作

(1)钻机操作手柄

除图4-38所示液压操纵手柄外,还有钻机离合器(图4-30)和变速箱(图4-31、图4-32)中的操纵手柄。

(2)钻机就位与安装

1)将钻机运抵工地,使其尽量对准孔位。

2)对滑橇底座应用地脚螺栓紧固在机台木上,钻机地脚螺栓在打垂直孔时,孔口位置安装尺寸如图4-40所示。

图4-40 钻机地脚螺栓安装尺寸图(单位:mm)

6.钻机的维护与保养

(1)钻机用油及润滑

1)钻机使用的油料。①液压系统、动力头导轨使用机械油(GB443-64):夏季HJ-30;冬季HJ-20。②变速箱使用齿轮油(SYB1103-625):夏季 HL-30;冬季 HL-20。③动力头齿轮及轴承使用二硫化钼润滑脂或4号钙基润滑脂(ZG-4)。④其他各部位润滑使用2号钙基润滑脂(ZG-2)。

2)润滑部位及要求。变速箱主箱体、副箱体加油面均以各自的油塞溢出为限。其他部位见图4-28中罗马数字所示。

(2)钻机的定期保养

1)班保养。①擦洗钻机外表面,注意钻机六方传动轴及动力头滑轨,链条表面清洁,保持良好的润滑。②检查变速箱主、副箱体及液压油油箱油位。③按润滑要求加润滑油、润滑脂(图4-28)。④检查各部位漏油情况,并加以排除。⑤检查钻机表露在外面的螺栓、螺母、定位销等是否松脱。⑥消除班内发生的其他故障。

2)周保养。①彻底进行班保养。②根据需要加润滑油、润滑脂。③排除本周发生的其他故障。

3)月保养。①彻底进行班保养和周保养。②清洗油箱过滤器,更换变质或污染了的液压油。③检查变速箱润滑油,如发现变质或污染应及时更换。④检查各零件、部件完好情况,有损坏应及时修理或更换,不可带伤工作。

7.钻机常见故障及排除方法

钻机常见故障及排除方法如表4-21所示。

表4-21 钻机常见故障及排除方法

8.钻机操作补充说明

1)采用电动机做动力时,该钻机亦能钻水平向上0°～90°的孔,但必须按以下做简单调整:①将水龙头反向安装;②油泵旋转180°方向安装;③改变电动机旋转方向。

注意:以上方法不能用于以柴油机为动力的钻机。

2)MGJ-50锚杆钻机液压夹持器使用说明

液压夹持器安装于钻机桅杆顶端,当钻机液压系统的液压油通入夹持器后,操纵夹持器换向阀,夹持器即可具有夹紧或松开钻具的功能。

夹持钻具规格:φ50～120mm;最大夹持力:30kN。