【文章內(nèi)容簡介】 穩(wěn)定性較好，在大直徑深樁孔施工中成孔精度高，尤其是在地層復(fù)雜的施工中突顯穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。如德國 BAUER 公司生產(chǎn)的 BG系列旋挖 打樁 機(jī)則采用大三角變幅機(jī)構(gòu)。但缺點(diǎn)是運(yùn)輸時(shí)受整機(jī)運(yùn)輸高度限制 打樁 桅必需前趴，因整機(jī)運(yùn)輸尺寸超長 打樁 桅必須拆卸運(yùn)輸。其運(yùn)輸示意圖如圖 。 打樁 桅一般有三 9 節(jié)組成，上下兩節(jié)均可折疊。下節(jié)一般有液壓伸縮支腿，用于履帶伸縮支撐和頂壓護(hù)筒。上端有主副滑輪機(jī)構(gòu)，用于提升 打樁 桿和 打樁 頭。截面為方箱形截面，導(dǎo)軌為成型鋼管，焊接在箱體的兩側(cè)。徐工集團(tuán) XR 系列旋 挖 打樁 機(jī)的 打樁 桅即采用大箱形截面，具有良好的抗彎和抗扭性能，為動(dòng)力頭和 打樁 桿的滑移提供導(dǎo)向作用， 打樁 桅的可折疊式結(jié)構(gòu)能減少整機(jī)長度和高度，整機(jī)運(yùn)輸時(shí)無需拆卸。 (4)動(dòng)力頭動(dòng)力頭為 打樁 機(jī)工作提供動(dòng)力，是旋挖 打樁 機(jī)的關(guān)鍵傳動(dòng)部件。主要構(gòu)成有變量馬達(dá)帶動(dòng)減速機(jī)和齒輪箱實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、與 打樁 桿牙嵌板相嚙合的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及潤滑密封系統(tǒng)、動(dòng)力箱在 打樁 桅導(dǎo)軌上滑動(dòng)的支撐機(jī)構(gòu)。其工作原理是液壓馬達(dá)輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，經(jīng)減速機(jī)和齒輪箱兩次減速增扭， 打樁進(jìn)和拋土作業(yè)可實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng) 打樁 桿、 打樁 頭回轉(zhuǎn)，能滿足高速甩土和低速 鉆進(jìn)兩種工況，能根據(jù)不同的負(fù)載自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速與扭矩，以滿足不同的土壤地質(zhì)條件。當(dāng)進(jìn)行拋土作業(yè)及軟地層施工時(shí)，動(dòng)力頭需要提供高速小扭矩工況。常見的實(shí)現(xiàn)快速反轉(zhuǎn)的有采用雙速減速機(jī)、減速機(jī)配以傳動(dòng)箱輸入端離合器等方案。國內(nèi)旋挖 打樁 機(jī)一般采用雙液壓馬達(dá)動(dòng)力頭，以保證在回轉(zhuǎn) 打樁 進(jìn)和反向拋土作業(yè)時(shí)動(dòng)力頭能夠提供足夠的扭矩和轉(zhuǎn)速。而西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家的旋挖 打樁 機(jī)，如SOILMEC R622HD 打樁 機(jī)的動(dòng)力頭由三液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其中有一對(duì)馬達(dá)位于箱體上下兩端同軸驅(qū)動(dòng)齒輪。在低速 打樁 進(jìn)時(shí)，三馬達(dá)同時(shí)工作，在反向拋土?xí)r由單獨(dú)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 減速機(jī)輸出軸和驅(qū)動(dòng)齒輪的離合，此時(shí)只依靠小馬達(dá)提供動(dòng)力實(shí)現(xiàn)高速拋土。另外，為了適應(yīng)不同地層的需要，國外動(dòng)力頭一般配備套管連接器，可直接連接套管，省去了擺管機(jī)的使用，節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用，而且有的公司如邁特公司為了提高扭矩其系列旋挖 打樁 機(jī)的動(dòng)力頭均配有套管鉆進(jìn)增扭裝置。目前國內(nèi)徐工集團(tuán)生產(chǎn)的 XR 系列旋挖 打樁 機(jī)的動(dòng)力頭配備了套管連接機(jī)構(gòu)，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)套管的連接和拆卸。 (5)打樁 桿、 打樁 頭 打樁 桿、 打樁 頭作為旋挖 打樁 機(jī)施工時(shí)直接作業(yè)的關(guān)鍵配套件，其質(zhì)量至關(guān)重要。 打樁 桿的功能是將動(dòng)力頭傳遞的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給 打樁 頭，同 時(shí)將加壓油缸的加壓力、動(dòng)力頭和 打樁 桿本身的重量穩(wěn)定地傳遞給鉆頭，打樁 頭進(jìn)尺越多，樁深越深，對(duì) 打樁 桿的要求越嚴(yán)格，因?yàn)?打樁 頭在幾十米深處作業(yè)，當(dāng) 打樁 進(jìn)較硬的地層時(shí)， 打樁 桿除了要能承受傳遞的大扭矩和大的加壓力，而且要能克服細(xì)長桿所要承受的較大的彎矩。所以 打樁 桿的結(jié)構(gòu)形式及鋼管質(zhì)量成為旋挖 打樁 機(jī)順利鉆孔的重要因素。目前旋挖 打樁 機(jī)主要使用的是伸縮式 打樁桿，伸縮式 打樁 桿主要有 2 種形式，一種是摩阻式 打樁 桿，另一種是機(jī)鎖式 打樁桿。摩阻式 打樁 桿最多有 6 節(jié)伸縮桿，只能靠摩擦力傳遞 打樁 壓，一般適合于軟 10 地層施工。機(jī)鎖式 打樁 桿一般 為 4節(jié)桿， 打樁 桿之間通過加壓平臺(tái)加壓鉆進(jìn)，適合于硬地層施工。為適應(yīng)不同地層施工，提高 打樁 進(jìn)效率，旋挖 打樁 機(jī)使用一種組合式 打樁 桿，該 打樁 桿既繼承了機(jī)鎖式 打樁 桿加壓 打樁 進(jìn)的特點(diǎn)，同時(shí)兼?zhèn)淞四ψ枋?打樁 桿高效率深孔作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)。組合式 打樁 桿一般為 5節(jié)桿，外 3節(jié)為機(jī)鎖式，可有效 打樁 進(jìn)硬地層，內(nèi) 2節(jié)為摩阻式，內(nèi) 2節(jié) 打樁 桿直徑較小、管壁較厚，且鉆桿較長、撓性較大。如果采用機(jī)鎖式結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行加壓 打樁 進(jìn)時(shí)撓度很大，使 打樁 桿跳動(dòng)，影響成孔的精度或造成塌孔，將給施工造成嚴(yán)重?fù)p失。采用摩阻式 打樁 桿，可利用摩擦力柔性加壓 打樁 進(jìn)，提高深 孔作業(yè)的效率，既保護(hù)了打樁 桿，更重要的是保證了成孔的質(zhì)量。國外旋挖 打樁 機(jī)所用的伸縮式 打樁 桿一般都采用高強(qiáng)度無縫鋼管 (抗拉強(qiáng)度約為 900MPa)制成，重量輕、焊接性好，但進(jìn)口的 打樁 桿價(jià)格昂貴，而且損壞后維修不能及時(shí)保證。目前隨著旋挖 打樁 機(jī)的熱銷，國內(nèi) 打樁 具配套廠家日益增多，國產(chǎn) 打樁 桿和 打樁 頭在保證 打樁 機(jī)施工的同時(shí)，價(jià)格便宜，售后服務(wù)及時(shí)。 打樁 頭作為旋挖 打樁 機(jī)的關(guān)鍵配套件，直接接觸施工地層。 打樁 頭的正確選用是旋挖 打樁 機(jī)提高工作效率的重要保證。目前國內(nèi)外旋挖 打樁 機(jī)在施工時(shí)最常用的 打樁 頭主要有螺旋鉆頭、回轉(zhuǎn)旋挖 打樁 斗及取心打樁 頭等。如 R622 一 HD 旋挖 打樁 機(jī)的 打樁 頭有 :短螺旋 打樁 頭、單層底旋挖 打樁 頭、雙層底旋挖 打樁 頭等。 (6)液壓系統(tǒng)旋挖 打樁 機(jī)液壓系統(tǒng)采用開式回路控制。液壓動(dòng)力元件為斜軸式雙變量主泵、副泵以及輔助泵，液壓泵通過彈性聯(lián)軸器和發(fā)動(dòng)機(jī)相連，通過大流量多路閥控制一組主動(dòng)作，通過小流量多路閥控制一組輔助動(dòng)作。執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)和液壓缸，液壓馬達(dá)為動(dòng)力頭、卷揚(yáng)、行走、回轉(zhuǎn)等回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)力，液壓缸為變幅、加壓、 打樁 桅左右傾、履帶伸縮、 打樁 桅支腿伸縮等直線運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。 2 臺(tái)斜軸式雙變量主泵輸出壓力油由大流量 多路閥控制，按工況要求分配給旋挖 打樁 機(jī)的大功率液壓執(zhí)行元件；副泵輸出的液壓油由小流量多路閥控制，按旋挖 打樁 機(jī)的動(dòng)作要求非配給小功率的執(zhí)行元件；先導(dǎo)泵 (輔助泵中的 1 臺(tái) )輸出的壓力油由先導(dǎo)閥控制，為先導(dǎo)執(zhí)行元件提供動(dòng)力；冷卻泵 (輔助泵中的 1臺(tái) )輸出的壓力油為旋挖 打樁 機(jī)冷卻系統(tǒng)執(zhí)行元件提供動(dòng)力。液壓驅(qū)動(dòng)示意圖見圖 。系統(tǒng)分別驅(qū)動(dòng)不同的執(zhí)行元件以實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作，可以單獨(dú)控制一個(gè)執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)單個(gè)動(dòng)作，也可同時(shí)控制多個(gè)執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能。為提高旋挖 打樁 機(jī)的施工效率，大流量多路閥可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭、主卷揚(yáng)閥內(nèi)合流功能以提 高兩個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作的速度。 11 旋挖 打樁 機(jī)主要?jiǎng)幼饔袆?dòng)力頭、主、副卷揚(yáng)、上車回轉(zhuǎn)、下車、 打樁 桅調(diào)平、變幅、加壓、支腿、履帶伸縮。上車回轉(zhuǎn)和下車行走通過換向閥互鎖 L13， .引。旋挖 打樁 機(jī)施工動(dòng)作順序如下 :旋挖 打樁 機(jī)到達(dá)指定地點(diǎn)，為了增加支撐面積，左右履帶伸縮油缸伸出，達(dá)到旋挖 打樁 機(jī)最大履帶間距。鎖定下車，拔掉上車回轉(zhuǎn)鎖定銷，變幅油缸和左右傾缸動(dòng)作使 打樁 桅在指定點(diǎn)與水平面垂直， 打樁 桿、打樁 頭在主卷揚(yáng)的作用下到達(dá)施工地面，在動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下回轉(zhuǎn)，同時(shí)在加壓缸提供的加壓力的作用下向下挖土。 打樁 頭進(jìn)尺到位后，提升 打樁 桿時(shí)，主卷揚(yáng)回轉(zhuǎn)，加壓油缸同時(shí)提升，當(dāng) 打樁 頭提升至地面后，上車回轉(zhuǎn)帶動(dòng) 打樁 頭至指定的卸土位置進(jìn)行卸土，卸土?xí)r提升 打樁 頭使回轉(zhuǎn)斗上端的立柱碰到動(dòng)力頭下端承撞體擋板，立柱受力打開回轉(zhuǎn)斗底板開啟機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)卸土作業(yè)。然后回轉(zhuǎn)到 打樁 孔位置，開始下一個(gè)工作循環(huán)。 打樁 孔深度由電器數(shù)碼顯示，當(dāng) 打樁 至要求深度后即可停止作業(yè)。 第 3 章旋挖打樁機(jī)動(dòng)力頭系統(tǒng) 旋挖打樁機(jī)動(dòng)力頭系統(tǒng)的構(gòu)成 旋挖 打樁 機(jī)動(dòng)力頭系統(tǒng)是指驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)以傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速給 打樁 桿和打樁 頭實(shí)現(xiàn)鉆孔作業(yè) ，并能根據(jù)土壤地質(zhì)條件的不同自動(dòng)改變其扭矩和轉(zhuǎn)速的整個(gè)系統(tǒng)。動(dòng)力頭系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓閥、液壓馬達(dá)、減速機(jī)、動(dòng)力頭、 打樁 桿、 打樁 頭等構(gòu)成〔 23〕。動(dòng)力頭系統(tǒng)主要構(gòu)成部分及各部分間的傳動(dòng)關(guān)系如圖 所示。動(dòng)力頭系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)為大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分一般直接連接液壓泵，也有在發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵之間增加一分動(dòng)箱，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)取力點(diǎn)以連接多個(gè)不同功能的液壓泵。液壓泵利用三位六通電磁比例換向閥控制執(zhí)行元件液壓回轉(zhuǎn)馬達(dá)的啟動(dòng)、停止及換向。液壓回轉(zhuǎn)馬達(dá)通過減速機(jī)及動(dòng)力箱齒輪傳動(dòng)增大扭矩降低轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng) 打樁 桿 和 打樁 頭實(shí)現(xiàn) 打樁 孔作業(yè)。 旋挖打樁機(jī)動(dòng)力頭系統(tǒng)的工作原理工作原理 旋挖 打樁 機(jī)到位后，鉆桿 打樁 頭下放至地面，操縱置于駕駛室內(nèi)的動(dòng)力頭先導(dǎo)手 12 柄，接通液壓回路，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵工作，液壓泵利用三位六通電磁比例換向閥控制執(zhí)行元件液壓回轉(zhuǎn)馬達(dá)的啟動(dòng)，液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)減速增扭后傳遞到齒輪箱，齒輪箱內(nèi)的減速齒輪進(jìn)行了二次減速，輸出的大扭矩和低轉(zhuǎn)速通過驅(qū)動(dòng)套牙板傳遞給 打樁 桿和 打樁 頭， 打樁 桿和 打樁 頭回轉(zhuǎn)挖土。同時(shí)托架和動(dòng)力頭總成沿導(dǎo)軌滑動(dòng)以傳遞加壓油缸的加壓力，驅(qū)動(dòng) 打樁 桿和 打樁 頭壓入地面并回轉(zhuǎn)取 土。當(dāng) 打樁 頭取土滿鉆后，動(dòng)力頭反轉(zhuǎn)， 打樁 桿解鎖后提 打樁 整車回轉(zhuǎn)， 打樁 頭上提其上 打樁 頭立軸和動(dòng)力頭承撞體下底板相撞， 打樁 頭開合機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，斗底打開卸土，動(dòng)力頭高速旋轉(zhuǎn)，甩粘土。當(dāng) 打樁 孔深度超過第一節(jié) (最外節(jié) )打樁 桿的長度時(shí)， 打樁 桿上部的 打樁 桿托架會(huì)壓在動(dòng)力頭的上端，隨著 打樁 孔深度的增加， 打樁 桿各節(jié)由外向內(nèi)依次伸出，直到達(dá)到施工要求的 打樁 孔深度。動(dòng)力頭液壓系統(tǒng)可根據(jù)施工地層的不同自動(dòng)改變其扭矩和轉(zhuǎn)速 723，以提高施工效率。 打樁 孔作業(yè)過程中，液壓泵 ASVO 雙泵中的一臺(tái)單泵同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)動(dòng)力頭液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)低速大扭矩作業(yè) ，當(dāng)進(jìn)行較軟地層施工或拋土作業(yè)時(shí)，為提高工作效率，動(dòng)力頭需高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)為動(dòng)力頭高速小扭矩作業(yè)，由 ASVO 雙泵合流提供大流量。動(dòng)力頭實(shí)現(xiàn)高速拋土也可采用雙速減速機(jī)，當(dāng)拋土作業(yè)時(shí)，切換為小減速比工況，動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速增加，實(shí)現(xiàn)高速甩土。 本論文針對(duì)某中等型號(hào)的旋挖 打樁 機(jī)的動(dòng)力頭，該旋挖 打樁 機(jī)動(dòng)力頭原動(dòng)機(jī)為康明斯 QSMH，功率 242kw；主泵為力士樂 ASVO 雙泵；和主泵配合的多路閥采用力士樂的 MS 閥；動(dòng)力頭馬達(dá)為力士樂變量馬達(dá) A6VM；該 打樁 機(jī)要求的最大扭矩，最大 轉(zhuǎn)速為 22r/mln，系統(tǒng)最大流量 4301/min。 (l)動(dòng)力頭扭矩計(jì)算和壓力設(shè)定 根據(jù)變量馬達(dá)的控制性能，變量馬達(dá)起調(diào)點(diǎn)壓力設(shè)置為 20MPa，此時(shí)馬達(dá)排量為最小排量，當(dāng)壓力為 30MPa 時(shí)，變量馬達(dá)排量為最大排量。 ①動(dòng)力頭輸出扭矩 : ). .(. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .220/d ?????? jmhg ipvM ?? 式中 gv 氣 — 馬達(dá)排量， ml/r。 p? — 馬達(dá)工作壓力， Mpa。 mh? — 馬達(dá)工作效率， mh? =。 ji — 減速機(jī)速比 。 di — 動(dòng)力箱傳動(dòng)比。 將設(shè)計(jì)參數(shù)值代入式 3. 1，可得到動(dòng)力頭的可調(diào)輸出扭矩 Md為 56— 202kN*m。 13 ②馬達(dá)最大工作壓力 : )(.. .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .. ..2/////20m gdjmhd viiP ????? 式中從 — 動(dòng)力頭輸出扭矩， Md=。 mh? — 馬達(dá)工作效率： mh? =。 ji — 減速機(jī)速比 。 di — 動(dòng)力箱傳動(dòng)比。 可得到馬達(dá)的最大工作壓力△ P為 ?？紤]到 M8閥的控