【正文】 據(jù)巖石性質(zhì)的不同及操作需要，鉆具鉆速應能調(diào)整。但軸壓太高，會導致牙輪鉆頭容易損壞和迅速磨損，降級鉆頭的使用壽命，浪費能量，增加鉆孔成本。軸壓計算：當鉆頭對巖石的作用力大于巖石的臨界抗壓應力時，巖石才會迅速破碎。其主要參數(shù)的確定必須考慮到，巖石的堅硬性，孔的直徑，深度及方向是設計鉆機的主要依據(jù)，它們決定鉆機的主要結(jié)構(gòu)和機重，同時又影響其它參數(shù)的選擇。本設計采用已定型的小徑牙輪中心鉆頭。鉆頭旋轉(zhuǎn)時，牙輪還繞本身軸線旋轉(zhuǎn)，則牙輪以一個齒著地或兩個齒著地，牙輪中心隨之上下運動，對巖石產(chǎn)生沖擊作用。對于中硬具有塑性的巖石，為了提高破碎效果，牙輪除滾動外，同時應具有一定的滑動剪切巖石。對不同性質(zhì)的巖石使用不同類型的鉆頭，是提高破巖效率的重要條件。牙輪鉆頭靠鉆機的回轉(zhuǎn)，加壓機構(gòu)施加在鉆頭上的回轉(zhuǎn)力矩及軸壓力破碎巖石。 牙輪主要型式為：鑲齒鉆頭楔齒鉆頭適應中硬巖，硬巖；牙輪體表面鑲硬質(zhì)合金柱；三牙輪中心交于一點；無滑動破巖。從鉆機送入的排渣壓氣通過噴嘴，形成了高速氣流，噴入孔底表，三個牙爪焊成一體，在端部加工成錐螺紋，與鉆桿聯(lián)結(jié)。牙輪分兩種型式。根據(jù)這一要求，在主動軸端安裝一個定型產(chǎn)品的小直徑牙輪式中心鉆，其與主軸采用裝配式的連接方法，便于鉆頭的拆卸和維修方便。耗氣量： 總共裝有9個汽缸，則：第8章 主鉆頭的設計按本鉆具的特點來分析，由于運動不能使徑向力完全達到平衡，就可能使鉆具工作時不穩(wěn)定，影響工作效率，且中心處是刀具路徑不能到達的地方?？芍?，可以減小空氣壓力的大小來調(diào)節(jié)沖擊力的大小，以適應不同的地質(zhì)要求。破碎巖石的沖擊力要求大于900才能破碎巖石。b. 動載荷系數(shù)需完整說明書和圖紙找扣扣 二五一一三三四零八此處省略轉(zhuǎn)臂的偏心誤差約孔距相對誤差的1/2，即： 針對2ZX(A)型行星齒輪傳動的工作特點，只需按其齒根彎曲應力的強度條件公式（672）進行校核計算，即.首先，按公式（669）計算齒輪的齒根應力，即： 其中，齒根應力的基本值可按公式（670）計算，即：許用齒根應力可按公式（671）計算，即： 現(xiàn)將該傳動按照兩個齒輪副ac、bc分別驗算如下：(1)ac齒輪副①名義切向力中心輪a的切向力可按公式（63）計算；已知，和?，F(xiàn)已知嚙合中心距(mm),則得：(mm)取。在每個行星輪的內(nèi)孔中，安裝兩個滾動軸承來支撐。內(nèi)齒輪b采用小件分段裝配式結(jié)構(gòu)形式，已減小耐磨鋼精密鑄造件及模具尺寸，也有利于減少使用過程中的維護工作量和費用成本。查表（71）得齒面接觸強度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，則齒根彎曲強度的載荷分布不均勻系數(shù)=1+根據(jù)2ZX(A)型行星傳動的工作特點、傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低等情況，對其進行具體的結(jié)構(gòu)設計。為了使行星輪間載荷分布均勻，以提高行星齒輪傳動的承載能力。(3) 安裝條件：所以，滿足安裝條件。（3） 分度圓直徑： ==12x23=276 ==12x91=1092 ==12x34=408(4)齒頂高 外嚙合副ac： ===12 內(nèi)嚙合副bc： ==12(5)齒根高 =(6)全齒高 (7)齒頂圓直徑 (8)齒根圓直徑 =+2=1092+215=1122 (9)基圓直徑 (10)中心距a (1) 鄰接條件: 4322342= 即滿足鄰接條件。（1） 模數(shù)m=12。中心齒輪名義轉(zhuǎn)矩；取算式系數(shù)=；按表（67）取使用系數(shù)=2；按表（64）取綜合系數(shù)=；取接觸強度計算的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)=，由公式（712）可得=1+（1）=1+（）=；由圖（622）查得齒形系數(shù)=；由表（66）查得齒寬系數(shù)=，則齒輪模數(shù)m為： 取齒輪模數(shù)為12mm。據(jù)表查得：=23,=34,=91,=5,=齒輪材料和熱處理選擇：中心輪a、內(nèi)齒圈b和行星輪c均采用20CrMnTi滲碳淬火，回火，齒面硬度56～62HRC,據(jù)圖612和圖627（均為《行星齒輪傳動設計》，后同），取=1400和=340，則加工精度為6級。據(jù)同心條件可求得行星輪c的齒數(shù)為： 再考慮到其安裝條件為： （整數(shù)） 即 （整數(shù)）綜合上述公式，則可知2ZX(A)型傳動的配齒比例關系式為： :::=:::最后，再按以下公式校核其鄰接條件： 和 式中：、＿分別為行星輪c的齒頂圓半徑和直徑； ＿行星輪個數(shù)；＿a、c齒輪副的中心距；＿相鄰兩個行星輪中心之間的距離。由①式可得： 由上式可知，當選定最小齒數(shù)時，便容易求得內(nèi)齒輪b的齒數(shù)值。據(jù)2ZX(A)型行星齒輪傳動的傳動比公式： 式中p—行星齒輪傳動的特性參數(shù)特性參數(shù)p與給定的傳動比有關，p值必須合理地選取。：根據(jù)本設計方案選用的傳動類型為2ZX(A)型嚙合。但隨著人們對行星傳動技術進一步深入地了解和掌握以及對國外行星技術的引進和消化吸收，從而使其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善，同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動技術已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點之一。因此，行星齒輪傳動現(xiàn)已廣泛地應用于工程機械、礦山機械、冶金機械、起重運輸機械、輕工機械、石油化工機械、機床、機器人、汽車、坦克、火炮、飛機、輪船、儀器和儀表等各方面。同時，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，工作較可靠。而且，它還可以實現(xiàn)運動的合成與分解以及實現(xiàn)各種變速的復雜的運動。在僅作為傳遞運動的行星齒輪傳動中，其傳動比可到幾千。在傳動類型選擇恰當、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，～。一般，行星齒輪傳動的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪的1/2～1/5（即在承受相同的載荷條件下）。再由于在中心輪的周圍均勻地分布著數(shù)個行星輪來共同分擔載荷，從而使得每個齒輪所承受的負荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數(shù)。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應用。它的最顯著的特點是：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設置在同一主軸線上。總之很適合與回旋系列鉆機配套使用，特別是可進一步發(fā)掘回旋系列鉆機的潛能和提升其綜合性能。七是可開發(fā)出兩種鉆具形式產(chǎn)品，分別適用于樁基泥漿護壁成孔和各種材質(zhì)的套管護壁成孔或沉井密集開挖不排水施工。與同直徑常規(guī)鉆具相比，需匹配的驅(qū)動扭矩小。五是鉆具相對質(zhì)量輕，對鉆壓無要求。三是鉆具部件大部分采取開放式泥漿潤滑，局部采取封閉油潤滑，相對于美日德進口設備的鉆具結(jié)構(gòu)大大簡化。即：一是鉆具的刃具群既可單獨徑向轉(zhuǎn)動，以旋削軟散小顆粒巖土，又可軸向沖擊運動，以破碎整體和孤立巖石，所以適應各種地質(zhì)條件施工。本文提出的方案，就是綜合解決鉆具既具有沖擊破碎和旋削巖土的成渣能力，也建立了鉆具高效排渣的結(jié)構(gòu)和性能條件，同時由于采用了星形運動以及模塊化結(jié)構(gòu)的方案，也使解決大（中）直徑成孔鉆具地質(zhì)通用性、施工適用性、高效率、輕性化和小扭矩的設計問題成為了可能。有望開發(fā)生產(chǎn)出掘進刀盤（控制系統(tǒng)除外）結(jié)構(gòu)原理全新、工況條件合理、效率更高、易維護和適用于各類地質(zhì)情況的新刀盤類型的機械。由于其具有可臨空施工的條件，因而更有利于采取其他措施（如電動），大大強化沖擊碎石功能。目前的應用除適用于開發(fā)樁基鉆具外，還可應用于開發(fā)土工“灌砂法密實度檢測”取樣機。有待進一步考證其機械運動原理的新穎性和適用范圍。為了使鉆具的刃具有進一步的功能性分工，現(xiàn)提出在托盤上每兩星形齒輪間的三角區(qū)內(nèi)，安裝一從動齒輪與外齒圈嚙合，帶動其軸端有1—3個刀刃的刃具頭產(chǎn)生間歇切削運動，以適當?shù)拈g歇周期控制切削固定圈下的土體，通過保證土體承受鉆具固定圈所需的壓力動態(tài)平衡，從而保證鉆具整體進尺的均衡性和穩(wěn)定性。1解決固定圈底承力土體控制切削的第二種方法。以解決有關部件難以密封的滾動、滑動和齒輪摩擦的潤滑以及銹蝕問題。1合理解決機械運動潤滑的問題。潛水驅(qū)動Ⅰ型鉆具則由地面約束力和孔底地面產(chǎn)生相對運動的摩擦阻力產(chǎn)生。對于無護壁施工，Ⅱ型鉆具宜采用潛水一體化變速電機配套型，同時配套3—4組同步鋼絲繩滑輪組控制升降并產(chǎn)生反向力偶。1有效保證鉆具運行的反向平衡力矩。既能適配一般回旋鉆機，也可適配潛水鉆機。這需要在不與其它刃具和排渣管運動相擾的情況下，綜合考慮確定其最大刃具直徑。要求刃具既能絞削軟散顆粒，又能沖擊破碎和側(cè)擠破碎（對于孔壁邊緣）巖石，同時又便于刃具隨孔底地面高度變化而滑動過度（此是沖擊破石功能的需要），宜使刃具呈圓錐狀造型，不過錐側(cè)面均勻布設三道刃口和數(shù)條齒槽，錐頂呈三菱錐形刃尖。以上要求鉆桿及刃具能方便更換或調(diào)整其工作高。安裝在三個行星輪上的鉆桿及刃具，如在松軟地質(zhì)層施工，以均衡的分布在3個不同的工作層面高度為宜，這樣可以提高整體工作效率。從模塊化的概念出發(fā)，設計上可從密布置，在實際施工應用時，可根據(jù)不同配套設備和功率以及地質(zhì)情況，留待現(xiàn)場決定安裝的數(shù)量和位置。理論上只需在星形輪周邊均勻布滿鉆桿軸和刃具，就可獲得最大、細密和均勻的網(wǎng)狀跡線運動面積。為保證間歇錘對鉆桿的沖擊能完全傳遞到刃具尖部，從而充分作用于巖石面，另外在刃具未觸及到孔底面，而升舉鉆桿使螺旋間歇機構(gòu)足以生效時，不使鉆桿軸產(chǎn)生間歇運動的舉力，都必須使鉆桿在軸向向上方向，具有一定的彈性約束的自由度。另外氣升排渣除需解決氣體密封問題外，還需在氣道安裝活門，解決意外停機時泥渣反流沉淀堵塞氣管的問題。所以需要在托板上以主動軸為圓心，分別圍繞星形齒輪一側(cè)，安裝三條帶狀螺旋機構(gòu)，以將渣土實時攏耙集中在中空軸孔中排出。增加泥渣攏耙功能和適配泥渣分離器以及排渣動力。配套采購標準部件，以減少設計和生產(chǎn)的工作量以及投入。為有利于成孔垂直度的控制，根據(jù)需要星形齒輪及托盤可采取適宜的圓錐形布置設計，但將會加大機械設計和加工的難度。壓縮空氣驅(qū)動“氣動缸”使“沖擊動盤”往復連動,其能量通過“沖擊動盤”向其下面的鉆桿群傳遞和作用，以提高和強化沖擊碎石的頻率和能量，從而充分發(fā)揮刃具復合運動（扭掰撬削等效應）的作用，確?！靶莿鱼@具”適應硬巖地質(zhì)條件的成孔能力。為此還可采取“氣動力沖擊盤錘”的概念解決。沖擊碎石能量的輸入、傳遞和轉(zhuǎn)換的問題，這是一個涉及本鉆具是否有實用價值的關鍵問題。解決方案可采用加簧的蓄能錘，從而有效保證鉆具的破石能力。由于該機械間歇錘難能產(chǎn)生高頻大幅的沖擊運動，每次沖擊破石也不在一固定點，而對于脆性的巖石面的破碎，也數(shù)首次的沖擊破碎效果最佳，所以必須保證每次沖擊的能量足夠大。其特征在于鉆架由外支架圈和斜支桿組成，動力軸是中空的圓管，位于鉆架的中心軸線上，與支架用軸承連接，在外支架圈內(nèi)，有齒輪組，齒輪組由一個中心齒輪、三個行星齒輪、齒輪圈和托盤組成，中心齒輪用鍵固定在動力軸上，大小相同的3個行星齒輪均勻分布在中心齒輪周圍，行星齒輪與中心齒輪和齒輪圈上段的內(nèi)齒同時嚙合，齒輪圈與外支架圈固定在一起，齒輪圈內(nèi)圓周的下段為光滑的圓柱面，與托盤外圓周動配合，托盤為一側(cè)面光滑的圓盤，其上有3個與行星齒輪相對應的3個行星孔，行星孔內(nèi)為齒輪圈，每一個行星輪外側(cè)周邊的下部用軸承均勻固定著3個或若干個鉆桿，鉆桿的下端安裝有鉆頭刃具，鉆桿的中部用鍵固定有被動轉(zhuǎn)動齒輪，此轉(zhuǎn)動齒輪與托盤上的行星孔的內(nèi)齒相嚙合，齒輪圈上部和下部都有內(nèi)沿，上部內(nèi)沿的表面和行星齒輪上沿的下表面接觸，下部內(nèi)沿的表面和行星齒輪下沿的上表面接觸。本課題設計源于1984年以來一件孩童游戲工具，因其游戲時規(guī)則均勻的跡線運動（如右圖所示），令人眼花的組合變化，激起了我的思考和對生產(chǎn)及生活現(xiàn)象的觀察。如果單個刃具能實現(xiàn)如下圖所示的平面單跡線星形運動，并同時具有徑向旋削軟散顆粒，軸向沖擊破碎整體巖石的功能。鑒于以上情況，為適應各類建筑工程材料、設計和施工技術的發(fā)展需要，如何從鉆孔樁基礎施工成孔設備著手，綜合沖擊鉆和回旋鉆兩種基本鉆型成孔原理的優(yōu)點，研究開發(fā)出新型成孔鉆具，以解決樁基工程施工，要求快速高效、穩(wěn)定可靠、廣泛適用和適應超大直徑方向發(fā)展的問題，是長期以來國內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士不乏探索的命題。而不排水施工可避免發(fā)生沉井嚴重偏位、沉井滯留和井口沉陷以及下沉緩慢等諸多問題。由于錘重繩粗，常規(guī)的設備匹配和連接方式，在這“重型”面前顯得非常脆弱，出現(xiàn)了每兩個工作班必須更換連接，每次需三小時，每15個工作班，損壞一次導輪或軸，每次更換需時間1—2天的情況，另外3—1 樁基出現(xiàn)了嚴重的孔壁失圓現(xiàn)象，明顯地影響了工程質(zhì)量、進度和效率。在第二個枯水施工季節(jié)，終于以60多萬的價格，新購置到重型沖擊鉆機設備，開始進行返工施工。國內(nèi)大直徑的鉆具設備研發(fā)，少有研究采用新的運動原理和結(jié)構(gòu)，一般只能采取加大直徑，增加配套功率和扭矩，以及選用高硬刃具材料等辦法，因而有趨向高功率配置和笨重方向發(fā)展的趨勢，不僅固有的弱點問題沒有解決，而且又更加大了施工設備投資，影響工程建設效益。設備和鉆具通用和互換性差，即一種設備只能配套相應鉆具。但是仍然存在著種種不適應施工需要的問題，主要是：普通回旋成孔鉆，對工程地質(zhì)條件變化的適應性差，特別是不適應大礫石地質(zhì)和無風化硬巖層成孔，地質(zhì)適應范圍受限。關鍵詞：成孔鉆具；行星運動；旋轉(zhuǎn)沖擊；氣舉反循環(huán)排渣ABSTRA