2.3.2 功能分解過程

前面確定了鉆機的總功能，但由于水平鉆機的結構功能比較復雜，因此在總功能的基礎上對水平鉆機進行進一步的功能分解。

首先，進行第一層次的分解。該階段分為三個方面：為鉆機提供的能量、切削巖層和鉆機的使用操作。分解完第一層次的三個方面后，只是對鉆機進行了一個初步的分解，無法得到相應的設計方案。

其次，進行第二層次的分解。該階段對第一層次的三個方面依次進行分解。在對鉆機“提供能量”方面，結合黑箱圖，又分解為多個不同的部分，分別為：供應人力、供應液壓、形成壓力和形成轉矩。而在鉆機的基本功能“切削巖層”方面，依靠鉆機鉆頭的旋轉切削作用，對地層堅硬的巖層進行切割，而切割下來的巖屑需要被移除到鉆孔外面，否則會由于其存在，導致阻力增大，影響鉆頭的正常作業。通過分析，切削巖層方面又分解為分離巖層和清除巖屑兩個部分，這兩個部分缺少任意一者都會使鉆機的工作無法正常進行。第三方面是鉆機的使用操作方面，該方面看似沒有前者重要，但是在水平鉆機日常施工過程中，該方面設計的好壞會極大地影響到鉆機的工作效率，因此該方面也是非常重要的一部分。在鉆機施工時，由于作業時間長，施工人員長時間的操作會比較疲勞，為了更大程度上減輕施工人員的勞動強度，設計的結構要易于施工人員的操作，鉆具需固定在鉆機上進行鉆進，因此結構要易于固定鉆具。通過第二層次的分解，在第一層次的基礎上對鉆機的功能結構有了更進一步的認識，但是還無法獲得具體的解決方案。

最后，進行第三層次的分解。通過第二層次的分解之后，得到了八個部分的子功能，由于無法獲得詳細具體的解決方案，還需要對其繼續進行分解。第一部分供應人力，可以分解為輸入人力功能。第二部分供應液壓，可分解為輸入液壓。第三、四部分形成壓力和形成轉矩，在水平鉆機作業時，由于液壓缸中液壓油的擠壓作用，一部分液壓轉換為壓力，推動鉆機的鉆頭實現進給運動；還有一部分形成轉矩，驅動馬達帶動鉆頭做旋轉運動，來切削巖層。對形成壓力部分繼續進行分解，把液壓缸中的液壓油轉換為壓力，并將產生的壓力傳遞出去，即轉換液壓為壓力和傳遞壓力；而形成轉矩則分解為兩個部分，將液壓缸中的液壓油轉換為轉矩，并將產生的轉矩傳遞到鉆具上，即轉換液壓為轉矩和傳遞轉矩。第五部分分離巖層已經屬于支持功能，無須再進行分解，可直接進行求解。第六部分清除巖屑分為兩步來實現，第一步是為了方便巖屑的清除，需要用水進行沖擊，使巖屑形成泥漿；第二步是運輸巖屑，通過用水不斷地沖擊，使巖屑從鉆管內部流出。第七部分是易于施工人員的操作，只需要工作人員操作開關來調節轉矩。最后一部分是鉆具的固定，此部分需要施工人員將鉆具固定在鉆機的旋轉軸上，即固定鉆具。通過該層次的分解，使得水平鉆機各部分的分功能都變得比較明確、具體，使得鉆機每一部分的分功能都能夠比較簡單地獲得具體的解決方案，達到功能分解的效果。鉆機的功能分解樹如圖2-6所示。

圖2-6 鉆機的功能分解樹