【正文】 地。 通過(guò)對(duì)其工作過(guò)程分析可知，其在低速大扭矩時(shí)，所需 理論 功率達(dá)到最大值。 m） 馬達(dá)進(jìn)出口壓差(MPa) 轉(zhuǎn)速范圍(r/min) 參數(shù)值 2260 5562 18 0112 液壓傳動(dòng)裝置的參數(shù)說(shuō)明： 其中 出軸排量是指液壓馬達(dá)排量乘以所配行星減速器 的傳動(dòng)比； 馬達(dá)進(jìn)出口壓差是指?jìng)鲃?dòng)裝置在額定工作狀態(tài)下馬達(dá)所需的進(jìn)出中南大學(xué)本科生論文 13 口壓力差。 液壓 系統(tǒng) 元件的 計(jì)算及選型 液壓執(zhí)行元件的計(jì)算選型 液壓傳動(dòng)裝置作為整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行元件，在 選擇時(shí)要考慮的因素有工作壓力、轉(zhuǎn)速范圍、堵轉(zhuǎn)扭矩、運(yùn)行扭矩、總效率、容積效率、滑差特性、壽命等機(jī)械性能 以 及在機(jī)械設(shè)備上的安裝條件 和 外觀等。 中南大學(xué)本科生論文 11 B B B B4— 壓力補(bǔ)償泵， D D D D4— 單向閥， W— 先導(dǎo)換向閥 Z Z Z Z4— 插裝閥， M M2— 液壓傳動(dòng)裝置， E— 溢流閥 圖 24 液壓動(dòng)力頭液壓系統(tǒng)原理圖 此液壓系統(tǒng)中先導(dǎo)換向 閥 W 中位機(jī)能為 Y型。 液壓執(zhí)行元件中能輸出大扭矩的元件主 要有低速大扭矩液壓馬達(dá)和液壓傳動(dòng)裝置。 通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)性能對(duì)比，可以知道采用液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭的鉆進(jìn) 性能比電機(jī)驅(qū)動(dòng)更好更高，也更加容易向大功率系統(tǒng)的大機(jī)型發(fā)展。由此可知，恒功率系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1) 鉆進(jìn)速度與鉆進(jìn)壓力之間可以自動(dòng)調(diào)節(jié)。而 目前能在大功率機(jī)械上運(yùn)用的液壓系統(tǒng)主要有恒流量和準(zhǔn)恒功率液壓系統(tǒng)兩種。其研究開(kāi)發(fā)的價(jià)格合理，適于現(xiàn)今基本國(guó)情的液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭 對(duì)于提升我國(guó)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的意義。經(jīng)初步估算，質(zhì)量比電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭輕 。這樣可以提高施工效率和對(duì)地層的適應(yīng)性。輸入法蘭依次與聯(lián)接盤(pán)、螺旋桿，鉆頭聯(lián)接進(jìn) 行鉆孔作業(yè)。 3）電機(jī)驅(qū)動(dòng) 對(duì)電網(wǎng)沖擊大 。 電機(jī)動(dòng)力頭 電機(jī)動(dòng)力頭是由立式電機(jī)通過(guò)齒式聯(lián)軸器與行星變速機(jī)構(gòu)連接，再通過(guò)一級(jí)減速機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給輸出油，輸出法蘭盤(pán)與輸出軸固定連接，下面與螺旋鉆具連接進(jìn)行長(zhǎng)螺旋鉆孔施工。電機(jī)功率一般為 37KW 45KW 2 和 55KW 2，輸出軸轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)，同時(shí)受三環(huán)減速 機(jī)的制約，輸出扭矩提高困難 [1]。 4）施工作業(yè)簡(jiǎn)便，機(jī)械設(shè)備容易解決。 目前以 鉆 孔管 內(nèi)泵壓 混合料灌注（超流 態(tài) 混凝土 壓 灌 ） 成 樁為主要工 藝 方法， 該 工法 適用于粘性土、粉土、砂土以及 對(duì) 噪 聲 或泥 漿污 染要求 嚴(yán) 格的 場(chǎng) 地 [1]。日本在 1950 年以后從美國(guó)引進(jìn)施工技術(shù)，進(jìn)行了有效 的推廣。一般情況下，一個(gè)臺(tái)班可鉆成直徑 600mm、孔深 10m的孔。鉆進(jìn)時(shí)由動(dòng)力頭原動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速驅(qū)動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)切土．主卷?yè)P(yáng)經(jīng)過(guò)動(dòng)滑輪組用鋼絲繩拉柱動(dòng)力頭與鉆具組合，通過(guò)釋放卷?yè)P(yáng)使動(dòng)力頭鉆具組合在自重的作用下向下深入土層中。鉆孔驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)鉆具工作切土、輸土、成孔的功能。長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)由樁架與鉆進(jìn)系統(tǒng)兩部分組成 [13]。該類(lèi)鉆機(jī)是一種液壓步履行走、電控操縱升降、三環(huán)減速器驅(qū)動(dòng)、長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)的新型樁基礎(chǔ)施工機(jī)械，適用于鉆孔灌注樁、擠擴(kuò)樁、軟地基處理的各種基礎(chǔ)工程，具有成孔效率高、質(zhì)量好、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)污染、耗用鋼材少、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)的這種樁基鉆進(jìn)系統(tǒng)多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭，其啟動(dòng)性能差、對(duì)電網(wǎng)沖擊大、對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)差以及向大功率發(fā)展不方便。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué) 位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 CFG25 型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī) 液壓動(dòng)力頭 設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。隨著 CFG 工法的推廣，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)憑借其成樁效率高，成本低，施工環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，在樁基礎(chǔ)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。 關(guān)鍵詞 ：長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、鉆進(jìn)系統(tǒng)、液壓動(dòng)力頭、減速器中南大學(xué)本科生論文 II ABSTRACT In recent years,with the energy crisis and the environmental pollution increasingly serious, environmental protection and energy conservation are already in construction must be carefully considered. With CFG piles promotion, the continuous flight auger into the pile with its high efficiency, low cost and environmental advantages of the construction, pile foundation has been widely used. At present, more than this pile drilling system uses motordriven power head, the startup performance is poor, big impact on the power grid, to adapt to poor geological conditions, the development of the power is not convenient. The power’s reason has seriously affected the further development. Based on the traditional long auger drilling system analysis and parison, Determine the CFG construction method more in line with hydraulic drive power head of the design parameters of the program. Through the determination of design parameters, the parameters of the hydraulic system of its calculated power head gear for its new design. Main gear of the gearbox and shaft design calculation and verification carried out. Secondly, hydraulic drive power head of the hydraulic system design and analysis of hydraulic ponents for a reasonable parison of selection. This new program of hydraulic drive power head, long auger drilling system for further research and development has some reference value. Key words: Continuous flight auger, Drilling system, Hydraulic power head, Reducer 中南大學(xué)本科生論文 1 第 1章 緒論 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)概況 在城市建設(shè)中，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)是目前較為常用的工程樁工機(jī)械。 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的組成 長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)施工的機(jī)械主 要是長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)。 鉆進(jìn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成 ，一部分是鉆孔驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一部分是送鉆系統(tǒng) [13]。鉆進(jìn)系統(tǒng)主要起切土、輸土、成孔的 功 能 [13]。 長(zhǎng)螺旋鉆孔是以連續(xù)切削和輸送方式進(jìn)行取土成孔作業(yè)的，因而施工效率比其它灌注樁施工機(jī)械高。這種機(jī)器最早是美國(guó)在 1940 年前后開(kāi)發(fā)成功的，前蘇聯(lián)，德國(guó)其后也開(kāi)始使用。加固處理后地基承載力可達(dá)到設(shè)計(jì)地基承載力要求，具有施工簡(jiǎn)單、加固效果好、節(jié)省材料、無(wú)污染等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于地基加固。 3）施工中振動(dòng)小，噪聲小，具有良好的社會(huì)效益。 目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的生產(chǎn)廠家所用鉆機(jī)動(dòng)力頭幾乎都一樣：采用三環(huán)減速機(jī)加兩臺(tái)交流電機(jī)。 所以對(duì)于長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)液壓動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)是我國(guó)工程機(jī)械設(shè)計(jì)必須進(jìn)行研發(fā)的。 實(shí)際中常用的自耦降壓?jiǎn)?dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭啟動(dòng)扭矩最高僅為額定扭矩的 64%，所以經(jīng)常出現(xiàn)異常停鉆后不能啟動(dòng)的情況，造成很大的損失 。 液壓動(dòng)力頭 該機(jī) 液壓 動(dòng)力頭采用兩個(gè)液壓 傳動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力頭可自適應(yīng)地層變化，根據(jù)不同的地質(zhì)情況調(diào)節(jié)鉆桿轉(zhuǎn)速，提高工作效率。 在淺土層或易鉆土層中，所需扭矩低時(shí)可以實(shí)現(xiàn) 高轉(zhuǎn)速小扭矩鉆進(jìn)，進(jìn)入深層土或難鉆土 層 需要扭矩高時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低速大扭矩鉆進(jìn)。由于液壓驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量輕，且其調(diào)速方便，使其對(duì)于地質(zhì)條件適應(yīng)跟強(qiáng)，硬土層可以低轉(zhuǎn)速高扭矩鉆進(jìn)，軟土層則高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，這樣可以達(dá)到最好效果 5）、液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭質(zhì)量輕。 根據(jù)以上的對(duì)比分析，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)采用 CFG 工法液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭具有非常明顯的實(shí)用意義和市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)系統(tǒng)負(fù)載受土層變化和地質(zhì)條件的不同而不同，變化較大，不適宜節(jié)流調(diào)速。 AB 段有液壓泵最大擺角限定， BC段為恒功率特性曲線，對(duì)應(yīng)圖 23 b 的 EF 段，在此范圍內(nèi)壓力 P 和流 量 Q 的乘積理論上是常數(shù)。近年來(lái)，隨著液壓技術(shù)不斷的發(fā)展以及工程技術(shù)上的應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)以其在大型工程技術(shù)項(xiàng)目上應(yīng)用的優(yōu)越性，受到了非常大的重視。 m。鉆進(jìn)系統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭的液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)如圖 41。當(dāng)主油路需要工作時(shí)， X通電，溢流閥 E的先導(dǎo)油口封閉，油液不能從中南大學(xué)本科生論文 12 溢流閥 E 通過(guò)，系統(tǒng)產(chǎn)生壓力進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 表 22 IY3— 2250液壓傳動(dòng)裝置的主要參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 出軸排量（ ml/r） 額定扭矩（ N m，鉆孔最高鉆速為25 r/min， 鉆孔最低鉆速不低于 18 r/min。它不得超過(guò)樣本上的額定壓力。所以在馬達(dá)出口的背壓計(jì)為 時(shí)，在輸出最 大扭矩時(shí)，泵的出口壓力為 。 液壓動(dòng)力頭控制元件選型 選定 液壓控制元件時(shí)，要考慮的因素有壓力、流量、工作方式、連接方式、節(jié)流特性、控制性、穩(wěn)定性、油口尺寸、外形尺寸、重量等，但價(jià)格、壽命、維修性等也需考慮。 根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力 和最大流量為 ，以及出于對(duì)經(jīng)濟(jì)性和可靠性考慮，主油路控制電磁換向閥用上海東方 34BYH6BT型三位四通電磁換向閥 [13]。此四個(gè)直通單向閥都是用在泵的排油口上，用來(lái)防止系統(tǒng)中的液壓油回流沖擊液壓泵。如果啟閉特 性太差，則負(fù)載壓力低于設(shè)定壓力時(shí)溢流閥開(kāi)始溢流，隨著壓力升高溢流流量加大，執(zhí)行元件速度減慢，達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)執(zhí)行元件停止。 表 26 YFB50H4S型板式連接溢流閥參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 公稱(chēng)通徑（ mm） 公稱(chēng)壓力（ MPa） 公稱(chēng)流量（ L/min） 調(diào)壓范圍（ MPa） 參數(shù)值 50 21 500 7～ 21 型號(hào) YFB50H4S型板式溢流閥 的型號(hào)代碼依次代表： YF溢流閥代號(hào) ； B板式連接 ； S上海型 。中南大學(xué)本科生論文 20 第 3章 液壓動(dòng)力 頭 的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 計(jì)算 液壓動(dòng)力頭總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 參數(shù)要求 動(dòng)力頭額定最大工作扭矩不低于 45kN?m，且 采用低速大扭矩 驅(qū)動(dòng)裝置 經(jīng)一級(jí)減速裝置驅(qū)動(dòng)鉆桿 進(jìn)行 回轉(zhuǎn) ， 本系統(tǒng) 的 減速機(jī) 決定 采 用雙驅(qū)式一級(jí)圓柱直齒輪 減速器 傳動(dòng)系統(tǒng)。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 [8]進(jìn)行試算，即 1） 確定公式內(nèi) 的各個(gè)計(jì)算值 （ 1） 試選載荷系數(shù)為 （ 2） 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 15 5 511112112 0 0. 96 0. 94 0. 97 5 0. 97 5 5025095 .5 10 = 95 .5 10 = 42 .6 5 10 mn 11 2p v m v p j m jpNk W k WPTN? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 3）查表選取齒寬系數(shù)為 （ 4）由表查得材料的彈性 影響 系數(shù) 1/2 （ 5）按齒面硬度計(jì)算查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ； （ 6）查的接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=。 根據(jù) 機(jī)械 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) [10]等資料，對(duì)液壓動(dòng)力頭減速箱的箱體尺寸 [9]進(jìn)行確定，其中 a 為中心距 a=665 mm，各個(gè)箱體部位尺寸 列于下表 31。 b）軸上裝有密封元件 3 和軸承元件 5處得直徑如 CD、 EF、 BC 段直徑，則應(yīng)該與密封元件和軸承元件的內(nèi)孔徑尺寸一致 ，以保證能選取標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)