隨動架及桅頂設(shè)計

/書目第1章引言 31.1目的和現(xiàn)實(shí)意義 31.2國內(nèi)外探討現(xiàn)狀 31.3課題探討意義 51.4探討方法 51.5本設(shè)計的主要內(nèi)容 7第2章隨動架及桅頂工作原理分析 72.1隨動架原理 72.2桅頂原理 8第3章隨動架回轉(zhuǎn)支承型號，鋼絲繩的選取 93.1隨動架旋轉(zhuǎn)支承型號選取 93.2鋼絲繩型號選取 93.3鋼絲繩直徑選取 9第4章隨動架及桅頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計 104.1隨動架結(jié)構(gòu)設(shè)計 104.2滑輪尺寸及結(jié)構(gòu)的確定 114.3支架形態(tài)等強(qiáng)度設(shè)計計算 124.4軸承的設(shè)計計算 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愛惜架 17參考文獻(xiàn) 18結(jié)束語 19附錄1外文翻譯附錄2二維、三維打印圖45T旋挖鉆機(jī)隨動架及桅頂設(shè)計摘要：近幾年來各類建筑和工程施工的數(shù)量和工程難度日益增加，質(zhì)量要求也越來越高，尤其是人們對環(huán)保的意識不斷提高，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)計主要對旋挖鉆機(jī)隨動架進(jìn)行分析和設(shè)計。通過鉆桿的尺寸選擇回轉(zhuǎn)支承的型號，然后依據(jù)回轉(zhuǎn)支承的各尺寸對隨動架的各個零件進(jìn)行分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計。最終完成其CAD平面繪圖和PRO/E三維建模，再進(jìn)行組裝。關(guān)鍵詞：CAD；旋挖鉆機(jī)；隨動架45TrotarydrillingrigwithservoframeandmastheaddesignAbstract:Inrecentyearsvarioustypesofbuildingandengineeringconstructionandengineeringdifficultyofincreasingthenumberof，Qualityrequirementshavebecomemoresophisticated,Inparticular,people'sawarenessofenvironmentalprotectioncontinuetoincrease,TraditionalPileDrillingtechnologyhasbeenunabletomeetthetechnicalrequirementsofnewconstruction，Rotarydrillingrigisbetterthanothersimilarproductsinitsperformanceofsuchprojectsbecomethefirstchoiceforconstructionofboredpiles.Thedesignoftherotarydrillingrigwiththeservoframeworkfordynamicanalysisanddesign.Throughthedrillpipesizeselectionslewingbearingmodel,Thenaccordingtothevariousdimensionsoftheslewingframewithallpartsmovinganalysisandstructuraldesign.FinalizeitsCADdimensionaldrawingsandPRO/E3Dmodeling,andthenassembled.Keywords:CAD;Rotarydrillingrig;servoframe

第1章引言1.1目的和現(xiàn)實(shí)意義最近幾年來，隨著一批大型工程相繼開工和我國基礎(chǔ)工程行業(yè)的投資不斷加大，推動了我國基礎(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)量要求也越來越高，尤其是人們環(huán)保意識的不斷提高，對施工環(huán)保要求也越來越高。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)峻，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。目前我國處于一個大發(fā)展時期，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)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計資料顯示，我國目前共有城市660余個，其中人口在100萬以上的大城市有170余個。隨著國民經(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，按每個城市平均僅占據(jù)2～3臺的市場需求量來保守地估算，旋挖鉆機(jī)在國內(nèi)的總量近幾年即可達(dá)到2000臺以上，為我國旋挖鉆機(jī)行業(yè)帶來了特殊好的市場機(jī)遇。而這僅僅才是城市化帶來的市場空間。但現(xiàn)在的狀況是，進(jìn)口產(chǎn)品大量涌入我國市場，而我國同類產(chǎn)品的開發(fā)尚處于初始階段，因此要在消化吸取國外同類產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，在業(yè)已取得的開發(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)品早日打入國際市場打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)外探討現(xiàn)狀（1）國外鉆桅垂直度限制系統(tǒng)探討現(xiàn)狀旋挖鉆機(jī)在二戰(zhàn)之前美國卡維爾特公司問世，二戰(zhàn)之后在歐洲得到發(fā)展。1984年意大利邁特公司首先起先研制，接著在意大利、德國起先發(fā)展，到了70～80年頭在日本得到快速發(fā)展。目前國外旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為：德國：寶峨、利勃海爾、Delmag、WIRTH、MGF；意大利：土力、SoilMec、MAlT、CMV、CASAG＆必DE、IMT、ENTEGO；西班牙：LLAMADA；日本：日車車輛、日立、住友、加藤；芬蘭：JUNTTAN、TAMROCK；美國：CALWELD、APE、Ingersoll．Rand；英國：BSP等I州到。目前，國外的旋挖鉆機(jī)的限制技術(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、操縱靈敏，其鉆桅垂直度限制系統(tǒng)普遍應(yīng)用負(fù)荷傳感、壓力補(bǔ)償和電液比例閉環(huán)限制技術(shù)。負(fù)荷傳感和壓力補(bǔ)償技術(shù)自20世紀(jì)80年頭初在國外液壓挖掘機(jī)上起先得到應(yīng)用，經(jīng)過多年的發(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、限制特性好、動靜特性好和壽命長的顯著優(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Bosch．ReXroth的A10VSODFEE變量柱塞泵及LUDV系統(tǒng)、Parker的電液比例壓力流量限制的變量泵、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，國外旋挖鉆機(jī)普遍應(yīng)用現(xiàn)代限制理論進(jìn)行電子限制系統(tǒng)的設(shè)計，如狀態(tài)空間分析方法、系統(tǒng)辨識、線性二次型最優(yōu)限制和自適應(yīng)限制等。系統(tǒng)辨識是對限制對象施加確定的試驗(yàn)信號，測量系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析計算，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。就鉆桅垂直度限制系統(tǒng)而言，系統(tǒng)辨識的內(nèi)容包括：試驗(yàn)設(shè)計、模型結(jié)構(gòu)確定、參數(shù)估計和模型驗(yàn)證。運(yùn)用系統(tǒng)辨識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)計精確的限制器奠定基礎(chǔ)。限制器是整個限制系統(tǒng)的核心，國內(nèi)絕大多數(shù)旋挖鉆機(jī)限制器在設(shè)計時還是接受傳統(tǒng)的PID限制方法，英國學(xué)者Young等人提出一種新型的比例積分限制器方法PIP(proportional．Integral．Plus)限制，該方法接受現(xiàn)代限制理論中的__狀態(tài)空間表達(dá)式來描述系統(tǒng)內(nèi)部模型，并且基于非最小狀態(tài)空間(Non-MinimalStateSpace)模型進(jìn)行反饋設(shè)計。PIP限制可視為常規(guī)Pl限制和PID限制的自然發(fā)展，對于一階系統(tǒng)PIP限制等價于PI限制；對于高階系統(tǒng)PIP限制中的附加限制項(xiàng)能有效地供應(yīng)隱式的高階微分，從而獲得比PI和PID更好的限制效果。運(yùn)用PIP限制理論設(shè)計旋挖鉆機(jī)限制器有許多優(yōu)點(diǎn)：全部狀態(tài)向量用可測變量組成，易于用數(shù)字限制器存儲；系統(tǒng)包括內(nèi)在的解耦功能，能夠消退變量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)特性和較高的限制精度。（2）國內(nèi)鉆桅垂直度限制系統(tǒng)探討現(xiàn)狀我國在80年頭初從日本引進(jìn)過工作裝置，配裝在KH—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RDI公司的旋挖鉆機(jī)并進(jìn)行消化吸取。1988年北京城建機(jī)械廠依據(jù)土力公司(SOILMEC)的樣機(jī)開發(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BSP公司附著式旋挖鉆機(jī)，1998年上海金泰股份有限公司和寶峨合作組裝BGl5。最近幾年我國旋挖鉆機(jī)取得了快速發(fā)展，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、南車時代、山東鑫國、鄭州勘察等。雖然國內(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，和發(fā)達(dá)國家的同類產(chǎn)品相比還有確定的差距，主要表現(xiàn)在自動限制和智能化方面。目前國內(nèi)旋挖鉆機(jī)鉆桅垂直度限制系統(tǒng)的技術(shù)水平基本已接近或達(dá)到國際同類產(chǎn)品技術(shù)水平，但大部分是進(jìn)口國外配套設(shè)備，產(chǎn)品仿照甚至抄襲現(xiàn)象嚴(yán)峻，自主創(chuàng)新不足，普遍缺少核心技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品在牢靠性、運(yùn)用便利性等方面有較大的不足。國內(nèi)鉆桅垂直度限制液壓系統(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)鍵零部件大都是國際進(jìn)口，如徐工集團(tuán)的的RDl5、RDl8、RD22三種旋挖鉆機(jī)。三一重機(jī)的SYR220C／220型旋挖鉆機(jī)，液壓系統(tǒng)關(guān)鍵部分接受卡特彼勒液壓系統(tǒng)主控回路，先導(dǎo)限制回路，運(yùn)用了先進(jìn)的負(fù)載反饋技術(shù)，可使流量按需支配到種個工作裝置，實(shí)現(xiàn)不同工況下的最佳匹配，但關(guān)鍵零部件也是接受了國際知名品牌產(chǎn)品，如德國的力士樂液壓元件、日本高精度密封軸承，美國專業(yè)油管接頭和優(yōu)質(zhì)鉆桿。宇通重工的YTR230／150／260型旋挖鉆機(jī)，主液壓系統(tǒng)中的主限制閥、主泵由CAT330底盤供應(yīng)，系統(tǒng)壓力達(dá)32MPa，為大功率馬達(dá)供應(yīng)動力；幫助泵、幫助閥接受力士樂負(fù)載反饋恒壓變量系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力達(dá)28MPa，為各工作液壓缸供應(yīng)動力；全部液壓元件、液壓附件也都接受國際知名品牌產(chǎn)品來保證系統(tǒng)的高牢靠性。山河智能SWDM20型多功能旋挖鉆機(jī)1201，接受比例限制的液壓先導(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)，均接受國際品牌力士樂液壓元件。國內(nèi)鉆桅垂直度限制系統(tǒng)的電子限制系統(tǒng)大部分也是接受進(jìn)口設(shè)備，如宇通重工和徐工集團(tuán)旋挖鉆機(jī)電控部分均接受力士樂公司自動及手動調(diào)平系統(tǒng)，限制器、傳感器等主要電氣元件也都接受進(jìn)口件，而且大部分限制器的設(shè)計接受了傳統(tǒng)的PID方法，限制精度及動態(tài)響應(yīng)方面和國際先進(jìn)水平還存在差距。山河智能SWDM20型多功能旋挖鉆機(jī)，自主研發(fā)了SUNWARDEDSARSR電子限制系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成度高，功能強(qiáng)大，反應(yīng)快，精度高，接受二級分布限制結(jié)構(gòu)，應(yīng)用CANBUS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)械限制器和真彩LCD顯示屏上編程實(shí)現(xiàn)。1.3課題探討意義最近幾年來，隨著一批大型工程相繼開工和我國基礎(chǔ)工程行業(yè)的投資不斷加大，推動了我國基礎(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)量要求也越來越高，尤其是人們環(huán)保意識的不斷提高，對施工環(huán)保要求也越來越高。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)峻，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。目前我國處于一個大發(fā)展時期，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)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計資料顯示，我國目前共有城市660余個，其中人口在100萬以上的大城市有170余個。隨著國民經(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，按每個城市平均僅占據(jù)2～3臺的市場需求量來保守地估算，旋挖鉆機(jī)在國內(nèi)的總量近幾年即可達(dá)到2000臺以上，為我國旋挖鉆機(jī)行業(yè)帶來了特殊好的市場機(jī)遇。而這僅僅才是城市化帶來的市場空間。但現(xiàn)在的狀況是，進(jìn)口產(chǎn)品大量涌入我國市場，而我國同類產(chǎn)品的開發(fā)尚處于初始階段，因此要在消化吸取國外同類產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，在業(yè)已取得的開發(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)品早日打入國際市場打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。1.4探討特點(diǎn)（1）特點(diǎn)及其性能介紹：旋挖鉆主要用來對地基基礎(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，協(xié)作不同鉆具，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)動靈敏，施工效率高及多功能特點(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100kN.m,發(fā)動機(jī)功率170kW,鉆孔直徑500～1000mm、深約40m,整機(jī)重量約40t。小型機(jī)的應(yīng)用市場定位如下:①各種樓房的護(hù)坡樁;②樓房部分承重結(jié)構(gòu)樁;③城市改造市政項(xiàng)目中各種樁徑小于1m的樁;④適用于其它用途的樁。小型機(jī)的市場覆蓋率達(dá)30%以上。（2）工藝原理：主要是其成孔工藝和其它樁基不同,旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)工藝旋挖鉆機(jī)(當(dāng)然也有干土干脆取土工藝,視工地現(xiàn)場地層條件而定),是一種無沖洗介質(zhì)循環(huán)的鉆進(jìn)方法,但鉆進(jìn)時為愛惜孔壁穩(wěn)定,孔內(nèi)要注滿優(yōu)質(zhì)泥漿(穩(wěn)定液)。旋挖鉆機(jī)工作時能原地作整體回轉(zhuǎn)運(yùn)動。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)時切下土塊向斗內(nèi)推動而完成鉆取土;遇硬土?xí)r,自重力不足以使斗齒切入土層,此時可通過加壓油缸對鉆桿加壓,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,拉動鉆斗上的開關(guān)即打開底門,鉆斗內(nèi)的土依靠自重作用自動排出.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,靈敏,終孔后能快速的移位或至下一樁位施工。（3）質(zhì)量限制措施：①樁位放樣在進(jìn)行場地整平后,組織有資格的測量放樣人員將全部樁位放出,釘好十字愛惜樁,做好測量復(fù)核,并記錄放樣數(shù)據(jù)備案。②埋設(shè)護(hù)筒用拉線法檢查樁位偏差,應(yīng)滿足規(guī)范要求。③成孔接受鉆頭鉆進(jìn),依據(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)行限制。在砂層鉆進(jìn)和進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層后,因土層太硬會引起鉆錐跳動及偏斜、加大鉆桿搖擺,故應(yīng)選擇低檔慢速,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速參數(shù)取值13～40v/min,成孔深度按設(shè)計要求進(jìn)行限制。④鋼筋籠制安旋挖機(jī)挖土清渣達(dá)到設(shè)計要求后,起先下放鋼筋籠,其制安必需嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行,主筋、箍筋應(yīng)焊接勻整,搭接長度及焊縫應(yīng)符合規(guī)范要求,安裝時應(yīng)安裝護(hù)塊,以確保周正及愛惜層厚度,鋼筋籠的制作偏