目錄前言 11國內(nèi)外旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r及前景 31.1國外旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 31.2國內(nèi)旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 52旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)組成與工作原理研究 72.1旋挖鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)整機(jī)布置 72.1.1行走裝置 72.1.2回轉(zhuǎn)平臺(tái) 82.1.3變幅裝置 82.1.4卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 82.1.5工作裝置 82.1.6桅桿 92.2整機(jī)參數(shù) 92.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 93旋挖鉆機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工況分析 113.1鉆進(jìn)工況分析 113.1.1被動(dòng)土壓力產(chǎn)生的阻力矩 113.1.2滑移面上的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩 123.1.3沿切削刀面的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩 143.1.4切削刀側(cè)面剪切土體的阻力產(chǎn)生的阻力矩 153.1.5切削刀背面切入土體的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩 163.1.6鉆斗與孔壁表面摩擦產(chǎn)生的阻力矩 173.1.7鉆頭鉆桿回轉(zhuǎn)的慣性阻力矩 183.1.8土體在鉆斗內(nèi)的回轉(zhuǎn)阻力矩 183.1.9鉆進(jìn)速度分析 203.2卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工況分析 203.2.1主卷揚(yáng)工況分析與計(jì)算 203.3變幅機(jī)構(gòu)工況分析 223.4回轉(zhuǎn)機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工況分析 233.4.1回轉(zhuǎn)阻力矩分析 233.4.2回轉(zhuǎn)阻力矩計(jì)算 233.5行走裝置的工況分析 254旋挖鉆機(jī)液壓工作原理設(shè)計(jì) 274.1液壓系統(tǒng)簡介 274.2主要液壓回路設(shè)計(jì) 274.2.1泵控回路 274.2.2動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路 284.2.3加壓回路 284.2.4主、副卷揚(yáng)回路 294.2.5變幅回路 314.2.6上車回轉(zhuǎn)回路 314.2.7行走回路 325液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與主要液壓元件選型 345.1動(dòng)力頭馬達(dá)參數(shù)計(jì)算 345.2主卷揚(yáng)馬達(dá)參數(shù)計(jì)算 355.3副卷揚(yáng)馬達(dá)參數(shù)計(jì)算 355.4上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)參數(shù)計(jì)算 365.5行走馬達(dá)參數(shù)計(jì)算 375.6液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 375.6.1加壓油缸設(shè)計(jì)計(jì)算 385.6.2動(dòng)臂變幅油缸設(shè)計(jì)計(jì)算 395.6.3鉆桿變幅油缸設(shè)計(jì)計(jì)算 405.7液壓泵的流量壓力計(jì)算 415.7.1系統(tǒng)工作壓力的確定 415.7.2泵的流量確定 415.8主油管管徑的確定 425.9油箱容量的確定 435.10主要液壓元件選型 436液壓系統(tǒng)驗(yàn)算 446.1系統(tǒng)功率損失驗(yàn)算 456.2系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 457技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析 478結(jié)論 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50附錄A 51附錄B 61裴冬永：TR280型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE72PAGE71前言隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基本建設(shè)范圍的持續(xù)拓寬，以人為本和保護(hù)環(huán)境的理念及至相關(guān)法津法規(guī)實(shí)施的不斷強(qiáng)化，使樁基礎(chǔ)特別是現(xiàn)澆混凝土灌注樁基礎(chǔ)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)是一種專門的灌注樁成孔作業(yè)施工機(jī)械，廣泛用于市政建設(shè)、公路和鐵路橋梁、高層建筑等基礎(chǔ)施工，配合不同的鉆頭，適應(yīng)于適用粘土，粉土、砂土、淤泥質(zhì)土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層等各種地質(zhì)的成孔作業(yè)，可以適應(yīng)微風(fēng)化巖層的施工，適用于我國大部分地區(qū)的土壤及地質(zhì)條件。近年來，旋挖鉆機(jī)作為鉆孔灌注樁施工中一種較為先進(jìn)的施工機(jī)械，因其適應(yīng)樁徑范圍廣、樁位定位準(zhǔn)確、成孔質(zhì)量好、自動(dòng)化程度高、移動(dòng)靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是其具有高環(huán)保性和工作效率，在城市高層建筑基礎(chǔ)及高速公路橋梁樁基施工中，顯示出明顯的優(yōu)越性，其工作狀態(tài)如圖1所示。圖1旋挖鉆機(jī)工作狀態(tài)圖Fig.1Rotarydrillingrigworkingstatediagram青藏鐵路、北京奧運(yùn)等大型工程的建設(shè)，推動(dòng)著我國基建對(duì)于旋挖鉆機(jī)的需求進(jìn)一步擴(kuò)大，而我國各地高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、城市地鐵和高層建筑的建設(shè)發(fā)展，推動(dòng)著我國旋挖鉆機(jī)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是近年來，隨著我國高鐵，城市地鐵等項(xiàng)目的進(jìn)入“井噴式”發(fā)展的高速期，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正掀起了一個(gè)新的高潮，更是進(jìn)一步推動(dòng)我國旋挖鉆機(jī)行業(yè)的高速發(fā)展。市場(chǎng)需求的高漲吸引了國內(nèi)大型工程機(jī)械企業(yè)的爭相進(jìn)入，三一、徐工、中聯(lián)重科和山河智能等紛紛涉足，并迅速搶占了市場(chǎng)份額。2005年后，國內(nèi)品牌旋挖鉆機(jī)已基本替代了國外品牌，2006年以來，旋挖鉆銷量更是連年呈現(xiàn)跨越式增長。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)旋挖鉆銷量在2009年達(dá)到1200臺(tái)，2010年突破1700臺(tái)，2011年達(dá)到1800臺(tái)左右。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)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)，其中國產(chǎn)占90%左右，國外二手旋挖鉆也有一定比例，約為5%。而作為目前國產(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)成為制約國產(chǎn)旋挖鉆機(jī)發(fā)展的重要因素之一，本文以國產(chǎn)某型旋挖鉆機(jī)為基礎(chǔ)，借鑒國外先進(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。1國內(nèi)外旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r及前景1.1國外旋挖鉆機(jī)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，第二次世界大戰(zhàn)前，美國CALWELD首先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機(jī)。二十世紀(jì)五十年代，法國BENOTO將全套管鉆機(jī)應(yīng)用于樁基礎(chǔ)施工，而后由歐洲各國將其組合并不斷完善，發(fā)展成為今天的多功能組合模式。

意大利土力公司首先從美國將安裝在載重汽車上和附著在履帶起重機(jī)上的鉆機(jī)引入歐洲，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，1960年德國維爾特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1960年從美國引進(jìn)CALWELD旋挖鉆機(jī)，同時(shí)加藤制作所開發(fā)了15-H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)一步促進(jìn)了旋挖鉆機(jī)技術(shù)在日本的發(fā)展。日本的旋挖鉆機(jī)扭矩比歐洲的同類產(chǎn)品小。目前國外的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為：德國：BAUER、LIEBHERR、Delmag、WIRTH、MGF，意大利SoilMec、MAIT、CMV、CASAGRANDE、IMT、ENTEGO；西班牙：LLAMADA。日本：日車車輛、HITACHI、住友、加藤；芬蘭：JUNTTAN、TAMROCK；美國：APE、Ingersoll-Rand；英國：BSP等。國外的旋挖鉆機(jī)一般都設(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)配有各種保險(xiǎn)裝置（如防止帶負(fù)載起動(dòng)和卷揚(yáng)機(jī)超高限位等)但各家公司的旋控鉆機(jī)都有自己的技術(shù)特點(diǎn)。具體分析如下：德國寶峨公司其產(chǎn)品系列為BG12~BG25：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)整采用大三角形支撐結(jié)構(gòu)。遮設(shè)計(jì)可以加大變幅油缸安裝距，增大鉆桅的穩(wěn)定性。但他也使轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)變的復(fù)雜，且升高了運(yùn)輸時(shí)的整車高度。國外車型中也僅有BAUER公司一家使用此結(jié)構(gòu)。另一個(gè)特點(diǎn)是主副卷揚(yáng)都安裝在鉆桅上，節(jié)省了回轉(zhuǎn)平臺(tái)上的安裝空間，便于轉(zhuǎn)臺(tái)的布置。這一結(jié)構(gòu)使其整機(jī)外形較小，特別是回轉(zhuǎn)平臺(tái)與底盤顯得小，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，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)置深度的要求而增設(shè)的變矩器。MAlT公司目前已開發(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、HR130／60、HR180、HR260、HR300-570、HR240—800均為多功能設(shè)計(jì)，即該系列鉆機(jī)在具有鉆孔樁的功能外，通過更換不同的工作裝置，還同時(shí)具有長螺旋(CFA)、地連墻、預(yù)制樁、切割樁、全套管等施工的性能。在最近幾年研制的中、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、交通等一些狹窄地段施工，直徑為250~800mm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、高壓旋噴等施工。在MAlT公司系列旋挖鉆機(jī)中，集國外鉆機(jī)最大輸出扭矩與最小機(jī)型為一身機(jī)型HR240—800鉆機(jī)，最大鉆進(jìn)扭矩為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)定性好，重量輕，可配預(yù)留裝置實(shí)現(xiàn)多功能，并具有上下車水平調(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，自鎖式鉆桿為短鍵嵌人式可保證快速加鎖和解鎖，而且鉆桿的材料采用專利配方，同時(shí)配有鉆桿支架，另外卷揚(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)設(shè)置了功率及扭矩輸出分級(jí)系統(tǒng)，扭矩輸出有3擋，即大扭矩低轉(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，設(shè)置不同的“扭矩轉(zhuǎn)數(shù)”擋位和“功率”擋位，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。意馬公司采用卡特彼勒履帶底盤，鉆桿配有導(dǎo)向滑輪架以防止鉆孔偏斜，動(dòng)力頭裝有油浴式潤滑、冷卻系統(tǒng)和清洗泵，液壓系統(tǒng)主油路采用雙路傳遞功率設(shè)計(jì)，整機(jī)液壓系統(tǒng)為先導(dǎo)負(fù)反饋恒功率變量自動(dòng)控制系統(tǒng)，主卷揚(yáng)機(jī)具有鉆桿觸地自停和動(dòng)力頭隨動(dòng)裝置以防止亂繩和損壞鋼絲繩。NCB公司的鉆機(jī)配自制底盤動(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)為先導(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)力頭有減振裝量和清洗泵。卷揚(yáng)機(jī)具有過載保護(hù)和限位保護(hù)裝置，另外在長螺旋鉆孔施工時(shí)，由電腦控制混凝土灌人量。CMV公司的鉆機(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，采用平行連桿機(jī)構(gòu)加三角形支撐型式，動(dòng)力頭可按土層自動(dòng)調(diào)整扭矩和轉(zhuǎn)速。[1]1.2國內(nèi)旋挖鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r1984年天津探礦機(jī)械廠首次從美國RDI企業(yè)引起車載式旋挖鉆機(jī)，1988年北京城建工程機(jī)械廠仿制土力企業(yè)1.5m直徑附著式旋挖鉆機(jī)，1994年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國BSP企業(yè)附著式旋挖鉆機(jī)，1998年上海市金泰股份有限公司與寶峨合作組裝bg15，1999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)，2001年經(jīng)緯巨力第一臺(tái)旋挖鉆機(jī)試制成功，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，產(chǎn)銷兩旺。目前，國內(nèi)的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為：湖南山河智能、湖南三一、徐工、中聯(lián)重科、徐州東明、北京巨力、天津?qū)毝?、石家莊煤機(jī)、連云港黃海、哈爾濱四海、內(nèi)蒙古北方重汽、宇通重工、南車時(shí)代、山東鑫國、鄭州勘察等。我國最近幾年開發(fā)的旋挖鉆機(jī)技術(shù)水平起點(diǎn)高，但品種少，還不能滿足不斷發(fā)展的基礎(chǔ)施工市場(chǎng)的需要。目前國內(nèi)旋挖鉆機(jī)生產(chǎn)廠家一般是在參考國外同婁型產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)的，有的甚至是引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)。所選用關(guān)鍵件一般為進(jìn)口件，技術(shù)水平基本上達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。但品種較少，基本上屬于動(dòng)力頭扭矩在180～220kNm之間，最大鉆孔直徑2m，最大鉆深60m的產(chǎn)品，有待進(jìn)一步向兩頭發(fā)展，開發(fā)最大鉆孔直徑12m和3m左右的旋挖鉆機(jī)，以滿足市場(chǎng)需要。國內(nèi)主要生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀分析如下。徐工集團(tuán)主要產(chǎn)品有RD15RD18、RD22三種旋挖鉆孔機(jī)，是國內(nèi)較早專業(yè)生產(chǎn)大口徑液壓旋挖鉆機(jī)的廠家。該系列鉆機(jī)是在廣泛吸收國外同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的商新技術(shù)產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)達(dá)到了當(dāng)代國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，液壓件等美鍵零部件采用國際化配套，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，方便人工揉作，控制器、傳感器等主要電氣元件采用進(jìn)口件，提高了產(chǎn)品可靠性。采用液壓先導(dǎo)控制，操作方便舒適。該系列鉆機(jī)采用進(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250kNm，最大成孔直徑2500mm，具有充足的功率儲(chǔ)備，完全可以滿足在中國高原地區(qū)的施工。徐工鉆機(jī)目前主要采用進(jìn)口鉆桿，整機(jī)具有主副卷揚(yáng)防過卷安全保護(hù)、變幅安全限位、駕駛室內(nèi)先導(dǎo)控制切斷等可靠的安全保護(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)外型美觀大方，主要結(jié)構(gòu)件采用高強(qiáng)度低臺(tái)金結(jié)構(gòu)鋼焊接而成，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)械有限公司是香港中國基礎(chǔ)工程有限公司(CFC)10O％投資控股企業(yè)。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有ZY120、ZY160、ZY200等機(jī)型，其產(chǎn)品主要元件采用進(jìn)口件，包括鉆桿在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件均為自制件，功能及技術(shù)性能與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相似，動(dòng)力頭采用雙速減速機(jī)及單級(jí)平行軸齒輪減速增扭，所選發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大，可在高原等惡劣條件下作業(yè)。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)是該公司在引進(jìn)芬蘭永騰公司技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用技貿(mào)結(jié)合的方式生產(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，制造成本較高，因此售價(jià)大大高于國內(nèi)同類產(chǎn)品機(jī)型，市場(chǎng)競(jìng)爭力有待提高。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，與吉林大學(xué)聯(lián)合研制了ZY-200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)選用美國cuMMfNs發(fā)動(dòng)機(jī)，可以旋挖直徑2m，鉆深60m的樁孔。天津?qū)毝牍臼堑聡鴮毝牍驹O(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)力頭為雙級(jí)扭矩輸出，當(dāng)小扭矩輸出時(shí)，最大鉆進(jìn)速度可達(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，長度范圍為30~58m，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為145kW，耗油量小，主要適合于在平原施工。三一重機(jī)主要產(chǎn)品是SR220C型，最大扭矩220kN·m，最大成孔直徑2000mm。該機(jī)配置特點(diǎn)是底盤車體采用進(jìn)口卡特彼勒可擴(kuò)展底盤：動(dòng)力頭采用雙馬達(dá)雙減速機(jī)結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)采用力士樂元件：整機(jī)結(jié)構(gòu)布置與IMT公司機(jī)型類似。因該機(jī)采用進(jìn)口底盤，成本較高。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相同，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)均采用自制底盤國產(chǎn)化鉆桿，動(dòng)力頭為國內(nèi)同一家公司生產(chǎn)，技術(shù)水平相差無幾。[1]2旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)組成與工作原理研究2.1旋挖鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)整機(jī)布置鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)由行走裝置、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、變幅裝置、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、工作裝置、桅桿構(gòu)成。旋挖鉆機(jī)總體布置應(yīng)從保證其主要工作性能出發(fā)，它對(duì)鉆機(jī)的性能、使用和制造等方面都將產(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)、工藝和使用等方面要求。工作狀態(tài)采用立式布置，旋挖鉆機(jī)鉆孔作業(yè)時(shí)孔的定位和卸土，鉆機(jī)采用了上下車的回轉(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)實(shí)現(xiàn)了鉆桅的自動(dòng)升降，工作需要移動(dòng)位置或運(yùn)輸時(shí)，通過鉆桅的支承油缸使鉆桅收放到水平狀態(tài)，傳統(tǒng)鉆機(jī)必須借助吊車來完成鉆具的拆裝，這樣不但浪費(fèi)時(shí)間而且也增加了施工的輔助費(fèi)用，本鉆機(jī)采用的平行四邊形機(jī)構(gòu)和三角形機(jī)構(gòu)的變幅機(jī)構(gòu)，使鉆桅自行起落，在行走過程和運(yùn)輸時(shí)無需拆卸鉆桅。這樣布置的增加了鉆機(jī)的穩(wěn)定性和使用的安全性。圖2-1為鉆機(jī)的工作和運(yùn)輸狀態(tài)。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.卷揚(yáng)總成6.上車回轉(zhuǎn)總成7.行走總成圖2-1工作和運(yùn)輸狀態(tài)圖Fig.2-1Workandtransportstatediagram2.1.1行走裝置TR280型鉆機(jī)采用的是專用的履帶底盤結(jié)構(gòu)，主要功用是把發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)殂@機(jī)在地面上的行走移動(dòng)，如圖2-2所示，其結(jié)構(gòu)主要由引導(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)等組成，四輪一帶均采用進(jìn)口卡特比勒原裝產(chǎn)品，具有可靠度高、剛性好、承載力大、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。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2-2行走裝置圖Fig.2-2Thewalkingdevice2.1.2回轉(zhuǎn)平臺(tái)回轉(zhuǎn)平臺(tái)主要由回轉(zhuǎn)減速機(jī)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)支承、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、燃油液壓油箱、機(jī)架等組成，其作用是承載工作體重量，并使之隨回轉(zhuǎn)平臺(tái)按要求回轉(zhuǎn)，且回轉(zhuǎn)速度的快慢可以通過液壓手柄的比例閥進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和控制。2.1.3變幅裝置TR280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0～90°自動(dòng)無級(jí)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)工作和運(yùn)輸狀態(tài)的快速轉(zhuǎn)換以及鉆孔位的快速找正。2.1.4卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)TR280型鉆機(jī)布置主、副兩個(gè)卷揚(yáng)，主卷揚(yáng)起提升鉆桿、鉆具上下運(yùn)動(dòng)的作用，其最大提升力約２４噸；副卷揚(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)，最大提升力約１１噸。兩卷揚(yáng)均采用進(jìn)口減速機(jī)和馬達(dá)，其使用壽命和可靠性得到很大保證。主卷揚(yáng)布置于桅桿下部，不僅有利于操作人員實(shí)時(shí)對(duì)主卷揚(yáng)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控，還能大大降低工作時(shí)桅桿承受的彎矩，從而使桅桿重量更輕、結(jié)構(gòu)更合理、使用壽命更長，進(jìn)而降低整機(jī)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)難度。2.1.5工作裝置TR280型鉆機(jī)的工作裝置主要由動(dòng)力頭、鉆桿、鉆斗等組成，液壓泵輸出的高壓液壓油帶動(dòng)動(dòng)力頭上的２個(gè)液壓馬達(dá)，經(jīng)行星減速機(jī)和動(dòng)力頭齒輪箱兩級(jí)減速后，以低速大扭矩的形式通過動(dòng)力頭鍵套傳遞給鉆桿，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。動(dòng)力頭采用的減速機(jī)和馬達(dá)均采用進(jìn)口產(chǎn)品，鉆桿和鉆斗由國內(nèi)鉆具專業(yè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行定制生產(chǎn)。2.1.6桅桿桅桿是工作裝置的安裝支撐部件，也是工作裝置上下滑移的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。TR280型鉆機(jī)的桅桿根據(jù)盈利分析和疲勞測(cè)試，使用瑞典原裝進(jìn)口鋼材特質(zhì)的大截面箱型結(jié)構(gòu)桅桿，不僅能有效防止開裂，還能滿足最佳壽命的期望值。2.2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，TR280型旋挖鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表見表2-1。表2-1主要技術(shù)參數(shù)表Tab.2-1Mainparametersdesign主要性能參數(shù)最大輸出扭矩280KN·m最大鉆孔直徑2500m最大鉆孔深度85m鉆孔轉(zhuǎn)速6～23r/min主卷揚(yáng)提升力240KN副卷揚(yáng)提升力110KN主卷揚(yáng)最大提升速度63r/min最大加壓力180KN最大起拔力200KN加壓行程6000mm整機(jī)重量76.22T2.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求由TR280型旋挖鉆機(jī)實(shí)際工況特點(diǎn)可知，TR280型旋挖鉆機(jī)與其他工程機(jī)械一樣，要求液壓系統(tǒng)和元件能耐沖擊、耐振動(dòng)、工作平穩(wěn)可靠，使用壽命長，容積效率高，系統(tǒng)沿程和局部損失少，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)接近各自的最佳穩(wěn)定工況，在作業(yè)循環(huán)中盡量充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。除此之外，液壓系統(tǒng)還必須有如下要求：（1）對(duì)卷揚(yáng)回路的要求=1\*GB3①由于提鉆時(shí)，孔內(nèi)對(duì)鉆具產(chǎn)生巨大的吸附力，所以TR280型旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)液壓回路中液壓馬達(dá)必須具備足夠的輸出扭矩，滿足最大提升力的要求，液壓馬達(dá)還必須具有良好的啟動(dòng)性能，以便克服靜力矩和慣性力矩。=2\*GB3②卷揚(yáng)馬達(dá)必須滿足提升速度的需，必須具有良好的調(diào)速性能，要求調(diào)速范圍大，平穩(wěn)且可靠，操作方便，微調(diào)性好。=3\*GB3③必須設(shè)置限速回路，防止重物超速下降。=4\*GB3④必須設(shè)置制動(dòng)器，在提鉆時(shí)，必須保證液壓馬達(dá)具有一定扭矩后，制動(dòng)器才打開，避免鉆桿在空中再次提升時(shí)產(chǎn)生滑降。=5\*GB3⑤為保證卷揚(yáng)提升速度，有時(shí)需要雙泵合流。(2)對(duì)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路的要求鉆孔作業(yè)是通過動(dòng)力頭液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，因此，動(dòng)力頭液壓液壓馬達(dá)必須具有足夠的驅(qū)動(dòng)力矩，以克服鉆孔阻力矩。此外，動(dòng)力頭還需要回轉(zhuǎn)急?；蚩焖賿佂?，為保證這些需求，需要?jiǎng)恿︻^液壓回路有相當(dāng)靈敏的控制系統(tǒng)和緩沖裝置，還需滿足快速旋轉(zhuǎn)要求。（3）對(duì)上車回轉(zhuǎn)液壓回路的要求由于TR280型旋挖轉(zhuǎn)機(jī)上車回轉(zhuǎn)慣性負(fù)載大，啟動(dòng)制動(dòng)頻繁，所以，上回轉(zhuǎn)回需要設(shè)置制動(dòng)、緩沖補(bǔ)油和防反轉(zhuǎn)回路，達(dá)到制動(dòng)平穩(wěn)，防止傾翻。（4）行走機(jī)構(gòu)需要有完善的防滑坡限速、行走制動(dòng)裝置。（5）鉆桿變幅調(diào)垂直回路需要有過載保護(hù)，防止傾翻。（6）為滿足加壓回路快壓和慢壓功能，需設(shè)置平衡閥。（7）在鉆孔時(shí)，要求行走和回轉(zhuǎn)平臺(tái)必須不能動(dòng)作，避免鉆偏或扭斷鉆桿。（8）行走和回轉(zhuǎn)回路必須能互鎖，保證鉆機(jī)平穩(wěn)性。3旋挖鉆機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工況分析3.1鉆進(jìn)工況分析旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆具鉆進(jìn)時(shí)，鉆具在孔底掘削作業(yè)，在鉆具自重和加壓作用下一邊回轉(zhuǎn)切削土體，一邊裝載，鉆桿和鉆具及鉆具裝載的磚渣在泥漿內(nèi)回轉(zhuǎn)，所要克服的阻力矩包括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)土壓力產(chǎn)生的阻力矩；滑移面上的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩；沿切刀面的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩；切削刀側(cè)面的剪切土體的阻力產(chǎn)生的阻力矩；切削刀背面切入土體的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩。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產(chǎn)生的阻力矩；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。3.1.1被動(dòng)土壓力產(chǎn)生的阻力矩如圖所示為切削刀所受的朗肯被動(dòng)土壓力F，將一小塊土體取出，其所受的應(yīng)力如圖3-1所示，土體的破壞在與所決定的平面內(nèi)產(chǎn)生，當(dāng)增大到時(shí)，土體產(chǎn)生破壞，則(3-1)圖3-1朗肯土壓力（左）、土體應(yīng)力圖（右）Fig.3-1TheRankinesoilpressure(left),soilstress(right)土體豎直方向所受應(yīng)力由三部分組成：一部分為鉆頭上表面的覆土產(chǎn)生的重力，一部分為孔內(nèi)灌入泥漿產(chǎn)生的重力，另一部分為旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)的軸向壓力。假設(shè)鉆斗內(nèi)即將裝滿土，則垂直主應(yīng)力為(3-2)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（）；——土壤的容重（）；T——鉆進(jìn)的軸向壓力（kn）；S——軸向承壓面積（）；則有(3-3)所以任一把切削刀上的朗肯土壓力為(3-4)式中：——切削刀的寬度（mm）；——切削刀的切削深度（m）。所以切削刀因朗肯土壓力所受的阻力矩為(3-5)式中：m——切削刀的數(shù)量；——第i個(gè)切削刀的切削半徑。3.1.2滑移面上的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩如圖3-2所示，切削刀切削下來的土體將沿著與水平呈角度的滑移面滑移?；泼嫔系哪Σ亮κ峭僚c土之間的摩擦，土體要克服主應(yīng)力和在滑移面上產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力的作用而上移?；泼孀饔玫恼龎毫?3-6)滑移面上的摩擦阻力為(3-7)式中：——土壤的內(nèi)摩擦系數(shù)；——滑移面的長度，。將滑移面的摩擦阻力分解為水平分力和豎直分力，則有(3-8)(3-9)則切削刀因?yàn)橥寥阑泼婺Σ磷枇λ艿淖枇貫?3-10)圖3-2土壤滑移面的摩擦阻力Fig.3-2Soilslidingfrictionresistance3.1.3沿切削刀面的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩如圖3-3所示切削刀切削下來的土體將沿著切削刀具的前角鞋面上移，進(jìn)入鉆斗容腔內(nèi)。刀具前角斜面上土體要克服主應(yīng)力和產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力的作用。圖3-3切削刀面的摩擦阻力Fig.3-3Thecuttingsurfacefrictionresistance切削刀前角斜面作用的正應(yīng)力為(3-11)切削刀前角斜面上產(chǎn)生的摩擦阻力為(3-12)式中：——土壤與刀具的摩擦系數(shù)；——切削刀前角斜面入土的長度，；——切削刀具的切削角。將前角斜面上的摩擦阻力分解為水平分力和豎直分力，則有(3-13)(3-14)切削刀因?yàn)橥寥阑泼婺Σ磷枇λ艿淖枇貫?3-15)3.1.4切削刀側(cè)面剪切土體的阻力產(chǎn)生的阻力矩如圖3-4所示切削刀切削土體時(shí)，切削刀面與土體發(fā)生剪切作用，阻礙切削刀的切入。圖3-4切削刀側(cè)面剪切土體的阻力Fig.3-4Cuttingsideshearresistanceofthesoil則側(cè)刀面剪切土體面積為(3-16)剪應(yīng)力為(3-17)對(duì)于砂土(3-18)對(duì)于黏性土(3-19)(3-20)式中：——切削刀的后角；——刀尖角。切削刀剪斷土體時(shí)的阻力為(3-21)切削刀側(cè)面剪斷土體時(shí)的阻力矩為(3-22)3.1.5切削刀背面切入土體的摩擦力產(chǎn)生的阻力矩如圖3-5所示，作用在切削刀背面的法向反力是由水平反力所產(chǎn)生，水平反力在刀背面上形成的正壓力為(3-23)圖3-5切削刀背面的摩擦阻力Fig.3-5Cuttingbackfrictionresistance切削刀背面上產(chǎn)生的摩擦阻力為(3-24)將切削刀背面上的摩擦阻力分解為水平分力和豎直分力，則有(3-25)(3-26)切削刀切入的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力矩為(3-27)3.1.6鉆斗與孔壁表面摩擦產(chǎn)生的阻力矩鉆斗在切削土的過程中，由于鉆桿的穩(wěn)定性因素的影響，與孔壁之間存在摩擦，由于摩擦力產(chǎn)生的摩擦阻力矩可以采用朗肯主動(dòng)土壓力理論來求解。圖3-6鉆斗與孔壁作用力分析Fig.3-6Drillpipeandholewallforceanalysis根據(jù)極限平衡條件有(3-28)式中：P——鉆抖的側(cè)壓；——主動(dòng)土壓力系數(shù)，由圖3-6可知，(3-29)則作用在鉆斗圓柱表面的回轉(zhuǎn)摩擦阻力為(3-30)這時(shí)作用在鉆斗上的回轉(zhuǎn)阻力矩為(3-31)由于鉆斗的擾動(dòng)以及鉆斗與孔壁之間存在一定的間隙用于泥漿的流動(dòng)，可以視鉆斗和孔壁是在混合摩擦的作用下，因此需要對(duì)上式進(jìn)行修正。(3-32)(3-33)式中：——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)，；——考慮到鉆斗與孔壁混合摩擦?xí)r摩擦力修正系數(shù)，。3.1.7鉆頭鉆桿回轉(zhuǎn)的慣性阻力矩動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿需要消耗扭矩，按蘇聯(lián)瓦西里也夫經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)換算求得扭矩為(3-34)式中：——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般??；——鉆桿長度（m），按設(shè)計(jì)孔深計(jì)30m；——鉆桿外徑（cm），;——鉆桿轉(zhuǎn)速（r/min）。3.1.8土體在鉆斗內(nèi)的回轉(zhuǎn)阻力矩鉆斗的裝載機(jī)構(gòu)為斗的內(nèi)腔，鉆斗一邊靠切削刀切削土體，一邊將切剩下來的土塊裝入斗內(nèi)，并跟隨鉆斗的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)。假設(shè)鉆斗即將充滿土，由圖3-7所知，鉆斗的斗容量為V為(3-35)圖3-7鉆斗的回轉(zhuǎn)阻力矩示意圖Fig.3-7Drillrotaryresistancemomentbucketfigure鉆斗圓柱體部分回轉(zhuǎn)所消耗的阻力和阻力矩為(3-36)(3-37)斗內(nèi)土重為(3-38)則土體作用在斗底面的正壓力為(3-39)鉆斗斗底面上產(chǎn)生的摩擦阻力為(3-40)故斗底圓錐體部分的阻力矩為(3-41)因此旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)的總阻力矩為(3-42)令土壤容重，泥漿容重，土壤內(nèi)聚力，土壤內(nèi)摩擦角，鉆進(jìn)深度,土與鋼板之間的摩擦系數(shù)，土壤內(nèi)摩擦系數(shù)，鉆斗直徑，斗齒寬，壓軸力，斗高，斗齒平均插入深度，鉆斗轉(zhuǎn)速，切削刀具的切削角，切削刀具的后角，切削刀具的刀尖角，切削刀數(shù)，，，，，，，，，，，。帶入上述參數(shù)，可以算出：則可得旋挖鉆進(jìn)阻力矩為所以TR280型旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭鉆進(jìn)總阻力矩（TR280型旋挖鉆機(jī)設(shè)計(jì)最大輸出扭矩）。3.1.9鉆進(jìn)速度分析旋挖鉆機(jī)鉆孔作業(yè)時(shí)，由液壓泵供油驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭馬達(dá)，經(jīng)減速機(jī)和驅(qū)動(dòng)齒輪的兩級(jí)減速后，以低速大扭矩的形式輸出驅(qū)動(dòng)鉆具進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆具的鉆孔速度根據(jù)TR280型的設(shè)計(jì)參數(shù)要求，鉆孔速度為6～23r/min。3.2卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工況分析旋挖鉆機(jī)配置的主卷揚(yáng)主要實(shí)現(xiàn)鉆桿、鉆頭的提升下放，副卷揚(yáng)完成施工過程中的某些輔助吊裝作業(yè)，如吊裝鉆斗、鋼筋籠等，作為旋挖鉆機(jī)的輔助起重設(shè)備，由于副卷揚(yáng)不直接參與施工的鉆進(jìn)過程，其負(fù)載小且較為穩(wěn)定，根據(jù)TR280型旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)主參數(shù)，副卷揚(yáng)最大提升力為110kN，由一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定副卷揚(yáng)的提升速度，因此，副卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工況不再具體分析。3.2.1主卷揚(yáng)工況分析與計(jì)算旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)提升系統(tǒng)的受力分析簡圖如圖3-8所示，系統(tǒng)的負(fù)載主要有：鉆桿重量、鉆斗（含滿斗渣土）重量；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；卷揚(yáng)突然啟動(dòng)與停止時(shí)，鉆桿及鉆斗（含滿斗渣土）產(chǎn)生的慣性力。系統(tǒng)的負(fù)載全部依靠主卷揚(yáng)提供的拉力F克服，但當(dāng)施工為靜漿護(hù)壁時(shí)，由于鉆斗及部分鉆桿位于泥漿液面以下，所以泥漿對(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、鉆斗提出泥漿液面時(shí)，不產(chǎn)生浮力。圖3-8主卷揚(yáng)提升系統(tǒng)受力分析簡圖Fig.3-8Analysisofstressofhoistingsystemofmainhoist令鉆桿質(zhì)質(zhì)量、鉆斗（含滿斗渣土）質(zhì)量為，泥漿密度則：(3-43)(3-44)(3-45)(3-46)由于卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)滑輪組摩擦阻力與其他負(fù)載相比較小，可以忽略不計(jì)。此外，當(dāng)主卷揚(yáng)不受泥漿浮力作用時(shí)，主卷揚(yáng)負(fù)載最大，即：(3-47)帶入?yún)?shù)，令，（2500mm截齒雙底撈砂斗，帶滿斗土，2500mm為TR280型旋挖鉆機(jī)最大施工孔徑），，（即在0.5s內(nèi)鉆桿、鉆斗由加速到），主要考慮到抽吸壓力、泥漿約束力，取，則計(jì)算得：所以主卷揚(yáng)最大阻力（主卷揚(yáng)設(shè)計(jì)最大提升力），所以主卷揚(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，TR280型旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)的最大提升速度為63r/min。3.3變幅機(jī)構(gòu)工況分析變幅機(jī)構(gòu)由平行四邊形機(jī)構(gòu)和三角形機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分構(gòu)成，工作時(shí)，動(dòng)臂變幅油缸和桅桿變幅油缸交替動(dòng)作，平行四邊形機(jī)構(gòu)通過動(dòng)臂變幅油缸的伸縮通過平行四邊形機(jī)構(gòu)使桅桿遠(yuǎn)離機(jī)體或靠近機(jī)體，桅桿變幅油缸的伸縮通過三角形機(jī)構(gòu)作用改變桅桿的角度，以調(diào)節(jié)桅桿相對(duì)水平面的角度，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，受力分析圖如圖3-9所示。圖3-9四邊形機(jī)構(gòu)受力分析圖Fig.3-8Forcediagramofparallelogrammechanism把三角形，桅桿油缸，桅桿以及工作裝置看為一體，設(shè)其重心為圖示Ｇ點(diǎn)，且重力方向垂直向下，變幅油缸對(duì)鉸點(diǎn)作用力為Ｆ１，作用力方向與水平線夾角為ａ，動(dòng)臂對(duì)鉸點(diǎn)作用力為Ｆ２，支撐桿對(duì)鉸點(diǎn)作用力為Ｆ３。以動(dòng)臂與變幅油缸公共鉸點(diǎn)為受力分析點(diǎn)，可得下式：(3-48)(3-49)(3-50)令，帶入計(jì)算得：所以動(dòng)臂變幅油缸最大負(fù)載。根據(jù)旋挖鉆機(jī)一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合整機(jī)穩(wěn)定性等安全考慮，動(dòng)臂液壓缸的推進(jìn)速度設(shè)定為。桅桿變幅油缸與動(dòng)臂變幅油缸負(fù)載相近，不做區(qū)分分析，其推進(jìn)速度設(shè)定為。3.4回轉(zhuǎn)機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工況分析3.4.1回轉(zhuǎn)阻力矩分析旋挖鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)時(shí)受到的阻力矩有回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩、回轉(zhuǎn)風(fēng)阻力矩、由于停機(jī)面傾斜所引起的回轉(zhuǎn)坡度阻力矩、回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)的回轉(zhuǎn)慣性阻力矩，因此，旋挖鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)阻力矩可按下式計(jì)算：(3-51)式中：——回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩；——回轉(zhuǎn)風(fēng)阻力矩；——由于停機(jī)面傾斜所引起的回轉(zhuǎn)坡度阻力矩；——回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)的回轉(zhuǎn)慣性阻力矩。旋挖轉(zhuǎn)機(jī)工作時(shí)上車的回轉(zhuǎn)角度為，慣性阻力矩是回轉(zhuǎn)過程的主要阻力矩，其他則為次要阻力矩，此外，旋挖鉆機(jī)在實(shí)際工作中由于風(fēng)載產(chǎn)生的阻力矩相對(duì)較小，所以忽略風(fēng)載對(duì)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)的影響。3.4.2回轉(zhuǎn)阻力矩計(jì)算（1）回轉(zhuǎn)慣性阻力矩：(3-52)式中：——旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)角速度（r/min）；——鉆斗內(nèi)所盛物料的質(zhì)量（Kg）；——物料中心道回轉(zhuǎn)中心的距離（m）；——轉(zhuǎn)臺(tái)上各部件和工作裝置對(duì)回轉(zhuǎn)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（2）回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩：(3-53)式中：——當(dāng)量摩擦系數(shù)，見表3-1；——回轉(zhuǎn)支撐的滾道中心直徑（m）；——由于外載荷和M的作用，在滾動(dòng)體上產(chǎn)生的法向壓力絕對(duì)值總和（N）；——由于外載荷的作用，在滾動(dòng)體上產(chǎn)生的法向壓力絕對(duì)值的總和（N）；表3-1當(dāng)量摩擦系數(shù)表Tab.3-1Theequivalentfrictioncoefficienttable工況滾球式軸承交叉滾珠式軸承正?；剞D(zhuǎn)0.0080.01回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)0.0120.015（3）回轉(zhuǎn)坡度阻力矩：(3-54)式中：——停機(jī)工作面的斜角；——工作裝置總重（N）；——轉(zhuǎn)臺(tái)上部（除工作裝置外）自重（N）；——回轉(zhuǎn)斗內(nèi)物料重（N）；——物料重心到回轉(zhuǎn)中心軸線的距離（m）；——工作裝置重心到回轉(zhuǎn)中心軸線的距離（m）；——轉(zhuǎn)臺(tái)上部（除工作裝置外）重心到回轉(zhuǎn)中心軸線的距離（m）。帶入數(shù)據(jù)，令鉆桿重量13.5T，動(dòng)力頭重量5T，桅桿重量8.7T，平行四邊形機(jī)構(gòu)重量3.3T，連接體重量2.1T，上車工作裝置重量10.6T，整車重量76.223T，，，物料中心道回轉(zhuǎn)中心的距離，回轉(zhuǎn)支撐的滾道中心直徑。經(jīng)計(jì)算得：所以，上車回轉(zhuǎn)最大阻力矩為。由于上車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)慣性大，回轉(zhuǎn)行程小，其回轉(zhuǎn)速度過大影響整機(jī)穩(wěn)定性及安全，結(jié)合一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，其回轉(zhuǎn)速度設(shè)定為。3.5行走裝置的工況分析TR280型旋挖鉆機(jī)行走部分設(shè)計(jì)上采用全液壓履帶行走裝置，采用低速大扭矩液壓馬達(dá)經(jīng)行走減速器驅(qū)動(dòng)履帶驅(qū)動(dòng)輪行走，驅(qū)動(dòng)輪為履帶后輪。其行走裝置運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的牽引力必須克服下列阻力：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。在這四種運(yùn)行阻力中，以坡度阻力和轉(zhuǎn)彎阻力最大，在旋挖鉆機(jī)行走阻力中往往占到總阻力的2/3，尤其旋挖鉆機(jī)的原地轉(zhuǎn)彎阻力比機(jī)械式的繞一條履帶轉(zhuǎn)彎阻力更大，但轉(zhuǎn)彎和爬坡不是同時(shí)進(jìn)行的。因此旋挖鉆機(jī)行走負(fù)載最大時(shí)發(fā)生在旋挖鉆機(jī)爬坡運(yùn)行或原地轉(zhuǎn)彎時(shí)，即：(3-55)或(3-56)式中：——土壤變形對(duì)履帶行走裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力；——坡度阻力；——履帶式運(yùn)行裝置轉(zhuǎn)彎時(shí)所受的阻力；——履帶運(yùn)行的內(nèi)阻力。旋挖鉆機(jī)行走運(yùn)行阻力的計(jì)算，有經(jīng)驗(yàn)公式得：(3-57)(3-58)(3-59)(3-60)其中：——運(yùn)行比阻力，此值選取與道路種類有關(guān)，見表3-2；——旋挖鉆機(jī)自重；——坡角，取；——履帶與地面的旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)，取。表3-2運(yùn)行阻力比值表Tab.3-2Therunningresistanceratiotable地面種類運(yùn)行阻力比高級(jí)公路（瀝青）0．03~0.04中等公路（原石砌的）0.05~0.06堅(jiān)實(shí)土路0.06~0.09野路0.09~0.12深砂、沼地、耕地0.10~0.15帶入以下參數(shù)，令，，，，計(jì)算得：則：所以TR280型旋挖鉆機(jī)行走裝置最大運(yùn)行阻力牽引力計(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：(3-61)式中：——驅(qū)動(dòng)輪的扭矩；——驅(qū)動(dòng)輪的節(jié)圓半徑；——履帶牽引力。所以取（行走部最大運(yùn)行阻力）。TR280型旋挖鉆機(jī)整機(jī)設(shè)備慣性大，主要行走運(yùn)輸由其他運(yùn)輸設(shè)備完成，其行走機(jī)構(gòu)主要用于施工現(xiàn)場(chǎng)部分工況需求的行走，其行走慢，行走工況時(shí)間短，因此設(shè)定其行走速度為。4旋挖鉆機(jī)液壓工作原理設(shè)計(jì)4.1液壓系統(tǒng)簡介液壓系統(tǒng)作為旋挖鉆機(jī)組要組成部分之一，決定著旋挖鉆機(jī)的整機(jī)性能。根據(jù)一般工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，TR280型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用斜軸式變量雙泵作為主泵，控制主要由M7和M4閥組成，執(zhí)行元件包括液壓馬達(dá)、液壓缸等元件。工作時(shí)，液壓泵分別供油給M7主閥和M4輔助閥、伺服閥及油冷卻系統(tǒng)。M7主閥分別動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)馬達(dá)、主卷揚(yáng)馬達(dá)、副卷揚(yáng)馬達(dá)、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、履帶伸縮油缸。主閥和輔助閥分別由安裝在司機(jī)室內(nèi)坐椅兩側(cè)的先導(dǎo)閥控制。4.2主要液壓回路設(shè)計(jì)TR280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、動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)回路、加壓回路、主副卷揚(yáng)回路、變幅回路、上車回轉(zhuǎn)回路、行走回路。4.2.1泵控回路TR280型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)主泵在設(shè)計(jì)上采用力士樂A11VO型液壓泵，具有負(fù)載敏感控制、恒功率（扭矩）控制、電氣越權(quán)等功能，其液壓原理圖見圖4-1。負(fù)載敏感控制系統(tǒng)的功率損耗較低，效率遠(yuǎn)高于常規(guī)液壓系統(tǒng)，同時(shí)使整機(jī)液壓系統(tǒng)具有良好的操作控制方式，簡單可靠，并能以單泵供油，同時(shí)滿足所需流量、壓力不同的多個(gè)回路、多個(gè)執(zhí)行元件的工作要求。恒功率控制使主泵根據(jù)負(fù)載的變化情況調(diào)整其輸出流量，使泵的輸出功率接近于負(fù)載所需要的功率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源和負(fù)載之間的功率適應(yīng)和功率匹配，使發(fā)動(dòng)機(jī)能工作在最佳工況下。電氣越權(quán)能夠在某些情況下，通過外部電信號(hào)作用于恒功率電磁閥，強(qiáng)制進(jìn)行恒功率控制，降低恒功率控制點(diǎn)。圖4-1泵控回路Fig.4-1Pumpcontrolcircuit4.2.2動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路動(dòng)力頭的主要功能是帶動(dòng)鉆桿回轉(zhuǎn)，是鉆機(jī)完成鉆孔工作的重要組成部分，在鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，負(fù)載扭矩直接傳至動(dòng)力頭。鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，為防止鉆頭鉆進(jìn)過程中因土壤從硬土層變?yōu)檐浲翆?，馬達(dá)發(fā)生超速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生吸空，在回路上設(shè)有補(bǔ)油閥。動(dòng)力頭液壓回路原理圖如圖4-2所示，當(dāng)泵給的高壓油經(jīng)過主閥至A口到馬達(dá)進(jìn)油口，并帶動(dòng)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)。高壓油通過梭閥通往變量閥，并克服閥上彈簧力使變量閥切換至上位工作，高壓油經(jīng)過單向節(jié)流閥通往變量液壓缸的無桿腔，改變馬達(dá)排量，改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速。當(dāng)馬達(dá)進(jìn)油路壓力過高時(shí)，溢流閥打開卸荷，防止馬達(dá)過載。當(dāng)動(dòng)力頭從硬土層突然進(jìn)入軟土層時(shí)，轉(zhuǎn)速過快導(dǎo)致泵供油不足時(shí)，補(bǔ)油閥開啟補(bǔ)油，防止馬達(dá)吸空。馬達(dá)的泄露通過L油口回油箱。圖4-2動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)回路Fig.4-2Thepowerheadofrotaryloop4.2.3加壓回路動(dòng)力頭加壓回路的主要功用是提升或下放動(dòng)力頭，以及在動(dòng)力頭鉆孔時(shí)通過動(dòng)力頭傳遞向下的壓力，是鉆機(jī)完成鉆孔工作的重要執(zhí)行部分之一。動(dòng)力頭加壓回路液壓原理如圖4-3所示，由控制閥、平衡閥、液壓缸組成。回路中平衡閥可防止由于重力作用而使得加壓液壓缸活塞桿自動(dòng)伸出，液壓缸無桿腔設(shè)有溢流閥可防止過載。圖4-3加壓回路Fig.4-3Pressureloop4.2.4主、副卷揚(yáng)回路（1）主卷揚(yáng)回路主卷揚(yáng)的功能是提升或下放鉆桿鉆具，在其下放或提升作業(yè)時(shí)，主卷揚(yáng)制動(dòng)器必須打開，在某些特定情況時(shí)，主卷揚(yáng)必須能處于浮動(dòng)狀態(tài)，這樣加壓油缸才能操作液壓缸對(duì)鉆桿進(jìn)行加壓。因此，主卷揚(yáng)回路應(yīng)具備浮動(dòng)功能，安全保護(hù)作用，平穩(wěn)啟動(dòng)、制動(dòng)，低壓開鎖及補(bǔ)油功能，延時(shí)功能等功能。本次論文設(shè)計(jì)TR280型旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)馬達(dá)采用力士樂兩檔變量馬達(dá)，其液壓回路原理圖圖4-4所示。鉆桿接近鉆孔位置時(shí)，主控制閥工作在中位，浮動(dòng)電磁閥得電，MA與MB處于連通狀態(tài)，同時(shí)制動(dòng)液壓缸開鎖，主卷揚(yáng)進(jìn)入浮動(dòng)狀態(tài)。在馬達(dá)進(jìn)油口、回油口均設(shè)置過載溢流閥，過載保護(hù)卷揚(yáng)馬達(dá)。卷揚(yáng)馬達(dá)內(nèi)部自帶的平衡閥實(shí)現(xiàn)液壓緩沖，平穩(wěn)啟動(dòng)、制動(dòng)。通過油口S及設(shè)置的單向閥，主卷揚(yáng)馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)低壓補(bǔ)油等。圖4-4主卷揚(yáng)回路Fig.4-4Mainhoistloop（2）副卷揚(yáng)回路正常工況下，副卷揚(yáng)的功能主要是在樁基工地上吊裝鉆具及其他重物，是旋挖鉆機(jī)的輔助起重設(shè)備。其液壓回路與主卷揚(yáng)液壓回路類似，只是不具備浮動(dòng)功能，其回路原理圖圖4-5所示，主要由液壓馬達(dá)、緩沖閥、平衡閥、梭閥、制動(dòng)液壓缸組成。緩沖閥可防止副卷揚(yáng)制動(dòng)時(shí)重物的慣性過大對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓沖擊，平衡閥用于防止下放重物產(chǎn)生失速現(xiàn)象，梭閥用于回路壓力降低時(shí)傳遞制動(dòng)信號(hào)，產(chǎn)生制動(dòng)。圖4-5副卷揚(yáng)回路Fig.4-5Vicewinchcircuit4.2.5變幅回路在旋挖鉆機(jī)實(shí)際工作中，可以根據(jù)實(shí)際工況需要，先讓變幅油缸動(dòng)作后讓鉆桿油缸工作，或是先讓鉆桿油缸工作，后讓變幅油缸工作，但是兩組油缸必須互鎖，不能同時(shí)工作。同時(shí)，為防止變幅機(jī)構(gòu)在重力作用下而自動(dòng)下放而成事故，必須在液壓回路的進(jìn)油、回油回路上設(shè)置平衡閥，平衡閥同時(shí)還可以防止下放過快而造成吸空的現(xiàn)象。其液壓原理圖如圖4-6所示。圖4-6變幅回路圖Fig.4-6Amplitudecircuitdiagram4.2.6上車回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)液壓回路用于驅(qū)動(dòng)旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)，本次論文設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)回路液壓原理圖如圖4-7所示，回路由制動(dòng)器、回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、平衡閥、兩位三通閥、單向節(jié)流閥、補(bǔ)油單向閥組成。平衡閥用于吸收啟動(dòng)、停止時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊，當(dāng)主閥油路切換至中位，平衡閥可鎖緊回路，可防止上車在旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)工況時(shí)回轉(zhuǎn)。單向節(jié)流閥可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)延時(shí)，延長制動(dòng)器壽命。圖4-7上車回轉(zhuǎn)回路Fig.4-7Getontherotaryloop4.2.7行走回路行走回路的功能是實(shí)現(xiàn)旋挖鉆機(jī)短距離行走，整機(jī)轉(zhuǎn)向，以及調(diào)整鉆機(jī)位置等，是旋挖鉆機(jī)的重要組成回路之一，在旋挖鉆機(jī)鉆孔工況時(shí)，行走回路需能鎖定，防止鉆偏和扭斷鉆桿。本次論文行走回路在設(shè)計(jì)上采用定量馬達(dá)的行走回路，其液壓原理圖圖4-8所示，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速取決于泵的流量，在制動(dòng)回路中設(shè)有開關(guān)閥和補(bǔ)油閥，控制馬達(dá)制動(dòng)器的開啟和關(guān)閉，保護(hù)制動(dòng)器，防止開啟液壓沖擊，此外，行走回路中平衡閥內(nèi)設(shè)有單向節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)閥的緩慢開啟和快速歸位。圖4-8行走回路Fig.4-8Walkingcircuits5液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與主要液壓元件選型5.1動(dòng)力頭馬達(dá)參數(shù)計(jì)算根據(jù)TR280型旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)主參數(shù)，動(dòng)力頭最大輸出扭矩，轉(zhuǎn)速，根據(jù)一般旋挖鉆機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定動(dòng)力頭工作壓力，雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，初選減速器減速比，齒輪傳動(dòng)減速比，則：其中：——?jiǎng)恿︻^液壓馬達(dá)最大轉(zhuǎn)矩；——減速機(jī)的傳動(dòng)機(jī)械效率，齒輪傳動(dòng)機(jī)械效率，均取0.98。根據(jù)所求得的最大排量和工作壓力，初選動(dòng)力頭馬達(dá)力士樂A6VE250，最大排量為，相應(yīng)減速機(jī)GFT50M2。由于本設(shè)計(jì)回路控制采用變量泵—變量馬達(dá)形式，在馬達(dá)排量最大時(shí)，其轉(zhuǎn)速最小，即時(shí)：則可以得到當(dāng)動(dòng)力頭輸出最大設(shè)計(jì)扭矩時(shí)的流量（正常調(diào)控范圍內(nèi)實(shí)際最小流量）：由于本設(shè)計(jì)的泵控回路采用恒功率控制，則可以得到系統(tǒng)最大輸出流量與最小輸出流量時(shí)的液壓功率相等，即：(5-1)其中：——泵的起調(diào)壓力，設(shè)定；——泵的總效率，。帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：得：5.2主卷揚(yáng)馬達(dá)參數(shù)計(jì)算根據(jù)工況分析及設(shè)計(jì)主參數(shù)可知，本次論文設(shè)計(jì)的TR280型旋挖鉆機(jī)的設(shè)計(jì)主參數(shù)可知主卷揚(yáng)最大提升力，卷筒最外層直徑，卷揚(yáng)馬達(dá)工作壓力，初選減速機(jī)減速比，則：其中：、——馬達(dá)減速機(jī)的傳動(dòng)效率和卷筒的效率，分別取0.95和0.98；——馬達(dá)的機(jī)械效率，取0.9。根據(jù)計(jì)算所得排量及工作壓力，初選力士樂馬達(dá)A6VM200，其最大排量為，設(shè)定排量范圍為，相應(yīng)減速機(jī)GFT17W3-A6VM55/63W-VZB。根據(jù)設(shè)計(jì)，其最大提升速度，可得馬達(dá)的轉(zhuǎn)速：和動(dòng)力頭馬達(dá)一樣，采用變量泵—變量馬達(dá)形式，所以，在泵的變量范圍內(nèi)，流量最大的時(shí)候即為轉(zhuǎn)速最大，排量最小的時(shí)候，則：其中：——馬達(dá)的容積效率，取0.95。5.3副卷揚(yáng)馬達(dá)參數(shù)計(jì)算根據(jù)上文工況分析及設(shè)計(jì)主參數(shù)，副卷揚(yáng)最大提升力，卷筒最外層直徑，卷揚(yáng)馬達(dá)工作壓力，初選減速機(jī)減速比，則：其中：、——馬達(dá)減速機(jī)的傳動(dòng)效率和卷筒的效率，分別取0.95和0.98；——馬達(dá)的機(jī)械效率，取0.95。根據(jù)馬達(dá)排量及工作壓力，初選馬達(dá)為力士樂A2FE80軸向柱塞定量馬達(dá)，相應(yīng)減速機(jī)為GFT36W3-A2FE，對(duì)其工作性能進(jìn)行驗(yàn)算：所以，，符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)，副卷揚(yáng)提升速度，副卷揚(yáng)卷筒最小直徑，則可以計(jì)算出副卷揚(yáng)回路最大流量：其中：——馬達(dá)的容積效率。5.4上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)參數(shù)計(jì)算根據(jù)上文工況分析可知本次論文設(shè)計(jì)的旋挖轉(zhuǎn)機(jī)上車回轉(zhuǎn)阻力矩，上車回轉(zhuǎn)回路液壓系統(tǒng)馬達(dá)工作壓力設(shè)定為，減速機(jī)減速，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，則：其中：、——馬達(dá)減速機(jī)的傳動(dòng)效率和卷筒的效率，分別取0.95和0.98；——馬達(dá)的機(jī)械效率，取0.95。根據(jù)馬達(dá)工作壓力及排量，初選上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)為力士樂A2FE63型斜軸式柱塞定量馬達(dá)，排量為相應(yīng)減速機(jī)為GFB36T31000型減速機(jī)，減速比。根據(jù)設(shè)計(jì)，設(shè)定上車回轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)速，則馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)速：則上車回轉(zhuǎn)回路最大流量為：其中：——馬達(dá)的容積效率。5.5行走馬達(dá)參數(shù)計(jì)算行走馬達(dá)提供的是牽引力，根據(jù)上文工況分析可知本次論文設(shè)計(jì)的旋挖轉(zhuǎn)機(jī)行走部行走阻力，故設(shè)計(jì)行走牽引力，則單個(gè)行走馬達(dá)提供的牽引力，行走部行走回路液壓系統(tǒng)馬達(dá)工作壓力設(shè)定為，初選減速機(jī)減速比，則：根據(jù)馬達(dá)工作壓力及排量，初選上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)為力士樂A2FE125型斜軸式柱塞定量馬達(dá)，排量為相應(yīng)減速機(jī)為GFT160T31000型減速機(jī)，減速比。根據(jù)設(shè)計(jì)，其行走速度，驅(qū)動(dòng)輪鏈輪節(jié)距，鏈輪齒數(shù)，則：5.6液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算旋挖鉆機(jī)的工作液壓缸缸徑是由液壓缸推力所決定的，設(shè)定液壓泵到液壓缸的壓力損失，液壓缸的回油背壓，查液壓缸設(shè)計(jì)手冊(cè)得，初選液壓缸的活塞桿直徑與缸內(nèi)徑之比（D為工作腔內(nèi)徑，d為活塞桿直徑）。5.6.1加壓油缸設(shè)計(jì)計(jì)算加壓油缸主要作用是對(duì)動(dòng)力頭的加壓與提拔。結(jié)合旋挖鉆機(jī)一般設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在本次論文中，設(shè)定加壓時(shí)，工作壓力，加壓力，起拔時(shí)，工作壓力，起拔拉力。則加壓時(shí)：，查表圓整取標(biāo)準(zhǔn)值得：，對(duì)加壓油缸加壓力驗(yàn)算：所以加壓力符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)加壓油缸提拔拉力驗(yàn)算：所以提拔拉力符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)已有旋挖鉆機(jī)加壓油缸設(shè)計(jì)要求，設(shè)定加壓液壓缸的提拔速度，則加壓油缸所需流量：加壓油缸行程根據(jù)設(shè)計(jì)主參數(shù)加壓行程設(shè)定。由于加壓液壓缸行程，行程較長，需要進(jìn)行彎曲穩(wěn)定性校核。根據(jù)材料力學(xué)理論，當(dāng)一根受壓直桿的軸向載荷超過臨界受壓載荷時(shí)，即可能失去原有直線狀態(tài)的平衡，即失穩(wěn)，對(duì)于液壓缸，其穩(wěn)定性條件為：（5-2）其中：——液壓缸的最大負(fù)載；——液壓缸的臨界受壓載荷；——穩(wěn)定安全系數(shù)，取。液壓缸臨界受壓載荷與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度以及兩端支撐狀況等因素有關(guān)，加壓液壓缸不受偏心載荷作用，其可根據(jù)戈登·蘭金公式計(jì)算臨界載荷，即：（5-3）其中：——活塞桿的計(jì)算長度，?。弧钊麠U橫截面回轉(zhuǎn)半徑，取；——活塞桿橫截面積；——端點(diǎn)安裝形式系數(shù)，取；——材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，??；——實(shí)驗(yàn)常數(shù)，查《液壓元件與系統(tǒng)》表7-3得；帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：所以加油液壓缸在大行程工作時(shí)滿足穩(wěn)定性要求，安全，符合設(shè)計(jì)要求。5.6.2動(dòng)臂變幅油缸設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)臂支撐起整個(gè)鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)，起平行移動(dòng)的作用，所以動(dòng)臂液壓缸推力較大，根據(jù)上文工況分析得,TR280型旋挖鉆機(jī)的推力,初定動(dòng)臂油缸工作壓力，則：查表圓整取標(biāo)準(zhǔn)值得：，對(duì)動(dòng)臂液壓缸推力驗(yàn)算：所以液壓缸推力符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)，動(dòng)臂變幅油缸的推進(jìn)速度，則單個(gè)動(dòng)臂油缸的流量：則動(dòng)臂液壓缸所需總流量：5.6.3鉆桿變幅油缸設(shè)計(jì)計(jì)算鉆桿變幅油缸與動(dòng)臂油缸交替動(dòng)作，是鉆桿垂直或傾斜一定角度，工況受力與動(dòng)臂油缸相近，所以在本論文中鉆桿變幅油缸設(shè)計(jì)與動(dòng)臂油缸采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)主參數(shù)，即：，根據(jù)設(shè)計(jì)，鉆桿變幅油缸推進(jìn)速度略大于動(dòng)臂油缸，其推進(jìn)速度，則單個(gè)鉆桿變幅油缸所需流量：則鉆桿變幅油缸所需總流量：5.7液壓泵的流量壓力計(jì)算TR280型旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用雙泵雙回路系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)采用雙泵（一個(gè)主泵一個(gè)輔助泵）提供動(dòng)力。5.7.1系統(tǒng)工作壓力的確定在上述設(shè)計(jì)計(jì)算中，各主要工作回路的工作壓力設(shè)定為，考慮旋挖鉆機(jī)正常工作時(shí)管路中有一定的壓力損失，估算管路壓力損失，則泵的工作壓力：上述計(jì)算所得的壓力是系統(tǒng)的理想狀況，但實(shí)際工作中系統(tǒng)可能會(huì)在某一瞬間過載出