工程钻探与取样技术：冲击机构的组成与工作原理

冲击机构的结构如图3-27所示。这是一种典型的曲柄连杆-游梁式冲击机构。其工作原理如下：冲击齿轮（1）被驱动后，带动轴和固定在轴上的两个曲柄（2）回转。两根连杆（3）的下端以销轴与曲柄铰接，上端与框架式双臂冲击梁（4）、支臂（5）相铰接。曲柄回转时，通过连杆带动冲击梁、支臂和支臂轴上的压轮（6）绕导向轮轴做圆弧形的上下摆动。从工具卷筒上引出的钢绳（10），绕过导向轮（9），压轮和桅杆顶部的天车，与孔内的冲击钻具连接。冲击梁向下摆动时，压轮下压钢绳，将冲击钻具提离孔底一定高度；压轮随冲击梁向上摆动时，则松放钢绳。冲击钻具在重力作用下加速降落而冲击底岩石。如此循环，实现冲击钻进。改变连杆与曲柄的铰接位置，就改变了冲击钻具的提升高度（即冲程）。钻具每分钟的冲击次数（冲次）则决定于曲柄的转速；通常用变换钻机主轴上的皮带轮直径以改变曲轴的转速和钻具的冲次。CZ型钻机的曲柄上有4个距离不等的销孔，备有3个直径不等的皮带轮，故它有4种冲程和3种冲次可供调节。

图3-26　CZ-22型钻机机械传动系统

1—电动机；2—主轴；3—冲击机构；4—工具卷筒；5—抽桶卷筒；6—辅助卷筒

图3-27　CZ-22型钻机冲击机构(www.xing528.com)

1—冲击齿轮；2—曲柄；3—连杆；4—冲击梁；5—支撑；6—压轮；7—支杆；8—缓冲弹簧；9—导向轮；10—钢绳

图3-28　缓冲装置的缓冲补偿作用示意图

在冲击梁的两个臂梁上装有缓冲装置。包括前端以销轴与支臂铰接的支杆（7）和套在支杆上的缓冲弹簧（8）等。缓冲装置对钻具的冲击运动起缓冲和补偿作用，其作用原理如图3-28所示。在压轮到达上止点，开始下压钢绳的瞬时，压轮、压轮轴将受到钢绳的反作用力P。这个反作用力的作用时间虽短，但数值却很大（特别是发生在冲击钻具未落到孔底的情况下），并具有冲击载荷的性质，在P力作用下，压轮、压轮轴和支臂将绕冲击梁前端的销轴逆转一个角度，并带动支杆后移，压缩缓冲弹簧。弹簧吸收冲击能量，保护钻机不受刚性冲击，并减小振动，这就是它的缓冲功能。在支臂逆转的同时，压轮的位置抬高，松放一段钢绳，使钻具增加一段自由降落的距离，保证钻具不受阻滞地冲击孔底。钻具落到孔底，钢绳松弛，缓冲弹簧将伸长并推动支杆前移、支臂与压轮顺向转回原位，压轮位置降低，将预紧原已松弛的钢绳，避免下一循环开始时出现钢绳抖动现象。钢绳的这一小距离的松放和预紧作用，就是缓冲装置的补偿功能。