旋挖钻机钻杆结构原理

(1)旋挖钻机钻杆结构结构

旋挖钻机钻杆是由数节直径大小不等的钢管和内外键制成的杆套装而成，其各节杆的名称从外向里分别定义为第1节杆、第2节杆、第3节杆。钻杆结构如图1所示(摩擦杆)。

旋挖钻机钻杆通常由直径大小不等的多节无缝圆钢管套装而成，每节杆钢管的外圆按120度均布焊有通长外键;除最里边一节杆外，每节杆下管(长度500～1 000mm)钢管内圆弧面上都焊接(或安装)了内键(内键长度500～900mm)，形成120度均布的三个内键槽，与其相邻内杆的外键配装，留有足够的间隙，使外键能在内键槽内全长自由伸缩滑动;除1杆外每节杆的上端部都焊接(或安装)有挡环。

外键的作用是传递旋挖扭矩和加压力。内键的作用：①传递旋挖扭矩和加压力;②与相邻内杆钢管的径向定位。挡环的作用：①与相邻外杆钢管的径向定位;②该杆完全从其外杆向下伸出时，挡环被其外杆内键上端面挡住，阻止该杆从其外杆下管滑落脱出。摩擦杆各节杆上的外键是焊在钢管上圆周120度均布的3条(或6条)通长钢条，无台阶(无加压点)。机锁杆各节杆上的外键是焊在各节杆钢管上圆周120度均布的3条(或6条)带有加压端面(有台阶)或齿面的钢条，其结构如图2所示。最里边一节杆上端部焊装有扁头，其与提引器相连接，通过旋挖钻机的主卷扬、钢丝绳将钻杆吊起。其下端部焊装有方头，由它将动力头传来的旋挖扭矩和加压力传递给钻具。在该杆的下部还装有减振弹簧和弹簧座(托盘)，该两零件托着其他各节钻杆，在提、放钻杆操作时减小对其他各节钻杆的惯性冲击，对提引器、钢丝绳和主卷扬等零部件起缓冲保护作用。第1节杆上端部焊(装)有可与随动架的滚动支撑连接的法兰盘，通过螺栓与随动架连接;在其上部安装有橡胶减振环，以减小钻杆对动力头的冲击。

图1摩擦杆结构图

a)钻杆收缩状态;b)钻杆断面结构;c)钻杆伸出状态。

(2)钻杆的提升和伸放

钻杆在完全缩进状态被安装到旋挖钻机上，整根钻杆的重量通过最内一节杆的扁头和提引器相连接作用在主卷扬钢丝绳上。最内一节杆通过焊接(或安装)在其上的圆盘和安装的弹簧、弹簧座(托盘)将其他各节杆托起(弹簧座的外径与一杆钢管外径相同)。

钻杆下放(伸出)：钢丝绳下放，钻杆由于自重整体下降，1杆在动力头内键套内滑动下降。

当1杆上的减振环碰到动力头上平面时，1杆被动力头托住，停止下降;钢丝绳继续下放，其余各节杆在重力作用下一起继续下降。当第2节杆的挡环碰到1杆下管内键上端面时，2杆被1杆挡住，停止下降;钢丝绳继续下放，其余各节杆在重力作用下一起继续下降。当第3节杆的挡环碰到2杆下管内键上端面时，3杆被2杆挡住，停止下降。如此继续，直到各节杆全部伸出，将安装在最里边一节杆方头上的钻具下放到孔底。由此可见，各节钻杆的伸出(下放)是由外向里进行的。

图2机锁式钻杆结构图

钻杆提升(缩进)：(以5节杆为例)每次钻进结束后，钢丝绳提升，5杆带着钻具一起向上提升，同时5杆向4杆内缩进。当5杆完全进入4杆内时，安装在5杆上的弹簧座(托盘)将4杆托起，带着4杆一起上升，同时4杆、5杆一起向3杆内缩进。如此继续，直到5、4、3、2各节杆全部缩进1杆内，并且’1杆也被弹簧座托起在动力头内键套内滑动上升，直至钻杆和钻具全部提出地面。由此可见，各节钻杆的提升(缩进)是由内向外进行的。