畢業(yè)設(shè)計(jì)SR200C型旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系機(jī)械學(xué)院設(shè)計(jì)完成時(shí)間2015年6月摘要不知不覺大學(xué)四年快要結(jié)束了，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在這四年大學(xué)的一個(gè)檢驗(yàn)，我做的是旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)，在這次設(shè)計(jì)之前，經(jīng)過老師的指導(dǎo)以及各種途徑的查找資料，我首先確定了選型，知道了旋挖鉆機(jī)的用途，并把旋挖鉆機(jī)的型號(hào)定為SR200C，然后查找并研究了旋挖鉆機(jī)的發(fā)展歷程以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，讓我對(duì)旋挖鉆機(jī)有了進(jìn)一步的了解，接下來開始對(duì)SR200C型旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)，先確定旋挖鉆機(jī)的整機(jī)布置，并確定設(shè)計(jì)參數(shù)，然后進(jìn)行工況分析，鉆進(jìn)的工況分析，卷?yè)P(yáng)工況分析以及變幅和行走工況分析，接著設(shè)計(jì)回路，有泵控回路，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路，加壓回路，主、副卷?yè)P(yáng)回路，變幅回路，行走回路，然后是各種液壓馬達(dá)的計(jì)算，動(dòng)力頭，主卷?yè)P(yáng)，副卷?yè)P(yáng)，還有行走馬達(dá)。設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)少不了對(duì)液壓缸的設(shè)計(jì)，旋挖鉆機(jī)有3個(gè)油缸，分別是，加壓油缸，動(dòng)臂變幅油缸，鉆桿變幅油缸，然后我選擇確定泵的流量和工作壓力，接下來確定主油管的管徑，然后確定油箱的容量，然后進(jìn)行系統(tǒng)的功率損失驗(yàn)算以及溫升驗(yàn)算，最近進(jìn)行旋挖鉆機(jī)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析得出結(jié)論。然后開始繪圖，整個(gè)設(shè)計(jì)從開始的選型到最后的繪圖，讓我對(duì)旋挖鉆機(jī)有了一定的認(rèn)識(shí)與了解，也增強(qiáng)了我的自主學(xué)習(xí)的能力。ABSTRACTUNCONSCIOUSLYATTHEUNIVERSITYOFFOURYEARSCOMINGTOANEND,THISISMYGRADUATIONDESIGNINTHESEFOURYEARSATTHEUNIVERSITYOFATEST,IDOISROTATINGDRILLHYDRAULICSYSTEM,BEFORETHISDESIGN,THROUGHTHEGUIDANCEOFTHETEACHERASWELLASAVARIETYOFWAYSTOFINDINFORMATION,IFIRSTDETERMINETHESELECTION,KNOWTHEPURPOSEOFTHEROTATINGDRILL,ANDTHEROTATINGDRILLMODELASSR200C,THENFINDANDSTUDYTHEDEVELOPMENTCOURSEOFTHEROTATINGDRILLANDDEVELOPMENTSITUATIONATHOMEANDABROAD,LETMEHAVEAFURTHERKNOWLEDGEOFROTATINGDRILL,THENSTARTTOTHEDESIGNOFTYPESR200CROTATINGDRILL,FIRSTDETERMINETHEROTATINGDRILLMACHINELAYOUT,ANDDESIGNPARAMETERSWEREDETERMINED,ANDTHENWORKINGCONDITIONANALYSIS,ANALYSISOFWORKINGCONDITIONSOFDRILLINGWINDINGCONDITIONANALYSISANDTHEANALYSISOFTHEWORKINGCONDITIONOFAMPLITUDEANDWALKING,ANDTHENDESIGNCIRCUITS,PUMPCONTROLCIRCUITS,POWERHEADROTATIONLOOP,PRESSURELOOP,LORD,VICEWINDINGCIRCUIT,TRANSFORMERCIRCUIT,CIRCUIT,ANDTHENTHECALCULATIONOFVARIOUSHYDRAULICMOTORS,POWERHEAD,THEMAINWINDING,WINDING,WALKINGANDMOTORDESIGNNECESSARYFORTHEDESIGNOFTHEHYDRAULICCYLINDER,HYDRAULICSYSTEMHASTHREEROTATINGDRILLOILCYLINDER,RESPECTIVELY,PRESSURIZEDCYLINDERS,MOVABLEARMLUFFINGCYLINDER,TRANSFORMEROILCYLINDERROD,ANDTHENICHOOSEWORKTODETERMINETHEPUMPFLOWRATEANDPRESSURE,THENDETERMINETHEDIAMETEROFMAINTUBING,ANDTHENDETERMINETHECAPACITYOFFUELTANKS,ANDTHENTHEPOWERLOSSOFSYSTEMANDCHECKINGANDCALCULATINGTHETEMPERATURERISING,THERECENTROTATINGDRILLTECHNICALANDECONOMICANALYSISCONCLUSIONTHENSTARTDRAWING,ANDTHEWHOLEDESIGNFROMTHESTARTOFTHESELECTIONTOTHEFINALDRAWING,LETMETOHAVEACERTAINUNDERSTANDINGOFROTATINGDRILLANDUNDERSTANDING,ALSOENHANCEDMYABILITYOFINDEPENDENTLEARNING目錄1國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r311國(guó)外旋挖鉆機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r312國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r513本文研究?jī)?nèi)容72旋挖鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理821旋挖鉆機(jī)整機(jī)布置8211行走裝置與組成9212回轉(zhuǎn)平臺(tái)與組成10213變幅裝置與聯(lián)接10214卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)與組成11215工作裝置與組成12216桅桿1222整機(jī)參數(shù)1323液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及要求133旋挖鉆機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工況分析1531鉆機(jī)鉆進(jìn)的工況分析15311被動(dòng)土壓力產(chǎn)生的阻力矩15312滑移面上摩擦力產(chǎn)生的阻力矩17313沿切削刀面的摩擦力所產(chǎn)生的阻力矩18314切削刀側(cè)面剪切土體產(chǎn)生的阻力矩19315切削刀背面切入土體時(shí)產(chǎn)生的阻力矩20316鉆斗與孔壁表面相互摩擦所產(chǎn)生的阻力矩21317鉆頭和鉆桿回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性阻力矩22318土體在鉆斗內(nèi)回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力矩2232卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的工況分析25321主卷?yè)P(yáng)工況分析和計(jì)算2533變幅機(jī)構(gòu)的工況分析2734行走裝置的工況分析284旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)及工作原理設(shè)計(jì)3141液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹3142旋挖鉆機(jī)主要液壓回路31421泵控回路31422動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路33423加壓回路34424主、副卷?yè)P(yáng)回路35425變幅回路37426行走回路395液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與主要液壓元件選型4151動(dòng)力頭馬達(dá)的參數(shù)與計(jì)算4152主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的參數(shù)與計(jì)算4253副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的參數(shù)與計(jì)算4354行走馬達(dá)的參數(shù)與計(jì)算4556液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算46561加壓油缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算46562動(dòng)臂變幅油缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算48563鉆桿變幅油缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算4957液壓泵的流量壓力計(jì)算與選取50571系統(tǒng)工作壓力的確定50572泵的流量確定5058主油管管徑的確定與選取5159油箱容量的確定52510主要液壓元件選型526液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算5461系統(tǒng)的功率損失驗(yàn)算5562系統(tǒng)的溫升驗(yàn)算557技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析578結(jié)論58致謝59參考文獻(xiàn)60附錄A61附錄B69前言眾所周知，現(xiàn)在全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，基本建設(shè)范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護(hù)環(huán)境的理念以及相關(guān)法津法規(guī)的實(shí)施，加速了樁基礎(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)在幾乎取代了基他基礎(chǔ)，得到了廣泛的應(yīng)用空間。旋挖鉆機(jī)的效率高、污染少、功能多，更好的適應(yīng)了上述綜合發(fā)展的需求，所以在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)澆混凝土灌注樁施工中得到了更加廣泛的應(yīng)用。旋挖鉆機(jī)的英文為ROTARYDRILLINGRIG，配置了各種回轉(zhuǎn)斗作業(yè)，還要配置短螺旋和長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)，安裝套管護(hù)壁鉆進(jìn)，配合搖管裝置和沖抓斗等一系列進(jìn)行會(huì)套管施工；配合伸縮式導(dǎo)桿抓斗進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，配合潛孔錘進(jìn)行硬巖破碎施工；更換作業(yè)裝置后也可進(jìn)行旋噴施工和正循環(huán)施工；也可以配置液壓錘、振動(dòng)錘、柴油錘等進(jìn)行其他形式樁基出的施工。旋挖鉆機(jī)適用于建筑基礎(chǔ)工程中成孔，打樁作業(yè)，旋挖鉆機(jī)是一種高端設(shè)備，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快，樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)尤其是大直徑，大深度成孔的樁基礎(chǔ)工程量巨大，使得旋挖鉆機(jī)的市場(chǎng)需求日益增大自21世紀(jì)初，我國(guó)開始進(jìn)行旋挖鉆機(jī)的研究與開發(fā)，旋挖鉆機(jī)主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用，旋挖鉆機(jī)的額定功率一般為125450KW，動(dòng)力輸出扭矩為120400KNM，最大成孔直徑可達(dá)154M，最大成孔深度為6090M，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求。由于其工況復(fù)雜，施工對(duì)象從泥土到硬巖地質(zhì)條件多變，運(yùn)動(dòng)部件慣性大，系統(tǒng)耦合性強(qiáng)，精準(zhǔn)高效作業(yè)的控制難度大，且對(duì)施工效率，安全，環(huán)保的要求越來越高，一直以來沒有形成自主的工程設(shè)計(jì)理論方法，作為目前國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)的關(guān)鍵部分液壓系統(tǒng)仍然是制約旋挖鉆機(jī)發(fā)展的瓶頸，液壓系統(tǒng)成為制約國(guó)產(chǎn)旋挖鉆機(jī)發(fā)展的重要因素之一，本文以國(guó)產(chǎn)某型旋挖鉆機(jī)為基礎(chǔ)，借鑒國(guó)外先進(jìn)旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，結(jié)合我國(guó)旋挖鉆機(jī)液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，探索大型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。下圖為旋挖鉆機(jī)的工作狀態(tài)圖如圖1所示圖1旋挖鉆機(jī)工作狀態(tài)圖FIG1ROTARYDRILLINGRIGWORKINGSTATEDIAGRAM旋挖鉆機(jī)行業(yè)由于2003年青藏鐵路工程以及北京奧運(yùn)工程等的帶動(dòng)，市場(chǎng)認(rèn)知度迅速提高，市場(chǎng)容量急劇擴(kuò)大。市場(chǎng)需求的高漲吸引了國(guó)內(nèi)大型工程機(jī)械企業(yè)的進(jìn)入，三一、徐工、中聯(lián)重科和山河智能等紛紛涉足，并迅速擴(kuò)大了市場(chǎng)份額。2005年后，國(guó)內(nèi)品牌旋挖鉆機(jī)已基本替代了國(guó)外品牌。2006年以來，旋挖鉆銷量連年呈跨越式增長(zhǎng)。特別是在2009年，國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)制造企業(yè)多達(dá)30家，推出將近200個(gè)型號(hào)產(chǎn)品，市場(chǎng)保有量達(dá)到了近4000臺(tái)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)空前激烈。2012年是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展中很重要的一年，主營(yíng)旋挖鉆機(jī)的企業(yè)也將會(huì)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在此背景下，有必要重新梳理旋挖鉆機(jī)的行業(yè)結(jié)構(gòu)，全面分析市場(chǎng)構(gòu)成，以期為行業(yè)未來發(fā)展提供借鑒。市場(chǎng)需求的高漲吸引了國(guó)內(nèi)大型工程機(jī)械企業(yè)的爭(zhēng)相進(jìn)入，三一、徐工、中聯(lián)重科和山河智能等紛紛涉足，并迅速搶占了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額。2005年后，國(guó)內(nèi)品牌旋挖鉆機(jī)已基本上取代了國(guó)外品牌，2006年以來，旋挖鉆銷量更是連年實(shí)現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)旋挖鉆銷量在2009年達(dá)到了1200臺(tái)，2010年則突破了1700臺(tái)，2011年達(dá)到了1800臺(tái)左右。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)大約50個(gè)品牌數(shù)百個(gè)型號(hào)旋挖鉆機(jī)市場(chǎng)總量約為9000臺(tái)，其中國(guó)產(chǎn)占有90左右，國(guó)外二手旋挖鉆也占有一定比例，只有5。1國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r11國(guó)外旋挖鉆機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r旋挖鉆機(jī)是在回轉(zhuǎn)斗鉆機(jī)和全套管鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二戰(zhàn)前夕，美國(guó)CALWELD公司率先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機(jī)。二十世紀(jì)五十年代左右，法國(guó)BENOTO公司將全套管鉆機(jī)應(yīng)用于樁基礎(chǔ)施工，而后由歐洲各國(guó)將其組合并加以完善，在使用的過程中不斷的進(jìn)行發(fā)掘和改善，初步具備了一些現(xiàn)代旋挖鉆機(jī)的雛形。意大利土力公司首先從美國(guó)引進(jìn)將安裝在載重汽車上和附著在履帶起重機(jī)上的鉆機(jī)技術(shù)，并帶到歐洲各國(guó)，動(dòng)力頭為固定式，不能自行安裝套管，難以適應(yīng)硬質(zhì)土層施工，20世紀(jì)60年代德國(guó)維爾特公司和蓋爾茨蓋特公司同時(shí)開發(fā)了可動(dòng)式動(dòng)力頭。1975年德國(guó)寶峨公司研制了配有伸縮鉆桿的BG7型鉆機(jī)，該鉆機(jī)直接從底盤提供動(dòng)力，配置可鎖式鉆桿實(shí)現(xiàn)加壓鉆孔，鉆孔扭矩增大，可實(shí)現(xiàn)在緊密砂礫和巖層的鉆孔。日本于20世紀(jì)60年代從美國(guó)引進(jìn)CALWELD旋挖鉆機(jī)，同時(shí)加藤制作所開發(fā)了15H型鉆機(jī)。以后開發(fā)了可配套搖管裝置和抓斗的鉆機(jī)，1965年日立建機(jī)研制了利用挖掘機(jī)底盤裝有液壓加壓裝置的旋挖鉆機(jī)，1974年開發(fā)了利用液壓履帶起重機(jī)底盤由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的旋挖鉆機(jī)。1980年日立建機(jī)與土力公司合作開發(fā)了為提高單樁承載力和擴(kuò)底灌注樁的施工領(lǐng)域。德國(guó)寶峨的加入和日立建機(jī)與住友建機(jī)的聯(lián)盟進(jìn)一步加快了旋挖鉆機(jī)技術(shù)在日本的發(fā)展。但是日本的旋挖鉆機(jī)扭矩比歐洲的同類產(chǎn)品相對(duì)較小。目前國(guó)外的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為德國(guó)、LIEBHERR、DELMAG、BAUER、WIRTH、MGF，意大利SOILMEC、CMV、CASAGRANDE、MAIT、IMT、ENTEGO；西班牙LLAMADA。日本日車車輛、HITACHI、加藤住友、；芬蘭JUNTTAN、TAMROCK；美國(guó)APE、INGERSOLLRAND；英國(guó)BSP等。國(guó)外的旋挖鉆機(jī)大都設(shè)有搖管裝置由2個(gè)或3個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的大扭矩動(dòng)力頭可配套管連結(jié)器。液壓系統(tǒng)采用恒功變量自動(dòng)控制、自鎖互扣鉆桿、先進(jìn)的監(jiān)控儀表發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、鉆孔深度顯示、鉆桅自動(dòng)測(cè)斜糾偏裝置。同時(shí)還配有各種保險(xiǎn)裝置（如防止帶負(fù)載起動(dòng)和卷?yè)P(yáng)機(jī)超高限位等但是每家公司的旋控鉆機(jī)都有這自己的技術(shù)特點(diǎn)。分析如下德國(guó)的寶峨公司產(chǎn)品系列為BG12BG25在天津設(shè)有一家獨(dú)資企業(yè)寶峨公司鉆機(jī)的立柱調(diào)整采用的是大三角形支撐結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)可以加大變幅油缸安裝距離，增大鉆桅的穩(wěn)定性。但也使轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)變的很復(fù)雜，并且升高了運(yùn)輸時(shí)的整車高度。國(guó)外車型中只有BAUER公司一家使用此結(jié)構(gòu)。另一個(gè)特點(diǎn)是主副卷?yè)P(yáng)都安裝在了鉆桅上，節(jié)省了回轉(zhuǎn)平臺(tái)上的安裝空間，便于布置轉(zhuǎn)臺(tái)。這一結(jié)構(gòu)使整機(jī)外形較小，特別是回轉(zhuǎn)平臺(tái)與底盤顯得很小，外觀上顯得前重后輕。動(dòng)力頭可根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)速度大小，具有彈簧、液壓兩級(jí)減振以及大型鉆機(jī)為達(dá)到套管設(shè)置深度要求而增設(shè)的變矩器。MALT公司已開發(fā)定型的大口徑系列旋挖鉆機(jī)中EB12、HR45、HR100、HR110為單一鉆機(jī)功能設(shè)計(jì)HR130、HR13060、HR180、HR260、HR300570、HR240800均為多功能設(shè)計(jì)，該系列鉆機(jī)除了具有鉆孔樁的功能外，通過更換不同的工作裝置，還同時(shí)具有長(zhǎng)螺旋CFA、地連墻、預(yù)制樁、切割樁、全套管等其他的施工性能。在最近10年研制的中、小口徑系列旋挖鉆機(jī)，BABYDRILL、MINIDRILL、MIDIDRILL主要適合于城市建筑物內(nèi)部及鐵道、交通等狹窄地段施工，直徑大約為250800MM樁徑。該系列鉆機(jī)也具有多功能性能，配置不同的工作裝置可進(jìn)行80M鉆深微型樁L、斜孔、高壓旋噴等工程。在MALT公司系列旋挖鉆機(jī)中，國(guó)外鉆機(jī)最大輸出扭矩與最小機(jī)型為一身機(jī)型HR240800鉆機(jī)，最大鉆進(jìn)扭矩790KNM，最大鉆徑3M，最大鉆深110M，最小機(jī)型BABYDRILL鉆機(jī)，最小鉆徑250MM。MAIT公司采用自行設(shè)計(jì)的多功能底盤，穩(wěn)定性佳，重量輕，并且可配預(yù)留裝置實(shí)現(xiàn)多功能，還具有上下車水平調(diào)整系統(tǒng)可進(jìn)行傾斜調(diào)節(jié)。鉆機(jī)的立柱采用平行連桿角形支撐型式，液壓系統(tǒng)為多泵獨(dú)立回路，動(dòng)力頭配有套管鉆進(jìn)增扭裝置。鉆機(jī)的摩擦鉆桿驅(qū)動(dòng)鍵的寬度和厚度大，自鎖式鉆桿為嵌人式可保證快速加鎖和解鎖，而且鉆桿的材料采用專利材料，同時(shí)有鉆桿支架，另外卷?yè)P(yáng)機(jī)客繩量大、單繩纏繞可達(dá)到繩速高、提升力恒定和減少磨損。除此以外，MALT系列旋挖鉆機(jī)還設(shè)置了功率及扭矩輸出分級(jí)系統(tǒng)，扭矩輸出有3擋，有大扭矩低轉(zhuǎn)數(shù)、低扭矩高轉(zhuǎn)數(shù)和中扭矩中轉(zhuǎn)數(shù)，功率輸出有高、低2擋。用戶可根據(jù)施工地質(zhì)情況的不同，設(shè)置不同的“扭矩轉(zhuǎn)數(shù)”擋位和“功率”擋位，以滿足各種類型地質(zhì)條件快速施工的需要，達(dá)到高效節(jié)能的目的。意馬公司則采用卡特彼勒履帶底盤，鉆桿有導(dǎo)向滑輪架以防止鉆孔偏斜，動(dòng)力頭裝有油浴式潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和清洗泵，液壓系統(tǒng)的主油路采用雙路傳遞功率設(shè)計(jì)，整機(jī)液壓系統(tǒng)是先導(dǎo)負(fù)反饋恒功率變量自動(dòng)控制系統(tǒng)，主卷?yè)P(yáng)機(jī)具有鉆桿觸地自停功能和動(dòng)力頭隨動(dòng)裝置以防止亂繩和損壞鋼絲繩。而NCB公司的鉆機(jī)配有自制底盤動(dòng)力頭采用恒功率控制和多功率傳遞的設(shè)計(jì)，整機(jī)液壓系統(tǒng)是先導(dǎo)負(fù)反饋恒功率變量自動(dòng)控制。自鎖式鉆豐千壁較厚，加焊有凹凸導(dǎo)向條以增加剛性和減少撓性變形，動(dòng)力頭裝有減振裝量和清洗泵。卷?yè)P(yáng)機(jī)有過載保護(hù)和限位保護(hù)裝置，并且在長(zhǎng)螺旋鉆孔施工時(shí)，由電腦控制混凝土灌人量。CMV的鉆機(jī)為了能在保證穩(wěn)定性和垂直度的情況下改變工作半徑以及穿越空中障礙物，通常采用平行連桿機(jī)構(gòu)加三角形支撐型式，這樣動(dòng)力頭可按土層自動(dòng)調(diào)整扭矩和轉(zhuǎn)速。從歐洲國(guó)家和日本發(fā)展旋挖鉆機(jī)的歷史可以總結(jié)出，他們?cè)谠缙谝胄阢@機(jī)技術(shù)后，都根據(jù)國(guó)情特點(diǎn)進(jìn)行了一系列探索與改進(jìn)，并發(fā)展出了新的旋挖鉆機(jī)型號(hào)。經(jīng)過了幾十年的漫長(zhǎng)發(fā)展，現(xiàn)在的國(guó)外旋挖鉆機(jī)發(fā)展基本形成了2個(gè)流派。一類是歐洲的獨(dú)立式旋挖鉆機(jī)，另一類是日本的的附著式旋挖鉆機(jī)，這兩種旋挖鉆機(jī)各有各的特點(diǎn)，適用于不同工況下的作業(yè)。12國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r由于我國(guó)旋挖鉆機(jī)的發(fā)展起步較晚，市場(chǎng)的潛力巨大，目前我國(guó)的旋挖鉆機(jī)總量甚至不及新加坡，相關(guān)資料顯示，意大利的國(guó)土面積3013萬平方公里，人口5769萬，擁有約1800臺(tái)旋挖鉆機(jī)，并且每年大約更新180臺(tái)，目前為止，我國(guó)的旋挖鉆機(jī)的使用主要分布在鐵路客運(yùn)專線，及重點(diǎn)開發(fā)的省市等，旋挖鉆機(jī)的價(jià)格大約在每臺(tái)200500萬人民幣，由于我國(guó)的市場(chǎng)巨大，潛力巨大，得到了國(guó)家有關(guān)部門的注意，旋挖鉆機(jī)必將取代那些傳統(tǒng)鉆機(jī)，所以出臺(tái)了很多新政策來鼓勵(lì)旋挖鉆機(jī)的發(fā)展，不少重點(diǎn)工程的主業(yè)已將旋挖鉆機(jī)指定為專業(yè)施工設(shè)備，以保證工程的進(jìn)度和質(zhì)量，今后幾年內(nèi)，隨著我國(guó)高鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展以及其他地區(qū)對(duì)于旋挖鉆機(jī)的需要，旋挖鉆機(jī)的市場(chǎng)仍然會(huì)保持良好的發(fā)展勢(shì)頭，應(yīng)用前景仍然十分廣闊。由于市場(chǎng)的潛力巨大，更多的廠家為了能在未來的旋挖鉆機(jī)行業(yè)有一席之地在積極地?fù)屨际袌?chǎng)，2003年國(guó)內(nèi)的旋挖鉆機(jī)生產(chǎn)才剛剛起步，從購(gòu)買旋挖鉆機(jī)的買家來看，大部分的是民間資本，私人購(gòu)買，旋挖鉆機(jī)也在工程中為買家獲得了豐厚的利潤(rùn)。隨著我國(guó)旋挖鉆機(jī)市場(chǎng)的持續(xù)增大以及國(guó)家的重視，旋挖鉆機(jī)的需求量將會(huì)迅猛增加。在1984年天津探礦機(jī)械廠首次從美國(guó)RDI公司引進(jìn)了車載式旋挖鉆機(jī)，并進(jìn)行了消化和吸收，旋挖鉆機(jī)在鉆孔技術(shù)的施工中體現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)被一些施工企業(yè)所發(fā)掘，很多企業(yè)開始從國(guó)外引進(jìn)旋挖鉆機(jī)。同時(shí)，一些國(guó)外的旋挖鉆機(jī)制造商也發(fā)現(xiàn)了中國(guó)巨大的旋挖鉆機(jī)市場(chǎng)，開始在中國(guó)設(shè)立辦事處，向中國(guó)的基礎(chǔ)工程施工行業(yè)介紹，宣傳旋挖鉆機(jī)以及技術(shù)。在1988年北京城建工程機(jī)械廠仿制土力企業(yè)15M直徑附著式旋挖鉆機(jī)，在1994年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國(guó)BSP公司附著式旋挖鉆機(jī)，1998年上海市金泰股份有限公司與德國(guó)寶峨公司合作組裝BG15，在1999年哈爾濱四海工程機(jī)械企業(yè)和徐州工程機(jī)械股份公司先后開發(fā)附著式旋挖鉆機(jī)和獨(dú)立式旋挖鉆機(jī)，在2001年經(jīng)緯巨力第一臺(tái)旋挖鉆機(jī)試制成功，在2003年后三一、山河智能等多家生產(chǎn)廠家的旋挖鉆機(jī)陸續(xù)下線。目前為止，國(guó)內(nèi)的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家有宇通重工、湖南山河智能、徐工、中聯(lián)重科、湖南三一、北京巨力、天津?qū)毝?、連云港黃海、徐州東明、哈爾濱四海、內(nèi)蒙古北方重汽、南車時(shí)代、石家莊煤機(jī)、山東鑫國(guó)、鄭州勘察等。宇通重工的主要產(chǎn)品有YTR220B、YTR260B、YTR280D、YTR280C、YTR280B型旋挖鉆機(jī)。徐工集團(tuán)主要產(chǎn)品有RD15RD18、RD22這三種旋挖鉆孔機(jī)，是國(guó)內(nèi)較早專業(yè)生產(chǎn)大口徑液壓旋挖鉆機(jī)的公司。該系列旋挖鉆機(jī)是在廣泛吸收國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的新技術(shù)產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)達(dá)到了當(dāng)代國(guó)際上同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而液壓件等美鍵零部件則采用國(guó)際化配套，保證整機(jī)的可靠性。整機(jī)采用液壓伸縮式履帶底盤，自行起落折疊式鉆桅、伸縮式自鎖鉆桿，采用國(guó)際先進(jìn)的PLC智能控制技術(shù)，CAN總線控制系統(tǒng)具有鉆孔定位自動(dòng)對(duì)正、鉆桅垂直度自動(dòng)控制、孔深自動(dòng)檢測(cè)顯示、鉆孔速度扭矩自適應(yīng)系統(tǒng)、故障診斷等多種智能化功能。采用彩色屏翻屏顯示，優(yōu)化了界面，方便人工操作，控制器、傳感器等主要電氣元件則采用進(jìn)口件，提高了產(chǎn)品的可靠性。采用液壓先導(dǎo)控制，操作方便舒適。該系列鉆機(jī)選用進(jìn)口CUMMINS系列發(fā)動(dòng)機(jī)，RD22還采用了電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，最大扭矩為250KNM，最大成孔直徑為2500MM，具有充足的功率儲(chǔ)備，完全可以滿足中國(guó)高原地區(qū)的施工。徐工鉆機(jī)目前主要還是采用進(jìn)口鉆桿，整機(jī)具有主副卷?yè)P(yáng)防過卷安全保護(hù)、變幅安全限位、駕駛室內(nèi)先導(dǎo)控制切斷等安全保護(hù)裝置。操縱室視野開闊，裝有冷暖空調(diào)并最犬限度地滿足操作人員的舒適要求，整機(jī)外型美觀，主要結(jié)構(gòu)件采用了高強(qiáng)度低臺(tái)金結(jié)構(gòu)鋼焊接，機(jī)械強(qiáng)度高、剛度太，工作安全可靠。北京經(jīng)緯巨力工程機(jī)械有限公司是由香港中國(guó)基礎(chǔ)工程有限公司CFC10O投資控股。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要包括ZY120、ZY160、ZY200等機(jī)型，其產(chǎn)品主要元件是進(jìn)口，包括鉆桿在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件，功能及技術(shù)性能與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相似，動(dòng)力頭采用了雙速減速機(jī)及單級(jí)平行軸齒輪減速增扭，所選發(fā)動(dòng)機(jī)功率比較大，可在高原等惡劣條件下完成作業(yè)。由河北石家莊煤礦機(jī)械公司最新推出的XZ一20旋挖鉆機(jī)是該企業(yè)在引進(jìn)芬蘭永騰公司技術(shù)的基礎(chǔ)之上，采用技貿(mào)結(jié)合的方式而生產(chǎn)的新產(chǎn)品。該機(jī)動(dòng)力頭、鉆桿等均從永騰公司進(jìn)口，制造成本比較高，因此售價(jià)大大高于國(guó)內(nèi)同類型產(chǎn)品機(jī)型，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力還有待提高。內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司經(jīng)過縝密的市場(chǎng)調(diào)研之后，與吉林大學(xué)聯(lián)合研制了ZY200型旋挖鉆機(jī)，該機(jī)底盤選用卡特彼勒公司履帶底盤，發(fā)動(dòng)機(jī)則選用了美國(guó)CUMMFNS發(fā)動(dòng)機(jī)，旋挖直徑2M，鉆孔深60M。天津?qū)毝牍臼堑聡?guó)寶峨公司設(shè)在天津的一家獨(dú)資企業(yè)。主要組裝寶峨BG系列旋挖鉆機(jī)和連續(xù)墻施工設(shè)備，并提供在中國(guó)所有寶峨公司產(chǎn)品的售后服務(wù)。主要機(jī)型為BG20旋挖鉆機(jī)。該機(jī)最大的特點(diǎn)是動(dòng)力頭是雙級(jí)扭矩輸出，當(dāng)小扭矩輸出時(shí)，最大鉆進(jìn)速度可以達(dá)到60DMIN，大大提高了施工效率。該機(jī)可配5種自鎖式或摩擦式6鍵鉆桿，長(zhǎng)度為3058M，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率145KW，耗油小，主要適合于平原施工。三一重機(jī)主要產(chǎn)品是SR220C型，最大扭矩為220KNM，最大成孔直徑為2000MM。該機(jī)配置的特點(diǎn)是底盤車體采用進(jìn)口卡特彼勒可擴(kuò)展底盤動(dòng)力頭則采用雙馬達(dá)雙減速機(jī)結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)采用了力士樂元件整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與IMT公司機(jī)型相類似。因該機(jī)采用進(jìn)口底盤，成本比較高。宇通重工新推出機(jī)型是YTR230。該機(jī)型配置基本和三一重工的SR220C相類似，主參數(shù)也基本相同。這是該公司首次涉足旋挖鉆機(jī)領(lǐng)域在技術(shù)上還有待進(jìn)一步完善。山河智能公司的SWDM20鉆機(jī)和徐州東明公司TRM200鉆機(jī)采用自制底盤國(guó)產(chǎn)化鉆桿，動(dòng)力頭為國(guó)內(nèi)同一家公司生產(chǎn)，技術(shù)水平相差無幾。13本文研究?jī)?nèi)容目前，雖然國(guó)內(nèi)廠家雖然可以生產(chǎn)一定型號(hào)先進(jìn)的旋挖鉆機(jī)機(jī)型，也占據(jù)了大部分的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，但是與國(guó)外完全自主生產(chǎn)的廠家相比，國(guó)內(nèi)廠家還有一定的不足，基于上面所述，本文研究了SR200C型旋挖鉆機(jī)的液壓控制系統(tǒng)。2旋挖鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)由行走裝置、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、變幅裝置、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、工作裝置、桅桿構(gòu)成。目前旋挖鉆機(jī)工作原理大多采用連接鉆桿形式和掏渣桶掏渣，在鉆進(jìn)的過程中大多采用泥漿循環(huán)的方式，泥漿對(duì)于這類鉆機(jī)起潤(rùn)滑、支護(hù)、置換和攜帶鉆渣的作用。隨著對(duì)城市的建設(shè)環(huán)保要求愈來愈嚴(yán)格，所以傳統(tǒng)鉆機(jī)面臨更大危機(jī)。而旋挖鉆機(jī)采用動(dòng)力頭得形式，旋挖鉆機(jī)工作原理是利用短螺旋鉆頭或旋挖斗，利用強(qiáng)大的扭矩直接將土或砂礫等鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘，然后快速的提出孔外，可以在不需要泥漿支護(hù)的情況下實(shí)現(xiàn)干法施工，即便是在特殊地層需要泥漿護(hù)壁的情況下，泥漿也只能起支護(hù)作用，鉆削中的泥漿含量相當(dāng)?shù)牡?，這樣會(huì)使污染源大大減少，進(jìn)而降低施工成本，也改善了施工的環(huán)境，成孔效率提高。這就是旋挖鉆機(jī)具有良好的環(huán)保性。21旋挖鉆機(jī)整機(jī)布置旋挖鉆機(jī)的總體布置應(yīng)從保證旋挖鉆機(jī)的主要工作性能上出發(fā)，因?yàn)檎w布置對(duì)旋挖鉆機(jī)的性能、使用和制造方面都會(huì)產(chǎn)生非常重要的影響?？傮w布置應(yīng)滿足功能、性能、結(jié)構(gòu)、工藝和使用等方面的要求。旋挖鉆機(jī)采用的是立式布置，旋挖鉆機(jī)鉆孔作業(yè)時(shí)孔的定位和卸土，旋挖鉆機(jī)采用的是上下車的回轉(zhuǎn)形式，即通過回轉(zhuǎn)支承使上車?yán)@回轉(zhuǎn)中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)。三角形機(jī)構(gòu)的功能是能夠?qū)崿F(xiàn)鉆桅的自動(dòng)升降，施工中需要移動(dòng)位置或運(yùn)輸時(shí)，通過鉆桅的支承油缸使鉆桅收放至水平狀態(tài)，傳統(tǒng)的鉆機(jī)必須通過吊車來完成鉆具的裝卸，這樣不但浪費(fèi)時(shí)間而且也增加了施工的成本，SR200C旋挖鉆機(jī)采用的是平行四邊形機(jī)構(gòu)和三角形機(jī)構(gòu)的變幅機(jī)構(gòu)，使鉆桅自行的起落，這樣設(shè)計(jì)可以保證旋挖鉆機(jī)在行走過程和運(yùn)輸時(shí)無需拆卸鉆桅。使旋挖鉆機(jī)的的穩(wěn)定性和使用安全性能都大為提升。如圖21為鉆機(jī)的工作和運(yùn)輸狀態(tài)。1鉆具總成2動(dòng)力頭總成3鉆桅總成4變幅機(jī)構(gòu)總成5卷?yè)P(yáng)總成6上車回轉(zhuǎn)總成7行走總成圖21工作和運(yùn)輸狀態(tài)圖FIG21WORKANDTRANSPORTSTATEDIAGRAM211行走裝置與組成SR200C型鉆機(jī)采用的是專用的履帶底盤，其結(jié)構(gòu)主要有引導(dǎo)輪、托鏈輪、行走架、支重輪、驅(qū)動(dòng)輪、履帶、馬達(dá)、減速機(jī)等，主要功能是能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)化為旋挖鉆機(jī)在地面上的行走移動(dòng)，如圖22所示，四輪一帶均采用進(jìn)口原裝產(chǎn)品，可靠度高、剛性好、承載力大、穩(wěn)定性能好。1引導(dǎo)輪2拖鏈輪3行走架4支重輪5履帶6驅(qū)動(dòng)輪7馬達(dá)減速機(jī)圖22行走裝置圖FIG22THEWALKINGDEVICE212回轉(zhuǎn)平臺(tái)與組成回轉(zhuǎn)平臺(tái)的主要組成部分有回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)減速機(jī)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、燃油液壓油箱、機(jī)架等，回轉(zhuǎn)平臺(tái)的主要作用是承載工作體的重量，并按要求使之隨回轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行回轉(zhuǎn)，且回轉(zhuǎn)速度的快慢可以通過液壓手柄的比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。213變幅裝置與聯(lián)接SR200C型鉆機(jī)采用目前最流行的平行四邊形機(jī)構(gòu)，各部件之間采用銷軸聯(lián)接，拆裝方便，聯(lián)接可靠，可實(shí)現(xiàn)桅桿大幅度的調(diào)節(jié)，且自動(dòng)無級(jí)調(diào)節(jié)（090度）。214卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)與組成SR200C型旋挖鉆機(jī)布置兩個(gè)卷?yè)P(yáng)，分別為主卷?yè)P(yáng)和副卷?yè)P(yáng)，主卷?yè)P(yáng)控制鉆桿、鉆具上下運(yùn)動(dòng)，最大提升力約20噸；副卷?yè)P(yáng)為施工起重輔助設(shè)備，用于起吊鋼筋籠，下放套管等施工作業(yè)，最大提升力76噸。為了保證壽命和可靠性，主，副卷?yè)P(yáng)均采用德國(guó)力士樂的減速機(jī)和液壓馬達(dá)。為了可以使操作人員可以保證對(duì)主卷?yè)P(yáng)的有效控制，主卷?yè)P(yáng)被安裝在桅桿下，這樣設(shè)計(jì)也可以減小桅桿所受彎矩，從而使桅桿重量更輕、結(jié)構(gòu)更合理、使用的壽命更長(zhǎng)，進(jìn)而降低了整機(jī)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)難度。215工作裝置與組成SR200C型旋挖鉆機(jī)的工作裝置主要有動(dòng)力頭、鉆桿、鉆斗，動(dòng)力頭采用的減速機(jī)和馬達(dá)均采用德國(guó)力士樂的產(chǎn)品，鉆桿和鉆斗由國(guó)內(nèi)鉆具專業(yè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行定制生產(chǎn)的。液壓泵輸出的高壓液壓油帶動(dòng)動(dòng)力頭上的個(gè)液壓馬達(dá)，經(jīng)由減速機(jī)和動(dòng)力頭齒輪箱兩級(jí)減速之后，以低速大扭矩的形式通過動(dòng)力頭鍵套傳遞給鉆桿，再由鉆桿帶動(dòng)鉆斗旋轉(zhuǎn)，此工作裝置對(duì)摩阻式和機(jī)鎖式兩種鉆桿均適用。216桅桿桅桿是工作裝置上下滑移的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，也其支撐工作裝置的作用。SR200C型鉆機(jī)的桅桿根據(jù)盈利分析和疲勞測(cè)試，使用國(guó)外原裝進(jìn)口鋼材特質(zhì)的大截面箱型結(jié)構(gòu)桅桿，不僅能有效的防止開裂，還能滿足最佳壽命的期望值。22整機(jī)參數(shù)根據(jù)實(shí)際工況要求，結(jié)合已有旋挖轉(zhuǎn)機(jī)產(chǎn)品性能，SR200C型旋挖鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表見表21。表21主要技術(shù)參數(shù)表TAB21MAINPARAMETERSDESIGN主要性能參數(shù)最大輸出扭矩200KNM最大鉆孔直徑1800MM最大鉆孔深度60M鉆孔轉(zhuǎn)速723R/MIN主卷?yè)P(yáng)提升力200KN副卷?yè)P(yáng)提升力76KN主卷?yè)P(yáng)最大提升速度72R/MIN最大加壓力150KN最大起拔力160KN動(dòng)力頭行程4300MM整機(jī)重量60T23液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及要求SR200C型旋挖鉆機(jī)與其他工程機(jī)械的設(shè)計(jì)要求基本一樣，要求液壓系統(tǒng)和元件耐沖擊、耐振動(dòng)、工作平穩(wěn)可靠，使用壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)沿程損失和局部損失少，散熱系統(tǒng)能保證在滿載持續(xù)工況下油溫或溫升，配備良好的防塵、密封、過濾裝置，液85C45壓元件和管路震動(dòng)小、噪聲低；液壓系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況條件下具有良好的功率匹配，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)接近最佳穩(wěn)定工況，在作業(yè)循環(huán)中盡量充分的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。除此之外，液壓系統(tǒng)還必須有如下具體要求（1）對(duì)卷?yè)P(yáng)回路的要求SR200C型旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)液壓回路中的液壓馬達(dá)必須具備有足夠的輸出扭矩，以滿足最大提升力，因?yàn)樘徙@時(shí)，孔內(nèi)對(duì)鉆具會(huì)產(chǎn)生巨大的吸附力，為了克服靜力矩和慣性力矩，液壓馬達(dá)還必須具有良好的啟動(dòng)性能。必須有良好的調(diào)速性能，卷?yè)P(yáng)馬達(dá)必須滿足提升速度的需求，要求調(diào)速范圍較大，平穩(wěn)可靠，微調(diào)性好。防止重物超速下降，須設(shè)置限速回路。避免鉆桿在空中再次提升時(shí)滑降，必須設(shè)置制動(dòng)器，提鉆時(shí)，必須保證液壓馬達(dá)具有一定扭矩，制動(dòng)器才可以打開。2對(duì)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路的要求為了克服鉆孔的阻力矩，動(dòng)力頭液壓馬達(dá)必須具有足夠的驅(qū)動(dòng)力矩，因?yàn)殂@孔作業(yè)通過動(dòng)力頭液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)力頭液壓回路需要具有相當(dāng)靈敏的控制系統(tǒng)和緩沖裝置，還需要滿足快速旋轉(zhuǎn)的要求。（3）對(duì)上車回轉(zhuǎn)液壓回路的要求由于旋挖轉(zhuǎn)機(jī)是一種大型工程機(jī)械，所以上車回轉(zhuǎn)慣性負(fù)載比較大，啟動(dòng)制動(dòng)比較頻繁，因此，需要設(shè)置制動(dòng)、緩沖補(bǔ)油和防反轉(zhuǎn)的回路，使得旋挖鉆機(jī)制動(dòng)平穩(wěn)，防止傾翻。（4）鉆桿變幅調(diào)垂直回路需要有過載保護(hù)，防止傾翻。（5）為了滿足加壓回路快壓和慢壓功能，需設(shè)置平衡閥。（6）為了保證鉆機(jī)的平穩(wěn)性，行走和回轉(zhuǎn)回路需要互鎖。因?yàn)樵阢@孔時(shí)，要求行走和回轉(zhuǎn)平臺(tái)不能移動(dòng)，避免鉆偏或扭斷鉆桿3旋挖鉆機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工況分析31鉆進(jìn)時(shí)的工況分析鉆具鉆進(jìn)時(shí)，鉆具在孔底進(jìn)行掘削作業(yè)，鉆具在自重和加壓作用下回轉(zhuǎn)切削土體，并進(jìn)行裝載，鉆桿和鉆具及鉆具裝載的磚渣在泥漿內(nèi)回轉(zhuǎn)，需要克服切削刀具所受的阻力矩以及鉆桿鉆頭的回轉(zhuǎn)阻力矩，切削刀具所受的的土壤阻力主要有切削土體產(chǎn)生的阻力矩，包括被動(dòng)土壓力阻力矩；滑移面上的摩擦力阻力矩；沿切刀面的摩擦力阻力矩；切削刀側(cè)面的剪切452土體的阻力產(chǎn)生的阻力矩；切削刀背面切入土體的摩擦力阻力矩。而鉆桿鉆頭回轉(zhuǎn)的阻力矩主要包括鉆頭與孔壁表面摩擦阻力矩；鉆頭鉆桿回轉(zhuǎn)的慣性阻力矩；土體在鉆斗內(nèi)的回轉(zhuǎn)阻力矩。311被動(dòng)土壓力產(chǎn)生的阻力矩如圖所示的為切削刀所受的朗肯被動(dòng)土壓力F，如將一小塊土取出來，其所受的應(yīng)力應(yīng)如圖31所示，土體的破壞在與平面內(nèi)產(chǎn)生，當(dāng)增大到時(shí)，土體破壞。131MAX圖31朗肯土壓力（左）、土體應(yīng)力圖（右）FIG31THERANKINESOILPRESSURELEFT,SOILSTRESSRIGHT土體豎直方向所受應(yīng)力應(yīng)該是由以下三部分組成的一部分是鉆頭上表面上覆蓋的土產(chǎn)生的重力，一部分為孔內(nèi)灌入泥漿所產(chǎn)生的重力，還有一部分是旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)候軸向的壓力。（31）1MAXINPPK2C（32）3IN1THLS2（）利用公式求得切削刀因朗肯土壓力所受的阻力矩為（33）111HL1T2SMILPPIIIMFRKCBHR2式中H旋挖鉆進(jìn)深度（M），L旋挖鉆斗的高度（M），鉆孔內(nèi)泥漿的容重（），13KNM土壤的容重（），2T鉆進(jìn)的軸向壓力（KN），S軸向承壓面積（），2切削刀的寬度（M），1B切削刀的切削深度（M）HM切削刀的數(shù)量，第I個(gè)切削刀的切削半徑（M），LIRC土壤內(nèi)聚力,312滑移面上摩擦力產(chǎn)生的阻力矩切削刀所切削下來的土體將沿著與水平呈角度的滑移面滑移，如圖32所示。452滑移面上摩擦力是土與土之間的摩擦，土體要克服主應(yīng)力和在滑移面上所產(chǎn)生MAXIN的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力的作用而上移。切削刀因?yàn)橥寥阑泼婺Σ磷枇λ艿淖枇貫椋?4）M2131F21I1IBHCOSINMFR452IR式中土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)；2切削刀的寬度（M），1B切削刀的切削深度（M），H土壤內(nèi)摩擦角，刀具長(zhǎng)度（M）；1IR圖32土壤滑移面的摩擦阻力FIG32SOILSLIDINGFRICTIONRESISTANCE313沿切削刀面的摩擦力所產(chǎn)生的阻力矩切削刀切削下來的土體將沿著切削刀具的前角鞋面而上移，進(jìn)入到鉆斗容腔內(nèi)，如圖33所示。刀具前角斜面上土體需要克服主應(yīng)力和產(chǎn)生的摩擦阻力。MAXIN圖33切削刀面的摩擦阻力FIG33THECUTTINGSURFACEFRICTIONRESISTANCE切削刀因?yàn)橥寥阑泼婺Σ磷枇λ艿淖枇貫椋?5）133131SIN2COS2MMFIIIBHAAMFRR式中土壤與刀具的摩擦系數(shù)；1切削刀具的切削角，A切削刀的寬度（MM），1B切削刀的切削深度（M），H切削刀具的切削角，刀具長(zhǎng)度（M）；1IR314切削刀側(cè)面剪切土體產(chǎn)生的阻力矩在切削刀切削土體時(shí)，切削刀面與土體會(huì)發(fā)生剪切作用，影響切削刀的切入。如圖34所示圖34切削刀側(cè)面剪切土體的阻力FIG34CUTTINGSIDESHEARRESISTANCEOFTHESOIL切削刀側(cè)面剪斷土體時(shí)的阻力矩為（36）211431SINTANMIIHMCR式中切削刀的后角；刀尖角。切削刀的切削深度（M），1H切削刀具的切削角，土壤內(nèi)摩擦角，刀具長(zhǎng)度（MM），1IRC土壤內(nèi)聚力；315切削刀背面切入土體時(shí)產(chǎn)生的阻力矩作用在切削刀背面的法向反力是由水平反力所產(chǎn)生，如圖35所示。1213F圖35切削刀背面的摩擦阻力FIG35CUTTINGBACKFRICTIONRESISTANCE371MAX11HL1T2SPPFBHKCBH2382COSIN453913F13S2IINBHA切削刀切入的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力矩為（310）12131515TANMMIIIFMRR式中H旋挖鉆進(jìn)深度（M），L旋挖鉆斗的高度（M），鉆孔內(nèi)泥漿的容重（），13KNM土壤的容重（），2T鉆進(jìn)的軸向壓力（KN），S軸向承壓面積（），2M切削刀的寬度（MM），1B切削刀的切削深度（M）HM切削刀的數(shù)量，第I個(gè)切削刀的切削半徑，LIRC土壤內(nèi)聚力,316鉆斗與孔壁表面相互摩擦所產(chǎn)生的阻力矩鉆斗在切削土的過程中，由于鉆桿穩(wěn)定性的影響，會(huì)孔壁之間摩擦，可以采用朗肯主動(dòng)土壓力理論來求解。圖36鉆斗與孔壁作用力分析FIG36DRILLPIPEANDHOLEWALLFORCEANALYSIS由圖36可知，由于鉆斗的擾動(dòng)以及鉆斗與孔壁之間存在的間隙用于泥漿的流動(dòng)，可以看做鉆斗和孔壁是在混合摩擦的作用下，公式為，（311）2211MRLKP式中P鉆抖的側(cè)壓，L斗高（M）考慮到鉆斗與孔壁存在一定的間隙時(shí)側(cè)壓修正系數(shù)，1K1046K考慮到鉆斗與孔壁混合摩擦?xí)r摩擦力修正系數(shù)，。22R轉(zhuǎn)斗半徑（M）；317鉆頭和鉆桿回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性阻力矩動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿需要消耗一定的扭矩，按瓦西里也夫經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)換算求得扭矩為2M（312）2321M760ALDN式中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取，A5鉆孔內(nèi)泥漿的容重（），13KM鉆桿長(zhǎng)度（M），L鉆桿外徑（CM），D鉆桿轉(zhuǎn)速（R/MIN）；N318土體在鉆斗內(nèi)回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力矩斗的內(nèi)腔是鉆斗的裝載機(jī)構(gòu)，鉆斗一邊切削土體，一邊將切剩下來的土塊裝入鉆斗內(nèi)部，并隨著鉆斗的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)。如果鉆斗里充滿土，由圖37所示，圖37鉆斗的回轉(zhuǎn)阻力矩示意圖FIG37DRILLROTARYRESISTANCEMOMENTBUCKETFIGURE鉆斗圓柱體部分的回轉(zhuǎn)所消耗阻力矩為（313）2231SMFRLK式中主動(dòng)土壓力系數(shù)，SK2TAN45SKR鉆斗半徑（M）,土壤的容重（），23KML旋挖鉆斗的高度（M），而斗底圓錐體部分的阻力矩為（314）6COS2212413RHLM式中土壤的容重（），23KNMR鉆斗半徑（M）,L旋挖鉆斗的高度（M），土壤內(nèi)摩擦角，土壤與刀具的摩擦系數(shù)1切削刀的切削深度（M）；H因此旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)的總阻力矩為3151314521234FFMMM令土壤容重，泥漿容重，土壤內(nèi)聚力，3298/MKN31/MKNC8KPA13763,18942土壤內(nèi)摩擦角，鉆進(jìn)深度,土與鋼板之間的摩擦系PKP8H0數(shù)，土壤內(nèi)摩擦系數(shù)，鉆斗直徑，斗齒寬，軸壓力10206D51B64，斗高，斗齒平均插入深度，鉆斗轉(zhuǎn)速726，5TN15LM1HM/MINR切削刀具的切削角，切削刀具的后角，切削刀具的刀尖角，切削刀60A235數(shù)，。10I1R371245R1354R1462971R帶入上述參數(shù)，可以算出則可得旋挖鉆進(jìn)阻力矩為853MKNM所以SR200C型旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭鉆進(jìn)總阻力矩（SR200C20TKNM型旋挖鉆機(jī)設(shè)計(jì)最大輸出扭矩）。32卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的工況分析旋挖鉆機(jī)配置的主卷?yè)P(yáng)主要功能是用來實(shí)現(xiàn)鉆桿、鉆頭的提升和下放，副卷?yè)P(yáng)是完113452122348,69,00,0FFMKNMKKNM成施工過程中的輔助吊裝作業(yè)，如吊裝鉆斗和鋼筋籠，旋挖鉆機(jī)的輔助起重設(shè)備，副卷?yè)P(yáng)不會(huì)直接參與施工的鉆進(jìn)過程，其負(fù)載小并且較為穩(wěn)定，根據(jù)SR200C型旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)主參數(shù)，副卷?yè)P(yáng)最大提升力是76KN，由一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定副卷?yè)P(yáng)的提升速度，因此，副卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工況不再具體分析。38/MINV321主卷?yè)P(yáng)工況分析和計(jì)算旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)提升系統(tǒng)主要負(fù)載有鉆桿重量、鉆斗（含滿斗渣土）重量；1G2G提升時(shí)，泥漿、孔壁等對(duì)鉆桿、鉆斗上升的阻力、滑輪組摩擦力；卷?yè)P(yáng)突然啟動(dòng)與2F1F停止時(shí)，鉆桿及鉆斗（含滿斗渣土）產(chǎn)生的慣性力。系統(tǒng)的負(fù)載全部都要依靠主卷?yè)P(yáng)AF提供的拉力F來克服，如果施工為靜漿護(hù)壁時(shí)，由于鉆斗及部分鉆桿會(huì)位于泥漿液面以下，泥漿將會(huì)對(duì)系統(tǒng)提供一個(gè)與慣性負(fù)載作用方向相反的浮力，而當(dāng)鉆桿、鉆斗提出F泥漿液面時(shí)，不產(chǎn)生浮力。受力分析簡(jiǎn)圖如下圖38所示F圖38主卷?yè)P(yáng)提升系統(tǒng)受力分析簡(jiǎn)圖FIG38ANALYSISOFSTRESSOFHOISTINGSYSTEMOFMAINHOIST令鉆桿質(zhì)量為、鉆斗（含滿斗渣土）質(zhì)量為，泥漿密度則1M2M3140/KGM（316）1GG（317）2（318）FFV（319）12AM卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)滑輪組摩擦阻力與其他負(fù)載相比可以忽略到不計(jì)。此外，當(dāng)主卷?yè)P(yáng)不受泥漿浮力作用時(shí)，主卷?yè)P(yáng)的負(fù)載最大，即32012GAFFF帶入?yún)?shù)，令，（1800MM截齒雙底撈砂斗，帶滿斗土，1980MKG24560KG1800MM為SR200C型旋挖鉆機(jī)最大施工孔徑），（即在03S內(nèi)鉆桿、鉆斗由23/AMS加速到），主要考慮到抽吸壓力、泥漿約束力，取，則計(jì)算得0/S/S2F250FN1968FKN所以主卷?yè)P(yáng)最大阻力（主卷?yè)P(yáng)設(shè)計(jì)最大提升力），所以MAX196820FK主卷?yè)P(yáng)的設(shè)計(jì)最大提升力滿足工作要求。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，SR200C型旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)的最大提升速度為72R/MIN。33變幅機(jī)構(gòu)的工況分析如圖39所示，變幅機(jī)構(gòu)由平行四邊形機(jī)構(gòu)以及三角形機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分構(gòu)成，旋挖鉆機(jī)進(jìn)行變幅時(shí)，動(dòng)臂的變幅油缸和桅桿的變幅油缸交替著動(dòng)作，平行四邊形的機(jī)構(gòu)靠動(dòng)臂變幅油缸的伸縮通過平行四邊形機(jī)構(gòu)使桅桿來遠(yuǎn)離機(jī)體或著靠近機(jī)體，桅桿的角度是通過桅桿變幅油缸的伸縮通過三角形機(jī)構(gòu)作用來的改變的，以調(diào)節(jié)桅桿相對(duì)水平面的角度，直至將鉆桅調(diào)整至合適的位置和姿態(tài)，以鉆機(jī)平行四邊形機(jī)構(gòu)在支撐桿水平狀態(tài)工作時(shí)為例進(jìn)行力學(xué)分析。圖39四邊形機(jī)構(gòu)受力分析圖FIG38FORCEDIAGRAMOFPARALLELOGRAMMECHANISM將三角形，桅桿油缸，桅桿及工作裝置視為一體，設(shè)其重心為圖示點(diǎn)，重力方向垂直向下，作用力方向與水平線夾角為，變幅油缸對(duì)鉸點(diǎn)作用力為，動(dòng)臂對(duì)鉸點(diǎn)作用力為，支撐桿對(duì)鉸點(diǎn)作用力為。以動(dòng)臂與變幅油缸公共鉸點(diǎn)為受力分析點(diǎn)，可以得到以下工式321321FLG3221SIN323231COSF令，帶入計(jì)算得2156,4GTA1530SINGFKNA所以動(dòng)臂變幅油缸最大負(fù)載。530K根據(jù)旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合整機(jī)的穩(wěn)定性等安全因素考慮，動(dòng)臂液壓缸的推進(jìn)速度設(shè)定為。27/VMS由于桅桿變幅油缸與動(dòng)臂變幅油缸的負(fù)載相近，不再做區(qū)分分析，推進(jìn)速度設(shè)定為。38/VS34行走裝置的工況分析SR200C型旋挖鉆機(jī)的行走部分設(shè)計(jì)采用的是全液壓的履帶行走裝置，采用低速大扭矩液壓馬達(dá)經(jīng)由行走減速器驅(qū)動(dòng)履帶驅(qū)動(dòng)輪行走，履帶后輪是驅(qū)動(dòng)輪。行走裝置運(yùn)行的時(shí)候發(fā)出的牽引力必須克服以下阻力履帶的內(nèi)阻力、土壤變形等的運(yùn)行阻力、坡度阻力和轉(zhuǎn)彎阻力等阻力。在四種運(yùn)行阻力里，坡度阻力和轉(zhuǎn)彎阻力最大，在旋挖鉆機(jī)行走阻力中可以占到總阻力的三分之二，尤其是旋挖鉆機(jī)的原地轉(zhuǎn)彎阻力，比機(jī)械式的繞一條履帶轉(zhuǎn)彎阻力大很多，但是轉(zhuǎn)彎和爬坡不是同時(shí)進(jìn)行的。所以旋挖鉆機(jī)的行走機(jī)構(gòu)負(fù)載最大處發(fā)生在旋挖鉆機(jī)爬坡運(yùn)行或者原地轉(zhuǎn)彎時(shí)，即324MAX124W或325AX134式中土壤變形對(duì)履帶行走裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力；1W坡度阻力；2履帶式運(yùn)行裝置轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的阻力；3履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力。4旋挖鉆機(jī)行走運(yùn)行阻力的計(jì)算，有經(jīng)驗(yàn)公式得3261WWG3272SINA3283WG（078）32945其中運(yùn)行比阻力，此值選取與道路種類有關(guān)，見表32；1W旋挖鉆機(jī)自重；G坡角，??；A10A履帶與地面的旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)，取。056表32運(yùn)行阻力比值表TAB32THERUNNINGRESISTANCERATIOTABLE地面種類運(yùn)行阻力比高級(jí)公路（瀝青）003004中等公路（原石砌的）005006堅(jiān)實(shí)土路006009野路009012深砂、沼地、耕地010015帶入以下參數(shù)，令，計(jì)算得10A1506GT2349,13WN則MAXMAX280,780所以SR200C型旋挖鉆機(jī)行走裝置最大運(yùn)行阻力3N牽引力計(jì)算原則是行走裝置的牽引力應(yīng)大于總阻力。據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)于旋挖鉆機(jī)的行走牽引力T與機(jī)重G取如下比例關(guān)系，即3300785TG式中驅(qū)動(dòng)輪的扭矩；KM驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑；R履帶牽引力。T所以取（行走部最大運(yùn)行阻力）。420W3780N由于SR200C型旋挖鉆機(jī)整機(jī)設(shè)備很重，慣性比較大，所以主要行走運(yùn)輸由其他運(yùn)輸設(shè)備來完成，SR200C型旋挖鉆機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要用于施工現(xiàn)場(chǎng)部分工況需求的行走，其行走速度比較慢，行走工況時(shí)間短，因此設(shè)定其行走速度為。25/VKMH4旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)及工作原理設(shè)計(jì)旋挖鉆機(jī)同其他的工程機(jī)械一樣，對(duì)液壓系統(tǒng)和元件的要求較高，要求液壓系統(tǒng)和元件耐沖擊、耐振動(dòng)、工作平穩(wěn)、可靠性好、使用壽命長(zhǎng)、容積效率高、系統(tǒng)的沿程損失和局部損失少、散熱性好、配備良好的防塵，密封，過濾裝置、液壓元件和管路振動(dòng)小、噪聲低。旋挖鉆機(jī)的液壓工作原理比較復(fù)雜，可以這么說，旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)是旋挖鉆機(jī)非常重要的組成部分，旋挖鉆機(jī)的整體性能的好壞基本上是由液壓系統(tǒng)決定，所以設(shè)計(jì)好旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)是設(shè)計(jì)一款優(yōu)秀的旋挖鉆機(jī)的重要一步。41液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹液壓系統(tǒng)作為旋挖鉆機(jī)的重要組成部分之一，決定著旋挖鉆機(jī)的整機(jī)性能。根據(jù)一般的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，SR200C型旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用斜軸式變量雙泵作為旋挖鉆機(jī)的主泵，控制主要由M7和M4閥組成，執(zhí)行元件包括有液壓馬達(dá)、液壓缸等。工作時(shí)，液壓泵分別供油給M7主閥和M4輔助閥、伺服閥以及油冷卻系統(tǒng)。M7主閥分別控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)、副卷?yè)P(yáng)馬達(dá)和左右行走馬達(dá)。M4閥作為輔助多路閥分別控制加壓油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、變幅油缸和履帶伸縮油缸。主閥和輔助閥分別由先導(dǎo)閥控制，先導(dǎo)閥安裝在司機(jī)室內(nèi)坐椅兩側(cè)。42旋挖鉆機(jī)主要液壓回路SR200C型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)由各主要機(jī)構(gòu)液壓回路組成，主要包括泵控回路、變幅回路、動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)回路、加壓回路、主副卷?yè)P(yáng)回路、上車回轉(zhuǎn)回路、行走回路。421泵控回路旋挖鉆機(jī)的主回路采用變量泵，先導(dǎo)回路和冷卻回路采用定量泵，為了節(jié)能高效，往往會(huì)對(duì)泵控回路的變量泵采取功率控制和流量控制這兩種控制方式。SR200C型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)主泵在設(shè)計(jì)上采用力士樂A10VO型液壓泵，具有負(fù)載敏感控制、壓力切斷控制，液壓原