【正文】 uidance system , mud structure of system ,etc. of device of vice of loading and unloading. Keyword: Directional rig of level , structure , design , discussion一、概述： 水平定向攤鋪機作為非開挖技術中最具活力的一項施工技術，具有導向準確、有利環(huán)保、效率高等特點。它能在一定曲率半徑范圍內繞開障礙物，能避免破壞管線經過地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，施工速度快，效率高，穿越長度長，深度深。目前在國內已越來越多地應用于石油、天然氣、電力、電信等領域。目前生產水平定向攤鋪機的國內企業(yè)廠家有：河北廊坊勘探技術研究所、原地礦部中地裝備集團技術中心、徐工集團、中聯重科、上海隧道股份有限公司、中南冶金機械廠、宣化英格索蘭公司、北京煤礦機械廠、山東探礦機械廠、重慶探礦機械廠、石油物探局裝備制造廠、河南暢通電信管道有限公司，以及部分高?？蒲性核缜迦A大學、重慶大學（含原重慶大學）、同濟大學、長春科技大學、煤炭科學研究院上海分院、中國地質大學、上海市政研究院、浙江大學等在研發(fā)水平定向攤鋪機。徐工研究院在調查研究的基礎上已開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆，ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０整機主要有底盤、動力頭、鉆架、發(fā)動機系統、鉆桿存取裝置、鉆桿潤滑裝置、虎鉗、錨固裝置、鉆具、液壓系統、電氣系統及攤鋪機系統等部件組成，結合目前的國內外水平定向攤鋪機結構，對水平定向攤鋪機主要結構設計進行探討，有著十分重要的意義。 二、主要結構１、底盤的結構 水平定向攤鋪機的底盤是指機體與行走機構相連接的部件，它把機體的重量傳給行走機構，并緩和地面?zhèn)鹘o機體的沖擊，保證水平定向攤鋪機行駛的平順性和工作的穩(wěn)定性，底盤是水平定向攤鋪機的骨架，用來安裝所有的總成和部件，使整機成為一個整體。水平定向攤鋪機底盤目前的結構一般為液壓驅動，剛性連接式車架，底盤主要包括車架及行走裝置，車架為框架焊接結構，上面有發(fā)動機、油水散熱器、燃油及液壓油箱、操縱裝置等的安裝支架；底盤的行走裝置主要包括驅動輪、導向輪、支重輪、托鏈輪、履帶總成、履帶漲緊裝置及行走減速機、縱梁等組成。行走裝置中左、右縱梁分別整體焊接后，與中間整體框架式車架用高強度螺栓連接成為一個整體車架。底盤的車架后端設計時可兩個蛙式支腿或兩個垂直的支腿，可有效降低支腿部分重量及簡化結構，水平定向攤鋪機工作時支腿支起，增強整車的穩(wěn)定性。底盤的行走減速機目前一般選用進口的內藏式行星減速機（包括馬達）或兩點式變量馬達減速機，行走時能夠實現行走快慢雙速，輸出扭矩大、結構緊湊。底盤的行走裝置主要包括履帶張緊裝置、橡膠履帶總成、驅動輪、導向輪、支重輪及行走減速機等組成。底盤的橡膠履帶有兩種結構方式可選擇，一可采用ＢＲＩＧＥＳＴＯＮＥ公司的整體式橡膠履帶；二可采用ＢＥＲＣＯ公司的組合式橡膠履帶的結構，二者相比前者結構簡單，節(jié)距較小，車架高度較低，但后者強度高，可承受更大的載重量，損壞后可以更換，驅動輪、導向輪、支重輪、履帶張緊裝置都可直接配套。底盤的履帶張緊裝置由張緊油缸、張緊彈簧、導向輪、油杯等組成。履帶張緊裝置的作用是保持履帶一定的張緊度。一般設計時優(yōu)先選用整體式橡膠履帶，若不能選到適合水平定向攤鋪機重量的履帶，則要選用ＢＥＲＣＯ公司的橡膠履帶。 另外底盤的結構在設計前應協調知道以下幾個方面的： （１）與發(fā)動機系統設計者和發(fā)動機罩設計者及其它相關人員協調相對安裝結構布置形式尺寸及與車架的連接形式； （２）支腿布置尺寸具體結構應滿足幾何相容；無機構干涉現象； （３）進行車架結構強度計算并出具計算書； （４）如有問題請及時反饋，并與相關設計者協調等等。徐工研究院開發(fā)出ＺＤｌ２４５／ＺＤｌ５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的底盤的結構為：底盤為液壓驅動，剛性連接式車架。２、發(fā)動機系統的結構 水平定向攤鋪機的發(fā)動機系統一般包括發(fā)動機、散熱器，空濾器，消音器，燃油箱等。一般水平定向攤鋪機設計時發(fā)動機選用國外的Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒｅ增壓水冷發(fā)動機或選用美國康明斯公司的增壓中冷發(fā)動機，為了適應不同用戶的需求，也可選裝國內的二汽東風的康明斯發(fā)動機及玉柴等廠的發(fā)動機。 其水散熱器、空濾器等附件選用國產配套件，燃油箱自制．發(fā)動機系統設計時應先知參數為：發(fā)動機型號及發(fā)動機參數：功率：ＫＷ（ＢＨＰ）：扭矩：Ｎ．ｍ（１ｂ．ｆｔ）和詳細參數參考。由上來確定發(fā)動機選件及安裝形式采用幾點式安裝；向液壓系統設計者提供發(fā)動機取力口（ＰＴＯ）旋向及輸出功率的資料；與散熱系統設計者協調發(fā)動機風扇直徑，速比及風量的數據；與電器設計者協調發(fā)動機電路連接方案；選定并安裝聯軸器；進排氣附件安裝；設計要求滿足發(fā)動機工況并加裝進氣阻塞指示報警裝置；具體安裝形式和安裝結構與相關設計者協調，如有問題請及時互相反饋等。徐工研究院開發(fā)出ＺＤｌ２４５／ＺＤｌ５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的發(fā)動機的結構為：國外的Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒｅ增壓水冷發(fā)動機及玉柴的發(fā)動機等。３、動力頭的結構 水平定向鉆的動力頭的結構一般由一個高速馬達驅動減速機，由減速機驅動動力頭，由減速箱輸出軸驅動鉆桿轉動，輸出軸中空。動力頭有以下功能：（１）驅動鉆桿鉆頭回轉；（２）承受鉆進、回拖過程中產生的反力；（３）攤鋪機進入鉆桿的通道。目前國內水平定向鉆的動力頭的結構基本一樣，不同點在于： 、減速機的選型不一樣：同噸位的水平定向鉆選不到完全相同的減速機，所以各廠家的該減速機的減速比和性能參數有所變動。 、動力頭的減速比不一樣：由于減速機傳動比的改變，所以動力頭的減速比也有變動。 目前，動力頭的傳動方式主要有鏈傳動和齒輪傳動；如ＣＡＳＥ攤鋪機的動力頭的傳動方式為鏈傳動；鏈傳動的優(yōu)點是結構簡單，制造容易，缺點是傳動平穩(wěn)性差、壽命短、輸出扭矩小。ＤＩＴＣＨ ＷＩＴＣＨ公司攤鋪機的動力頭的傳動方式為齒輪傳動；齒輪傳動的優(yōu)點是傳動平穩(wěn)、使用壽命長、輸出扭矩大，缺點是制造要求精度高。另外動力頭推拉裝置是動力頭回拉或進給運動的執(zhí)行機構，一般由一對低速大扭矩馬達驅動一對減速機，由減速機驅動鏈輪鏈條機構，由鏈輪鏈條機構向動力頭提供進給力或回拉力。動力頭推拉裝置目前各廠家不同，如ＤＩＴＣＨ ＷＩＴＣＨ公司的鏈輪鏈條機構，該機構的優(yōu)點是工作速度快，工作平穩(wěn)，結構緊湊，成本適中。缺點是鏈輪鏈條受力較大；ＣＡＳＥ公司的鏈輪鏈條倍力機構，該機構的優(yōu)點是鏈條受力是推拉力的一半，工作平穩(wěn)，缺點是工作速度慢，結構尺寸大，成本高；國內廊坊雙油缸機構，該機構的優(yōu)點是回拖力大于鉆進力，成本較低，缺點是結構尺寸太大，工作的平穩(wěn)性差，使用壽命低，不能用于化要求高和自行走的機型上等。徐工研究院開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的動力頭的結構為：由一對低速大扭矩馬達驅動一對減速機，由減速機驅動鏈輪鏈條機構，由鏈輪鏈條機構向動力頭提供進給力或回拉力。動力頭推拉裝置的結構為：動力頭推拉裝置是動力頭回拉或進給運動的執(zhí)行機構，通過液壓馬達，減速機，主動鏈輪，鏈條，由鏈條向動力頭提供進給力或回拉力。前后油缸協調動作，以調節(jié)合適的鉆進角（鉆進角的調整范圍各機要求不同）。４、鉆桿裝卸的結構 目前水平定向鉆的鉆桿裝卸的機構：該機構一般由鉆桿、鉆桿箱、鉆桿起落、能伸出縮回的梭臂、鉆桿列數選擇裝置等組成。國內外各廠家的結構不盡相同，主要在鉆桿的存取、輸送上有差別，有的采用人工存取鉆桿，人工裝卸鉆桿方式作業(yè)不僅效率低而且增加了操作人員的勞動強度；有的采用四連桿機構存取鉆桿，但它們普遍利用彈簧的回縮力作為夾緊力，經常出現鉆桿脫落等事故，工作不可靠，不但影響作業(yè)效率，而且可能引起已鉆孔的坍塌、埋鉆等重大事故；有的采用旋轉結構輸送鉆桿，該機構可較方便地裝卸鉆桿，減輕操作者的勞動強度，提高工作效率。該機構采用柔性進給裝置，協調性較高。需對鉆桿的升降、梭臂的伸縮、動力頭的位置、裝卸完成的檢測等功能進行邏輯控制，實現多動作間的切換，控制系統采用先進的ＰＬＣ控制；總之，上述的動作過程及邏輯控制基本相似，以ＤＩＴＣＨ ＷＩＴＣＨ公司的最為先進，溝神的液壓抓手、梭臂液壓止動、絲扣油涂抹、列數選擇裝置等功能，已被作為鉆桿存取的速度、可靠性、效率方面的行業(yè)標準。而威猛、ＣＡＳＥ兩家公司的水平定向攤鋪機中的梭臂上沒有夾持器，所以在工作中會出現鉆桿伸不出、縮不到位或鉆桿滑落等問題，影響了工作效率。徐工研究院開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的鉆桿存取裝置采用液壓梭臂伸縮存取鉆桿。５、虎鉗的結構 水平定向鉆的虎鉗位于攤鋪機的前部，由前、后虎鉗組成。前、后虎鉗都可由液壓油缸徑向推動卡瓦來夾持鉆桿，且后虎鉗可在液壓油缸的作用下與前虎鉗產生相對旋轉，前后配合以便鉆桿拆卸。國內除溝神公司外各廠家的結構相似，溝神公司的整個虎鉗是裝在浮動支撐座上，以保護虎鉗在鉆桿裝卸時免受沖擊。徐工研究院開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的虎鉗的結構為：按常規(guī)設計，將浮動緩沖機構改在動力頭上等。６、錨固裝置的結構 水平定向鉆的錨固裝置的作用是在作業(yè)時對整機起穩(wěn)定、錨固作用，提高整機作業(yè)穩(wěn)定性，該部件位于整機的前端。目前各廠家普遍采用的是螺旋鉆進機構：用低速大扭矩馬達驅動螺旋桿，用液壓油缸施加推、拉力進行鉆進或鉆出，各廠家在具體結構上略有差別。另外，水平定向攤鋪機錨固裝置的配合整機外形的設計上，一般采用了兩種方案：地錨閥放在錨固裝置，結構布置方便，布管容易；或者地錨閥另行放置如放在發(fā)動機罩內等，但徹底改變了主機的造型和外觀。徐工研究院開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的錨固裝置的結構為：螺旋鉆進機構，地錨閥有的放在錨固裝置，有的地錨閥放在發(fā)動機罩內等。７、導向系統 水平定向鉆的目前導向系統有手持式跟蹤系統和有纜式導向系統。前者經濟、使用方便，但要操作人員直接到達鉆頭上方的地面，易受地形、電磁干擾及探測深度的限制，多在中小型攤鋪機上使用；后者可跨越任意地形，不受電磁干擾，但復雜，使用麻煩，效率低，價格高。目前國內市場上主要有ＤＣＩ公司的Ｄｉｇｉｔｒａｋ導向裝置、雷迪公司的ＲＤ３８６型導向儀等，以ＤＣＩ的應用最為廣泛，精度和數據處理速度更快，技術較為先進，用戶反應較好。徐工研究院開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的導向系統的結構為：選用ＤＣＩ的ＭＡＲＫＩＩＩ或ＭＡＲＫＶ導向儀。手持式跟蹤系統，該系統由三部分組成：孔底探頭，地表手持式接收機和同步顯示器。８、攤鋪機系統的結構 水平定向鉆的攤鋪機系統由隨車攤鋪機系統與攤鋪機攪拌系統組成；攤鋪機攪拌系統用于攤鋪機混配、攪拌、向隨車攤鋪機系統提供攤鋪機，隨車攤鋪機系統將攤鋪機加壓，通過動力頭、鉆桿、鉆頭打入孔內，以穩(wěn)定孔壁，降低回轉扭矩、拉管阻力，冷卻鉆頭、發(fā)射探頭，清除鉆進產生的土屑等。隨車攤鋪機泵采用液壓馬達驅動方式，選用ＦＭＣ公司的活塞攤鋪機泵或國產的衡陽的活塞攤鋪機泵，最大流量４５０Ｌ／ｍｉｎ，攤鋪機流量大，可確保攤鋪機要求；攤鋪機攪拌系統的要求：攪拌系統應具有攪拌快速均勻、提供大流量攤鋪機、可調節(jié)攤鋪機配比、攪拌與輸送同時進行等功能，攪拌系統裝置包括料斗、汽油機泵、攪拌罐、車載攤鋪機泵、相關管路等，攤鋪機攪拌泵可選用日本等公司的產品。攤鋪機罐容量為５００加侖和１０００加侖兩種攤鋪機系統，用戶還可選用兩個攤鋪機罐并聯，一個攪拌一個供應攤鋪機。徐工研究院開發(fā)出ＺＤ１２４５／ＺＤ１５５０／ＺＤ２０７０水平定向鉆采用的攤鋪機系統的結構為：５００加侖和１０００加侖兩種攤鋪機系統。結 論時間如水，畢業(yè)設計的完成代表四年的大學生活即將結束。也是對我四年學業(yè)的綜合檢驗。本次設計我設計的是攤鋪機的設計。攤鋪機是國民經濟中重要的生產設備，主要用于物松軟地層的改良、基礎的加固、隧道掘進的超前支護及加固、邊坡加固和滑坡治理,以及地面不均勻沉降的控制、隔水墻、擋土墻等各種領域中。攤鋪機技術要求高、攤鋪機不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復合性。通常使用的攤鋪機在工作時只有鉆進，當遇到較為堅硬的巖石層，如卵石、灰?guī)r、花崗巖等硬巖石地層，就不得不改變鉆進方位，或另鉆它孔，為解決此問題我設計這臺帶有沖擊鉆的多功能復合型攤鋪機，它可有效的解決上述問題。這臺攤鋪機是集回轉、沖擊鉆進工藝于一體的多功能復合型攤鋪機，用轉盤回轉鉆進時可用于第四世紀覆蓋層，沖擊鉆進時可用于卵石、灰?guī)r、花崗巖等硬巖地層。在近三個月的設計過程中，我了解了一些攤鋪機的內容以及其它有關的內容的知識。為了使自己能夠完成任務，我嚴格要求自己，使自己的設計按照國家的標準進行制圖,并且從中學到很多的知識。整個設計是在邊繪制邊計算的過程中完成的。我也發(fā)現僅僅書本上的知識在實際設計應用中是遠遠不夠的，只有通過長期的實踐經驗才能設計出滿意的產品。通過這次設計，使我對機械產品的研發(fā)過程有了一個總體的認識，為以后工作打下了堅實的基礎。同時，也是對大學四年學習知識的一次檢驗，達到了畢業(yè)設計的根本目的。致 謝四年的大學生活即將結束，在這四年里我學會了不少的東西，無論在學習上、生活中、思想上都有很大的轉變，從一開始帶著父母的殷切希望，懷著充實自我，掌握一技之長，為以后找工作，實現自己的人生價值的目標作努力，到最后找工作進一步接觸社會，學到一些從理論上學不到東西，增加了許多經驗，這一切的成果都離不開眾多可敬師長諄諄教導、不厭其煩的耐心講解傳授，以及許多同學、朋友的坦誠相見]砥勵共勉；加上自己對本專業(yè)有一定的興趣，特別是在畢業(yè)設計期間，大家更是同心努力希望自己把設計搞好，因為這是四年大學生活最后的收尾工作，它是我們平時對我們所學的課程理解，接受能力，熟知程度，以及記憶能力的