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旋挖钻机钻头的结构功能

2017-01-07 21:07:30 621

旋挖钻机钻头是通过接受来自钻机传动装置传递的压力和扭矩,实现自身转动和进给,并以此方式来掘进切削岩土的工具,常见类型有旋挖钻斗、螺旋钻头、嵌岩筒钻(以下简称筒钻)、扩底钻头等。

钻机要根据不同的地质选择旋挖机钻头

旋挖机钻头的主要结构包括以下部分:连接方、钻齿、钻底、开锁底结构、筒壁,流水孔、定位锥刀、保径条等。

旋挖钻机钻头连接方如下图所示,三种形式,分别为宝峨连接方、三一连接方和150连接方,由于它们形式不同,与旋挖钻机钻杆钻配方式不同,传压方式也不相同,可以分为上传压和下传压。目前,施工中的钻具以宝峨方居多。施工时务必选择与钻杆方头相同的钻具方头,防止不同型号的方头组合在施工时不能合理的传压传扭,从而导致意外事故。

旋挖桩机连接方头图片

定位锥刀形式多样,下图为是有代表性的几种,可以根据不同地层选择不同的形式,如十字形定位锥刀、鱼尾纹定位锥刀和由截齿组成的定位锥刀等,它们设置在旋挖机钻头底部,在钻进时最先切入土体,起到松动土体的作用,为钻进创造有利条件,钻进时起引导定位作用等。

定位锥刀图片

旋挖机钻头的设计

(1)概述

旋挖钻机钻头是决定钻机能否较好适应复杂地层、提高工效的关键部件。目前,常用钻头有回转斗钻头、短螺旋钻头和筒式钻头等。尽管旋挖机钻头种类繁多结构差异巨大,但其所承担的功能基本相似,即首先通过布置在钻头底部的钻齿切削岩土,再通过钻头上的其他结构将岩土钻渣带走,以便钻头在桩孔中的持续钻进。因此,如何提高钻头在一定地层的钻进效率是钻头设计者要考虑的首要因素,也是检验钻头设计优劣的根本标准。

(2)斗式钻头

斗式钻头应用范围最广,且不受地下水位限制,是最常用的旋挖机钻头。如下图所示,它可用于一般土层、砂层、软岩地层和粒径较小的碎卵石地层的钻进。斗式钻头基本结构包括斗顶、筒体、钻底3部分,其中,斗顶是连接钻杆,传递压力和扭矩的部分;筒体部分则用来装载钻齿切割下来的钻渣;钻底根据钻进不同岩土的特点布置合适类型的钻齿,实现高效钻进。

斗式旋挖机钻头图片

(3)斗式钻头的定位与导向

好的旋挖钻机钻头不但具有施工效率高、坚固耐用的特点,还应能保证成孔质量高,这就要求钻头在设计时要充分考虑在钻进时旋挖机钻头在桩孔中的定位和导向作用,如果这―部分设计不善,将会出现钻进桩孔偏斜,扩径等施工事故。

上述分析描述了钻斗工作的一般原理,若要高效、高质量地进行成孔施工,钻斗的其他结构也是非常重要的,如下图中所示,导向条和边齿在钻进时与定位锥一起形成了一个稳定的定位导向结构,这种类似倒三角的结构在钻斗钻进过程中可保证钻斗与桩孔的同轴,避免在钻进时钻斗发生不则的摆动。尤其是导向条,在钻斗钻进过程中的作用是多方面的,首先在桩孔中提放钻斗时导向条使得钻斗筒壁与桩孔内表面产生一定的间隙,这就减少了钻斗在提放过程中与钻孔的摩擦力,同时该间隙也是泥浆流通的重要通道,避免了吸钻现象的发生;其次导向条减少了钻斗与桩孔内壁的接触面积,有利于孔内形成稳定的泥皮,起到稳定孔壁的作用。

旋挖机钻头钻进示意图

除了上述锥形钻斗之外,常用的筒式钻斗还有直筒钻斗,这类钻斗钻底与锥式钻斗相似,但筒壁表面没有焊接边齿和导向条,其筒壁是直筒结构,钻进时筒壁与桩孔内壁完全接触,这种紧凑的接触在钻进时可起导向作用。但是,这种钻斗在设计时必须在斗体内部加一个上下连通的流水孔,当旋挖钻机钻头斗门打开钻进时,旋转底板会把流水孔遮住,这样就不会有钻渣进入流水孔而发生堵塞。当钻进完成时,合上斗门流水孔口就会露出来,提钻时泥浆会自上而下流通,只有这样,在提钻时才能保证泥浆在孔内的流通避免发生吸钻现象。

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