SWDM-20旋挖钻机液压系统设计【机+液】【8张CAD图纸】【优秀】

SWDM-20旋挖钻机液压系统设计

37页 20000字数+说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸

M4-M8阀内部原理图.dwg

SWDM-20旋挖钻机液压系统设计开题报告.doc

SWDM-20旋挖钻机液压系统设计论文.doc

动作顺序表.dwg

变幅机构液压原理图.dwg

回转机构液压原理图.dwg

封面.doc

总机结构图.dwg

整图总汇7张.dwg

液压原理图1.dwg

液压原理图2.dwg

行走机构液压原理图.dwg

诚信声明.doc

目    录

摘要 ……………………………………………………………………………………1

关键词 …………………………………………………………………………………1

1  前言…………………………………………………………………………………2

1.1  旋挖钻机概述………………………………………………………………2

1.2  国内外现状及水平…………………………………………………………3

1.3  山河智能旋挖发展状况……………………………………………………3

2  旋挖钻机的分类及施工工艺………………………………………………………3

2.1  国内外旋挖钻机分类………………………………………………………4

2.2  旋挖钻机施工工艺步骤……………………………………………………4

3  SWDM-20型旋挖钻机性能分析……………………………………………………4

3.1  SWDM-20旋挖钻机规格型号及原理………………………………………4

3.1.1  功能及其使用条件…………………………………………………4

3.1.2  型号组成及意义……………………………………………………5

3.1.3  产品结构特征………………………………………………………5

3.2  SWDM-20旋挖钻机结构组成及功能………………………………………5

3.2.1  底盘…………………………………………………………………5

3.2.2  转台…………………………………………………………………7

3.2.3  钻桅及变幅机构……………………………………………………8

3.2.4  主、副卷扬…………………………………………………………9

3.2.5  动力头………………………………………………………………9

4  SWDM-20旋挖钻机液压系统 ……………………………………………………10

4.1  液压系统分析 ……………………………………………………………10

4.1.1  液压系统简介 ……………………………………………………11

4.1.2  多路换向阀 ………………………………………………………11

4.1.3  动力头工作原理 …………………………………………………12

4.1.4  主卷扬工作原理 …………………………………………………13

4.1.5  回转工作原理 ……………………………………………………13

4.1.6  变幅机构液压原理 ………………………………………………14

4.2  液压系统动力设计 ………………………………………………………15

4.2.1 设计要求……………………………………………………………15

4.2.2  确定液压系统基本方案 …………………………………………17

4.2.3  绘制动力液压系统图 ……………………………………………19

4.2.4  液压缸选择设计 …………………………………………………19

4.2.5  确定液压泵的工作压力和流量 …………………………………22

4.2.6  液压马达的选择 …………………………………………………23

4.2.7  油管内径计算 ……………………………………………………23

4.2.8  确定油箱容积 ……………………………………………………24

4.2.9  液压控制阀的选择 ………………………………………………25

4.2.10  其他液压元件的选择……………………………………………25

4.2.11  蓄能器的设计计算………………………………………………26

4.2.12  计算液压系统的发热功率………………………………………27

4.2.13  计算液压系统的散热功率和冷却面积…………………………28

4.2.14  油箱的尺寸设计 …………………………………………………29

4.2.15  验算回路中的压力损失…………………………………………30

4.2.16  旋挖钻机技术参数………………………………………………31

5  结束语 ……………………………………………………………………………33

参考文献………………………………………………………………………………34

致    谢………………………………………………………………………………36

SWDM-20旋挖钻机液压系统设计

  摘  要：旋挖钻机是适应当前综合经济发展需求的灌注桩基础施工机械，旋挖钻机的发展根据复杂的工程实际情况和需求，综合了岩土力学、施工学原理、机械动力学、机电一体化技术和人体工程学等工业技术与理论，具有现代特点。本设计对国内外旋挖钻机的发展情况进行了全面的分析，肯定了旋挖钻机在桩基础等应用领域的前景和发展趋势。通过对湖南山河智能机械股份有限公司SWDM-20旋挖钻机整体性能要求的详细分析以及液压系统对工作环境和工作条件的要求，从实际出发，对SWDM-20旋挖钻机液压系统进行了设计计算。此设计在整体上结构布局合理,液压元件的选择和使用具有较好的经济性和实用性,并且性能方面得到了最好的发挥。

关键词：液压系统；底盘；回转台；动力头；主副卷扬

The design of SWDM-20 multi Auger drill’s hydraulic system

Abstract:Auger drill is to adapt to the current overall economic development needs of the pile foundation construction machinery, auger drill development projects under complex circumstances and needs, a comprehensive rock mechanics, construction principles, mechanical dynamics, electromechanical integration, technology and ergonomics, such as industrial technology and theory with modern features. Design of the drilling rig for the development of a comprehensive analysis, affirmed the auger drill in pile foundation in such areas of application prospects and development trends. by Hunan Shanhe intellectual machinery Inc SWDM-20 multi auger drill requirements of the overall performance of a detailed analysis hydraulic systems and the working environment and working conditions, from reality, right SWDM-20 multi auger drill the hydraulic system design. the design on the whole reasonable structure, hydraulic components and the use of the option with better economic and practical, and performance is the best play.

Key words： hydraulic system; chassis; turntable; top drive; hoist and winch deputy

1  前 言

1.1  旋挖钻机概述

旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、环保等特点，配合不同钻具，适应我国大部分地区的地质条件，成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。近年来，青藏铁路、北京地铁、奥运场馆、首都机场新航站楼等大型工程的施工中，旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认，国内掀起了“旋挖钻热”。旋挖钻机是“十五”期间发展最快的桩工机械产品。“十一五期间”发展势头喜人，2008年销量达到962台，同比增幅达76.8%；2009年上半年累计销量达700台，下半年依然增势不减。从销售数据来看，它似乎没有受到金融危机的影响。旋挖钻机作为近年来刚刚兴起的工程机械产品，其所需要的资金投入、技术投入相对较大。另外根据工程机械行业协会预计，2009年至2015年，国内工程机械保持平稳增长，道路建设、重点工程、出口是拉动市场持续增长的关键因素。2010年国内工程机械需求总额为3600亿元人民币，2015年达到5700亿元人民币；2009年至2015年平均增幅为11.3%。旋挖钻机也保持了稳定的增长，未来国家铁路投资规模的进一步加大，旋挖钻机用于民用建筑的增加及出口的增加，必将带动市场的快速发展。

SWDM-20旋挖钻机采用自制专用液压伸缩专用底盘，主、副卷扬安装在回转平台上，其工作装置对回转支撑的倾翻载荷相对较小，同时，配重按照主机稳定性要求设计，从结构设计上保证了整机稳定性非常好，其实施效果是360度可进行施工作业。而采用挖机底盘的旋挖钻机稳定性存在先天性不足。只能在顺履带方向的一定角度范围内施工，绝对不容许在与履带垂直的方向进行施工[1]。

1.2  国内外现状及水平??   ??“十一五”期间我国将投巨资进行铁路、公路、电力、城市公共设施等的建设，桩基础施工机械必将有一个大的发展。仅铁路建设方面，就有数条高速客运专线如武广、郑西、石太、京津、京沪等相继开工，高速客运专线有60％以上为桥梁，桥桩的直径大多在1.5m以下，深度40m以内，恰好适合旋挖钻机施工。

???   除了京沪高铁项目之外，“十一五”期间，我国将建设铁路新线17000km，其中客运专线7000km；既有线增建二线8000km，既有线电气化改造15000km。2010年全国铁路营业里程达到9万km，续转和新安排建设项目达200多个，其中客运专线项目28个，建设总投资12500亿元。这些项目中旋挖钻机等设备都将成为铁路建设采购的重点。有关专家预测，未来2～3年旋挖钻机国内市场需求可达600～800台/年。 1.3  山河智能旋挖发展状况

山河智能多功能旋挖钻机是一种新型钻孔灌注桩施工设备，融合了现代液压桩工机械新技术和新工艺，发动机等关键配套件国际化采购，采用自己研制的可伸缩式履带专用底盘，稳定性明显优于采用通用底盘的同类钻机；自主研发的控制系统集成度高、功能强大，反应快、精度高；可实现钻桅自装自卸；变幅机构结构新颖，驱动力大，稳定性好；可配多种钻具，适应粘土层、沙层、卵石层和中风化岩层等复杂地质条件下的施工。

随着不断加强国际营销服务网络的建设，国际市场的拓展将成为该公司发展新的增长点，“SUNWARD”品牌不断走向全球，服务世界。

2  旋挖钻机的分类及施工工艺

2.1  国内外旋挖钻机分类：

（1） 按底盘结构可分为轮式、履带式和步履式底盘的旋挖钻机。其中履带式底盘又可分为专用底盘结构和选用通用挖掘机或履带吊底盘结构两种结构形式；

（2） 按动力头悬挂装置的结构可分为钻桅式和臂架式旋挖钻机；

（3） 按动力源不同可分为电动和内燃驱动的旋挖钻机；

（4） 按工作装置的结构形式分：钻桅加双三角平行四边形连杆变幅机构和钻桅加大三角架支撑两种机型；

(5)  旋挖钻机根据其主要工作参数扭矩、发动机转速、钻孔直径、钻孔深度及整机重量可以分为小型机、中型机、大型机

2.2  旋挖钻机施工工艺步骤：

（1）旋挖钻机的就位；

（2）钻头轻轻着地，旋转，开钻；

（3）当钻头里装满土砂料，提升出孔外；

（4）旋挖钻机旋回，将钻头内的土砂料倾倒在土方车或地上；

（5）关上钻头活门，旋挖钻机旋回到原位，锁上钻机旋转体；

（6）放下钻头，放入泥浆。按照工地现场土质情况，放下一定长度的护筒；            （7）钻孔完成，进行第一次清孔，并测定深度；

（8）放入钢筋笼；

（9）放入导管；

（10）进行混凝土灌注；

（11）拔出护筒，清理桩头沉淤回填，成桩。

3  SWDM-20型旋挖钻机性能分析

3.1  SWDM-20旋挖钻机规格型号及原理

3.1.1  功能及其使用条件

SWDM-20型旋挖钻机是一种用于桩基础工程现场灌注桩钻孔施工的桩工机械。其施工安全、文明、质量好、公害低、效率高而广泛应用于道路、桥梁、码头、高层建筑等大型重点工程的基础施工。可配置不同的机具实现多功能施工。主要如下：

（1）作为基本功能，配置不同的钻具如短螺旋钻头、螺旋回转斗、岩心螺旋钻头等，采用相应的钻进工艺，可适用于各种粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、碎石土、中等硬度风化岩层的干式(短螺旋)或湿式(回转斗)、岩层（岩心钻）的成孔作业。

（2）通过匹配设计，可配置液压打桩锤进行预制混凝土桩或钢桩施工；

（3）通过匹配设计，可配置长螺旋钻头、液压抓斗，分别进行长螺旋钻孔和地下连续墙施工[4]。进行桅杆自重对缸的压力减小，回油路上的背压值也随着增加。前倾过程中，进油路上压力值很小，所以回油路上的背压值特别大，收回过程和此分析相反。要锁紧时可以可以用换向阀切断进油路，从而靠平衡阀直接锁住。图中两个执行元件中的最高压力，可以通过单向阀选出，作为负荷传感压力分别引到负荷传感阀和各压力补偿阀的弹簧腔。为保证桅杆工作时的垂直度，选用一种倾角传感器，将检查到的角度偏差信号转换成电信号，控制电液比例方向流量控制阀，从而调节桅杆的垂直度。

4.2液压系统动力设计

4.2.1  设计要求

设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手进行液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与设计内容有关的其他方面的情况了解清楚。

（1）动力性要求

所谓动力性要求，就是在保证发动机不过载的前提下，尽量充分地利用发动机的功率，提高旋挖机的生产效率。尤其是当负载变化时，要求液压系统与发动机的良好匹配，尽量提高发动机的输出功率。例如，当外负载较小时，往往希望增大油泵的输出流量，提高执行元件的运动速度。双泵液压系统中就常常采用合流的方式来提高发动机的功率利用率。

（2）操纵性要求

旋挖机对调速操纵控制性能的要求很高，如何按照驾驶员的操纵意图方便地实现调速操纵控制，对各个执行元件的调速操纵是否稳定可靠，成为旋挖机液压系统设计十分重要的一方面。旋挖机在工作过程中作业阻力变化大，各种不同的作业工况要求功率变化大，因此要求对各个执行元件的调速性要好。

旋挖机在作业过程中需要各个执行元件单独动作，但是在更多情况下要求各个执行元件能够相互配合实现复杂的复合动作，因此如何实现多执行元件的复合动作也是旋挖机液压系统操纵性要求的一方面。

当多执行元件共同动作时，要求其相互间不干涉，能够合理分配共同动作时各个执行元件的流盘，实现理想的复合动作。尤其对行走机构来说，左、右行走马达的复合动作问题，即直线行驶性也是设计中需要考虑的重要一方面。如果旋挖机在行使过程中由于液压泵的油分流供应，导致一侧行走马达速度降低，形成旋挖机意外跑偏，很容易发生事故。

另外，当多执行元件同时动作时，各个操纵阀都在大开度下工作，往往会出现系统总流量需求超过油泵的最大供油流量，这样高压执行元件就会因压力油优先供给低压执行元件而出现动作速度降低，甚至不动的现象。因此，如何协调多执行元件复合动作时的流量供应问题也是挖掘机液压系统设计中需要考虑的。

（3）节能性要求

旋挖机工作时间长，能量消耗大，要求液压系统的效率高，就要降低各个执行元件和管路的能耗，因此在旋挖机液压系统中要充分考虑各种节能措施。当对各个执行元件进行调速控制时，系统所需流量大于油泵的输出流量，此时必然会导致一部分流量损失掉。系统要求此部分的能量损失尽量小;当旋挖机处于空载不工作的状态下，如何降低泵的输出流量，降低空载回油的压力，也是降低能耗的关键。

（4）安全性要求

旋挖机的工作条件恶劣，载荷变化和冲击振动大，对于其液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤。回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动力头因自重而快速下降和整机超速溜坡。

（5）其它性能要求

实现零部件的标准化、组件化和通用化，降低旋挖机的制造成本:液压旋挖机作业条件恶劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性;由于旋挖机在城市建设施工中应用越来越多，因此要不断提高旋挖机的作业性能，降低振动和噪声，重视其作业中的环保性。

4.2.2确定液压系统基本方案