非开挖水平定向钻机顶进回拖系统结构设计

水平定向钻机的方案设计1 概述：铺设地下管线的传统方法是在地表挖沟，然后将管线放入沟中，最后进行回填土方。

随着社会的进步和经济的发展，特别是在穿越高速公路、铁路、建筑物、河流铺设供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线时，开挖施工方式显现出很大的局限性和不足之处。

在20世纪70年代，非开挖技术应运而生，并逐渐成熟。

近些年非开挖技术在我国作为一项新兴的施工技术也得到了突飞猛进的发展，而水平定向钻机就是实现非开挖施工的主要设备。

原来我国的水平定向钻机主要靠进口，近20年我国的科研技术人员，在消化吸收了国外水平定向钻机技术的基础上逐步实现了国产化，并形成了一定的规模化生产。

水平定向钻机的施工工序是：先在施工的一侧（入土点），由水平定向钻机带动安装有导向钻头的石油钻杆，向施工的另一侧（出土点）钻出导向孔，当导向孔钻成后，再由扩孔器分级扩孔，待扩孔完毕，由钻杆连同扩孔器、成孔器、分动器以及管线沿导向孔反向拖回，直至返回入土点，管线即铺设完毕。

水平定向钻机作为施工的主要设备，产品性能以及质量的好坏，对于整个工程的成败至关重要。

下面我就谈一下水平定向钻机的方案设计过程。

2 水平定向钻机的方案设计过程：我们以50吨钻机设计为例，来讨论一下水平定向钻机的方案设计过程。

水平定向钻机主要包括：履带行走底盘、桅杆、吊车、动力头、夹持卸扣器、柴油发动机及其液压系统、泥浆泵、驾驶室、操作控制系统几大部分。

2.1履带行走底盘的选定一般采用市场上现有的挖掘机底盘，采购来后，用钻机的液压系统带动，把液压系统用胶管连接好即可，手动操控阀安装在驾驶室内。

要求挖掘机底盘要足以承载钻机的重量，左右两边的履带行走马达主油路要由两个既可手动又可电动控制的换向阀分别控制，并分别与驾驶室内的左右两个手动控制阀相连。

手动控制阀可控制履带的前进或后退以及速度的快慢，左边阀与左行走马达相连，右边的阀与右行走马达相连，当单独操作一边的手动控制阀时，可实现钻机转向。

摘要水平定向钻机（HDD)是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施（管道、电缆）的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中的一种施工设备。

本论文介绍了水平定向钻机的特点，穿越施工工艺介绍，目前国内外水平定向钻机发展情况等方面。

主要进行了钻机的起重结构设计，包括动力方式选择、液压缸的选择，以及完整的CAD图纸和用PROE建立随车起重机的三维模型。

关键词：水平定向钻机，起重机，液压缸，PROE建模AbstractHorizontal directional drilling machine is not digging in the surface conditions,the laying of a variety of underground utilities(pipelines,cables,etc.)of a construction machinery.It is widely used in water supply, electricity, telecommunications, natural gas, coal gas, petroleum pipeline laying a construction equipment in the construction.This paper introduces the characteristics of horizontal directional drilling rig, through the construction process is introduced, at present domestic and foreign horizontal directional drilling rig development etc..The design of the hoisting structure of drilling rig, including power mode selection, the choice of hydraulic cylinder, as well as CAD drawings complete and use PROE to build 3D model of lorry-mounted crane.Keywords: horizontal directional drilling machine, crane, hydraulic cylinder, PROE modeling.第一章绪论1.1水平定向钻机的基本结构水平定向钻整机主要有底盘、动力头、钻架、发动机系统、钻杆自动存取装置、钻杆自动润滑装置、虎钳、瞄固装置、钻具、液压系统、电气系统、起重系统等部件组成。

25吨水平定向钻机推进机构设计摘要：水平定向钻机是一种用于非开挖施工技术的施工机械，主要用于铺设多种地下公用设施(跨越道路铺设下水道、地下电缆和煤气管道、跨越建筑物铺设管道等)。

本论文介绍了水平定向钻机的特点，穿越施工工艺介绍，目前国内外水平定向钻发展情况等方面。

主要进行了钻机的推进机构设计，包括传动方式的选择，链条与轴的设计，还有液压缸的结构设计，也包括了一些重要零件如螺栓和键的强度校核和设计。

关键词：水平定向钻 ;板式链;槽轮;滚子链Advancing Mechanism Design of 25 Tons ofDorizontal Directional DrillAbstract :Horizontal directional drilling machine is a method for trenchless construction technology of construction machinery, mainly used for the laying of a variety of underground utilities (across the road laying sewer, underground cable and the gas pipeline, The laying of the pipeline span buildings,etc). The characteristics of horizontal directional drill was introduced in this paper,and how construct through the earth ,also the development of orizontally diretionalt drilling and so on.In this thesis , For the main propulsion mechanism design of drilling rig ,the design of a chain and a shaft ,also Includes a number of important parts such as bolt and bonding strength and design.Key words:horizontally directional drilling ;flat wedge chain ;grooved wheel ;roller chain.25吨水平定向钻机推进机构设计250t单梁桥式起重机小车运行机构设计450t门式起重机金属结构设计JS750混凝土搅拌机结构设计PLC控制的翻转机械手的设计PLC控制的移置机械手的设计S11-M-10010-0.4型变压器的设计及制造工艺SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计X5040升降台铣床数控改造（横向）ZL50轮式装载机工作装置及其液压系统设计安装支架的冲压工艺及模具设计背负式小型机动除草机设计步进电机驱动的小车电气控制系统设计侧边传动式深松旋耕机的设计茶籽含油量高光谱检测技术研究柴油机活塞的加工工艺及夹具设计车床拨叉加工工艺及夹具设计车载机顶盒硬盘固定架优化和散热分析搭扣冲压模具设计带机架的立式摆线针轮减速机的设计带式输送机自动张紧装置单相电子式预付费电度表的设计低压电动机软启动器的设计电极片多工位级进模设计蝶形螺母注塑模设计多功能钻机的钻架设计仿形刨床液压系统设计封箱机设计盖帽垫片的冲压工艺及模具设计缸体气缸孔镗削动力头设计缸体曲轴孔与凸轮轴镗削动力头的设计钢筋调直机的设计高温高速摩擦磨损试验机设计刮板式脱壳机设计轨道式小型液压升降机机架和小车设计红薯丁切制机构设计红薯条切制机构的设计高压瓶盖注塑模具设计户用型太阳能水泵的设计机床手柄注塑模设计基于JN338的电动机转矩转速测量系统设计基于PLC的包装生产线计数分配环节控制系统设计基于PLC的材料分拣模型控制系统设计基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计基于PLC的食用油灌装生产线的电气控制设计基于PLC的四轴联动机械手控制系统设计基于PLC的污水处理电气控制系统设计基于PLC四自由度机械手基于单片机的电子秤的设计基于单片机的电子密码锁设计基于单片机的非接触式红外测温仪设计基于单片机的智力竞赛抢答器设计基于单片机的自动照明节能控制系统设计基于单片机控制的LED亮化设计基于浮子流量计单片机流量控制系统的设计矩形柱座双面倒角专用机床设计矩形柱座双面铣专用机床设计矿用固定式带式输送机的设计辣椒切碎机的设计离心式茶叶雨水叶脱水机设计犁刀变速齿轮箱体加工工艺及夹具设计立式离心式剥壳机设计立式推杆减速机的设计连杆端孔轴线平行度自动检测仪的设计连杆端面平行度自动检测仪的设计龙门动模式钢板模压机设计漏斗式热风干燥机的设计螺旋式榨油机设计密封垫罩的冷冲压模具设计棉花裸苗移栽机取苗机构设计与仿真棉花裸苗移栽机送苗机构设计与仿真棉花裸苗移栽机移栽机构设计与仿真灭火器外壳注塑模设计农用铺膜机设计平衡臂机械手设计普通车床的数控化改造设计汽车变速箱体加工工艺及夹具设计浅盒形件拉深工艺及模具设计曲轴加工工艺及夹具设计曲轴轴颈圆度自动检测仪的设计曲轴轴线同轴度自动检测仪的设计山茶采摘平台升降机构结构设计山区履带式喷雾机总体方案山楂采摘平台行走控制系统设计上前盖注塑模设计上下楼梯搬运器设计与仿真生物质秸秆切碎机设计手持式激光测距仪的设计手动机器人控制系统的设计手机外壳注塑模设计手推式草坪修剪机设计与仿真手推式割草机设计数控回转工作台设计双活塞浆体泵液力缸设计水稻育秧播种流水线控制系统水力切割除草试验台设计太阳能路灯的设计太阳能逆变设计太阳能蓄电池充放电器控制的设计太阳能最大功率跟踪系统的研究筒形件的冲压工艺及模具设计土豆清洗机的设计拖拉机液压提升实验台设计挖掘机液压系统的设计万能材料试验机设计微机控制硫化机卸胎装置设计卧式离心式剥壳机设计卧式推杆减速机的设计洗地吸干机设计小型便捷式除雪机的设计小型电动绞肉机的设计小型雕刻机结构设计小型扫雪机设计小型载货电动三轮车的设计新型潜污泵的设计压盖机设计烟草基质覆填镇压机设计烟机分烟包装机构液压系统设计烟支分离装置的设计液压控制的翻转机械手的设计液压控制的移置机械手的设计液压驱动油菜浅耕直播机设计液压升降机的设计液压站设计一种柴油机箱体加工工艺及夹具设计一种花生摘果机设计异型管接头模具设计易拉罐有偿回收器设计与仿真油杯的冷冲压模具设计圆锥滚筒式水稻种子清选机设计轧机钢板厚度液压自动控制系统设计轧机液压位置伺服系统设计与仿真直流电机驱动的小车电气控制系统设计智能搬运机器人设计中吨位叉车的总体结构设计中心孔打孔机设计轴流压缩机增速箱设计铸型输送机液压系统设计自动搬运机器人控制系统的设计自适应平衡调整系统的研制1 前言随着非开挖施工技术的推广应用，强烈迫使非开挖设备在整个工程机械设备中从无到有，所占比例愈来愈大。

谈非开挖定向钻进技术拖拉管施工摘要：本文阐述了非开挖定向钻进技术拖拉管的轨迹设计原理及拖拉管导向、扩孔、回拉、检测等施工技术，分析了拖拉管施工的优缺点。

关键词：非开挖定向钻进；拖拉管施工；优缺点地下管道施工中，经常遇到河流、铁路等大型障碍物，无法径直开挖,通常采用顶管施工，需建钢筋混凝土工作井接收井等,工序多,工期长，造价高。

采用非开挖定向钻进技术拖拉管施工,能缩短工期,降低工程成本.如上海海港新城污水埋管工程采用非开挖钻进技术拖拉管就是成功一例。

该工程桩号为KO+OSO至KS+540，管线全长9。

5km，其中横穿滨果公路和军垦河段，管径DN600，原设计为开挖施工，设计变更为拖拉管,管材为高密度聚乙烯HOPE管,非开挖长45m。

一、拖拉管简介：非开挖定向钻进技术又称拖拉管、牵拉管施工，是将石油工业的定向钻进技术与传统的管线施工方法相结合的一项施工新工艺，近几年被广泛用于市政、电信、电力等多种地下管线的建设中.非开挖定向钻进施工是将定向钻机设在地面上，在不开挖土壤的条件下，采用探测仪导向，控制钻杆钻头方向,达到设计轴线的要求，经多次扩孔，拖拉管道回拉就位,完成管道敷设的施工方法。

二、拖拉管主要施工工艺：(一）水平定向轨迹设计与原理导向孔轨迹设计是在管线剖面图基础上,设计出钻孔的最佳曲线。

根据开挖的工作坑、接收坑结合设计井位,按照设计管道水力坡度标高来设计钻进轨迹.不仅需要考虑避开穿越区域的地下管线，还要考虑到水文地质、地面环境、铺设管道的管径材质、穿越长度深度、钻机的性能等因素。

管道施工的轨迹要满足设计要求,必须考虑入土点、出土点的斜直段、曲线段长度,严格控制水平穿越段各点标高。

一般作业标高控制以每根钻杆为一个控制点，按设计管道水力坡度计算出钻进轴线上轨迹标高。

入射角度根据已知数据科学计算，正常操作应控制在5－12度之间.如果单从施工的顺利程度考虑，在产品管线埋设深相同的前提下，造斜距离越长则轨迹曲线越平缓，有利于后续管的顺利回拖.(二）拖拉管施工2施工准备2.1编制施工方案,明确技术措施,严格技术管理.2。

水平定向钻进管道回托技术探讨随着水平定向钻进技术的广泛应用，施工地质条件的日益复杂，回托技术作用其施工中的重要环节，探讨并研究其工艺具有重要的意义，通过详细介绍水平定向钻进的施工流程，重点分析了目前国内管道回托施工工艺中的两种主要方法，通过多次施工经验，对其施工过程中的模糊环节提出了自己的建议。

同时在目前原有的两种水平定向钻管道回托施工方法的基础上，提出一种新型的回托施工方法即管道回托充气垫系统，对于国内目前的水平定向钻进中的管道回托施工具有一定的指导和参考价值。

标签：水平定向钻进回托技术水平定向钻进技术是采用安装与地表的钻孔设备，以相对于地面的较小的入射角钻入地层形成先导孔，然后将先导孔扩径至所需大小并铺设管线（道）的一项技术。

它起源于石油钻井工业，20世纪70年代，结合水井工业和公用设施建设方面的技术，经演变之后广泛应用于市政管道，油气管道的建设行业。

随着现代探测和导向技术的不断发展，今天水平定向钻进工艺已成为铺设地下管线最受欢迎的方法。

2水平定向钻进技术水平定向钻进的施工过程一般分为三个阶段：第一阶段是按照设计曲线钻出导向孔；第二阶段是通过多级扩孔钻头对导向孔进行扩孔直至达到铺设管线要求。

第三阶段：利用钻机回托力将预铺设管线回托至孔内即可。

3管道回托施工技术目前，在我国水平定向钻进管道回拖施工中，最常用的方法是采用发送架和发送沟两种方法。

3.1发送沟发送法该方法适用于地形较为平坦，地层主要为粉质粘土，粉土等的易于开挖不易于垮塌的良好地质条件，同时管道回托路线上无障碍物，取水较为方便的条件下进行施工。

其施工方法主要为在钻孔出土端预制穿越管道同时管道两端进行密封，根据管道宽度，钻孔出土角以及地形条件开挖沟槽，目前对于开挖沟槽的宽度尚无一个明确的规定，根据多次施工经验建议采用以下标准：3.2发送架发送法该方法适用于地形起伏较大，穿越线路出土端有障碍物，或土层复杂含大量砖石的条件下施工。

其具体施工方法为：采用钢架双橡胶滚轴发送架做发送道，发送架架体根据发送管道管径的大小选择槽钢制作，滚轴支撑采用Φ50 的圆钢，滚轴采用特制的空心橡胶圈套在圆钢上。

东南人学硕士学位论文第二章非开挖水平定向钻进系统概述２．１非开挖水平定向钻进系统的工作原理２．１．１定向钻进的工作原理水平定向钻进（ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤｒｉｌｌｉｎｇ，ＨＤＤ）技术是利用水平定向钻机以可控钻孔轨迹的方式，在不同地层和深度进行钻进并通过定位仪导向抵达设计位置而铺设地下管线的施工方法Ｉ悼１７１。

施工时，首先利用专门的定向钻机钻出一个小口径的导向孔，钻进过程中通过监测和控制手段使钻孔按设计轨迹延伸，并从另一端钻出地表，如图２—１所示。

然后用扩孔钻头将钻孔扩大至所需的口径，最后将待铺设的管线回拖入孔内，如图２－２所示。

图２．１ＨＤＤ导向孔施工原理图图２．２ＨＤＤ扩孔及管线回拖施工原理图水平定向钻进技术的关键部分是导向孔钻进技术，它利用放置在钻头附近的探头发射信号，定向仪器可随时测量出钻头位置、深度、顶角、工具面向角等参数，与钻机配合及时调整方向，实现有目标的引导式钻进，即定向钻进。

对于定向钻进来说，根据地层条件的不同，在松软地层中，一般选用的是一个弯接头和一带喷嘴的切削钻头组成，在硬岩或者卵砾石地层中，孑Ｌ底钻具由弯接头、泥浆马达、刮刀钻头和牙轮钻头或者会刚石钻头组成。

泥浆马达（即螺杆钻）属于正排量容积式液压马达，其作用是将钻进泥浆的液压能转换为驱动钻头的机械能。

需要说明的是：目前在岩石（特别是可钻性比较差的基岩）中的非开挖定向钻进技术还不够成熟，国内外许第二苹非开挖水平定向钻进系统概述多科研机构和企业在不断地尝试其它方法：比如采用弯接组合钻杆配合牙轮钻头以及采用螺杆钻等方法来解决基岩中的钻进和钻孔弯曲问题。

长距离水平定向钻进时，钻杆柱和孔壁之间的摩擦阻力比较大，给施工带来比较大的困难。

这时一般采用套洗钻进，即在钻杆柱外加一层套管，其前端的钻头由钻机驱动，进行套洗钻进。

套洗钻头钻到离导向钻头２５ｍｍ．８０ｍｍ后，停止钻进，由导向钻杆钻进。

这样，导向钻进和套洗钻交替进行，完成导向孔的施工。

第一章绪论1.1 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。

1.2 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1.3 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：1.经济耐用可靠、质优价廉；2.结构简单，易于加工制造；3.操作简单，维修方便；4.适用于50φ两种钻杆；φ、60mm5.钻进速度快，效率高；6.施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著。

DN500PE管。

本工程水平定向钻施工，非开挖穿越管材采用水平定向钻穿越施工工艺流程图 4-4 水平定向钻施工工艺流程图水平定向钻施工场所部署PE 管水平定向钻穿越部位，在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，并在管道发送一端部署泥浆制作系统及管道发送系统。

工作坑图 4-5 水平定向钻施工部署图测量放线（ 1）依照施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机安装地址线，入土点、出土点位置放线时左右误差不高出20cm，沿管轴线方向误差不高出40 cm，并做出明显标记。

（ 2）从出土点到回拖管线路必定保持直线。

工作坑开挖开坑前要认真检查认识地上地下阻挡物，以便开坑时采用稳当加固保护措施。

工作坑或接收坑开挖的深度，依照料道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水平仪测量控制。

钻机就位由拖车头牵引钻机进入工作场，依照穿越中心线及入土角，调整钻机就位，钻机就位后，控向室相应就位。

钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可依照设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。

确定拉管机方向后，固定好钻孔机。

此时依照现场测得的井位深度以及钻孔机地址，确定钻杆造斜度，入土角不高出150。

钻机安装好后，试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度可否有变化，借以检查钻机安装的坚固性和固定可靠程度。

钻机的安装质量和坚固性的利害是成孔质量利害的要点，因此必定认真认真的屡次进行，直至吻合要求后进入下道工序。

泥浆系统泥浆系统主要由回收循环罐、储浆配浆罐、砂泵、泥浆除砂干净器、泥浆除泥器、卧式沉降离心计、搅拌器、射流剪切混浆等装置组成，为钻机设备供应满足要求的的泥浆。

将泥浆设备按工作流程序次和使用说明书依次摆放在一起，并连接其管路、走道、护栏、电源线等。

进行设备全面检查，防范运输过程出现问题，检查完成后逐个进行单机试运。

用清水进行泥浆系统整体联合试运，并调试直至正常。

泥浆配置搭设膨润土棚。

棚内地面要高出地面0.2m ，并铺上防湿塑料布。

JF380非开挖水平定向钻机技术介绍及设计说明佟明内容提要：本文主要对JF380非开挖水平定向钻机的工作原理、技术特点、性能参数、结构原理、关键技术和关键部件做了较详细的说明。

重点对动力头的设计做了详细介绍和说明。

关键词：非开挖 JF380 钻机原理设计介绍一、非开挖技术简介非开技术是指利用少开挖或不开挖的方法对地下管线、管道进行铺设、维修、更换或者探测的一门施工技术。

非开挖施工应用了定向钻进技术的原理，极大地降低了地下管线施工对交通、环境、基础设施、居民生活工作等造成的影响，成为现代城市技术设施施工、建设、管理的一个重要组成部分。

非开挖施工开始于1896年的美国，兴起于上世纪80年代发达国家并形成产业，我国于1953年首次在北京应用非开挖技术施工，上世纪90年代开始起步，近年来发展迅速。

目前在石油天然气、城市给排水、煤气供应、电力、通讯、供热等管道铺设与维护领域得到了广泛应用。

非开挖水平顶钻机的工作原理和施工程序主要分为下面三个步骤：1、钻头、钻杆钻进固定设备后，按照设定的角度，在动力头的作用下，钻头带动钻杆旋转前进，并在导向仪的控制下，按照施工要求的深度和长度进行钻进，穿过地面障碍物后，穿出地面。

在钻进的过程中，为防止钻杆被土层夹紧、抱死，需要由泥浆泵通过钻杆、钻头打出膨化水泥或泥浆，同时也起到固化通道，防止管道塌陷的作用。

钻杆钻进示意图2、回扩头回扩在钻头带着钻杆穿出地面后，卸掉钻头，将回扩头于钻杆安装固定，动力头回拖，钻杆带着回扩头反向回拖，扩大管道直径尺寸。

回扩示意图3、管道回拖在回扩头回拖的同时，将管道固定在回扩头后，动力头拖动钻杆，带着回扩头和管道同时进行反向回拖运动，直至将管道拖出地面，完成管道铺设施工。

管线回拖示意图二、JF380非开挖水平定向钻机的基本结构无论是大型还是中小型水平定向钻机, 其基本结构都包括主机、钻具、导向系统、泥浆系统，有的还配备智能辅助系统。

我们设计的JF380非开挖水平定向钻机设计思路为中端产品，故未配备智能辅助系统。

25吨水平定向钻机推进机构设计学生：刘振伟指导老师：陈志亮(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘要：水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械,本论文介绍了水平定向钻机的特点，穿越施工工艺介绍，目前国内外水平定向钻发展情况，等方面。

主要进行了钻机的推进机构设计，包括传动方式的选择，链条与轴的设计，还有液压缸的结构设计，也包括了一些重要零件如螺栓和键的强度校核和设计。

关键词：水平定向钻 ;板式链;槽轮;滚子链25 Tons of Horizontal Directional Drilling Promoting Mechanism DesignStudent:Liu Zhen WeiTutor:Chen Zhi Liang(Oriental Science＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract :Horizontal directional drilling machine is not digging in the surface conditions, the laying of a variety of underground utilities (pipelines, cables, etc.) of a construction machinery.This thesis introduce the charcterristic of horizontally diretionalt drilling to you ,and how construct through the earth ,also the development of orizontally diretionalt drilling.and so on.In this thesis ,the main task is to design the feed mechanism,the choose of Driving method ,the design of a chain and a shaft ,also design for fatigue strength like bolts and bond.Key words:horizontally directional drilling ;flat wedge chain ;grooved wheel ;roller chain1 前言这次毕业设计是机械设计及自动化的一个十分重要的学习环节，是对机械方面的知识的一次全面检查巩固和提高。

科技信息2011年第29期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION0概述随着人们文明和环保意识的逐渐增强，开挖路面及河流进行各类地下管线施工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人们的关注，非开挖技术推翻和打破了传统大开挖落后的铺设各种地下管线的方式。

与传统的开挖作业方法相比，非开挖技术适合于穿越高速公路、铁路、建（构）筑物、河流等地区，在我国大部分非岩质地区都可适用。

非开挖定向钻穿越技术是非开挖技术领域中占主导地位并且发展最快的高新技术之一，与传统开挖施工相比，定向钻穿越施工不阻碍交通，不破坏植被，减小了传统开挖施工对居民生活的干扰，以及对交通、周边建筑物的破坏和不良影响。

没有水上、水下作业，不影响通航，不损坏堤坝及河床结构，施工不受季节限制，具有施工周期短速度快的特点，由于管线埋在地层较深部位，地层内部的氧及其他腐蚀性物质很少，能够起到自然防腐和保温的功用，可以延长管线运行时间。

现将主要计算内容和注意事项小结如下。

1设计内容设计方案确定1.1基础资料（1）管道输送介质；工艺参数。

（2）工程测量资料；1：200~1：2000平面图与断面图，对大型穿越在两岸应做控制坐标，数量宜为每侧各3处作为穿越设计及施工定位用，对河流穿越处应注明河道处里程，穿越堤防处堤防的里程，穿越处距公路、高速公路的里程。

（3）工程地质报告，1：200~1：2000地质剖面图与柱状图，设计时提供的地质资料非常重要，是选择钻进地层的依据。

按要求定向钻穿越的地质探孔应布置在管道轴线两侧，距中线为15~50m，纵向间距50m交错布置探孔，但对复杂地段探孔必须加密，间距为20-30m，以便详细反应穿越段地质情况。

穿越段地质钻探应提供以下参数：取样深度、含水量、颗粒度、液性指数、塑性指数、液限、塑限、标贯击数、地层承载力等，地震及工程地质结论。

地质资料最主要的参数是设计洪水频率、最大冲刷深度。

（4）设计前应对应对穿越轴线及两侧原有管线进行全方位的探测，弄清其管线的走向、深度、及与铺设管线之间的空间位置关系。

水平定向钻的结构和施工工艺一、水平定向钻的基本结构无论是大型还是中小型水平定向钻，其基本结构包括主机、钻具、导向系统、泥浆系统以及智能辅助系统。

⑴主机主机的动力系统一般为柴油发动机。

柴油机作为动力源,其功率是衡量钻机施工能力的指标之一。

但在钻机钻进回拖过程往往需要钻机以恒定的荷载运行,因此发动机的连续功率显得更重要。

为了降低劳动强度提高劳动效率,主机一般装备了钻杆自动装卸装置。

钻进时,钻机自动从钻杆箱中移取钻杆,旋转加接到钻杆柱上。

回拖时,正好相反。

有的还装备了润滑油自动涂抹装置,对钻杆连接头螺纹的润滑有助于延长钻杆的寿命。

钻机在工作中应完全固定。

如果在钻进拖拉过程中发生移动,一方面有可能造成发动机损坏另一方面会降低推拉力,造成孔内功率损失。

目前最新钻机都有自动液压锚固系统,靠自身功率把锚杆钻入土层,在干燥土层一般用直锚杆,在潮湿土层用螺旋锚杆。

(2)钻具钻杆应当有足够的强度,以免扭折、拉断,又要有足够的柔性,才能钻出弯曲的孔道。

在长距离穿越中,钻杆的长度直接影响钻进效率,特别是采用有线导向时,长钻杆使钻杆连接次数减少,将明显节约连接时间。

钻孔方向的改变是通过控制钻头的方向实现的。

钻头一般为楔形,在前进过程中,若钻头不断旋转厕钻进轨迹为直线。

当钻头想绕过障碍物或以一定曲率半径前进时钻头停止转动,使楔面停留在某一角度再推进。

这样,钻头就以与楔面相背的方向前进。

钻头斜板通常有喷嘴,高速泥浆从喷嘴喷出,对土层进行冲刷。

煤气与热力对不同土层,应选用不同的钻头。

如在较软的粘土中,一般选用较大尺寸的钻头,便于在推进过程改变方向。

在较硬的钙质层中,选用较小的钻头。

而在硬岩钻进则要选用特殊的钻头加镶焊小尺寸硬质合金钻头。

扩孔器种类繁多,不同的扩孔器适用不同土层。

如凹槽状扩孔器适用于沙地和含有岩石的紧密沙地,而在粘性高的粘土中运行容易变成球状;杆状切割器适用于硬土层、粘土层,而无法在岩石地或卵石地有效运行。

(3)导向系统导向系统包括无线导向系统和有线导向系统。

****定向钻穿越工程管道回拖方案编制：审核：批准：********工程有限公司****定向钻穿越项目部2015年5月12日目录一、工程概况 (3)二、编制依据 (3)三、管道回拖前施工准备 (3)四、管道回拖 (7)五、管道回拖后作业安排 (9)六、管道回拖受阻的应急措施 (10)七、管道回拖注意事项 (10)八、需求计划 (11)九、主要安全技术措施 (14)十、管道回拖施工计划 (25)十一、管道回拖总平面图 (25)一、工程概况1、****穿越位于********与****岛南尾之间，管道采用定向钻方式穿越****与****上的鱼塘至****北端，然后以****北端为本工程定向钻入土点，采用定向钻方式，向北穿越******，进入****经济开发区境内，在****岛南尾出土。

管线穿越两岸桩号为F 之间。

定向钻穿越管道直径为Φ 3mm，材质为L485 LSAW钢管（加强级3层PE防腐），定向钻穿越入土点到出土点水平长度 .88m，管道实长 2.09m。

根据地质勘探报告分析，穿越断面地层岩性主要为粉砂和淤泥。

2、本次穿越管道预制场地借用****环岛公路其中的一条车道作为管道焊接场地，管道在公路上布置长度为2150米，在耕地上布置长度为300米，管道回拖采用垫沙袋方式进行回拖。

因大部分管道在已经投入使用的公路上预制，因此本次回拖需对公路和来往车辆进行重点防护。

3、由于****定向钻穿越断面地质状况为粉砂夹淤泥或淤泥质土，在回拖时存在塌孔、缩孔等风险，为确保回拖顺利，除在入土侧使用00吨钻机进行牵引外，在出土侧安装00吨推管机对管道进行助推，减小回拖风险。

二、编制依据1 ****管网二期工程****定向钻穿越施工图纸；2 ******定向钻穿越施工组织设计方案；3 ******定向钻穿越项目HSE计划。

三、管道回拖前施工准备1、十字路口管道焊接、防腐1.1为保证****岛环岛公路的正常通行，在前期管道焊接时，管道分两段焊接，暂时未连接去渡口方向的十字路口管道，共余5根管道及6道焊口。