随动架及桅顶设计

/书目第1章引言 31.1目的和现实意义 31.2国内外探讨现状 31.3课题探讨意义 51.4探讨方法 51.5本设计的主要内容 7第2章随动架及桅顶工作原理分析 72.1随动架原理 72.2桅顶原理 8第3章随动架回转支承型号，钢丝绳的选取 93.1随动架旋转支承型号选取 93.2钢丝绳型号选取 93.3钢丝绳直径选取 9第4章随动架及桅顶的结构设计 104.1随动架结构设计 104.2滑轮尺寸及结构的确定 114.3支架形态等强度设计计算 124.4轴承的设计计算 13第5章非标准零件附图 155.1上盖板 155.2防滑块 165.3支架 165.4爱惜架 17参考文献 18结束语 19附录1外文翻译附录2二维、三维打印图45T旋挖钻机随动架及桅顶设计摘要：近几年来各类建筑和工程施工的数量和工程难度日益增加，质量要求也越来越高，尤其是人们对环保的意识不断提高，传统的灌注桩成孔工艺已经不能适应新施工技术要求，旋挖钻机则以其优于其他同类产品的性能而成为此类工程中钻孔灌注桩施工的首选设备。本设计主要对旋挖钻机随动架进行分析和设计。通过钻杆的尺寸选择回转支承的型号，然后依据回转支承的各尺寸对随动架的各个零件进行分析和结构设计。最终完成其CAD平面绘图和PRO/E三维建模，再进行组装。关键词：CAD；旋挖钻机；随动架45TrotarydrillingrigwithservoframeandmastheaddesignAbstract:Inrecentyearsvarioustypesofbuildingandengineeringconstructionandengineeringdifficultyofincreasingthenumberof，Qualityrequirementshavebecomemoresophisticated,Inparticular,people'sawarenessofenvironmentalprotectioncontinuetoincrease,TraditionalPileDrillingtechnologyhasbeenunabletomeetthetechnicalrequirementsofnewconstruction，Rotarydrillingrigisbetterthanothersimilarproductsinitsperformanceofsuchprojectsbecomethefirstchoiceforconstructionofboredpiles.Thedesignoftherotarydrillingrigwiththeservoframeworkfordynamicanalysisanddesign.Throughthedrillpipesizeselectionslewingbearingmodel,Thenaccordingtothevariousdimensionsoftheslewingframewithallpartsmovinganalysisandstructuraldesign.FinalizeitsCADdimensionaldrawingsandPRO/E3Dmodeling,andthenassembled.Keywords:CAD;Rotarydrillingrig;servoframe

第1章引言1.1目的和现实意义最近几年来，随着一批大型工程相继开工和我国基础工程行业的投资不断加大，推动了我国基础工程施工行业的发展。各类建筑和工程施工的数量和工程难度日益加大，质量要求也越来越高，尤其是人们环保意识的不断提高，对施工环保要求也越来越高。传统的冲击、回转、反循环钻等灌注桩成孔工艺因其效率低下，污染严峻，已经不能适应新施工技术的要求。旋挖钻机则以其优于其它同类产品的性能而成为此类工程中钻孔灌注桩施工的首选设备。目前我国处于一个大发展时期，正在进行大规模城市化建设及大量基础设施建设，据国家统计局的统计资料显示，我国目前共有城市660余个，其中人口在100万以上的大城市有170余个。随着国民经济的发展，城市化进程还将加快，老城市改造和新城市建设中新增的桩基础工程将大幅度增加，按每个城市平均仅占据2～3台的市场需求量来保守地估算，旋挖钻机在国内的总量近几年即可达到2000台以上，为我国旋挖钻机行业带来了特殊好的市场机遇。而这仅仅才是城市化带来的市场空间。但现在的状况是，进口产品大量涌入我国市场，而我国同类产品的开发尚处于初始阶段，因此要在消化吸取国外同类产品的技术基础上，结合中国国情，在业已取得的开发成果基础上，尽快将产品系列化，以达到替代进口产品、加速设备更新换代的目的，并为该产品早日打入国际市场打下坚实的基础。1.2国内外探讨现状（1）国外钻桅垂直度限制系统探讨现状旋挖钻机在二战之前美国卡维尔特公司问世，二战之后在欧洲得到发展。1984年意大利迈特公司首先起先研制，接着在意大利、德国起先发展，到了70～80年头在日本得到快速发展。目前国外旋挖钻机主要生产厂家为：德国：宝峨、利勃海尔、Delmag、WIRTH、MGF；意大利：土力、SoilMec、MAlT、CMV、CASAG＆必DE、IMT、ENTEGO；西班牙：LLAMADA；日本：日车车辆、日立、住友、加藤；芬兰：JUNTTAN、TAMROCK；美国：CALWELD、APE、Ingersoll．Rand；英国：BSP等I州到。目前，国外的旋挖钻机的限制技术已逐步实现智能化，机电液一体化高度集中、结构紧凑、操纵灵敏，其钻桅垂直度限制系统普遍应用负荷传感、压力补偿和电液比例闭环限制技术。负荷传感和压力补偿技术自20世纪80年头初在国外液压挖掘机上起先得到应用，经过多年的发展已为一种先进的液压技术。现在，负荷传感技术因其节能、效率高、限制特性好、动静特性好和寿命长的显著优点在现代液压工程机械中获得了广泛应用。例如Bosch．ReXroth的A10VSODFEE变量柱塞泵及LUDV系统、Parker的电液比例压力流量限制的变量泵、油研的A系列04型和A系列04E型变量柱塞泵等都应用了负荷传感原理。目前，国外旋挖钻机普遍应用现代限制理论进行电子限制系统的设计，如状态空间分析方法、系统辨识、线性二次型最优限制和自适应限制等。系统辨识是对限制对象施加确定的试验信号，测量系统的输入输出数据，然后进行分析计算，建立系统的数学模型。就钻桅垂直度限制系统而言，系统辨识的内容包括：试验设计、模型结构确定、参数估计和模型验证。运用系统辨识的理论和方法确定旋挖钻机钻桅垂直度系统的数学模型，为设计精确的限制器奠定基础。限制器是整个限制系统的核心，国内绝大多数旋挖钻机限制器在设计时还是接受传统的PID限制方法，英国学者Young等人提出一种新型的比例积分限制器方法PIP(proportional．Integral．Plus)限制，该方法接受现代限制理论中的__状态空间表达式来描述系统内部模型，并且基于非最小状态空间(Non-MinimalStateSpace)模型进行反馈设计。PIP限制可视为常规Pl限制和PID限制的自然发展，对于一阶系统PIP限制等价于PI限制；对于高阶系统PIP限制中的附加限制项能有效地供应隐式的高阶微分，从而获得比PI和PID更好的限制效果。运用PIP限制理论设计旋挖钻机限制器有许多优点：全部状态向量用可测变量组成，易于用数字限制器存储；系统包括内在的解耦功能，能够消退变量I’日J的相互干涉，因此闭环系统稳定性较好；系统具有快速的响应特性和较高的限制精度。（2）国内钻桅垂直度限制系统探讨现状我国在80年头初从日本引进过工作装置，配装在KH—125型履带起起重机上。1984年，天津探矿机械厂引进美国RDI公司的旋挖钻机并进行消化吸取。1988年北京城建机械厂依据土力公司(SOILMEC)的样机开发了1．5m直径的履带起重机附着式旋挖钻机。1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻机，1998年上海金泰股份有限公司和宝峨合作组装BGl5。最近几年我国旋挖钻机取得了快速发展，国内的旋挖钻机主要生产厂家为：湖南山河智能、湖南三一、徐工、中联重科、徐州东明、北京巨力、天津宝峨、石家庄煤机、连云港黄海、哈尔滨四海、内蒙古北方重汽、宇通重工、南车时代、山东鑫国、郑州勘察等。虽然国内的旋挖钻机产品已经有了很大的发展，但从整体上看，和发达国家的同类产品相比还有确定的差距，主要表现在自动限制和智能化方面。目前国内旋挖钻机钻桅垂直度限制系统的技术水平基本已接近或达到国际同类产品技术水平，但大部分是进口国外配套设备，产品仿照甚至抄袭现象严峻，自主创新不足，普遍缺少核心技术，导致产品在牢靠性、运用便利性等方面有较大的不足。国内钻桅垂直度限制液压系统也都应用了负荷传感原理，但是液压泵、液压阀、传感器等关键零部件大都是国际进口，如徐工集团的的RDl5、RDl8、RD22三种旋挖钻机。三一重机的SYR220C／220型旋挖钻机，液压系统关键部分接受卡特彼勒液压系统主控回路，先导限制回路，运用了先进的负载反馈技术，可使流量按需支配到种个工作装置，实现不同工况下的最佳匹配，但关键零部件也是接受了国际知名品牌产品，如德国的力士乐液压元件、日本高精度密封轴承，美国专业油管接头和优质钻杆。宇通重工的YTR230／150／260型旋挖钻机，主液压系统中的主限制阀、主泵由CAT330底盘供应，系统压力达32MPa，为大功率马达供应动力；帮助泵、帮助阀接受力士乐负载反馈恒压变量系统，系统压力达28MPa，为各工作液压缸供应动力；全部液压元件、液压附件也都接受国际知名品牌产品来保证系统的高牢靠性。山河智能SWDM20型多功能旋挖钻机1201，接受比例限制的液压先导系统和负荷传感的主泵液压系统，负载敏感和压力补偿的副泵液压系统，均接受国际品牌力士乐液压元件。国内钻桅垂直度限制系统的电子限制系统大部分也是接受进口设备，如宇通重工和徐工集团旋挖钻机电控部分均接受力士乐公司自动及手动调平系统，限制器、传感器等主要电气元件也都接受进口件，而且大部分限制器的设计接受了传统的PID方法，限制精度及动态响应方面和国际先进水平还存在差距。山河智能SWDM20型多功能旋挖钻机，自主研发了SUNWARDEDSARSR电子限制系统，该系统集成度高，功能强大，反应快，精度高，接受二级分布限制结构，应用CANBUS技术和虚拟仪表技术，在基于嵌入式系统的工程机械限制器和真彩LCD显示屏上编程实现。1.3课题探讨意义最近几年来，随着一批大型工程相继开工和我国基础工程行业的投资不断加大，推动了我国基础工程施工行业的发展。各类建筑和工程施工的数量和工程难度日益加大，质量要求也越来越高，尤其是人们环保意识的不断提高，对施工环保要求也越来越高。传统的冲击、回转、反循环钻等灌注桩成孔工艺因其效率低下，污染严峻，已经不能适应新施工技术的要求。旋挖钻机则以其优于其它同类产品的性能而成为此类工程中钻孔灌注桩施工的首选设备。目前我国处于一个大发展时期，正在进行大规模城市化建设及大量基础设施建设，据国家统计局的统计资料显示，我国目前共有城市660余个，其中人口在100万以上的大城市有170余个。随着国民经济的发展，城市化进程还将加快，老城市改造和新城市建设中新增的桩基础工程将大幅度增加，按每个城市平均仅占据2～3台的市场需求量来保守地估算，旋挖钻机在国内的总量近几年即可达到2000台以上，为我国旋挖钻机行业带来了特殊好的市场机遇。而这仅仅才是城市化带来的市场空间。但现在的状况是，进口产品大量涌入我国市场，而我国同类产品的开发尚处于初始阶段，因此要在消化吸取国外同类产品的技术基础上，结合中国国情，在业已取得的开发成果基础上，尽快将产品系列化，以达到替代进口产品、加速设备更新换代的目的，并为该产品早日打入国际市场打下坚实的基础。1.4探讨特点（1）特点及其性能介绍：旋挖钻主要用来对地基基础桩基成孔，广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程，协作不同钻具，适应于干式（短螺旋），或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵敏，施工效率高及多功能特点。目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。旋挖钻机主要分为小型机，中型机和大型机。其中小型机参数要求为：钻机扭矩100kN.m,发动机功率170kW,钻孔直径500～1000mm、深约40m,整机重量约40t。小型机的应用市场定位如下:①各种楼房的护坡桩;②楼房部分承重结构桩;③城市改造市政项目中各种桩径小于1m的桩;④适用于其它用途的桩。小型机的市场覆盖率达30%以上。（2）工艺原理：主要是其成孔工艺和其它桩基不同,旋挖钻机的钻进工艺旋挖钻机(当然也有干土干脆取土工艺,视工地现场地层条件而定),是一种无冲洗介质循环的钻进方法,但钻进时为爱惜孔壁稳定,孔内要注满优质泥浆(稳定液)。旋挖钻机工作时能原地作整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时,依靠钻杆和钻头自重切入土层,斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推动而完成钻取土;遇硬土时,自重力不足以使斗齿切入土层,此时可通过加压油缸对钻杆加压,强行将斗齿切入土中,完成钻孔取土。钻斗内装满土后,由起重机提升钻杆及钻斗至地面,拉动钻斗上的开关即打开底门,钻斗内的土依靠自重作用自动排出.钻杆向下放关好斗门,再回转到孔内进行下一斗的挖掘。旋挖钻机行走机动,灵敏,终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。（3）质量限制措施：①桩位放样在进行场地整平后,组织有资格的测量放样人员将全部桩位放出,钉好十字爱惜桩,做好测量复核,并记录放样数据备案。②埋设护筒用拉线法检查桩位偏差,应满足规范要求。③成孔接受钻头钻进,依据不同层次的土质结构选择不同的转盘转速和进尺进行限制。在砂层钻进和进入强风化层后,因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摇摆,故应选择低档慢速,转盘转速参数取值13～40v/min,成孔深度按设计要求进行限制。④钢筋笼制安旋挖机挖土清渣达到设计要求后,起先下放钢筋笼,其制安必需严格依据设计图纸进行,主筋、箍筋应焊接匀整,搭接长度及焊缝应符合规范要求,安装时应安装护块,以确保周正及爱惜层厚度,钢筋笼的制作偏