1.1.1 国内外液压钻机的种类及其工作原理

目前国内外液压钻机可以分为三类：回转式钻机、冲击式钻机和复合式钻机。

1 回转式钻机可分为三类：①立轴式回转钻机有：包括手把给进式钻机、螺 旋差动给进式钻机、液压给进式钻机；②转盘式回转钻机有：包括钢绳加减压式 钻机、液压缸加减压式钻机；③移动回转器式钻机有：包括全液压动力头式钻机、 机械动力头式钻机。此类回转式钻机的工作原理是通过钻具工作时的回转运动实 现钻具的钻进功能。

2 冲击式钻机可分为两类：①钻杆冲击式钻机[1]：此类冲击式钻机的工作原 理是钻具在工作过程中做的是垂直往复运动，钻具自身的重力是其钻进的主要动 力源，钻具上下运动，使得钻头冲击井底岩层，使岩层破碎，实现钻进。②钢丝 绳冲击式钻机[1]：该冲击式钻机的工作效率比较低，这种钻机利用的是曲柄连杆 机构，将回转运动产生的动力转化为往复运动产生的动力，通过钢丝绳带动锤使 其上下运动，以实现钻进。

3 复合式钻机：此类钻机主要是通过将振动、冲击、回转、静压等不同的功 能通过不同组合方式复合在一起的钻机。柴油锤打桩机就是其中的一种。 目前市场上最常用的液压钻机：

⑴、冲击式钻机主要有两种：冲抓锥；钢丝绳冲击式钻机。

①冲抓锥：利用钻具本身的重量为动力冲击地层，实现钻进。

②钢丝绳冲击式钻机[3]：由桅杆和装在桅杆顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲 击机构、钻具、电动机等组成。钻机在工作的时候，电动机通过牵引传动装置使 冲击机构能够产生动作，然后由冲击机构带动钢丝绳使得钻具作上下往复运动。

⑵回转式钻机可分为五种[4]：锅钻，循环泥浆洗井转盘式钻机，压气洗井转 盘式钻机，液压动力头式钻机，潜孔振动回转式钻机。

①锅锥：利用锅锥形钻具旋转切削土层。

②循环泥浆洗井转盘式钻机[3]：由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、 水龙头和电动机等部件组成。钻机在工作时，动力机通过牵引传动装置带动转盘 转动，主动钻杆旋转带动钻头动作，通过旋转动作实现钻进，破碎岩层。

③压气洗井转盘式钻机：在转盘回转式钻机上的基础上，利用空气压缩机 代替泥浆泵，用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用的是反循环方式，又称为气举 反循环。

④液压动力头式钻机：由液压马达通过减速驱动，并利用沿着塔架上下移 动的动力头代替转盘式钻机上的转盘和水龙头，驱动钻机和钻头旋转切削岩层。

⑤潜孔振动回转式钻机：是将振动和回转这两种方式相结合以实现钻进岩 层的钻机类型。钻具由钻头、振动器、消振器和导向筒等组成。其工作原理是由 振动器产生激振力，激振力使整个钻具作锥摆运动从而破碎岩层。

⑶复合式钻机主要是将冲击作用与回转作用两者结合在一起实现钻机钻进的 水井钻机，例如风动潜孔锥钻机。潜孔锥钻具由缸套和活塞等组件组成。由空气 压缩机提供高压空气推动活塞上下往复运动，活塞冲击钻头来增强钻头的动力， 从而提高钻具钻进岩层的能力。论文网

综上所述，全液压钻机是回转式钻机的一种，该回转式钻机具有转速实用性 范围宽、钻机的扭矩大等特点，能用于煤矿井下钻进各种用途的钻孔，如抽放瓦 斯孔、注水孔及其它工程用孔，也可用于地表工程施工[5]。

1.1.2 现有全液压钻机简要分析

现有全液压动力头式钻机采用回转和给进单独供油的双泵开式循环液压系 统[6]，该液压系统包括油箱、多路换向阀、与油马达连接的回转油路、与支撑油 缸连接的支撑油路、与给进起拔油缸连接的给进油路、与液压卡盘连接卡盘油路、 与夹持器连接的夹持油路，回转油路与卡盘油路之间通过夹持油路相连，多路换 向阀包括连接回转油路的回转油路换向阀、连接支撑油路的支撑油路换向阀、连 接给进油路和夹持油路的给进油路换向阀，油箱供油侧设置主油泵和副油泵，主 油泵依次连接回转油路换向阀、支撑油路换向阀、给进油路换向阀，副油泵通过 副油泵油路板和副油泵功能转换阀连接支撑油路换向阀，回转油路设有与副油泵 功能转换阀连接的单向阀组，卡盘油路设有起下钻功能三位四通转换阀，夹持油 路设有与副油泵功能转换阀连接的夹持器功能转换阀，通过起下钻功能转换阀和 夹持器功能转换阀，共同实现油马达、夹持器、给进起拔油缸三者联动操作[7]。