【正文】 CMV公司、利勃海爾公司、土力公司、日本車連、日本建機(jī)等。十二五規(guī)劃中指出，要大力扶持裝配行業(yè)，加上高鐵的興起，鐵路挺進(jìn)無人區(qū)，這些都離不開旋挖鉆，所以說巨大的市場充滿著機(jī)遇，同時使競爭更加激烈。本課題應(yīng)該瞄準(zhǔn)國外品牌的技術(shù)水平，吸收國內(nèi)外鉆機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國國情，設(shè)計出具有可靠、實(shí)用、適合國情的鉆機(jī)。 2 旋挖鉆機(jī)的整體系統(tǒng)設(shè)計 旋挖鉆機(jī)總體設(shè)計 工作原理旋挖鉆機(jī)的英文名稱為Rotary Drilling Rig，是指附帶搖動套管驅(qū)動機(jī)構(gòu)、配備回轉(zhuǎn)斗和短螺旋及擴(kuò)孔機(jī)具、全液壓驅(qū)動（或電液混動）、具有大扭矩輸出的履帶式鉆孔機(jī)，鉆機(jī)配置擠土樁、振動錘、連續(xù)墻抓斗、套管等鉆具可以對粘土層、沙礫層、卵石層和中風(fēng)化泥巖等不同地質(zhì)鉆孔施工。當(dāng)鉆具內(nèi)滿渣后，主卷揚(yáng)提鉆，使鉆具離開鉆孔，主機(jī)回轉(zhuǎn)到一定角度卸渣。而作用在巖石上的力只有超過巖石抗壓強(qiáng)度極限的30～50％，巖石才能順利地從巖體上破碎下來。圖2. 2 加壓鋼絲繩纏繞方式卷揚(yáng)加壓可將加壓力提高兩倍，增強(qiáng)鉆機(jī)的巖層的鉆進(jìn)能力；與此同時卷揚(yáng)加壓還提高了鉆機(jī)的加壓行程，提高了鉆機(jī)的入巖效率。單一馬達(dá)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)單級減速，適用于小功率的鉆機(jī)，已基本被淘汰；雙馬達(dá)驅(qū)動通過減速機(jī)驅(qū)動雙主動輪，主動輪通過齒輪嚙合帶動從動齒圈轉(zhuǎn)動，適用于大功率的鉆機(jī)；但是雙馬達(dá)驅(qū)動在設(shè)計上存在一些不足，使得動力頭的穩(wěn)定性差，扭矩不足，緩沖裝置不夠充分，常常引起動力頭損壞。滑架是與桅桿相配合，為動力頭起的上提和下放起導(dǎo)向作用，滑架上部還有一防護(hù)欄，防止裝機(jī)過程中，鉆桿撞毀液壓馬達(dá)和減速機(jī)。機(jī)鎖加壓式鉆桿又稱機(jī)鎖桿，機(jī)鎖桿既可以傳遞扭矩又可以傳遞壓力，因此，機(jī)鎖桿不僅可以用于軟地層，又可以用于較硬地層的施工。旋挖鉆機(jī)鉆桿其各節(jié)桿的名稱從外向里分別定義為：第1節(jié)桿；第2節(jié)桿；第3節(jié)桿…鉆桿通常由直徑大小不等的多節(jié)無縫鋼管套裝而成，每節(jié)桿鋼管的外圓按1200均勻分布著長外鍵，除最里面的一節(jié)桿（芯桿）外，每節(jié)鋼管內(nèi)圓弧面上也按1200均勻焊接了內(nèi)鍵，內(nèi)鍵與外鍵相匹配，可以傳遞扭矩和壓力，并起到一定的定位作用；除最外面桿外，每根桿上部都焊接檔環(huán)，可以阻止該桿從外桿中劃出。圖2. 5 機(jī)鎖桿結(jié)構(gòu)1扁頭；2第一桿擋環(huán)；3第一節(jié)鉆桿；4第二節(jié)鉆桿；5第三節(jié)鉆桿；6第四節(jié)鉆桿；7減振器總成；8第一桿外鍵 ；9第一桿內(nèi)鍵10彈簧座；11鉆桿彈簧；12方頭；13銷軸鉆桿下放：首先，主卷揚(yáng)鋼絲繩下放，鉆桿由于自重下降，1桿在動力頭內(nèi)慢慢下降。 平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計 常見的變幅機(jī)構(gòu)有平行四邊形變幅機(jī)構(gòu)、定位變幅機(jī)構(gòu)、大三角結(jié)構(gòu)。為保證軸承的良好轉(zhuǎn)動，要對軸承及時進(jìn)行潤滑，為此在提引器的上下接體上都設(shè)有黃油嘴，定時對提引器進(jìn)行潤滑。壓力角=20o；中心距變動系數(shù)y=；小齒輪齒數(shù)：Z1=14；小齒輪分度圓直徑d1為196mm；齒寬b=*196=；小齒輪傳遞的額定扭矩T1為13616 Nm；小齒輪傳遞的額定扭矩T1為13616 Nm；基圓直徑db1=196* =；平均直徑dm=大輪齒數(shù)：Z2=73；大齒輪分度圓直徑d2為1022mm，大齒輪傳遞的額定扭矩T2為27232 Nm。um/N）q=++ x2/z2++ ()將已知數(shù)據(jù)代入上公式得： q=（mmum)] km=（+）ks ()將重合度和齒輪剛度代入上式，得 km=（ σFlim2=370MPa2. 許用彎曲疲勞應(yīng)力修正系數(shù)在應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)條件下，表面淬硬鋼的許用應(yīng)力修正系數(shù)、彎曲疲勞壽命系數(shù)、相對齒根圓角敏感系數(shù)、相對齒根表面狀態(tài)系數(shù)和尺寸系數(shù)公式如下：許用應(yīng)力修正系數(shù)： YST=2彎曲疲勞壽命系數(shù)： YNT=1相對齒根圓角敏感系數(shù)： YδrelT=1相對齒根表面狀態(tài)系數(shù)： YRrelT=尺寸系數(shù)： YX==σF1=σFlim1YSTYNTYδrelTYRrelTYX=500*1*1**=( MPa)σF2=σFlim2YSTYNTYδrelTYRrelTYX=370*1*1**=( MPa)動力頭配用2個液壓馬達(dá)驅(qū)動鉆桿的旋轉(zhuǎn)，為旋挖鉆機(jī)提供動力；馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)經(jīng)減速機(jī)的減速，扭矩大幅提高，而減速機(jī)將動力經(jīng)花鍵傳遞給減速箱中的主動軸，主動軸經(jīng)齒輪嚙合，最終傳遞給大齒圈。1. 輸出扭矩計算最大輸出扭矩計算Td（kNqdηj/1000 ()式中：k——動力頭液壓馬達(dá)數(shù)量qd，Pd——動力頭馬達(dá)的最大排量和工作壓力id、ic——馬達(dá)減速機(jī)的傳達(dá)比和動力頭齒輪傳動機(jī)構(gòu)的傳動比 Td=m）2. 輸出轉(zhuǎn)速計算最小輸出轉(zhuǎn)速nX(r/min)為 nX=QdηV/ qX=(r/min)4旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計旋挖鉆機(jī)大多采用全液壓驅(qū)動，并普遍采用柴油發(fā)動機(jī)作為鉆機(jī)的原動力，由柴油機(jī)為液壓泵提供動力，經(jīng)過壓力、順序、流量液壓控制閥的控制，將有一定壓力的液壓油定壓、定量的輸送到液壓馬達(dá)或油缸中，作為執(zhí)行元件的馬達(dá)或油缸驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各項(xiàng)預(yù)定動作。兩個主泵為恒功率調(diào)節(jié)帶有先導(dǎo)壓力控制的功率越權(quán)控制、負(fù)控制的；輔泵為帶恒壓控制的負(fù)載敏感泵，其輸出的液壓油流向輔控制多路閥；先導(dǎo)泵為定量泵，向先導(dǎo)控制系統(tǒng)供油。進(jìn)油聯(lián)上有溢流閥，調(diào)定輔閥的最大壓力。加壓片上裝有LS溢流閥，在只有加壓片動作時，通過輔泵限定加壓片的壓力?？刂萍訅旱拈y片和暫不用的閥片為先導(dǎo)液壓油比例控制，控制展寬的閥片為電磁閥開關(guān)式控制。右手柄前后扳動可以控制加壓變幅的下降與上升，左右扳動控制動力頭的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。5D、6D電磁閥為回轉(zhuǎn)保護(hù)閥，與25D通電，扳動手柄回轉(zhuǎn)時，實(shí)現(xiàn)上車回轉(zhuǎn)。（1）安全穩(wěn)定系數(shù)k1依據(jù)安全穩(wěn)定系數(shù)定義k1=ΣM重力/ΣM傾覆，經(jīng)過理論計算，隨著鉆機(jī)的規(guī)格越大，其安全系數(shù)要求也就越高。依據(jù)黃金分割率，R為回轉(zhuǎn)軸承的半徑。6 結(jié) 論旋挖鉆機(jī)是具有一種機(jī)、電、液高度集中、成孔快、質(zhì)量好、噪聲低、綜合效益高、環(huán)境污染小等特點(diǎn)的快速成孔設(shè)備，主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層以及巖層等地質(zhì)，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求；旋挖鉆機(jī)與其他鉆機(jī)相比具有顯著的優(yōu)勢，正在逐步取代傳統(tǒng)的反循環(huán)鉆機(jī)以及沖擊鉆等成孔施工設(shè)備。(3)現(xiàn)國內(nèi)旋挖鉆機(jī)在質(zhì)量和使用壽命上與國外標(biāo)桿產(chǎn)品存在的差距，不僅僅取決于設(shè)計上的區(qū)別，旋挖鉆機(jī)的各部件的材質(zhì)以及加強(qiáng)材質(zhì)性能的工藝流程也是影響旋挖鉆機(jī)使用壽命和質(zhì)量的主要因素，因此在鉆機(jī)部件的材質(zhì)選取與工藝流程的設(shè)置上要精心細(xì)致。（7）國內(nèi)旋挖鉆機(jī)不僅在功效上與國際鉆機(jī)有一定的差距，在鉆機(jī)的工法支持上與國外鉆機(jī)的工法支持還有一定的差距，隨著旋挖鉆機(jī)的市場發(fā)展，嫻熟的工法支持人員將會成為旋挖鉆機(jī)競爭力的主要因