钻机的设计与改进

钻机的设计与改进
（厂房在这里建起续篇）
钻机如何改？改哪里？依据是什么？
题目很简单，似乎所有的人都可以说上几条，然而技术改进不是泛泛地一说就了事的，“没有调查就没有发言权！”这是毛泽东的一句名言。

钻机改进必须由多年使用过它的人提出，因为他们才有发言权。

2010年8月，我们收到一公司张相儒同志的转来的《关于钻机改进的几点建议》，张相儒同志是多年的老修理工，他从多年的使用和修理角度出发，提出了钻机改进的几条具体建议，现在，我们将张相儒同志的《建议》全文登载如下。

关于冲击钻机技术改进的几点建议
张相儒
（中水基础局有限公司一公司）
2010年6月27日
冲击钻机由于适应于各种地况的钻进而被业内人所称之为“万能钻机”而一直活跃于基础处理的工地上。

原来老式的CZ-22、CZ-30型钻机由于耗材大、易损坏、不易维修等缺点，现今已被全部淘汰，而改进型的CZ-8B、CZ-8D钻机虽解决了断主轴、断弹簧、辕杆易磨损等问题，可还有许多不尽如人意的地方。

第一个问题，就是冲击离合器与副卷扬离合器之间分离不清，极易造成钻机翻倒和人员伤亡的重大事故。

要解决好这个问题，首先要从它的结构说起。

新改进的CZ-8B、CZ-8D钻机都采用了半轴连接、双弹簧轴、三
弹簧轴结构，在各易损部位都相应的增粗了轴径。

在冲击辕杆部位采取了以尼龙套指代轴承的方法，可原来拨叉操纵系统却没有改变，而随着各部位尺寸的放大，冲击离合器体与副卷扬离合器体之间共用双面凸轮的行走间隙却显得不够，特别是操纵系统销轴连接的部件间隙增大时尤为突出。

在操作手将冲击刹把推向冲击，而要拉回来停止冲击时，往往因为各连接部件间隙过大而增加了刹把拉回的距离，更严重的是凸轮与三爪抱得太紧，很难用小力气使它们分离，而使用大力使它们分离便会造成刚使凸轮与冲击分离而立即进入副卷扬三爪，而使副卷扬立即合上起动，从而造成翻倒钻机的严重事故。

有经验的操作手为了安全先停钻机，再分开离合器，虽然也可以，可容易造成埋钻等孔故，所以要解决这个问题，就必须从根本上着手解决。

首先将拨叉销轴与大梁的结合由焊接改为易更换的螺丝连接，可以用两个M16的螺栓将销轴结合于工字钢上。

而其它部位的连接可以用便于更换的销轴连接，不可用其它螺丝替代。

从而保证操作手能正确的感知凸轮的方位，并且在操作刹把棘齿部位增加限位销，这在原钻机上都是没有设计的。

这就从根本上解决了钻机倒翻的重大隐患。

如果重新设计钻机，则应考虑增宽钻机，从而增大双面凸轮行程，使之更加安全。

虽然液压操纵系统能更好地解决这些问题，而因为其造价高、易损坏而不被大家所接受。

大家更青睐杠杆操作系统的钻机。

第二个问题，冲击部分各部件易损、难更换、难维修。

1、冲击大齿轮偏磨损问题。

因为冲击钻机运转的不匀速的特性，造成了冲击大齿轮1/4部位反复受重击磨损，从而导致部分磨损严重
的现象。

要解决好这个问题，首先在冲击轴与轮上采用120º键槽开槽的方法，可以定期改变轴与齿轮的结合方向。

其次在冲击轴与曲柄的结合部也采用120º开槽法，定期改变曲柄与轴的结合方向，从而使齿轮不造成只磨损一部分的现象。

这样就可以使一个齿轮达到原来4个齿轮的使用寿命。

2、曲柄与连杆销轴易磨损的问题。

曲柄与连杆的连接是钻机冲击时主要受力点之一，而冲击钻机工作的不匀速又造成该部分易坏的特点，现在的钻机设计都是在曲柄上打上三个冲程分别是1米、0.8米、0.5米的锥孔来达到调整冲程的目的，可在实际工作中，操作手都是通过手动来调整钻头冲程和稳定性的，通过卷扬来实现钻头的轻重。

所以曲柄上内面两个冲程调整孔基本上处于闲置状态。

而在外面常用的锥孔只有一个，一旦磨损，整个曲柄便报废，而且还要费时拆卸，这就为钻机造成了停工、多耗人力的状况，如果我们在曲柄的等同点上打上两个锥孔，这样既不改变钻头的冲程，又使曲柄的使用寿命在原来的基础上提高了两倍，我们何乐而不为呢？
3、导向轮套难更换的问题。

导向轮套是钻机上最易损坏，而最难更换的部件，多少年来人们想了许多方法都没有解决这个问题。

从而因为一个小小的轮套而使前后导向轴、导向轮不能及时更换导致全部损坏、难以维修。

随着现代机械加工手段不断提高，这个问题该彻底解决了。

首先将导向轮在铸造时就铸造成可以从中间对开的结构，经车削完工后，用线切割将其从中间一分为二，再用八个M16的螺栓从两边结合起来，便可成功解决这个难题。

为防止轮套外滑，可在轮
内径车削两到三个防滑槽。

原来的旧轮可以在轮辐上对称地焊接厚20mm的钢板，每边对称打四个可上M16螺栓的孔来连接。

4、弹簧轴难更换的问题。

弹簧轴在钻机的每次冲击中都经受着大弹簧的重力冲击，所以它的磨损是很严重的，而现在CZ-8B、CZ-8D 钻机设计的弹簧轴都是直接上在弹簧轴头上的，除CZ-8D钻机三根弹簧的最上一根可以加上螺母，其余的都只上在轴头上，而无法加上螺母。

一旦轴头损坏只能焊接死，而这样便使以后更换新轴变得不可能了。

为此，就必须将弹簧轴头与排叉的距离增加100mm，将中间留出来加上弹簧轴螺母，排叉与弹簧轴头用丫字形厚30mm的钢板连结。

这样就造成了后面上大弹簧的距离不够。

所以，大弹簧挡板也必须同时向后面移动100mm，使弹簧能协调的安装与工作，这样就很好地解决更换弹簧轴、大弹簧难的问题。

从而保证钻机在冲击时有足够的缓冲力。

5、辕杆套、销轴难更换的问题。

CZ-8B、CZ-8D钻机很好地解决了原来CZ-22、CZ-30钻机所没有解决的诸多问题，可也有诸多不尽如人意的地方。

CZ-8B、CZ-8D钻机的辕杆设计比原来老式钻机结构简单实用、利于维修。

但是却没有在细节上做到位，应在销轴的头部加焊止转键，在辕杆护眼旁加焊对应的止退键，这样便成功解决了销轴随辕杆套转动的缺点，机组的操作手也不会因为销轴的转动而动用焊机将它焊死。

而导致辕杆、排叉、销轴的一次性使用，并且给维修带来困难。

6、钻机噪声大的问题。

冲击钻机噪声大的问题一直围绕着水电基
础人，人们想到了液压、链传动、凸轮传动来解决，可到实际工作中都不尽如人意，我们是否可以考虑用人字形齿形来代替原来直齿齿形传动。

这样虽然在齿轮的制造上增加了一些难度，可同时却增加了两个齿轮的接触面、减少了噪音，望同仁们考虑。

以上是本人多年从事钻机维修工作的一点经验，不妥之处，望同仁指正，以便使冲击钻机更加完美的服务与基础处理行业。

根据张相儒同志的建议，经过多次专家会议研究讨论，经过经济对比分析，在不过多加大制造成本的原则之下，也根据防渗墙施工的实际情况，西南机械制造公司的技术人员决定有选择地对钻机进行下列几项改进。

1、对冲击离合器和副卷扬离合器的改进，即从安全角度出
发，在离合器操作手柄上加装限位装置，操作时可避免
出现失误而保障安全施工的目的；
2、针对大齿轮容易磨损、而修理困难的实际情况，将曲柄
改为Y形式样，可延长齿轮和曲柄的使用寿命；
3、针对前后导向轮尼龙套难以更换的情况，将尼龙轴套改
为两个半圆组成，以便于拆卸修理；
4、针对冲击臂弹簧难以拆卸更换的情况，对弹簧穿轴进行
改进，将螺纹受力结构改为圆锥面受力结构，从而延长
使用寿命和便于拆卸。

5、增加活动的而可灵活拆卸的防雨驾驶室；
6、改进平台车，由原来的8个轮子负重接地，改为平面接
地，这样今后如果全部采用该种钻机，其轨道可由4根
改为2根，可节约施工辅助材料。

改进后的平台车轮子
平时是收起的，在需要行走时可把钻机托起进行行走，
到位后轮子收起，钻机全面接地，可减少钻机的震动和
有利于钻机工作时的稳定，延长钻机使用寿命。

以上是本次钻机改进的重点。