[CAD图纸全套]旋挖钻机钻桅及提升卷扬机构的设计

买文档就送全套 14951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 摘 要 旋挖钻机是一种多功能 、 高效率的灌注桩成孔设备 ， 被广泛应用于水利工程 、 高层建筑 、城 市交通建设 、 铁路公路桥梁等桩基础工程的施工 。 桅杆作为旋挖钻机主执行机构的重要支撑和受力构件，是旋挖钻机工作的重要组成部分，对于保证钻机的正常运行和工作质量起着重要作用。 旋挖钻机的卷扬有主副卷扬 2种，卷扬的结构采用卷扬减速机，具有卷扬、下放、制动功能，主卷扬应具有自由下放功能，且实现快、慢双速控制。 副卷扬用以提升钻具、吊放护筒、下钢筋笼等，是旋挖钻机进行正常工作的辅助起重设备。为了防止副卷扬钢丝绳上升时自桅杆顶部脱出，在 桅杆顶部设有防过卷开关，将开关信号引到电磁阀，通过控制先导油路来控制主阀副卷扬联动作，从而控制副卷扬马达的回转。 主、副卷扬应配有压绳器。 液压系统是钻机的能源转换系统 , 也是钻机各职能部件的控制系统。 关键词 ： 旋挖钻机；马达；钻桅 ；轴承 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 买文档就送全套 14951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 is an is is in of in on of in of it in is is to s of s an on of it to of is so of is of its of 文档就送全套 14951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 目 录 1 绪论 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 挖 钻机的发展 . 2 . 2 . 2 内外旋挖钻机结构特点的探讨 . 5 2 卷筒及防跑偏装置 . 7 . 8 . 8 . 8 . 9 . 9 . 10 . 10 . 10 . 11 . 11 . 11 . 11 . 14 . 16 . 16 . 16 3 液压马达 . 18 . 18 . 18 买文档就送全套 14951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 . 18 . 19 . 19 . 19 . 19 . 21 4 轴承的计算与润滑 . 23 . 23 . 23 . 26 . 28 . 29 5 桅杆 . 31 . 31 . 32 . 33 . 34 6 液压系统 . 37 . 37 . 37 . 39 . 40 . 40 . 40 . 41 . 41 结论 . 42 致谢 . 43 参考文献 . 44 附录 . 错误 !未定义书签。 附录 1 . 错误 !未定义书签。 英文资料 . 错误 !未定义书签。 买文档就送全套 14951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 中文翻译 . 错误 !未定义书签。 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 买文档就送全套 14951605 1 1 绪论 论 旋挖钻 机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为 125 450力输出扭矩为 120 400m，最大成孔直径可达 4m，最大成孔深度为 60 90m，可以满足各类大型基础施工的要求。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感 ,具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用 于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具 ,适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业 ,还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。国内的专家认为：旋挖钻机在国内今后几年仍有很大的市场。故对旋挖钻机现状与结构特点分析有着十分重要的意义。 挖钻机的三种类型 选择旋挖钻机的原则应该是能满足用户目前的主要工程需求，兼顾今后可能发生的工程需求。旋挖钻机根据其主要工作参数：扭矩、发动机功率、 钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量可以分为三种类型： 型机 扭矩 100m。发动机功率 170孔直径 1m，钻孔深度 40m 左右，钻机整机质量 40型机的应用市场定位： （ 1）各种楼座的护坡桩； （ 2） 楼的部分承重结构桩； （ 3） 城市改造市政项目的各种小于 1m 的桩； （ 4）适用于其他用途的桩。小型机的市场工作量覆盖比例达到 30%以上 型机 扭矩 180m，发动机功率 200孔直径 孔深度 60机整机质量 65中型机的应用市场定位： （ 1）各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩； （ 2）大型建筑、港口码头承重结构桩； （ 3）城市内高架桥桥桩； （ 4）其他适用桩。中型机的市场工作量覆盖比例达到 90%以上。 买文档就送全套 14951605 2 型机 扭矩 240m，发动机功率 300孔直径 1 孔深度 80m。钻机整机质量100型机的应用市场定位： （ 1）各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩； （ 2）其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型机的市场工作量覆盖比例达到 10%以上 。 挖钻机的发展 内产品发展现状 旋挖钻机在二战以前首先在美国卡尔维尔特公司问世，二战之后在欧洲得到发展，1948 年意大利迈特公司首先开始研制，接着意大利、德国开始发展，到了 70 80 年代在日本得到快速发展，当时日本称之为回转斗成桩，也叫阿司特利工法（ 在德国、日本这类工法相当普遍。我国在 80 年代初从日本引进过工作装置，配装在 1984 年，天津探矿机械厂引进美国 987年在北京展览馆首次展出了意大利土力公司（ 品， 1988 年北京城建机械厂根据土力公司的样机开发了 1994 年郑州勘察机械厂引进英国 都没有形成批量生产。 1992 年宝峨公司在中国北京设立了代表处，开始了对华业务。并于 1995 年在天津成立了独资子公司宝峨天津机械工程有限公司，组装适合中国市场的宝峨 旋挖钻机。 1998 年在上海又成立了中德合资上海宝峨金泰工程机械股份有限公司，生产组装 旋挖钻机。 1998 年，徐工集团开始自主开发研制 挖钻机 ，于 99 年试制成功并投入批量生产，最近几年我国旋挖钻机取得了快速发展。后来，北京经纬巨力、三一重机等也纷纷涉足旋挖钻机的生产，目前国内外生产旋挖钻孔机厂商有近二十家。 内主要生产产品的技术现状分析 徐工科技：徐工科技主要产品有 种旋挖钻机，是国内较早专业生产大口径液压旋挖钻机的厂家。 该系列钻机是在广泛吸收国外同类产品先进技术的基础上设计开发的高新技术产品，主要性能指标达到了当代国际同类产品的先进水平，液压等关键零部件采用国际化配套，保证整机的可靠性。 整机采用液压伸缩式履带底盘，自行起落折叠式钻桅、伸缩式自锁钻杆，采用国际先进的 能控制技术， 线控制系统，具有钻孔定位自动对正、钻桅垂直度自动控制、孔深自动检测显示、钻孔速度扭矩自适应系统、故障诊断等多种智能化功能。采用彩色屏翻屏显示，优化了界面 ,方便人工操作 ,控制器、传感器等主要电气元件采用进口件，提高了产品可靠性。采用液压先导控制，操作方便舒适。该系列钻机采用买文档就送全套 14951605 3 进口 列发动机， 采用了电喷发动机，最大扭矩 250m，最大成孔直径 2500有充足的功率储备，完全可 以满足在我国高原地区的施工。徐工钻机目前主要采用进口钻杆，整机具有主副卷扬防过卷安全保护、变幅安全限位、驾驶室内先导控制切断等可靠的安全保护装置。操纵室视野开阔，装有冷暖空调并最大限度的满足操作人员的舒适要求，整机外型美观大方，主要结构件采用高强度低合金结构钢焊接而成，机械强度高，刚度大，工作安全可靠。 北京经纬巨力工程机械有限公司：北京经纬巨力工程机械有限公司是香港中国基础工程有限公司（ 100%投资控股企业，生产的产品主要有 种机型，其产品主要元件采用进口件，包 括钻杆在内的结构件均为自制件，功能及技术性能与国内外同类产品相似，动力头采用双速减速机及单级平行轴齿轮减速增扭，所选发动机功率较大，可在高原等恶劣条件下作业。 河北石家庄煤矿机械公司：河北石家庄煤矿机械公司最新推出的 用技贸结合的方式生产的新产品。该机动力头、钻杆等均从进口永腾公司进口，制造成本较高，因此售价大大高于国内同类产品机型 ,市场竞争力有待提高。 内蒙古北方重型汽车股份有限公司：内蒙古北方重型汽车股份有限公司经过缜密的市场调研，与吉林大 学联合研制了 旋挖钻机， 旋挖钻机底盘选用卡特彼勒公司履带底盘，发动机选用美国康明斯发动机，可以旋挖直径 2m，深 60一种技术密集、资金密集的高新技术产品。 天津宝峨公司：天津宝峨公司是德国宝峨公司设在天津的一家独资企业，主要组装宝峨 列旋挖钻机和连续墙施工设备，并提供在中国所有宝峨公司产品的售后服务。主要机型为 挖钻机，该机最大的特点是动力头为双级扭矩输出，当小扭矩输出时，最大钻进速度可达到 60r/大提高了施工效率，该机可配 5 种自锁式或摩擦式 6 键钻 杆，长度从 30 58m，发动机额定功率为 145油量小，主要适于在平原施工。 三一重机：三一重机主要产品是 型，最大扭矩 220m，最大成孔直径2000盘、 藏式液压可伸缩履带结构，宽履带提供较低的接地比压，提高施工时整机稳定性和适应性，且便于施工和运输。 杆垂直度自动调平系统、 能控制系统等部分组成。卡特彼勒 喷柴油发动机，是目 前国际上最先进的动力装置，发动机和泵电子控制系统可以控制主泵的输出流量，发动机和泵控制器会根据发动机转速和转速旋钮位置向控制主泵输出的比例电磁铁发出电信号，指导主泵最佳输出，让液压负载与发动机转速相配，从而利用发动机的最大可用功率，发动机转速自动控制（ 负荷较小或无负荷时，系统自动降低发动机转速，减少油耗。该发动机噪音低，振动小，废气排放量小，环保高效，性能稳定可靠。桅杆垂直度自动调平系统，能对桅杆进行实时监控，可实现手动和自动切换，在一定的角度范围内，自动调整角买文档就送全套 14951605 4 度，保证施工中桩孔的垂直度要求，提高 施工质量。 能控制系统还可实现钻孔深度监测调整，回转自动定位，功能模式切换，工作装置自动限位等功能。液压系统是钻机的能源转换系统和钻机各职能部件的控制系统。发动机发出的动力，通过液压系统，将其转换为推动钻机各职能部件运动的驱动力，并对各职能部件的运动规律进行有效的控制。液压系统关键部分沿用卡特彼勒液压系统主控回路、先导控制回路，其精髓在于使用了先进的负载反馈技术，可使流量按需分配到系统各个工作装置，实现不同工况下的最佳匹配。先导控制使操作更加灵活、安全、舒适、精确。系统独立散热。泵、马达、阀、油管及管接头全采用进口产品，确保系统的高可靠性。 挖钻机司机室大面积成型玻璃宽敞明亮，内设大功率绿色冷暖风空调，拥有可调式豪华减振司机座椅，使司机人员有一个舒心的工作环境；轻巧灵活的人性化设计的操纵手柄分立两旁；正面触摸屏和右侧的监控器显示系统状态参数，还提供非正常状态报警项目和故障确认消除等一目了然；仪表台上的压力表还可为操作司机提供更为直观的工作状态；整机启动前还具备预先自动检测功能。 挖钻机桅杆采用大箱形截面，为动力头和钻杆提供导向作用，具有良好的刚性和稳定性，抗冲击、耐振动，无需 拆卸的可折叠式结构能减少整机长度和高度，便于运输。采用流行的平行四边形结构，通过其上油缸的作用，可以使桅杆远离机体或靠近机体，改变桅杆的角度，以调节桅杆的工作幅度或运输状态桅杆的高度，以及桅杆相对地面的角度，使其动作机动灵活，施工效率高。动力头采用双变量液压马达驱动小齿轮，由小齿轮啮合大齿轮带动键套与钻杆配套，可根据不同的地质条件自动无级改变旋转速度和输出扭矩，高品质双速减速机还可实现高速甩土功能，动力头有独立的润滑、冷却和换速液压系统，确保动力头能可靠高效地工作。 挖钻机还可配套长、短螺旋钻具 、普通钻斗、捞沙钻斗、筒式岩石钻头等钻具以适应粘土层、沙砾层、卵石层和中风化泥岩不同的施工要求。 宇通重工：宇通重工新推出机型是 机型配置基本和三一重工的 同，主参数也基本相同，这是该公司首次涉足旋挖钻机领域，技术上有待进一步完善。山河智能公司的 机和徐州东明公司的 机均采用自制底盘国产化钻杆，动力头为国内同一家公司生产，技术水平相差无几。 中联：中联 挖钻机技术特点是采用了卡特彼勒 330C 专用可拓展履带底盘，压、中冷、电控发动机，内 藏式液压可伸缩履带结构。发动机和泵自动控制系统能最大限度地提高燃油效率，电子控制模块（ 集所有发动机燃油、空气、冷却液和排气系统的传感器，存储并传递如转速、油耗及故障诊断等状态信息，能自动地与不同的施工环境相匹配，即使在极端条件下也能稳定地输出最大扭矩，防止发动机熄火。冷却系统能保证机器在 40外部环境温度下安全运转。 有效地阻隔噪音，驾驶室和操纵台的设计符合人机工程学，驾驶员可轻松触到驾驶室内所有的开关、表盘和操纵手柄。自动控制的空调能自动调节室温和空气流量。滑移式 遮阳板保护驾驶员免受阳光直射。电子控制系统为 能控制系统和桅杆垂直度自动调平系统。 能控买文档就送全套 14951605 5 制系统在基于嵌入式真彩 示屏的基础上，应用 术和虚拟仪表技术，配合独特的传感器，来实现钻机的精确控制。在作业中能动态显示各控制元件的状态：钻进过程孔深自动记录，数字和动画双显示；上车回转数字和图形双引导，快速自动找回；逻辑功能模块可防止驾驶员误操作，且具有功能模式切换、整机运行状态监控、工作装置自动限位等。桅杆垂直度自动调平系统，能对桅杆进行实时监控，可实现手动和自动的切换，在一定的角度内可 自动调整桅杆的垂直度，保证施工中桩孔的垂直度要求，提高施工质量。液压系统采用先导操纵的主、副双回系统。各部件的运动速度可以通过控制手柄位移的大小来控制。主泵系统采用分功率、负控制，且与发动机泵电子控制系统相连，使机器在各档油门位置都能实现发动机转速的自动控制。副回路采用了负荷传感技术。独特的动力头润滑系统保证机器可靠运行。双液压马达变量驱动的动力头，可根据地质条件的不同自动地无级改变动力头的转速和扭矩，双速减速机通过动力换档可实现高速甩土功能。钻机为伸缩式钻杆，钻杆的下端装有弹簧减振器。有两种型号可供用户选 择，且两种钻杆可互换。一种为摩阻式（ 5节钻杆，有效钻深为 60m；另一种为内锁式（ 4有效深度为 48m。可配 800 2000同规格和各种用途的钻具，如长、短螺旋钻具、普通钻斗、捞沙钻斗、筒式岩石钻头等以满足不同施工要求。 内外旋挖钻机结构特点的探讨 钻头的结构：钻头是决定旋挖钻机能否较好适应复杂地层、提高工效的重要部件，目前国内外旋挖钻机的钻头共分 3种常用的结构：短螺旋钻头（ 600 2500回转斗钻头（ 800 2500岩心钻钻头（ 800 2500,如 挖钻机的钻头有：短螺旋钻头、单层底旋挖钻头、双层底旋挖钻头工 4个（ 900、 1000、 800、 1500）。目前国内外旋挖钻机钻头的 3种常用的进土结构如下：（ 1）短螺旋钻头 。旋挖钻头主要以短螺旋钻头为主，他主要靠螺旋叶片之间的间隙来容纳从孔底切削下来的土、沙砾等，这种钻头结构简单、造价低。地层较好时，使用他也可达到好的效果，如果低沙砾石较多或含水较多时，在提钻时很容易掉块，钻进效率低，甚至于不能成孔。（ 2）单层底旋挖钻头。在地下水位较高，或含沙砾较多的地层，木多数旋挖钻机 均采用钻头钻进，用静压泥浆护壁，这种钻孔工艺已明显优于短螺旋钻头钻孔。最早的旋挖钻头是单层底，在底下方有对称的 2擅仅可向头内方向打开的合页门。当钻头钻进时，孔底切削下来的土、砂经合页门压入头内；在提钻时，在头内土砂的重力作用下，两扇门向下关闭，以阻止砂土漏回孔内。由于这种重力作用不是十分可靠，时常发生合页门关闭不严，造成砂土漏回孔内，降低了钻进效率，还会影响孔底清洁度。（ 3）双层底旋挖钻头。自 20世纪 90年代以来，国外的一些钻机制造公司，在原单层底钻头的基础上，开发出双层底的旋挖钻头。其特点是 2层底可以相对 回转一个角度，以实现头底进土口的打开与关闭。即在顺时针旋转切削时，底部的进土口为开放状态，当钻完一个回次后，将钻头逆时针旋转一个角度，致使进土口强行关闭，从而使切削物完整地保存在头内。实践表明，才复杂地层中，双层买文档就送全套 14951605 6 底钻头的钻进效率及孔底清洁度明显优于单层底钻头。 卷扬的结构：国内外旋挖钻机的卷扬有主副卷扬 2种，卷扬的结构采用卷扬减速机，具有卷扬、下放、制动功能，卷筒自行设计，主卷扬应具有自由下放功能，且实现快、慢双速控制。主、副卷扬应配有压绳器。 液压电器系统：意大利、德国制造的各类旋挖钻机的机、电、液一体化 高度集中，结构紧凑，操纵灵活方便，自动化程度高。他采用伸缩式钻杆，节省了人力和加接钻杆的时间，施工中只需一人即可操纵整台钻机，工人劳动强度低。钻架上装有垂直度检测仪，可以检测和显示钻架的偏斜度，并可通过钻机的“微动”系统调整钻架的垂直度。驾驶室控制面板上装有孔深和钻架垂直度显示仪以及反映发动机、液压系统工作状态的仪表、显示屏及报警装置，有的还装有全电脑操作系统，使操作手能实时掌握钻进深度、钻架垂直度，保证钻孔准确到达设计深度和良好的垂直度。 旋挖钻机的电液比例伺服控制系统：国内外旋挖钻机采用电液比例伺服控制 系统、 高了定位钻孔精度，具有钻孔深度的自动化检测，荧光屏显示功能等，当钻桅发生倾斜时，钻机会自动报警，并进行自动调整。采用能显示多种信息的多功能液晶显示器，能进行起钻桅控制、自动垂直调平、回转倒土控制、发动机的监、钻孔深度测量及显示、车身工作状态动画显示及虚拟仪表显示、故障检测与报警等信息的显示。安全保护：国内外钻机的设计充分考虑操作人员的安全，并采取了一些措施，例如：驾驶室前窗配有 坠物保护）；卷扬的高度限位；驾驶室内操作台安全控制；发动机、液压等参数显示、报警等。 国外旋挖钻机的主要特点：意大利、德国等制造的各类旋挖钻机虽然能力大小有别，结构上略有差异，但总体性能和质量都比较先进、可靠，具有以下特点：（ 1）机、电、液一体化高度集中，结构紧凑，操纵灵活方便自动化程度高，采用伸缩式钻杆，节省了人力和加接钻杆的时间。（ 2）可自行移动，自立桅杆，整个工作机构可在履带底盘上做 3600回转。因而现场转移、对孔位灵活方便，辅助时间少。（ 3）与施工能力相同的常规钻机相比，回转扭矩大，并可根据地层情况自动调整。（ 4）钻架采用“平行四边形连杆机构 +三角形”的支撑结构，非常适合城市狭窄场 地的施工。（ 5）履带底盘可伸缩。（ 6）钻架上装有垂直度检测仪，可以检测和显示钻架的偏斜度，并可通过钻机的 微动 系统调整钻架的垂直度。（ 7）驾驶室控制面板上装有孔深和钻架垂直度显示仪，以及反映发动机、液压系统工作状态的仪表、显示屏及报警装置，有的还装有全电脑操作系统，使操作手能实时掌握钻进深度、钻架垂直度，保证钻孔准确到达设计深度和良好的垂直度；实时掌握各系统工作情况，便于及时采取维修措施，保证钻机正常运转。（ 8）可实现多工艺钻进，能适应不同地层、不同桩基础处理方法施工的需要。一般类型的旋挖钻机除能进行旋挖 钻进外，通过更换工作装置，还可实现根管钻进和长螺旋钻进。 买文档就送全套 14951605 7 2 卷筒及防跑偏装置 买文档就送全套 14951605 8 丝绳的确定 要合理优选旋挖钻机的钢丝绳，首先必须对旋挖钻机钢丝绳的施工情况以及当前国产钢丝绳的种类和特点进行分析和研究，然后，根据不同厂家、不同型号旋挖钻机和设备额定提升能力确定钢丝绳的最小直径和类型，以保证设备在施工过程中的安全。 挖钻机钢 丝绳的使用工况及技术要求 旋挖钻机使用的钢丝绳一端固定于卷扬机的卷筒上，中间通过一个定滑轮和一个导向轮，将另一端固定于钻杆上端的提引器上，由于没有安装动滑轮设计，所以钢丝绳单绳拉力较大，才能保证提引器能在钢丝绳反扭力的作用下自由旋转，以保障起下钻杆的安全与可靠。因此，旋挖钻机的钢丝绳主要起提升钻杆和钻具的作用。 旋挖施工过程中，提升和下降钻杆时，作用在钢丝绳的力是一个交变载荷。钢丝绳开始提升时，由于旋挖钻斗与地层之间的握裹力及上覆泥浆的静压力，加上钻具自重，钢丝绳上承受的负荷最大。一旦将旋挖钻斗提离钻孔底部 的瞬间，作用在钢丝绳上的负荷突然变小，此时，旋挖钻斗与地层之间的握裹力消失，孔内的泥浆对旋挖钻斗产生向上的浮动，作用在钢丝绳上的拉力最小（阻力为重力加上侧摩阻力）。以后由于浮力越来越小，作用在钢丝绳上的拉力逐渐增大，当旋挖钻斗底部离开钻孔泥浆液面的瞬间，作用在钢丝绳上的拉力第