45T旋挖钻机随动架及桅顶设计【说明书+CAD+PROE】
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说明书+CAD+PROE
45
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Horizontal Directional Drill Hole Drill end of the study and applicationof a drill hole end of a composition and function.Construction of drill hole orientation : drill pipe, a launcher tube and a guide to accommodate bit. Construction of drill hole orientation with drilling, to change, through magnetic and drilling fluid delivery functions. Coordinated by computer control, in strict accordance with the design of the track has been completed oriented hole. Drilling is drilling high pressure liquid jet cutting board and bit accomplished; Bits board and the installation of boards of drilling teeth. Rotary drilling bit at the time supporting Cutting role in promoting the drill pipe at changes to the role; transmitters placed to accommodate tube launcher, to accommodate the opening of a Magnetic planters, Non-metallic materials and sealed to prevent the entry of high pressure drilling fluid, launch vehicles by the electromagnetic field Magnetic tank fired. Internal drill pipe and drill should provide sufficient access to meet the drilling fluid flow needs. 2, the construction of bore hole : drill pipe, the first to expand, the rotary joint drill pipe and back to Rafah. When the guide hole drilling is completed, unloaded oriented bit, to accommodate tube launchers and connect with reverse bore bit and rotary joint, Then after the rotary joint drill pipe connected to Rafah, to Reamer drilling. The large diameter holes, a number of bore drilling, hole diameter gradually expanded to the size requirement. 3, back to Rafah Pipeline Construction hole : drill pipe to Rafah, to expand first, rotating joints and pipe-drawing tools. When the bore drilling is completed, the drill pipe to Rafah after expanding access to the first and rotary joint, After the rotary connector connected pipe-drawing tools and the laying of pipelines to be anti-expansion Pipeline. 2, the main drill a research and application, the drill pipe drilling pipe construction quality is the key to success. Construction of the pipe and caused damage to the drill pipe connecting the end of drill hole of the lost, whether to expand or expensive first mud motors, and pipelines. As the drill pipe construction of HDD technology to the success of a basic role, in recent years, drill pipe manufacturers have continued to adopt advanced technology to improve the structure of the pipe to improve its performance and quality. Currently, the main HDD drill pipe into the overall style and welded two structural forms. Friction welding type of drill pipe drilling pipe achieve the best combination of structure, which means that in order to meet different needs. Performance of different materials can be used in different parts of the pipe. Friction welding drill pipe with high mechanical properties, wear resistance, light weight, good flexibility, a convenient way to different forms of threaded joints with different specifications of the pipe welding portfolio. Mount Sassafras drill pipe-welding technology is the key to the quality of welding, welding and heat treatment process control properly, Friction welding connection strength should reach even higher than the base material itself intensity. To ensure the quality of welding. foreign manufacturers for the manufacture of drill pipe friction welding equipment has been used advanced computer control and data recording technology. Through the monitoring system to ensure that every root of all drill pipe welding parameters in accordance with prior to the numerical implementation. In other words, a group of drill pipe in any one drill pipe, are strictly controlled in the context of tolerance, by the computer monitoring system to ensure that the welding performance consistency. And drill pipe through a single test, a number of drill pipe to provide each of the roots of the pipe complete, reliable performance data. After welding overall electromagnetic induction heat treatment, the whole process is an important stage. In recent years, considerable research through research and testing, now be able to make a welded seam mechanical properties to meet or surpass the performance of the base material itself, including durability, welding safety aspects. In order to improve the surface hardness thread, thread itself to prevent any possible occlusion, the post-processing on the surface of the nipple. Thread particular part should be carried out nitriding treatment. Drill pipe used in the manufacture of steel pipes used high-grade seamless steel tubes, and after quenching and tempering. Friction welding drill pipe Another advantage is being able to drill pipe internal drilling fluid channel design. Within which the nipple holes in the design of the Corridor full consideration to minimize the liquid through the hydraulic losses Special connecting thread is the first reduction of the loss, will greatly enhance the drilling fluid system efficiency. Threaded joints in the design using the top of the basket, the landscape of conical threaded design that can connect to increase strength, can in no additional washers with the help of the enclosed play a very good role. Practice shows that the use of more powerful drill holes and underground drilling equipment, maximum hole diameter and the smallest curvature radius, on the special needs of high-quality design of the drill pipe to meet the construction requirements. 2, guided boring BHA (1) Universal : Universal Detection device for capacity, Variable bit to the plate-and cutting tools. It is normally used in soft soil and backfill soil construction, replacement of hard-bit teeth, hard formation for the construction, including the hard soil, rock, gravel and soft rock. (2) Rigid-formation comprising : Definitive detection devices installed capacity, belt-injection tube bending and (a) separate from the spray head, apply to soft soil controllable jet construction; (b) rock drill, as applied to drilling mixed layer, In hard rock section allows rotary drilling bits. (3) soft-rock composition : Definitive detection devices installed capacity, hammer, Hammerhead applicable to the hard ground and soft rock drilling high penetration and to (4) Rock : Definitive detection devices to accommodate devices, change the connector, mud motors, bits of rock to rock Drilling 3, used to expand drilling hole (1) with long shafts to extend the first features : 30 degrees cone shape, conducive to efficient cutting and squeezing soil; access to a variety of back end and threaded connection forms; forward and backward drilling fluid spray nozzle of the can for TC-rock teeth; Groove can be used to efficiently remove cuttings; Dimensions 8 (200mm) a 20 (500mm) applicable to the general condition of the project, in the density of clay, gravel and mud-rock clay soil (gravel, cobble, etc.) construction, both warm-cutting with a knife and squeezed Cone for the composite function with high efficiency of the construction. Installation TC rock cutting teeth, can improve cutting. Generally applied to medium hardness of the soil, and are particularly suited to the hard rock and soil layer construction. (2) mid-knife to expand on features : open drilling body 30 degrees conical cutting arm, In comparison with the extrusion is excellent BTA and mixed role. Is a unique way to expand is omnipotent, in the sand, soft soil, clay and concrete compound layer construction with excellent performance, to be effective so that the soil mixed with the mud flow into the mixture has the ideal BTA and powerful mixing. Dimensions 8 (200mm) a 20 (500mm). (3) spin-barrel-back expansion device features : suitable for medium and large drilling rig; open drilling body, three-arm design. with high efficiency and the cutting ability of BTA. Replacement rock cutting teeth can be replaced by the forward and backward nozzle, the standard size of 12 (300mm). Welding with industry standard API 5C6. generally used, broken clay soil superior extrusion type, This trace was excellent cutting properties and BTA, often with a barrel-to expand the use of devices together. (4) barrel-type device to expand features : suitable for medium and large rigs. 30 degrees around the cone; Replacement rock cutting teeth; both before and after the end can be replaced with the nozzle; standard size 12 (300mm). Barrel - type device to expand in clay, gravel soil, aggregates and construction with the rock cutting and excellent extrusion properties, used mainly for extrusion soil (soft clay, peat), in soil squeezed out holes and maintain.水平定向钻机孔底钻具的研究与应用湖南工业大学机械工程学院机本0302班12号 李洪光（译）一、孔底钻具的组成与功能、导向孔施工钻具组成：钻杆、发射器容纳管和导向钻头。 导向孔施工钻具具有钻孔、变向、通磁和输送钻液的功能。通过人机协调控制，严格按已设计的轨迹完成导向孔施工。钻孔施工是以高压钻液射流和钻头板切削共同完成的；钻头板以及安装板上的钻牙，在钻头旋转钻进时起辅助的切削作用，在钻杆推进时起变向作用；发射器容纳管用来放置发射器，在容纳管上开有通磁槽，并用非金属材料密封以防止高压钻液进入，发射器发射的电磁波经通磁槽向外发射。钻杆和钻头内部应提供足够大的通道以满足对钻液流量的需求。、扩孔施工 钻具组成：钻杆、回扩头、旋转接头和回拉钻杆。当导向孔钻进完成后，卸下导向钻头、发射器容纳管，接上反向扩孔钻头和旋转接头，然后在旋转接头后接上回拉钻杆，进行回拉扩孔钻进。对直径较大的孔，可进行多次扩孔钻进，使钻孔直径逐渐扩大至尺寸要求。、回拉铺管施工 钻具组成：回拉钻杆、回扩头、旋转接头和拉管头。当扩孔钻进完成后，在回拉钻杆后接上回扩头和旋转接头，在旋转接头后接上拉管头和待铺设的管线进行反扩铺管。二、主要钻具的研究与应用、钻杆 钻杆的质量是施工成功的关键，施工中钻杆的损坏将导致与钻杆连接的孔底钻具的丢失，无论是回扩头还是价格昂贵的泥浆马达、管线等。由于钻杆对施工技术的成功起着基础性的作用，所以近年来，钻杆制造商们不断采用先进技术致力于改进钻杆的结构，提高其性能和质量。 目前，钻杆主要分为整体式和焊接式两种结构形式。 摩擦焊接式钻杆实现了钻杆最佳结构组合，这就意味着为满足不同需要的、不同性能的材料能够被用来做钻杆的不同部位。磨擦焊接钻杆具有很高的机械性能、耐磨性能，而且重量轻、柔韧性好，可方便地实现不同形式的螺纹接头与不同规格的钢管的焊接组合。 摩檫焊接式钻杆的技术关键是焊接质量，如果焊接及热处理过程控制得当，摩擦焊接的连接强度应达到甚至高于母材本身强度。为了保证焊接质量，国外制造商用于制造摩擦焊接钻杆的设备均采用先进的计算机监控和数据记录技术。通过监控系统确保每根钻杆所有焊接重要参数均按照预先给定的数值执行。也就是说，一批钻杆中的任何一根钻杆，均控制在严格的公差范围内，由计算机监控系统确保其焊接性能的一致性。而且通过单根钻杆试验测试，能够提供一批钻杆中的每根钻杆的完整的、可靠的性能数据。焊后整体电磁感应热处理，是整个处理过程的重要阶段。近年来通过科研部门不断研究与试验，目前能够使得焊接后焊缝的机械性能达到甚至超过母材本身性能，包括耐久性能、焊接安全方面等。 为了提高螺纹表面硬度，防止螺纹本身产生任何可能的咬合，加工后的螺纹接头的表面，特别是螺纹部分都要进行渗氮处理。 用于制造钻杆的钢管采用高等级无缝钢管，且经过淬火和回火处理。摩擦式焊接钻杆另一好处是，可以对钻杆内部钻液通道进行设计。其中螺纹接头内孔通道的设计充分考虑了尽量减少液体通过时的液压损失，特别是减少螺纹连接头部分造成的损失，能大大提高钻液系统的工作效率。在螺纹接头设计上采用了切去顶端的、园锥型的螺纹设计，这种设计既能增加连接强度，又能在不用附加垫圈的帮助下起到很好的密封作用。实践表明，要使用更强有力的孔底钻具和钻进设备，获得最大的钻孔直径和最小的曲率半径，就需要特殊设计的高品质的钻杆以满足施工要求。、导向钻进钻具组合（）通用型组成：通用探测装置容纳器、变向钻头体和板式切削刀具。 通常用于中软土壤和回填土层施工，可更换硬地型钻头牙齿，用于硬地层的施工，包括硬土、岩土、砾石和软岩层。（）硬地层型组成：通用探测装置容纳器、带弯曲式喷射管和（）可分开的喷射头，适用于在软土层可控喷射施工；（）岩石钻头，适用于混合层钻进，在坚硬的部分允许岩石钻头旋转钻进。（）软岩层型 组成：通用探测装置容纳器、锤体、锤头 适用于在硬地面和软岩层中进行高穿透钻进和转向（）岩石型组成：通用的探测装置容纳器、转换接头、泥浆马达、岩石钻头适用于岩石层钻进施工、回扩钻进用钻具（）带长槽的回扩头特点：度锥体形状，有利于高效率的切削和挤压土壤；可获得多种螺纹和背端连接形式；向前和向后喷射钻液的喷嘴为可换式；岩石牙齿；凹槽体用来高效率排除钻屑；标准尺寸（）一（） 适用于普遍的工程条件，在中密度粘土、砾泥粘土和含岩土壤（砾石、鹅卵石等）中施工，兼有飞旋刀式切割器和锥形挤扩器的复合功能，具有很高的施工效率。 安装岩石切削牙齿，可提高切削作用。普遍适用于中等硬度土层，特别适合在硬土和岩石土层中施工。（）飞旋刀式回扩器特点：开放式钻体，度锥型切削臂，与挤压式相比具有极好的排屑和混合的作用。是一种独特地万能回扩器，在沙地、软土层、粘土层和混凝料中施工具有极好的性能，可有效的使泥浆与土壤混合成流动的混合物，具有理想的排屑和强大的混合作用。标准尺寸（）一（）。（）旋桶式回扩器特点：适合于中大型钻机；开放式钻体，三臂式设计，具有高效率的切削和排屑能力。可更换岩石切削牙齿，可更换的向前和向后喷嘴，标准尺寸（），焊接符合工业标准。 一般用于，破碎黏土型土壤优于挤压式，这种飞刀具有卓越的切削和排屑特性，常常与桶式回扩器一起使用。（）桶式回扩器特点：适合于中大型钻机。度前后锥体；可更换的岩石切削牙齿；前后端均带有可更换的喷嘴；标准尺寸（）。桶式回扩器在黏土、砾泥、混凝料和岩土中施工具有极好的切削和挤压性能，主要用于挤压土壤（软黏土、泥炭土），在土壤中挤扩出洞孔并保持.10 毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 45T旋挖钻机随动架设计 学号： 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 1.熟悉车架结构和原理 2.设计和计算随动架相关参数 3.提交完整具体的CAD图纸，用PROE建立随动架的三维模型 二、重点研究的问题 1.对随动架回转支承型号的选择 2.用CAD软件画出完整的随动架平面图 3.用PROE画出随动架各零件三维图，并完成其装配 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1文献资料查阅第1周2主要设计参数计算第2周3设计参数校核第3，4周4CAD图纸绘制第5，6周5PROE模型绘制第7，8周6写设计说明书第9，10周7英文翻译第11周8答辩第12周四、应收集的资料及主要参考文献 1孔德文等.液压挖掘机M. 北京: 化学工业出版社, 2007.1 2赵克利等.底盘结构与设计M. 北京: 化学工业出版社, 2007.1 3蒲良贵, 纪明刚.机械设计(第七版)M. 北京: 西北工业大学机械原理及机械零件教研室,高等教育出版社, 2000 4周良德, 朱泗芳等.现代工程图学M. 湖南科学技术出版社, 2002.9 5哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M. 北京: 高等教育出版社,2002 6孙恒, 陈作模.机械原理(第六版)M. 北京: 高等教育出版社,2001 毕业设计说明书题 目： 45T旋挖钻机随动架设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2010年5月31日 毕业论文（设计）评阅表学号 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 45T旋挖钻机随动架设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价评阅人： 2010年5月 日 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 20 页 图 表 1 张论文（设计）题目： 45T旋挖钻机随动架设计 内容提要： 本设计主要对旋挖钻机随动架进行分析与设计。通过钻杆的尺寸选择回转支承的型号，然后根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。最后完成其CAD平面绘图和PRO/E三维建模，再进行组装。指导教师评语 该生在毕业设计中态度认真诚恳，有时间投入，在对随动架的CAD平面图绘制比较完整，各结构设计正确，积极认真的完成了指导老师布置的任务，成绩建议评定为良。指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日目录第1章 引言31.1目的和现实意义31.2国内外研究现状31.3课题研究意义51.4研究方法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支架形状等强度设计计算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保护架17参考文献18结束语1945T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与设计。通过钻杆的尺寸选择回转支承的型号，然后根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。最后完成其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45T rotary drilling rig with servo frame and masthead designAbstract: In recent years various types of building and engineering construction and engineering difficulty of increasing the number of，Quality requirements have become more sophisticated, In particular, peoples awareness of environmental protection continue to increase, Traditional Pile Drilling technology has been unable to meet the technical requirements of new construction，Rotary drilling rig is better than other similar products in its performance of such projects become the first choice for construction of bored piles. The design of the rotary drilling rig with the servo framework for dynamic analysis and design. Through the drill pipe size selection slewing bearing model, Then according to the various dimensions of the slewing frame with all parts moving analysis and structural design. Finalize its CAD dimensional drawings and PRO / E 3D modeling, and then assembled.Keywords: CAD; Rotary drilling rig; servo frame 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，污染严重，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23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非常好的市场机遇。而这仅仅才是城市化带来的市场空间。但现在的情况是，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，因此要在消化吸收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国内外研究现状 （1）国外钻桅垂直度控制系统研究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开始研制，接着在意大利、德国开始发展，到了7080年代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、IngersollRand；英国：BSP等I州到。目前，国外的旋挖钻机的控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、操纵灵活，其钻桅垂直度控制系统普遍应用负荷传感、压力补偿与电液比例闭环控制技术。负荷传感与压力补偿技术自20世纪80年代初在国外液压挖掘机上开始得到应用，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、控制特性好、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BoschReXroth的A10VSO DFEE变量柱塞泵及LUDV系统、Parker的电液比例压力流量控制的变量泵、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控制理论进行电子控制系统的设计，如状态空间分析方法、系统辨识、线性二次型最优控制和自适应控制等。系统辨识是对控制对象施加一定的试验信号，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。就钻桅垂直度控制系统而言，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，为设计精确的控制器奠定基础。控制器是整个控制系统的核心，国内绝大多数旋挖钻机控制器在设计时还是采用传统的PID控制方法，英国学者Young等人提出一种新型的比例积分控制器方法PIP(proportionalIntegralPlus)控制，该方法采用现代控制理论中的_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-MinimalState Space)模型进行反馈设计。PIP控制可视为常规Pl控制和PID控制的自然发展，对于一阶系统PIP控制等价于PI控制；对于高阶系统PIP控制中的附加控制项能有效地提供隐式的高阶微分，从而获得比PI和PID更好的控制效果。运用PIP控制理论设计旋挖钻机控制器有许多优点：所有状态向量用可测变量组成，易于用数字控制器存储；系统包括内在的解耦功能，能够消除变量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控制精度。（2）国内钻桅垂直度控制系统研究现状我国在80年代初从日本引进过工作装置，配装在KH125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收。1988年北京城建机械厂根据土力公司(SOILMEC)的样机开发了15m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与宝峨合作组装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，与发达国家的同类产品相比还有一定的差距，主要表现在自动控制和智能化方面。目前国内旋挖钻机钻桅垂直度控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，产品模仿甚至抄袭现象严重，自主创新不足，普遍缺少核心技术，导致产品在可靠性、使用方便性等方面有较大的不足。国内钻桅垂直度控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SYR220C220型旋挖钻机，液压系统关键部分采用卡特彼勒液压系统主控回路，先导控制回路，使用了先进的负载反馈技术，可使流量按需分配到种个工作装置，实现不同工况下的最佳匹配，但关键零部件也是采用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YTR2301 50260型旋挖钻机，主液压系统中的主控制阀、主泵由CAT330底盘提供，系统压力达32MPa，为大功率马达提供动力；辅助泵、辅助阀采用力士乐负载反馈恒压变量系统，系统压力达28MPa，为各工作液压缸提供动力；所有液压元件、液压附件也都采用国际知名品牌产品来保证系统的高可靠性。山河智能SWDM20型多功能旋挖钻机1201，采用比例控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，均采用国际品牌力士乐液压元件。国内钻桅垂直度控制系统的电子控制系统大部分也是采用进口设备，如宇通重工和徐工集团旋挖钻机电控部分均采用力士乐公司自动及手动调平系统，控制器、传感器等主要电气元件也都采用进口件，而且大部分控制器的设计采用了传统的PID方法，控制精度及动态响应方面与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SUNWARD EDSARSR电子控制系统，该系统集成度高，功能强大，反应快，精度高，采用二级分布控制结构，应用CAN BUS技术和虚拟仪表技术，在基于嵌入式系统的工程机械控制器和真彩LCD显示屏上编程实现。1.3课题研究意义 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，污染严重，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23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非常好的市场机遇。而这仅仅才是城市化带来的市场空间。但现在的情况是，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，因此要在消化吸收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研究特点（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，配合不同钻具，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、机动灵活，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 5001000mm、深约 40m, 整机重量约 40t。小型机的应用市场定位如下: 各种楼房的护坡桩; 楼房部分承重结构桩; 城市改造市政项目中各种桩径小于 1m 的桩; 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：主要是其成孔工艺与其它桩基不同, 旋挖钻机的钻进工艺旋挖钻机(当然也有干土直接取土工艺,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,但钻进时为保护孔壁稳定,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进而完成钻取土;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,灵活,终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。（3）质量控制措施： 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所有桩位放出, 钉好十字保护桩, 做好测量复核, 并记录放样数据备案。 埋设护筒用拉线法检查桩位偏差, 应满足规范要求。成孔采用钻头钻进, 根据不同层次的土质结构选择不同的转盘转速和进尺进行控制。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、加大钻杆摆动, 故应选择低档慢速, 转盘转速参数取值 1340v/ min, 成孔深度按设计要求进行控制。 钢筋笼制安旋挖机挖土清渣达到设计要求后, 开始下放钢筋笼, 其制安必须严格按照设计图纸进行, 主筋、箍筋应焊接均匀, 搭接长度及焊缝应符合规范要求, 安装时应安装护块, 以确保周正及保护层厚度, 钢筋笼的制作偏差应符合设计及规范要求。 混凝土浇筑在导管接驳完毕后, 将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置, 导管底端到孔底距离控制在 0.4m左右, 以便能顺利排出混凝土隔水栓。开始灌注前储料斗内储备的混凝土量应不少于 1.0m3, 以便在混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中 0.8m 以上, 适时提升或拆卸导管, 确保导管底端埋入混凝土面以下 14m, 灌注应连续进行。一旦发生机具故障或停电停水及导管堵塞或进水等事故时, 应采取有效措施进行处理, 以便尽快恢复灌注混凝土, 同时做好记录。 孔内事故预防措施选择有经验、责任心强的施工队伍， 保证操作人员的素质；加强钻具检查， 对加工不良的钻具严禁使用;对孔内水头高度, 泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测，发现问题及时解决，尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标， 以防坍孔;钻孔作业应分班连续进行， 在土层变化处捞取渣样判明土层， 并与地质资料核对， 根据土层情况采取相应措施，保证施工质量；升降钻锥须平稳，钻锥提出井口应防止碰撞护筒或孔壁，防止钩挂护筒底部， 钻杆的拆装应迅速。（4）旋挖钻成孔施工中应注意的问题： 土层中成孔与钢护筒安设的垂直度对桩体垂直度影响巨大; 定位用的混凝土护筒与钢护筒合理配套使用, 能有效缩短钻机定位时间, 提高施工效率;软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔; 硬岩中先用螺旋钻头成小孔, 然后用旋挖斗进行扩挖成孔。1.5 本设计的主要内容本次设计主要针对45T旋挖钻机随动架及桅顶设计行讨论，着重于对桅顶滑轮钢丝绳的选取和桅顶结构的设计。其设计主要内容如下：第2章 介绍随动架及桅顶的工作原理；第3章 随动架回转支承型号和钢丝绳的选择；第4章 随动架及桅顶结构设计第2章 随动架及桅顶工作原理分析2.1随动架原理随动架是钻杆上的辅助设置，能起到固定和导向作用，主要功能是落桅时支承钻杆。一般前落桅，箱式伸缩，桁架式结构桅杆没有随动架。用连接装置滑耳可相对随动架体旋转，使得随动架既能保证钻杆运转过程的平稳性要求，又实现了拆装随动架过程的简单化和合理化，提高了拆装的安全性和拆装速度，其整体结构简单、实用，可广泛适用于各种旋挖钻机的桅杆上。脚架结构如下：图1 脚架示意图2.2桅顶原理当旋挖钻机钻头工作完成，需要由桅顶的滑轮带动钢丝绳提起钻头、钻杆、桅杆以及钻头上所带泥土。桅顶由两组滑轮构成，一组滑轮用于提升钻杆和钻头，一边连接桅杆另一边连接主卷扬；另外一组滑轮用于在使用前组装好桅杆，连接副卷扬。滑轮结构如下：图2 滑轮示意图第3章 随动架回转支承型号，钢丝绳的选取3.1随动架回转支承型号的选取45T旋挖钻机属于中小型挖掘机工程机械，根据钻杆的尺寸，回转支承内圈通孔圆心距中心距离必须与钻杆外套圈通孔距中心距离相同，查表，选用单排四点接触球式回转支承，型号为无齿式010.50.630，其截面图如下：图3 回转支承截面图3.2钢丝绳类型的选取旋挖钻机属于桅顶滑轮在工作中起到提升重物作用且需要绕过滑轮，查表，选用起升变幅用钢丝绳，选取e=D/d20，三角股钢丝绳，选用钢丝绳型号6V21，GB8918-88.其截面如下图：图4 钢丝绳截面图3.3钢丝绳直径的选取 （1）钢丝绳1（连接主卷扬和桅杆）：承受最大载荷为78KN即最大工作拉力为78KN,钢丝绳直径的选取需要考虑安全系数和最大工作拉力。F0=nSmax。F0为整根钢丝绳的破裂拉力，n钢丝绳的安全系数，Smax钢丝绳的最大工作拉力。 因为是起升类起重机，用于起升用的起重机安全系数不得小于5，这里选取5级精度，经查表得即选取安全系数n=5，计算F0=785=390KN,查表选取钢丝绳直径d=28mm。（2）钢丝绳2(连接副卷扬) ：承受最大载荷为62KN即最大工作拉力为60KN,F0=nSmax=562=310KN,考虑实际情况，查表得d=20mm。第4章 随动架及桅顶结构设计4.1随动架结构设计 结构如下： 图5 随动架示意图立体图如下图6 随动架立体图4.2滑轮尺寸的确定（ZBJ80006.1-87）（1）第一组滑轮直径：第一组滑轮连接主卷扬和桅杆，该组钢丝绳直径为28mm，滑轮卷扬直径D0e2d，旋挖钻机为中级起升起重机，查表得，5级精度，选取推荐值e 2=18，所以计算D0=1828=494，这里我们选取500mm。这里D350mm，一般要铸成福板上带孔和筋的结构，材料选取QT450-10.查表得钢丝绳直径d=28mm的滑轮关尺寸如下：D1=500，R=15, H=40, B1=75,E=53, R1=22，4060R2=18,R3=4,R4=6,M=16,N=3.0,S=16.(2)第二组滑轮直径：该组钢丝绳直径d=20mm，计算得De2d=1820=360，取D2=400.查表得:R=11,H=35,B1=60, E=44,R3=3.0 ,R4=5.0 ,S=14滑轮结构如下：图7 滑轮相关尺寸示意图滑轮的结构设计采用有轮辐的结构，其结构图如下：图8滑轮示意图结构图4.3 支架形状等强度设计计算（等强度计算）将滑轮支架两边当作一个整体，因为支架厚30mm，所以简支梁宽度b=60mm，而高度h在满足等强度要求下是变化的。 满足max=M(x)/W(x)= ，或者W(x)= M(x) /=Fx/=bh2(x)/6,得出 h（x）=(3Fx/b)1/2，对于连接钻杆的一端：分别取x1=606,x2=100,计算得h1=63
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