文档介绍：第一章绪论
选题意义
目前越来越多的大规模交通、铁道、电力、地铁、水利等建设活动过程中都需要水平定向钻探技术,即非开挖施工技术。该技术与开挖施工技术相比,具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、社会效益显著等优点。可广泛应用于穿越公路、铁道、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条件下进行的供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设,更新和修复。
国内外概况
1900年美国人采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历60年的发展,先后只发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道,成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此,“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟,人们又针对不同的管网情况,1980年发明了“胀管法”(爆管法),此技术逐步推行开来,特别是自来水行业运用较多。
国内现状:非开挖铺设更换管道技术以其独特的优越性,已被人们逐步接受,特别是在大中城市,商业繁华地区普遍采用此项技术,我国香港特别行政区已运用很久。但内地还处在起步阶段
设计特点
所谓定向钻探,就是在钻探和钻井施工中,利用土层造斜规律,采用人工造斜手段,或者两种同时并用,使井孔按照设计的轨迹钻达预定目标的钻进方法。在钻探施工中,根据地质条件,合理采用定向钻进方法,不但能够提高工程量,节约施工费用,而且能够缩短施工时间,获得较好的技术经济效果。
而对钻孔深度300米左右的水平定向钻机需求量比较大,以往的300米水平定向钻机,存在着机械式、笨重、使用不方便等缺点。鉴于以上原因,此次毕业设计,我的导师陈少云老师让我对300米水平定向钻机
(FDP-15D)进行研究。经过调研,我觉得水平定向钻机是一种小型液压钻机,应有以下特点:
经济耐用可靠、质优价廉;
结构简单,易于加工制造;
操作简单,维修方便;
适用于、两种钻杆;
钻进速度快,效率高;
施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著。
随着水平定向钻探技术的发展,这种钻机应具有良好的发展空间。
第2章 FDP-15D钻机总体方案的确定
具体方案的确定
经过陈老师的细心指导和长时间的搜集和查阅资料,我对钻机的整体结构和工作原理都有所了解。钻机的结构与其所采用的钻进工艺相关联。目前国内外都正在研制和应用全液压钻机。全液压钻机同传统钻机一样,都是用来完成钻进和升降钻具等基本工序,以实现采取岩心,达到探矿的目的。从结构上看,全液压钻机可以分为立轴式全液压钻机和动力头式全液压钻机。二者相比较,动力头式全液压钻机具有结构简单、重量轻、操作简便、可以实现无级调速、加压给进等优点,工作效率大大改善。并且动力头式全液压钻机也是钻机的发展方向之一。综合各方因素,我选择设计水平定向动力头式全液压钻机。
具体方案如下:
考虑到此钻机常用于户外作业,动力可选柴油机。
钻机应用螺纹连接钻头精简结构,节约时间,提高有效钻进速度。
动力头采用单极齿轮减速器,减少变速箱体积,根据不同的地质条件,选用不同的钻进速度。
在满足上述要求的同时,尽量结构简单,操作方便,适于整体或解体搬运。尽量做到标准化、通用化、系列化。

技术特性
最大钻进深度
导向孔直径
钻杆直径
动力头转速
第3章 FDP-15D钻机结构方案的确定
一台全液压钻机主要包括主机、动力设备和操纵台三个部分。
主机部分
水平定向全液压钻机的主机包括回转机构、给进机构等基本部件。
回转机构
全液压动力头式钻机的回转机构,就是移动式回转器,亦称为动力头。动力头是钻机的重要组成部分,主要由回转马达、减速器、水接头组成。它的功能有二:一是传递扭矩,以带动钻具旋转钻进或拧卸钻杆;二是动力头由给进机构带动,以传递向上或向下的轴向力及其运动,用来实现加减压给进。
本全液压钻机通常采用导向钻杆,其钻进工艺对动力头的基本要求有下列几点:
动力头的钻数和扭矩应是可调的,最好的方案是无级调速,以适应钻进工艺的需要。
转数调节范围应满足钻进工艺的需要。
具有正反转的能力。
回转平稳、振动少和噪音不大等。
动力头转速调节范围,取决于地质条件、钻头直径以及钻进方式。由于是全液压钻机可以实现无级调速,马达的调速范围在8~300r/min之间完全满足钻机的要求。采用导向钻杆钻进时,要求高转速。国外的最高转速以达2000~3000r/min;国内大致在1000~1500r/min,而从处理事故和拧紧钻杆的要求,则需要低速档,一般为200~300r/min。本设计动力头的转速范围为1-60、 1