牙轮钻机及其性能参数简介

牙轮钻机是以牙轮钻头为凿岩工具的自行式钻机。与其他类型的钻机相比，具有钻孔孔径大、钻孔深度深、效率高、成本低、可靠性高等优点，适用于中硬和坚硬岩石的钻孔作业，一般用于大规模土石方开挖和露天煤矿开挖（见图2-7）。

图2-7　牙轮钻机图

（1）牙轮钻机分类。牙轮钻机按孔径大小分为重型（孔径200～300mm）和轻型（孔径为90～150mm）两种；按回转和加压方式不同分为底部回转间断加压式（卡盘式）、底部回转连续加压式（转盘式）和顶部回转连续加压式三种；按动力装置不同分为电力驱动和柴油机驱动。

牙轮钻机系列规格和基本参数见表2-13。

表2-13　牙轮钻机系列规格和基本参数表

（2）牙轮钻机工作原理。牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构，通过钻杆对牙轮钻头提供轴压力和回转扭矩，对岩石产生挤压和剪切，达到破碎岩石造孔的目的。岩渣由压缩空气，经钻杆内腔从孔底沿钻杆和孔壁环形空间吹至孔外。

（3）牙轮钻机构造。牙轮钻机主要由底盘、动力装置、工作装置、辅助装置和操作系统五大部分组成。牙轮钻机构造见图2-8。

图2-8　牙轮钻机构造示意图（KY-250型）

1—钻架；2—回转机构；3—钻杆架；4—电机、控制柜；5—操作室；6—除尘装置；7—油压千斤顶；8—履带行走机构

1）底盘。主要由履带行走机构、钻机工作时用于固定用的千斤顶和底盘平台组成。(www.xing528.com)

2）动力装置。钻孔作业时动力，主要由电动机、变压器、开关柜、空压机、电气控制装置等组成，行走时由柴油机驱动。

3）工作装置。由钻架、钻具（钻杆、钻头）、回转机构、加压提升机构、液压夹头等组成。

4）辅助装置。由空气净化装置、除尘装置、液压系统、空压系统、润滑系统等组成。

5）操作系统。由操作室、各类操作手杆、仪表指示盘、显示报警等组成。

（4）影响牙轮钻机钻孔效率的因素。一般情况下，除了岩石物理特性外，影响牙轮钻机钻孔效率有钻机钻压、钻机转速和排渣风量、风压。合理选择牙轮钻机钻压、转速和排渣风量可提高钻孔速度，同时，延长钻头使用寿命，降低工程成本。

钻压和转速配置有两种模式。一种是高钻压低转速。钻压约为300～600kN，转速小于150r/min；另一种是低钻压高转速，钻压约为150～300kN，转速约为250～350r/min。经验数据表明：钻压为300～600kN，转速为150～200r/min，压缩空气强吹排渣，钻孔效率高，钻具磨损少。

1）钻压选取。钻机工作时所需钻压，通常取决于岩石物理特性、钻机钻头直径、钻头类型和推力轴承承载能力。一般情况下。为了能有效破碎岩石，钻压宜取岩石破碎极限强度的1.2～1.5倍。牙轮钻机钻压和钻头直径及岩石普氏系数f值的关系见表2-14。

表2-14　牙轮钻机钻压和钻头直径及岩石普氏系数f值的关系表　单位：kN

2）转速选取。钻机回转速度与钻进速度有直接的关系。一般情况，钻机转速低于150r/min时，钻进速度与转速成正比；超过时，钻进速度并非会随转速的提高而提高，相反，转速过高会直接导致钻头温度升高，磨损加剧，降低使用寿命。对软基岩采用低钻压高转速钻进；硬基岩采用高钻压低转速钻进。

3）排渣风量、风压的选取。排渣风量、风压对钻头使用寿命影响很大。目前一般配置中风压、高风压空气压缩机。风量由钻杆与孔壁之间的气流速度来确定，一般在15～30m/s之间，岩渣比重小的取小值，岩渣比重大和含水量大的取值要大一些。

（5）牙轮钻机技术性能参数。部分型号国产牙轮钻机主要技术参数见表2-15。

表2-15　部分型号国产牙轮钻机主要技术参数表

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