畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械的總體設(shè)計(jì)

1、 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告姓 名： 陳小二學(xué) 院： 工程學(xué)院專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)： 2006課 題 名 稱：沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械的總體設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師： 研究起止日期：2012 年 3月2012年6月開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教

2、師簽署意見；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)gb/t 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。一、論文選題的目的和意義選題意義隨著高層建筑的不斷興建，深基坑開挖支護(hù)問(wèn)題日益突出。地下連續(xù)墻具有防滲、截水、承重、擋土等功能，在施出過(guò)程中對(duì)周圍環(huán)境影響小，墻體剛度大，止水性能好，既可作為臨時(shí)施工設(shè)施，也可作為永久性結(jié)構(gòu)，這些優(yōu)點(diǎn)使得地下連續(xù)墻在深基坑開挖

3、支護(hù)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。近年來(lái)，我國(guó)一些工程也出現(xiàn)了厚度較大的地下連續(xù)墻。在超深地墻穿越硬土層時(shí)，常規(guī)的地下連續(xù)墻施工工藝常常會(huì)遇到成槽掘進(jìn)困難、超深墻的槽壁穩(wěn)定與垂直度控制難度大等問(wèn)題。本文將針對(duì)此類問(wèn)題， 介紹了一種新型的雙輪銑槽機(jī)，其以成槽施工效率高、孔形規(guī)則、安全環(huán)保、適應(yīng)地層地質(zhì)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在大型工程中廣泛應(yīng)用選題目的本課題需要我在閱讀大量資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用在校的圖學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)及計(jì)算機(jī)等相關(guān)知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)和工藝實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)，掌握由原理方案的設(shè)想，轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方法。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的成槽機(jī)的分析理解，綜合考慮現(xiàn)代成槽機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研制具有自

4、主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成槽機(jī)。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：地下連續(xù)墻施工法，從結(jié)構(gòu)形式上可分為柱列式和壁式兩大類。前者主要是通過(guò)將水泥漿及添加劑與原位置的土進(jìn)行混合攪拌形成樁，并在橫向上重疊搭接形成連續(xù)墻。后者則有水泥漿與原位置土攪拌形成連續(xù)墻和就地灌注混凝土形成連續(xù)墻兩種。柱列式和壁式連續(xù)墻在施工中均可插入芯材，前者可根據(jù)樁徑及間隔插入h型鋼，后者除了h型鋼外也可插入鋼筋籠等。對(duì)于壁式地下連續(xù)墻來(lái)說(shuō)，除了h型鋼及鋼筋籠外，將鋼制或混凝土制的板樁埋入，可進(jìn)行埋入型地下連續(xù)墻的施工。相應(yīng)于各種施工法的相關(guān)施工機(jī)械，按機(jī)能分類如下：1柱列式地下連續(xù)墻工法(smw工法)該工法利用長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)進(jìn)行就地灌注樁的

5、重疊搭接施工。對(duì)于單軸式長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，由于其回轉(zhuǎn)軸剛性不足，隨著施工深度的加大，樁與樁之間不能很好的重疊搭接，特別是對(duì)于以防水為目的的防滲墻效果就很差。由于這個(gè)原因，長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)采用了雙軸或雙重鉆孔的形式，用以提高施工的垂直精度。近年來(lái)為了解決上述問(wèn)題，出現(xiàn)了利用多軸(一般為三軸)螺旋鉆孔機(jī)及smw工法進(jìn)行就地灌注樁的重疊搭接施工。該工法屬于機(jī)械攪拌式，用多軸長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)在土層中鉆孔，在鉆孔的同時(shí)通過(guò)鉆桿從鉆頭端部注入水泥漿和高壓空氣，在原位置上建成一段水泥墻，然后再進(jìn)行第二段墻施工，使相鄰的水泥墻彼此有重合段，連續(xù)施工形成連續(xù)墻。smw工法的不足之處在于機(jī)械的重心位置比較高，在施工中必需十分注

6、意機(jī)械的穩(wěn)定性。為了解決此問(wèn)題，目前已開發(fā)出可在施工中接長(zhǎng)鉆桿的低重心機(jī)型。另外，該工法在遇到大深度硬巖基礎(chǔ)時(shí)，可能出現(xiàn)重疊搭接消失的情況，因此在施工中必須同時(shí)采取隨時(shí)確認(rèn)樁的位置精度的方法。圖1柱列式地下連續(xù)墻工法2原位置土混合攪拌壁式地下連續(xù)墻施工法(trd工法)該工法是把插入地基中的鏈鋸式刀具跟主機(jī)連接并橫向移動(dòng)、挖溝及灌注凝結(jié)劑、混合攪拌原來(lái)位置上的泥土以澆筑連續(xù)墻，插入工字鋼之類的芯材后，可作為地層挖掘工程中的擋土防滲或承重墻使用。此外，也用于防液化、加固地基及截?cái)嗟叵滤?。此工法形成的連續(xù)墻與柱列式不同，它所形成的是完全連續(xù)墻，止水防滲性能特別好。另外，根據(jù)深度的不同，由于鏈鋸式刀

7、具的上下移動(dòng)能夠?qū)⑼翆油耆珨嚢瑁瑥亩纬傻倪B續(xù)墻質(zhì)量非常穩(wěn)定，并且切削裝置的整體高度低，對(duì)于在高度受到限制的施工現(xiàn)場(chǎng)及靠近已建建筑物的施工十分有利。此外亦可進(jìn)行傾斜式連續(xù)墻的施工。trd工法(trench-cutting&re-mixingdeepwallmethod)是由日本(株)神戶制鋼所與東綿建機(jī)(株)聯(lián)合開發(fā)成功的，近來(lái)在地基基礎(chǔ)施工中正以很快的速度得到廣泛應(yīng)用，1997年獲得了日本建設(shè)機(jī)械化協(xié)會(huì)的技術(shù)審查證明。1999年日本日立建機(jī)(株)與(株)利根建機(jī)共同開發(fā)成功了與trd工法類似的以打樁機(jī)為底盤的ptr工法施工機(jī)(powertrencher)。圖2為trd工法施工機(jī)的外觀圖。圖2

8、 trd工法3就地灌注壁式地下連續(xù)墻施工法該工法有抓斗式切削機(jī)、回轉(zhuǎn)式切削機(jī)及振動(dòng)沉鋼模板三大類。抓斗式包括懸掛式液壓抓斗和導(dǎo)桿式液壓抓斗兩種，回轉(zhuǎn)式包括垂直多軸型和水平多軸型兩種。懸掛式液壓抓斗切削機(jī)是用液壓動(dòng)力使抓斗開閉，并利用抓斗的自重對(duì)土砂進(jìn)行切削，然后用懸掛抓斗的履帶起重機(jī)將土砂吊起排出。導(dǎo)桿式液壓抓斗切削機(jī)是用液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)安裝在液壓抓斗上部的多節(jié)伸縮鉆桿在履帶起重機(jī)上安裝的導(dǎo)向架中進(jìn)行升降，切削反力由導(dǎo)向架承受。垂直多軸型回轉(zhuǎn)切削機(jī)是由5個(gè)電動(dòng)的垂直牙輪鉆頭與側(cè)切削刃組成，切削裝置通過(guò)專用支撐架或履帶起重機(jī)用鋼絲繩懸吊，切削的土砂通過(guò)沙漿泵以逆循環(huán)的方式，將泥水(穩(wěn)定液)在地面上排

9、出。水平多軸回轉(zhuǎn)式切削機(jī)是通過(guò)兩對(duì)雙輪銑刀的水平軸回轉(zhuǎn)進(jìn)行土砂的切削，用機(jī)體內(nèi)裝備的潛水砂漿泵以逆循環(huán)方式將泥水(穩(wěn)定液)在地面上排出。振動(dòng)沉鋼模板技術(shù)是我國(guó)自行開發(fā)的主要用于防滲的壁式地下連續(xù)墻施工方法。該工法是利用振動(dòng)錘等振動(dòng)機(jī)械的強(qiáng)大激振力將空腹鋼模板振入地下，形成槽孔，起到澆筑模板和導(dǎo)管的作用，灌入水泥漿和添加劑后將模板拔出地面，漿液便在地下形成致密的連續(xù)防滲墻體。在此過(guò)程中，空腹模板起到了護(hù)壁作用，減少了泥漿護(hù)壁的工序，成槽、護(hù)壁、澆注一次性直接成墻。該工法在我國(guó)對(duì)江河、湖泊、平原水庫(kù)堤壩進(jìn)行防險(xiǎn)加固的工程中發(fā)揮了很好的效果圖3就地灌注壁式地下連續(xù)墻施工法4地下連續(xù)墻施工機(jī)械的發(fā)展方

10、向與問(wèn)題4.1大型化地下連續(xù)墻施工所使用的機(jī)械因施工工法不同而不同，總的來(lái)說(shuō)，正在向多樣化和大深度化方向發(fā)展，特別是在相當(dāng)堅(jiān)硬的基礎(chǔ)中施工時(shí)，為了達(dá)到所要求的埋設(shè)深度，相繼開發(fā)了多種大型機(jī)械。但是，施工現(xiàn)場(chǎng)既有寬闊的平整場(chǎng)地，也常有非常狹窄的地方。因此，高能力的施工機(jī)械及相應(yīng)的施工方法要與施工現(xiàn)場(chǎng)的寬闊程度相適應(yīng)。4.2小型化對(duì)于地下連續(xù)墻施工機(jī)械，除了要求高能力外，對(duì)大型機(jī)械還要求能夠?qū)ζ溥M(jìn)行分解，并且容易在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝。為了在狹窄及高度受到限制的場(chǎng)地進(jìn)行施工，現(xiàn)已出現(xiàn)了小型化低重心的施工機(jī)械。這類機(jī)械并不是簡(jiǎn)單地從機(jī)械構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)，如進(jìn)行柱列式連續(xù)墻施工的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，回轉(zhuǎn)軸(鉆桿)的長(zhǎng)度

11、必須滿足施工深度的要求，由于其回轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)位于回轉(zhuǎn)軸(鉆桿)的最上端，如果在施工中不采用接鉆桿的方式，就很難達(dá)到降低高度及重心的目的。另外，即使是切削機(jī)本身可降低重心，但插入芯材的長(zhǎng)度及懸吊芯材的起重機(jī)也必須降低高度和實(shí)現(xiàn)低重心化，一旦芯材采取接長(zhǎng)的方式則施工效率將大大降低。另一方面，對(duì)于采取反循環(huán)方式進(jìn)行施工的切削機(jī)，若采用履帶起重機(jī)作為底盤，由于起重機(jī)本身的高度是已定的，若想降低其高度十分困難。4.3底盤的穩(wěn)定性 大部分地下連續(xù)墻施工機(jī)械是將其主要部分切削機(jī)構(gòu)安裝在底盤上，目前主要是從已生產(chǎn)的起重機(jī)或打樁機(jī)中選擇能夠與切削裝置相匹配的底盤。但是，履帶起重機(jī)的底盤大部分是作為起重機(jī)械而開發(fā)的

12、，在與地下連續(xù)墻施工機(jī)相匹配進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，需考慮與切削裝置的主要部分之間的平衡問(wèn)題，特別是在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行小范圍移動(dòng)時(shí)，施工機(jī)本身不拆卸，因此機(jī)械總體的重心位置很高。對(duì)于多軸smw工法施工機(jī)，由于回轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置位于回轉(zhuǎn)軸(鉆桿)的最上方，重心高的問(wèn)題更為突出，在進(jìn)行地下連續(xù)墻等基礎(chǔ)施工時(shí)，屢屢發(fā)生整套施工機(jī)械傾覆的重大事故。其中故然有安全管理方面的問(wèn)題，但從根本上說(shuō)還是施工機(jī)切削裝置與底盤之間不匹配所產(chǎn)生的整體穩(wěn)定平衡問(wèn)題。在地下連續(xù)墻施工中，施工現(xiàn)場(chǎng)情況的變化很大，施工機(jī)械常常處于非常惡劣的工況，這就需要底盤能夠?qū)η邢鞴ぷ餮b置給予充分的支撐，為了抵抗切削反力，底盤需要有足夠的重量和穩(wěn)定性以及

13、耐久性。特別是對(duì)于地下連續(xù)墻的施工，既要求支撐切削部分的重量，又要具有使其以超低速下降的機(jī)構(gòu)。綜上所述，對(duì)于地下連續(xù)墻施工機(jī)械這類基礎(chǔ)施工機(jī)械的開發(fā)，將切削裝置與底盤作為一體進(jìn)行設(shè)計(jì)和充分論證是十分必要的。三、研究的主要內(nèi)容（1）對(duì)目前沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械的總體設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析，展望沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械的總體設(shè)計(jì)方向和發(fā)展趨勢(shì)。（2）分析沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械的特點(diǎn)。（3）簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)。（4）提出沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。（5）基于ug進(jìn)行有限元分析。四、研究方法及技術(shù)路線連續(xù)墻施工機(jī)械液壓抓斗的主要機(jī)構(gòu)包括專用的底盤、主卷?yè)P(yáng)、液壓卷盤、卷筒

14、、油缸、臂架、頂部滑輪組、抓斗等，采用電液控制，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力與液壓系統(tǒng)的的合理匹配，發(fā)揮整機(jī)的最大效率，主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 抓斗連續(xù)墻施工機(jī)械底盤：采用專用的底盤，履帶在工作時(shí)可以展寬，運(yùn)輸時(shí)可以收回，履帶支重輪架為沖壓成形的五邊形結(jié)構(gòu)，具有高的強(qiáng)度，加長(zhǎng)底盤提高了穩(wěn)定性和提升能力。主卷?yè)P(yáng)：由液壓馬達(dá)、減速器、卷?yè)P(yáng)、支架壓繩器、鋼絲繩組成，有安全保護(hù)裝置。限位開關(guān)能夠控制油路。設(shè)備中還具有制動(dòng)器。當(dāng)抓斗放到槽底是，鋼絲繩的壓力減小到一定值，通過(guò)電液控制卷?yè)P(yáng)機(jī)停止下方，有利于成槽的垂直精度。液壓卷盤：由馬達(dá)減速機(jī)構(gòu)，主油路組成，必須時(shí)刻與斗體同步，為了設(shè)計(jì)隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)馬達(dá)給卷?yè)P(yáng)以恒定的轉(zhuǎn)

15、矩，處于拉緊狀態(tài)。電纜卷筒：為安裝在抓斗上的裝置及液壓控制閥提供電源。頂部滑輪組：由主鋼絲繩導(dǎo)向滑輪、液壓膠管導(dǎo)輪，電纜導(dǎo)輪，同時(shí)具有防脫裝置，防止抓斗過(guò)度提升，在鋼絲繩固定端舍友可旋轉(zhuǎn)的提引器。抓斗：采用鋼絲繩吊掛利用液壓操作，由外體、內(nèi)體、推桿、開閉斗油缸、鏟斗組成五、課題的研究進(jìn)度第一階段（2012年3月10-2012年3年31）材料的搜集整理查閱相關(guān)資料本階段需要完成與課題相關(guān)的調(diào)研工作，并對(duì)相關(guān)的文章進(jìn)行搜集、整理，選出與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料備用，并且找出自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)外的不同之處，說(shuō)明其優(yōu)點(diǎn)所在，擬定設(shè)計(jì)草圖，選出最佳方案。第二階段（2012年4.1-2012年4月30）方案設(shè)計(jì)，

16、總體布置設(shè)計(jì)，計(jì)算 本階段主要清楚的表達(dá)出沖抓斗式連續(xù)墻施工機(jī)械系統(tǒng)的組成，及相關(guān)方案設(shè)計(jì)，總體布置設(shè)計(jì).如果有不合適的地方應(yīng)進(jìn)行修改，計(jì)算，使之滿足生產(chǎn)要求。第三階段 (2012年5月1-2012年5月15) 繪制原理圖 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書本階段主要完成與方案相符合的文章的撰寫，包括摘要、前言、設(shè)計(jì)步驟、內(nèi)容、參考文獻(xiàn)等。六、預(yù)期結(jié)論根據(jù)上述選擇的方案符合課題要求，可以完成設(shè)計(jì)綜述、繪制草圖，并且根據(jù)草圖進(jìn)行成槽機(jī)各個(gè)部件的參數(shù)、尺寸計(jì)算，之后根據(jù)各個(gè)參數(shù)、尺寸完成圖紙的設(shè)計(jì)并繪制出cad圖，最后進(jìn)行說(shuō)明書行的編寫和有限元分析。在滿足課題要求的同時(shí)，還可以讓我對(duì)成槽機(jī)都有了更多的了解；這個(gè)課題的設(shè)計(jì)運(yùn)用到了我大學(xué)四年所學(xué)到的很多知識(shí)，讓我對(duì)自己所學(xué)到的知識(shí)有了更好的掌握，同時(shí)通過(guò)這個(gè)課題的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)到了很多新的知識(shí)，這必將對(duì)我以后的工作有很多的幫助。七、參考文獻(xiàn)1 聶紅光建筑工程中地下連續(xù)墻施工技術(shù)探討j建材與裝飾，2007(7)：1011022王友林。余遠(yuǎn)逢，董軍幾種地下連續(xù)墻的施工工藝分析j有色金屬設(shè)計(jì)，2007，34(3)：16203喻傳，瞿雄偉地下連續(xù)墻施工常見問(wèn)題原因分析及處理對(duì)策j山西建筑，2008，34(7)：1571584 張宏