隨動(dòng)架及桅頂設(shè)計(jì)

1、目錄第1章引言.31.1目的和現(xiàn)實(shí)意義31.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.3課題研究意義51.4研究方法51.5本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容7第2章隨動(dòng)架及桅頂工作原理分析72.1隨動(dòng)架原理72.2桅頂原理8第3章隨動(dòng)架回轉(zhuǎn)支承型號(hào)，鋼絲繩的選取93.1隨動(dòng)架旋轉(zhuǎn)支承型號(hào)選取93.2鋼絲繩型號(hào)選取93.3鋼絲繩直徑選取9第4章隨動(dòng)架及桅頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)104.1隨動(dòng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)104.2滑輪尺寸及結(jié)構(gòu)的確定114.3支架形狀等強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算124.4軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算13第5章非標(biāo)準(zhǔn)零件附圖155.1上蓋板155.2防滑塊165.3支架165.4保護(hù)架17參考文獻(xiàn).1819結(jié)束語(yǔ).附錄1外文翻譯附錄2二維、三維打印圖45T旋

2、挖鉆機(jī)隨動(dòng)架及桅頂設(shè)計(jì)摘要：近幾年來(lái)各類建筑和工程施工的數(shù)量和工程難度日益增加，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，尤其是人們對(duì)環(huán)保的意識(shí)不斷提高，傳統(tǒng)的灌注樁成孔工藝已經(jīng)不能適應(yīng)新施工技術(shù)要求，旋挖鉆機(jī)則以其優(yōu)于其他同類產(chǎn)品的性能而成為此類工程中鉆孔灌注樁施工的首選設(shè)備。本設(shè)計(jì)主要對(duì)旋挖鉆機(jī)隨動(dòng)架進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。通過(guò)鉆桿的尺寸選擇回轉(zhuǎn)支承的型號(hào)，然后根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的各尺寸對(duì)隨動(dòng)架的各個(gè)零件進(jìn)行分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后完成其平面繪圖和三維建模，再進(jìn)行組裝。關(guān)鍵詞：；旋挖鉆機(jī)；隨動(dòng)架45T/E3D,第1章引言1.1 目的和現(xiàn)實(shí)意義最近幾年來(lái)，隨著一批大型工程相繼開(kāi)工和我國(guó)基礎(chǔ)工程行業(yè)的投資不斷加大，推動(dòng)了我國(guó)基礎(chǔ)工程

3、施工行業(yè)的發(fā)展。各類建筑和工程施工的數(shù)量和工程難度日益加大，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，尤其是人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，對(duì)施工環(huán)保要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的沖擊、回轉(zhuǎn)、反循環(huán)鉆等灌注樁成孔工藝因其效率低下，污染嚴(yán)重，已經(jīng)不能適應(yīng)新施工技術(shù)的要求。旋挖鉆機(jī)則以其優(yōu)于其它同類產(chǎn)品的性能而成為此類工程中鉆孔灌注樁施工的首選設(shè)備。目前我國(guó)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，正在進(jìn)行大規(guī)模城市化建設(shè)及大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)目前共有城市660余個(gè)，其中人口在100萬(wàn)以上的大城市有170余個(gè)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程還將加快，老城市改造和新城市建設(shè)中新增的樁基礎(chǔ)工程將大幅度增加，按每個(gè)城市平均僅占據(jù)23

4、臺(tái)的市場(chǎng)需求量來(lái)保守地估算，旋挖鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)的總量近幾年即可達(dá)到2000臺(tái)以上，為我國(guó)旋挖鉆機(jī)行業(yè)帶來(lái)了非常好的市場(chǎng)機(jī)遇。而這僅僅才是城市化帶來(lái)的市場(chǎng)空間。但現(xiàn)在的情況是，進(jìn)口產(chǎn)品大量涌入我國(guó)市場(chǎng)，而我國(guó)同類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)尚處于初始階段，因此要在消化吸收國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，在業(yè)已取得的開(kāi)發(fā)成果基礎(chǔ)上，盡快將產(chǎn)品系列化，以達(dá)到替代進(jìn)口產(chǎn)品、加速設(shè)備更新?lián)Q代的目的，并為該產(chǎn)品早日打入國(guó)際市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）國(guó)外鉆桅垂直度控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀旋挖鉆機(jī)在二戰(zhàn)之前美國(guó)卡維爾特公司問(wèn)世，二戰(zhàn)之后在歐洲得到發(fā)展。1984年意大利邁特公司首先開(kāi)始研制，接著在意大利、德國(guó)開(kāi)

5、始發(fā)展，到了7080年代在日本得到快速發(fā)展。目前國(guó)外旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為：德國(guó)：寶峨、利勃海爾、；意大利：土力、必、；西班牙：；日本：日車車輛、日立、住友、加藤；芬蘭：、；美國(guó)：、；英國(guó)：等I州到。目前，國(guó)外的旋挖鉆機(jī)的控制技術(shù)已逐步實(shí)現(xiàn)智能化，機(jī)電液一體化高度集中、結(jié)構(gòu)緊湊、操縱靈活，其鉆桅垂直度控制系統(tǒng)普遍應(yīng)用負(fù)荷傳感、壓力補(bǔ)償與電液比例閉環(huán)控制技術(shù)。負(fù)荷傳感與壓力補(bǔ)償技術(shù)自20世紀(jì)80年代初在國(guó)外液壓挖掘機(jī)上開(kāi)始得到應(yīng)用，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已為一種先進(jìn)的液壓技術(shù)?，F(xiàn)在，負(fù)荷傳感技術(shù)因其節(jié)能、效率高、控制特性好、動(dòng)靜特性好和壽命長(zhǎng)的顯著優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代液壓工程機(jī)械中獲得了廣泛應(yīng)用。例如的A10變量

6、柱塞泵及系統(tǒng)、的電液比例壓力流量控制的變量泵、油研的A系列04型和A系列04E型變量柱塞泵等都應(yīng)用了負(fù)荷傳感原理。目前，國(guó)外旋挖鉆機(jī)普遍應(yīng)用現(xiàn)代控制理論進(jìn)行電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如狀態(tài)空間分析方法、系統(tǒng)辨識(shí)、線性二次型最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制等。系統(tǒng)辨識(shí)是對(duì)控制對(duì)象施加一定的試驗(yàn)信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析計(jì)算，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。就鉆桅垂直度控制系統(tǒng)而言，系統(tǒng)辨識(shí)的內(nèi)容包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型結(jié)構(gòu)確定、參數(shù)估計(jì)和模型驗(yàn)證。運(yùn)用系統(tǒng)辨識(shí)的理論和方法確定旋挖鉆機(jī)鉆桅垂直度系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)精確的控制器奠定基礎(chǔ)?？刂破魇钦麄€(gè)控制系統(tǒng)的核心，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)旋挖鉆機(jī)控制器在設(shè)計(jì)時(shí)還是采用傳統(tǒng)的控

7、制方法，英國(guó)學(xué)者等人提出一種新型的比例積分控制器方法（）控制，該方法采用現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間表達(dá)式來(lái)描述系統(tǒng)內(nèi)部模型，并且基于非最小狀態(tài)空間（）模型進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)?？刂瓶梢暈槌Ｒ?guī)控制和控制的自然發(fā)展，對(duì)于一階系統(tǒng)控制等價(jià)于控制；對(duì)于高階系統(tǒng)控制中的附加控制項(xiàng)能有效地提供隱式的高階微分，從而獲得比和更好的控制效果。運(yùn)用控制理論設(shè)計(jì)旋挖鉆機(jī)控制器有許多優(yōu)點(diǎn)：所有狀態(tài)向量用可測(cè)變量組成，易于用數(shù)字控制器存儲(chǔ)；系統(tǒng)包括內(nèi)在的解耦功能，能夠消除變量I日J(rèn)的相互干涉，因此閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性較好；系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)特性和較高的控制精度。（2）國(guó)內(nèi)鉆桅垂直度控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀我國(guó)在80年代初從日本引進(jìn)過(guò)工作裝置，

8、配裝在125型履帶起起重機(jī)上。1984年，天津探礦機(jī)械廠引進(jìn)美國(guó)公司的旋挖鉆機(jī)并進(jìn)行消化吸收。1988年北京城建機(jī)械廠根據(jù)土力公司（）的樣機(jī)開(kāi)發(fā)了1.5m直徑的履帶起重機(jī)附著式旋挖鉆機(jī)。1994年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國(guó)公司附著式旋挖鉆機(jī)，1998年上海金泰股份有限公司與寶峨合作組裝5。最近幾年我國(guó)旋挖鉆機(jī)取得了快速發(fā)展，國(guó)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)毝搿⑹仪f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(guó)、鄭州勘察等。雖然國(guó)內(nèi)的旋挖鉆機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但從整體上看，與發(fā)達(dá)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比還有

9、一定的差距，主要表現(xiàn)在自動(dòng)控制和智能化方面。目前國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)鉆桅垂直度控制系統(tǒng)的技術(shù)水平基本已接近或達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品技術(shù)水平，但大部分是進(jìn)口國(guó)外配套設(shè)備，產(chǎn)品模仿甚至抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，自主創(chuàng)新不足，普遍缺少核心技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品在可靠性、使用方便性等方面有較大的不足。國(guó)內(nèi)鉆桅垂直度控制液壓系統(tǒng)也都應(yīng)用了負(fù)荷傳感原理，但是液壓泵、液壓閥、傳感器等關(guān)鍵零部件大都是國(guó)際進(jìn)口，如徐工集團(tuán)的的5、822三種旋挖鉆機(jī)。三一重機(jī)的220CZ220型旋挖鉆機(jī)，液壓系統(tǒng)關(guān)鍵部分采用卡特彼勒液壓系統(tǒng)主控回路，先導(dǎo)控制回路，使用了先進(jìn)的負(fù)載反饋技術(shù)，可使流量按需分配到種個(gè)工作裝置，實(shí)現(xiàn)不同工況下的最佳匹配，但關(guān)鍵零部件也是

10、采用了國(guó)際知名品牌產(chǎn)品，如德國(guó)的力士樂(lè)液壓元件、日本高精度密封軸承，美國(guó)專業(yè)油管接頭和優(yōu)質(zhì)鉆桿。宇通重工的230150260型旋挖鉆機(jī)，主液壓系統(tǒng)中的主控制閥、主泵由330底盤提供，系統(tǒng)壓力達(dá)32，為大功率馬達(dá)提供動(dòng)力；輔助泵、輔助閥采用力士樂(lè)負(fù)載反饋恒壓變量系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力達(dá)28，為各工作液壓缸提供動(dòng)力；所有液壓元件、液壓附件也都采用國(guó)際知名品牌產(chǎn)品來(lái)保證系統(tǒng)的高可靠性。山河智能20型多功能旋挖鉆機(jī)1201，采用比例控制的液壓先導(dǎo)系統(tǒng)和負(fù)荷傳感的主泵液壓系統(tǒng)，負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償?shù)母北靡簤合到y(tǒng)，均采用國(guó)際品牌力士樂(lè)液壓元件。國(guó)內(nèi)鉆桅垂直度控制系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)大部分也是采用進(jìn)口設(shè)備，如宇通重工和

11、徐工集團(tuán)旋挖鉆機(jī)電控部分均采用力士樂(lè)公司自動(dòng)及手動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，控制器、傳感器等主要電氣元件也都采用進(jìn)口件，而且大部分控制器的設(shè)計(jì)采用了傳統(tǒng)的方法，控制精度及動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面與國(guó)際先進(jìn)水平還存在差距。山河智能20型多功能旋挖鉆機(jī)，自主研發(fā)了電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成度高，功能強(qiáng)大，反應(yīng)快，精度高，采用二級(jí)分布控制結(jié)構(gòu)，應(yīng)用技術(shù)和虛擬儀表技術(shù)，在基于嵌入式系統(tǒng)的工程機(jī)械控制器和真彩顯示屏上編程實(shí)現(xiàn)。1.3 課題研究意義最近幾年來(lái)，隨著一批大型工程相繼開(kāi)工和我國(guó)基礎(chǔ)工程行業(yè)的投資不斷加大，推動(dòng)了我國(guó)基礎(chǔ)工程施工行業(yè)的發(fā)展。各類建筑和工程施工的數(shù)量和工程難度日益加大，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，尤其是人們環(huán)保意識(shí)的不

12、斷提高，對(duì)施工環(huán)保要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的沖擊、回轉(zhuǎn)、反循環(huán)鉆等灌注樁成孔工藝因其效率低下，污染嚴(yán)重，已經(jīng)不能適應(yīng)新施工技術(shù)的要求。旋挖鉆機(jī)則以其優(yōu)于其它同類產(chǎn)品的性能而成為此類工程中鉆孔灌注樁施工的首選設(shè)備。目前我國(guó)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，正在進(jìn)行大規(guī)模城市化建設(shè)及大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)目前共有城市660余個(gè)，其中人口在100萬(wàn)以上的大城市有170余個(gè)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程還將加快，老城市改造和新城市建設(shè)中新增的樁基礎(chǔ)工程將大幅度增加，按每個(gè)城市平均僅占據(jù)23臺(tái)的市場(chǎng)需求量來(lái)保守地估算，旋挖鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)的總量近幾年即可達(dá)到2000臺(tái)以上，為我國(guó)旋挖鉆機(jī)行業(yè)帶來(lái)了

13、非常好的市場(chǎng)機(jī)遇。而這僅僅才是城市化帶來(lái)的市場(chǎng)空間。但現(xiàn)在的情況是，進(jìn)口產(chǎn)品大量涌入我國(guó)市場(chǎng)，而我國(guó)同類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)尚處于初始階段，因此要在消化吸收國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，在業(yè)已取得的開(kāi)發(fā)成果基礎(chǔ)上，盡快將產(chǎn)品系列化，以達(dá)到替代進(jìn)口產(chǎn)品、加速設(shè)備更新?lián)Q代的目的，并為該產(chǎn)品早日打入國(guó)際市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.4 研究特點(diǎn)（1）特點(diǎn)及其性能介紹：旋挖鉆主要用來(lái)對(duì)地基基礎(chǔ)樁基成孔，廣泛用于市政建設(shè)、公路橋梁、高層建筑等地基礎(chǔ)施工工程，配合不同鉆具，適應(yīng)于干式（短螺旋），或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，旋挖鉆機(jī)具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動(dòng)靈活，施工效率高及多功

14、能特點(diǎn)。目前，旋挖鉆機(jī)已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。旋挖鉆機(jī)主要分為小型機(jī)，中型機(jī)和大型機(jī)。其中小型機(jī)參數(shù)要求為：鉆機(jī)扭矩100,發(fā)動(dòng)機(jī)功率170,鉆孔直徑5001000、深約40m,整機(jī)重量約40t。小型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)定位如下:各種樓房的護(hù)坡樁;樓房部分承重結(jié)構(gòu)樁;城市改造市政項(xiàng)目中各種樁徑小于1m的樁；適用于其它用途的樁。小型機(jī)的市場(chǎng)覆蓋率達(dá)30%以上。（2）工藝原理：主要是其成孔工藝與其它樁基不同,旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)工藝旋挖鉆機(jī)（當(dāng)然也有干土直接取土工藝,視工地現(xiàn)場(chǎng)地層條件而定）,是一種無(wú)沖洗介質(zhì)循環(huán)的鉆進(jìn)方法,但鉆進(jìn)時(shí)為保護(hù)孔壁穩(wěn)定,孔內(nèi)要注滿優(yōu)質(zhì)泥漿（穩(wěn)定液）。旋挖鉆機(jī)工作時(shí)能原地作整

15、體回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋挖鉆機(jī)鉆孔取土?xí)r,依靠鉆桿和鉆頭自重切入土層,斜向斗齒在鉆斗回轉(zhuǎn)時(shí)切下土塊向斗內(nèi)推進(jìn)而完成鉆取土；遇硬土?xí)r,自重力不足以使斗齒切入土層,此時(shí)可通過(guò)加壓油缸對(duì)鉆桿加壓,強(qiáng)行將斗齒切入土中,完成鉆孔取土。鉆斗內(nèi)裝滿土后,由起重機(jī)提升鉆桿及鉆斗至地面,拉動(dòng)鉆斗上的開(kāi)關(guān)即打開(kāi)底門,鉆斗內(nèi)的土依靠自重作用自動(dòng)排出.鉆桿向下放關(guān)好斗門,再回轉(zhuǎn)到孔內(nèi)進(jìn)行下一斗的挖掘。旋挖鉆機(jī)行走機(jī)動(dòng),靈活,終孔后能快速的移位或至下一樁位施工。（3）質(zhì)量控制措施： 樁位放樣在進(jìn)行場(chǎng)地整平后,組織有資格的測(cè)量放樣人員將所有樁位放出,釘好十字保護(hù)樁,做好測(cè)量復(fù)核,并記錄放樣數(shù)據(jù)備案。 埋設(shè)護(hù)筒用拉線法檢查樁位偏差,

16、應(yīng)滿足規(guī)范要求。 成孔采用鉆頭鉆進(jìn),根據(jù)不同層次的土質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇不同的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和進(jìn)尺進(jìn)行控制。在砂層鉆進(jìn)和進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層后,因土層太硬會(huì)引起鉆錐跳動(dòng)及偏斜、加大鉆桿擺動(dòng),故應(yīng)選擇低檔慢速,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速參數(shù)取值1340,成孔深度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制。 鋼筋籠制安旋挖機(jī)挖土清渣達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,開(kāi)始下放鋼筋籠,其制安必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行,主筋、箍筋應(yīng)焊接均勻,搭接長(zhǎng)度及焊縫應(yīng)符合規(guī)范要求,安裝時(shí)應(yīng)安裝護(hù)塊,以確保周正及保護(hù)層厚度,鋼筋籠的制作偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。 混凝土澆筑在導(dǎo)管接駁完畢后,將混凝土隔水栓吊放在臨近泥漿面的位置,導(dǎo)管底端到孔底距離控制在0.4m左右,以便能順利排出混凝土隔水栓。開(kāi)始灌

17、注前儲(chǔ)料斗內(nèi)儲(chǔ)備的混凝土量應(yīng)不少于1.0m3,以便在混凝土隔水栓被擠出導(dǎo)管后能將導(dǎo)管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上,適時(shí)提升或拆卸導(dǎo)管,確保導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下14m,灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。一旦發(fā)生機(jī)具故障或停電停水及導(dǎo)管堵塞或進(jìn)水等事故時(shí),應(yīng)采取有效措施進(jìn)行處理,以便盡快恢復(fù)灌注混凝土,同時(shí)做好記錄。 孔內(nèi)事故預(yù)防措施選擇有經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心強(qiáng)的施工隊(duì)伍，保證操作人員的素質(zhì)；加強(qiáng)鉆具檢查，對(duì)加工不良的鉆具嚴(yán)禁使用;對(duì)孔內(nèi)水頭高度,泥漿的相對(duì)密度和粘度經(jīng)常觀察和檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，尤其在鉆孔排渣、提錐除土或因故停鉆時(shí)應(yīng)保持孔內(nèi)規(guī)定水位和規(guī)定的泥漿性能指標(biāo)，以防坍孔;鉆孔作業(yè)應(yīng)分班連續(xù)進(jìn)行，在土層變化處撈取渣樣判明土層，并與地質(zhì)資料核對(duì)，根據(jù)土層情況采取相應(yīng)措施，保證施工質(zhì)量；升降鉆錐須平穩(wěn)，鉆錐提出井口應(yīng)防止碰撞護(hù)筒或