液压钻机的液压系统设计(17)

综合上述各式得：

F F0 πqu'L πBc u'L Wu'L (2.5)

上式代表的意思是，钻机的总回拖力是由以下四部分组成：(1)管道前端的迎面阻力；

(2)由于上理荷载作用管外壁上产生的摩阻力；(3)由于管外壁与土之问的粘聚力产生的摩阻力；(4)由于管段重量产生的摩阻力。

b、工况特点：分析动力头进退机构的功能是拉动动力头部分即钻杆部分通过齿轮齿条机构在钻机底盘上前进后退。当进退机构的力为设定值时，钻进速度决定于岩石的可钻性。通过调节给进力也就在一定的钻进规程下调节进退速度。进退机构的特性就是保持给定的初始给进力条件下，当岩石可钻性改变时适应进退速度的变化规律。

综上所述，进退系统工况较复杂，可分为加压钻进工况，减压钻进工况，兼有高压小流量慢速给进和低压大流量快速给进的情形。因此进退系统要求压力可调、速度适应。

2. 3. 3钻具夹紧及拧卸回路工况分析

a、负载分析：这个回路其实包括两套回路，一个是夹紧环节的负载，一个拧卸环节的负载。夹紧环节的负载主要是由两个液压缸完成，从理论上之需要克服液压缸本身的摩擦力即可，但在实际馈况下要增加一定量的压力；而拧卸环节的负载主要的克服钻杆之闻锥螺纹的拧紧里和卸扣力。

在实际的设计过程中，可以在实际中测定钻杆之问的拧紧力和卸扣力，而液压系统的设计参数还应该留有一定的余地。保证一定的安全系统。

b、工况分析：如前所述钻机的夹紧机构有两个卡盘和夹持器，卡盘和夹持器的夹紧与松开是通过与回转回路、给迸起拔回路联动实现的。要求具备如下功能：

1）回转器正转与夹持器松开及卡盘夹紧联动；

2）回转器反转与夹持器夹紧及卡盘夹紧联动，实现钻具卸扣；

3）回转器前进与后退与夹持器及卡盘的夹紧与松开联动，完成起下钻及倒杆动作。

2. 3. 4履带行走系统工况分析

负载分析：履带行走回路主要钻机在开始工作以前或者结束工作以后，通过液压马达驱动底盘履带系统在水平地面或者斜坡上行走。因此主要是克服由钻机重力引起的摩擦力做功。

Ff （fcos sin ）mg （2.6）

式中：Ff—行走系统负载；

f—履带与地面接触摩擦系数；

—接触面倾斜角度，水平接触面取0。

工况分析：在自由地面上行走，工作人员可以在钻机上控制钻机的转向，但是在钻机完成工作以后，钻机需要自身在事先搭好的斜坡平板上行驶，并且平板的宽度有限，工作人员本能停留在钻机上控制，因此此时应该确保钻机履带行走系统的绝对同步。

2. 3. 5支腿支撑回路工况分析

负载分析：支腿支撑的负载主要分两部分：1)钻机本身的重量；2)钻机在工作过程中对地面的支撑作用。约等于钻机的拉力或推力。

工况分析：支撑回路有几个液压缸组成，几个液压缸共同分担系统的负载，但是也要主要由于有力位置发生改变而造成的偏载现象，要求液压缸的需要压力有一定的余地。

2. 4本章小结

本章是在进行水平定向钻机液压设计以前做的基本的准备工作，主要是对钻机的工作原理、结构特点以及工况进行介绍和分析。

非开挖水平定向钻进铺管过程主要分为导向孔钻进、回拉扩孔、回拉铺设管道三个阶段，在钻进过程中，通过控制钻头的倾斜角来控制钻杆钻进的角度；可以通过控制钻杆旋转控制钻杆的路径，沿直线钻进还是沿曲线钻进，因此可以看出，在水平定向钻机工作过程中，钻杆旋转机构以及动力头行走机构是系统完成工作的关键机构。