ZD1550型水平定向钻机

ＺＤ１５５０型水平定向钻机
徐州筑路机械有限公司　张忠海　李根营
一、概述
ＺＤ１５５０型水平定向钻机是在不开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施（管道，电缆等）的一种施工机械。适用于穿越公路、铁路、建筑物、河流、以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等不允许或不能开挖条件下进行煤气、电力、电讯、天然气等管线的铺设或更换。
该机具有扭矩大、回拖力大、动力头无级变速、机动灵活、施工效率高的特点，配有多种钻进钻头及多种回扩钻头，适用于我国大部分地区的土壤条件，使用范围广。该机最大铺管直径６００ｍｍ，最大铺管长度３００ｍ，基本满足了中等非开挖工程项目的要求。如图一。
二、主要技术参数
项目
最大回拖／进给力
动力头最大扭矩
动力头转速
钻孔直径
最大回扩孔直径
最在钻孔长度
钻杆长度
直径
钻进角度
额定功率
最大扭矩
参数
１５０ＫＮ／１５０ＫＮ
５０００ＮＭ
０～１５０ｒ／ｍｉｎ
Φ１２７ｍｍ
Φ６００ｍｍ
３００ｍ
３ｍ
Φ６０ｍｍ
１０°～２３°
１０５ＫＷ（２４００ＲＰＭ）
５００ＮＭ／１５００ＲＰＭ
项目
履带纵向轮距
履带宽度
离地间隙
行走速度
最大爬坡度
外型尺寸（运输状态）
长
宽
高
泥浆最大流量
泥浆最大压力
参数
１９３９ｍｍ
３５０ｍｍ
１９０ｍｍ
２．４ｋｍ／ｈ
３０％
６０８０ｍｍ
２１００ｍｍ
２３２０ｍｍ
１６０Ｌ／ＭＩＮ
８６ｂａｒ

三、主要部件结构及特点
１．总体布局：
整机主要有底盘行走机构，动力头，动力头推拉系统，发动机系统，导轨装置，电气系统，液压系统，双夹紧器，地锚机构，钻杆钻头，操作台，定位导向系统，泥浆系统等组成。该机具有履带行走，全液压操纵，带有钻杆自动装卸装置，操作轻便，安全可靠。
２．底盘
底盘为液压驱动，橡胶履带，刚性焊接式车架，底盘主要包括车架及行走装置，行走装置主要包括履带张紧装置，履带总成，驱动轮，导向轮，承重轮，拖链轮及行走减速机等组成。
车架为两纵梁及多条横梁整体焊接而成，后端带有两垂直支腿，两纵梁前部设置了导向轮及张紧装置，后部设置了驱动轮及其传动装置。
３．发动机系统
发动机系统选用国产ＹＣ４１１２ＺＧ增压水冷发动机，发动机最大转速２４００ＲＰＭ，散热器等附件选用国产配套件，燃油箱自制，容积不小于４００Ｌ。
４．液压系统
液压系统采用二主泵和一个齿轮泵，主回路采用闭式回路控制系统，压力设定为２５ＭＰＡ，主泵可采用进口元件，但马达及管件优先选用国产优质元件。液压系统应主要实现如下功能：
１）履带底盘的行走，转向，制动；
２）动力头的正反向旋转；
３）动力头的推拉进给（马达）：
４）导轨的倾角调整油缸的伸缩；
５）后支腿油缸的伸缩；
６）地锚油缸的伸缩；
７）地锚马达的双向旋转；
８）自动更换钻杆马达的控制；
９）泥浆泵驱动马达的单向控制；
１０）多种液压压力显示（动力头，动力头的推拉进给，泥浆泵）。
５．电气系统
电气系统采用２４Ｖ直流供电，电气系统功能主要具有发动机启动，熄火，水温，油位，工作小时表，机油温度等检测功能；液压系统的电磁换向功能。各显示、控制元件均设计在操作台两侧、发动机罩后尾端面处、后操纵台易操作位置。
６．动力头
动力头由液压马达驱动，高速液压马达通过减速机驱动，可实现动力头的高速运行，效率高；动力头选用铸造壳体，结构美观，抗冲击，寿命长。
７．动力头推拉装置
动力头推拉装置是动力头回拉或进给运动的执行机构，采用双倍增力传动型式。滑架与底盘通过后液压油缸来调节滑架的倾角。滑架倾角在０～２３°可调。
８．自动装卸钻杆机构
该装置由钻杆、钻杆箱、钻杆起落、能伸出缩回的梭臂、手动钻杆列数选择装置等组成，每箱钻杆５０根。

９．双夹紧器
双夹紧器位于钻机的前部，采用油缸作用，双油缸直接夹持机构。其中一夹紧器采用单独油缸推拉可绕轴旋转。与另一夹紧器产生相对旋转，以便钻杆拆卸，双夹紧器带浮动机构。
１０．地锚机构
地锚机构起整机锚固作用，位于整机的前端，可提高整机作业稳定性。采用单油缸加压，低速大扭矩马达驱动螺旋杆钻进。
１１．钻杆钻头及导向装置
钻杆为高强度钢管制造，每节长度为３Ｍ，直径Φ６０，锥管螺纹联结。主机配置５０节钻杆，可根据用户需要增加数量。钻头包括钻进钻头和回扩钻头，回扩钻头直径Φ２００～Φ６００ＭＭ，可分为流道式回扩头，螺旋条式回扩头，圈式切扩头等。手持式导向系统由三部分组成：孔内探头，地表手持式接收机和钻机旁同步显示器。目前拟选用雷迪公司的ＲＤ３８６型导向仪或ＤＣＩ公司的产品，具体可由用户选用。
四、产品主要工作原理及系统
该机主要功能为上车定向钻进作业和下车移动行驶，两部分通过换向阀互锁。下车行驶工作时，发动机驱动单泵供油到行走马达，再经行走减速机带动驱动轮行走，实现底盘的转向，制动等功能。通过底盘的张紧油缸，调节橡胶履带的松紧。
定向钻进作业：首先调整好钻机倾角，下固地锚，安装好高压接地保护装置；将刂疲?
９）泥浆泵驱动马达的单向控制；
１０）多种液压压力显示（动力头，动力头的推拉进给，泥浆泵）。
５．电气系统
电气系统采用２４Ｖ直流供电，电气系统功能主要具有发动机启动，熄火，水温，油位，工作小时表，机油温度等检测功能；液压系统的电磁换向功能。各显示、控制元件均设计在操作台两侧、发动机罩后尾端面处、后操纵台易操作位置。
６．动力头
动力头由液压马达驱动，高速液压马达通过减速机驱动，可实现动力头的高速运行，效率高；动力头选用铸造壳体，结构美观，抗冲击，寿命长。
７．动力头推拉装置
动力头推拉装置是动力头回拉或进给运动的执行机构，采用双倍增力传动型式。滑架与底盘通过后液压油缸来调节滑架的倾角。滑架倾角在０～２３°可调。
８．自动装卸钻杆机构
该装置由钻杆、钻杆箱、钻杆起落、能伸出缩回的梭臂、手动钻杆列数选择装置等组成，每箱钻杆５０根。

９．双夹紧器
双夹紧器位于钻机的前部，采用油缸作用，双油缸直接夹持机构。其中一夹紧器采用单独油缸推拉可绕轴旋转。与另一夹紧器产生相对旋转，以便钻杆拆卸，双夹紧器带浮动机构。
１０．地锚机构
地锚机构起整机锚固作用，位于整机的前端，可提高整机作业稳定性。采用单油缸加压，低速大扭矩马达驱动螺旋杆钻进。
１１．钻杆钻头及导向装置
钻杆为高强度钢管制造，每节长度为３Ｍ，直径Φ６０，锥管螺纹联结。主机配置５０节钻杆，可根据用户需要增加数量。钻头包括钻进钻头和回扩钻头，回扩钻头直径Φ２００～Φ６００ＭＭ，可分为流道式回扩头，螺旋条式回扩头，圈式切扩头等。手持式导向系统由三部分组成：孔内探头，地表手持式接收机和钻机旁同步显示器。目前拟选用雷迪公司的ＲＤ３８６型导向仪或ＤＣＩ公司的产品，具体可由用户选用。
四、产品主要工作原理及系统
该机主要功能为上车定向钻进作业和下车移动行驶，两部分通过换向阀互锁。下车行驶工作时，发动机驱动单泵供油到行走马达，再经行走减速机带动驱动轮行走，实现底盘的转向，制动等功能。通过底盘的张紧油缸，调节橡胶履带的松紧。
定向钻进作业：首先调整好钻机倾角，下固地锚，安装好高压接地保护装置；将探测头装入钻头体内，钻头体夹持在夹紧器中，通过自动装卸钻杆装置装入一节钻杆，正向转动动力头，同时动力头推拉装置推进，连接好钻头体、钻杆和动力头；松开夹紧器，即可准备钻进。钻进时同时驱动泥浆泵泵送泥浆，以供钻进、回拖时护壁、钻头散热、切削土壤的需要。钻进的导向是通过地表接收器接收无线探头体内的探测头发出的信号，测出钻头的位置。需要调整方向时，动力头停止旋转，调整倾斜钻头板的方向朝向所需方向，推动动力头只进给而不旋转，此时地面接收器接收信号，监视进给方向，待方向正确后，继续钻进，整个钻进过程可多次调整方向，直至钻进结束。
铺管作业：钻进结束后，根据铺管直径及种类的不同，换上不同的回扩钻头，一次或多次回扩，直至达到所需孔径。最后一次回扩时，通过万向节与铺管相连，边回扩边拖管直至铺管结束。整个回扩铺管过程均需泥浆供应。
五、主要技术特点
１．采用涡轮增压柴油发动机提供强劲动力，主要液压元件进口，提高了产品的可靠性。
２．各自独立的液压驱动使钻进（回拖）、动力头旋转和输送泥浆功率供给更加充足合理，中空动力头同时实现钻进和输送泥浆的功能，充分考虑了齿轮的润滑，泥浆输送系统的密封等。推拉装置双速运行速度使得整机生产效率进一步提高。
３．导向定位检测与控制系统采用无线探头发射装置及地面接收显示装置，探测深度一般为１０～１５Ｍ，且可连续显示测量项角及钻头面向角。
４．钻杆自动装卸装置，采用低速大扭矩马达驱动，设计柔性进给装置，可方便安装，且对钻杆起保护作用，减轻操作者的劳动强度，提高工作效率。
５．先进的ＰＬＣ编程控制，电比例操作。采用动力头液压闭式回路节能、钻杆自动润滑等先进技术。
六．结束语

ＺＤ１５５０水平定向钻是在参考国内外多种同类产品的基础上，大胆采用先进技术，进行综合开发设计的新产品，为满足我国不断发展的供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设更新等基础建设需求必将产生良好的社会效益。由于该产品在国内生产自制，使整机售价大大低于国外同类产品，产品投放市场，可为用户节省大量购置费用。进一步推动了我国非开挖技术的发展。

原作者： 徐州筑路机械有限公司　张忠海　李根营
来 源： 徐州工程机械杂志