回旋冲击钻钻具星型运动结构设计开题报告.doc

本科生毕业设计开题报告书题目回旋冲击钻钻具星型运动结构设计学生姓名学号专业班级指导老师2006年3月20日论文（设计）题目回旋冲击钻具星形运动结构设计课题目的、意义及相关研究动态：1课题目的、意义：目前，大口径钻孔灌注桩在重大基础工程中得到了广泛的应用。在现实生活中桥梁、港口、码头、水工和工民建筑物的建筑工程中，在0.8米以上2.0米以下常规直径桩基础成孔施工中，广泛使用冲击钻和回旋钻两种基本钻型。但是这两种钻具存在以下缺点，主要是：1、普通回旋成孔钻，成孔稳定，但成渣能力低，对不同工程地质条件适应性差，特别不适应胶结砾石地质和破岩成孔，地质适应范围受限。2、一般冲击钻虽然地质适应性好，破岩能力强，但大直径成孔施工进度慢，震动大易致孔壁坍塌，同时大直径的重型冲击锤自旋性差，还易使成孔失圆。3、大直径的成孔设备研发需要创新思路，以及泥浆护壁正循环排渣方法施工。在钻具方面还需要对刃具切削运动和机构继续进行创新探索，因为使用常规钻头解决大直径成孔需要，一般采取了开发大功率钻机，寻求超硬刃具材料等办法，而有逼向大功率配置和设备笨重的方向发展趋势。这样不仅固有的问题没有解决，而且又更加大了施工设备投资，影响了工程建设效益。4、沉井护壁非排水施工的设备缺乏。非排水沉井护壁施工可避免发生沉井偏位、滞留和井口沉陷以及下沉缓慢等诸多问题，还可解决如污水处理需要的大直径曝气井的同步施工问题。鉴于以上情况，为适应各类建筑工程钻孔灌注桩基础设计和施工的发展需要，通过探索一种能建立起成孔刃具群进行复星形运动的机构，使钻具兼有冲击钻和回旋钻两种基本钻型成孔原理的优点，创新开发出一种新型成孔钻具是发展的需要，这样可以满足桩基工程施工要求快速高效、稳定可靠、广泛适用的要求以及超大直径方向发展。2研究动向：随着国内外桩基础工程机械的研究开发，为了适应各种工程地质条件施工，提高成孔施工效率，降低设备投入量和适应大直径桩基成孔需要，目前在传统的冲击钻和回旋钻的基础上，已生产出了如：重型冲击钻、连杆冲击反循环钻、套管钻机、潜孔冲击锤、潜水回旋钻、回转斗钻、短螺旋钻和扩底钻头等施工机械设备，大部分产品实现了反循环排渣，明显地提高了成孔施工效率，一般岩层成孔直径可达到2.5米左右，进口设备成孔直径已可达6米。其中结构简单的国产重型冲击钻成孔直径也可达3.0米。但是仍然避免不了上文提及的一些实际问题，如钻具的使用寿命短，钻具的成本高；有的只是提高了成孔的效率，没有结合工程实际解决钻具实用性的要求。最近，日本利根公司生产的RRC型潜水钻机，通过理论分析钻机能综合实现回旋钻具和冲击钻具的优点，但实践表明：这种钻机在实际运用过程中只具回旋钻的工作特点，不能实现冲击钻的冲击功能，只能实现回旋钻的基本功能；而且其工作范围也因它的工作原理受到一定的局限，比如在地质条件较差的工地上施工，其工作效率低，消耗的能量也比较多。课题的主要内容（观点）、创新之处：1课题的主要内容（观点）：本课题的主要任务是设计出一种新型的桩基成孔钻具的运动结构以及钻具整个整体机构，它要综合实现回旋钻和冲击钻的各自优点，同时还具有一个显著特点：采用星型运动原理，用点切削代替面切削，提高钻具的工作效率和使用寿命。在设计中，在充分考虑在现有的生产条件，重点研究如下问题：整体结构设计、传动方案设计、气举升渣方案以及方案的具体实施、冲击锤的具体实施方案、材料选择及热处理，同时论证分析新型钻具的可行性、实用性以及它的经济性。2创新之处：1、星形运动机构使钻具兼有冲击钻和回旋钻两种成孔原理的优点；2、小直径钻具的刃具群既可单独径向转动，以旋削软散小颗粒岩土，又可轴向冲击运动，强化了对嵌岩和胶结砾石的破碎能力，所以适应各种地质条件施工。而且钻具相对质量轻，对钻压无特别要求。刃具工作断面小，钻入力强，而摩阻力小，无效功耗小，功率因数高。与同直径常规钻具相比，配套钻机功率较小，能耗低；3、特别适合气举反循环排渣施工，由于钻具刃具的运动空间，同时也是一稳定的成渣自由空间，有利于实现对成渣的实时拢耙和泥浆流集渣功能，所以对于小于排渣管入口直径的成渣颗粒，可直接及时地气举排渣，大大减少磨削耗能和耗时。研究方法、设计方案或论文撰写提纲：1分析冲击钻和回旋钻的工作原理和各自的优点，建立星形运动结构的运动原理，并分析论证星型运动原理的可行性；2论证钻头运动轨迹与空间位置的内在关系，选择钻具合理的空间位置；3研究冲击锤实施的方案（包括冲击动力来源、冲击力的大小、冲击锤的功能作用）以及工作钻头的受力情况；4计算出各零件在施工过程中的受力以及整个钻具的受力平衡问题；5设计气举升渣的工作原理并进行具体结构设计；完成期限和预期进度：1.2006.02.06-2006.03.24实地见习、查看相关资料和编写开题报告。2.2006.03.27-2006.04.20完成整体方案、传动方案、气举升渣方案设计及整个钻具的装配草图。3.2006.04.21-2006.05.15完成整体装配尺寸计算及所有图纸，并对钻具局部结构进行优化。4.2006.05.16-2006.05.30完成说明书的编写和收尾工作。主要参考资料：1.孙恒，陈作模主编机械原理北京:高等教育出版社，20012.王伯惠,上官兴著中国钻孔灌注桩新发展北京:人民交通出版社19993.濮良贵，纪名刚主编机械设计北京:高等教育出版社,19964.吴宗泽，罗圣国主编机械设计课程设计北京:高等教育出版,19995.邹慧君主编机械原理课程设计手册北京:高等教育出版社,19986.刘鸿文主编材料力学北京:高等教育出版社,1992.97.史美堂主编金属材料及热处理知识北京:机械工业出版社,2005.38.哈尔滨工业大学理论力学教研室编.6版理论力学北京:高等教育出版社，2002.89.刘古岷，王渝，胡国庆等编著桩工机械北京：机械工业出版社，2001.410.谢家瀛主编机械制造技术概论北京:机械工业出版社，2001.711.朱学敏编著桩工、水工机械北京：机械工业出版社，2003，812.孟宪源，姜琪编著机构构型与应用北京:机械工业出版社，2004.113.陈汉超,盛永才气压传动与控制北京:北京工业学院出版社,198714.东北重型机械学院等.机床夹具设计手册,第二版M.上海科技出版社,199815.成大仙机械设计手册（第1、2、3卷）M.北京：化学工业出版社,200216.章宏甲液压与气动传动北京：机械工业出版社,2004.217.GROUNDENGINEERING2003.JULY.P6P818.RongYiming,LiJie,etal.FixturingSurfaceAccessibilityAnalysisforAutomatedFixtureDesignJ.JournalHarbinUvin.&Tesh.，2000.5(4):1¬14.19.韩文,孔达等.滚子加工工艺分析及改进.轴承-2006年1期20.张崇才，王龙等.时效工艺对新型铝基滑动轴承合金组织与性能的影响.金属热处理-2005年12期21.王塘,孙芃.防腐蚀施工技术问答.腐蚀与防护-2005年9期22.王塘,孙芃.防腐蚀施工技术问答.腐蚀与防护-2005年11期23.罗俊.拨叉淬火工艺改进.机械工程师-2005年第9期24.李伟阳.非圆截面长套筒内孔锻造.锻压装备与制造技术-2005年5期25.解丽静,刘志兵等.硬质合金刀具铣削高强度钢的磨损机理研究.兵工学报（北京）-2005年4期25.贾道河,李长军等.一种增加锁紧螺母锁紧力的结构.机械工程师-2005年7期27.孙君立,刘俭.滚筒的受力分析计算.机械工程师-2005年9期28.周海,赵熙萍.齿轮副法向侧隙的计算与控制.机械工程师-2005年11期29.梁慧超.45钢热处理工艺和化学成分与性能的关系.机械工程师-2005年6期30.戴素江,金波等.渐开线圆柱齿轮的制造偏差对其工作性能的影响.农机化研究-2006年1期指导教师意见：签名：年月日