目录
摘要................................................................................................................ 第一章绪论.....................................................................................................
1.1旋挖钻机简介..............................................................................................
1.2旋挖钻机平台设计....................................................................................... 1.3车架的发展及几种典型车架的设计............................................................... 1.4本课题研究的重点和意义............................................................................
第二章平台设计过程.....................................................................................
2.1总体方案的制定...........................................................................................
2.2平台布置......................................................................................................
2.3车架及支承板的初步设计..............................................................................
2.4对初步设计的结果进行校核............................................................................
2.5车架设计的改进及布置的最终结果..................................................................第三章平台连接...............................................................................................
3.1梁构件之间以及梁与支承板的连接.................................................................
3.2大梁连接件以及液压缸和支撑杆连接件的设计.................................................第四章总结...................................................................................................... 参考文献..........................................................................................................
45吨旋挖钻机平台设计
摘要：本文结合传统设计和计算机辅助工程技术，先参考了各种其他相关机械的设计，模仿了其他旋挖钻机的平台设计，选择了车架的类型以及车架梁的截面；确定平台上各部分尺寸，画出了平台布置图，根据受力情况完成了车架设计。然后根据《金属结构》等书选择了车架使用的材料，对连接部分进行了设计。然后工程力学相关知识进行了校核，根据校核的结果对车架进行改进得到最终的结果。
关键词：旋挖钻机，平台设计，车架，工程力学，校核
Design, Simulation and Finite Element Analysis for The Slewing Mechanism of 45 Tons Hydraulic Hammer
Abstract：In this thesis, by the use of traditional design and computer-aided engineering（CAE）, firstly based on the experience of the formula to determined the rotary transmission organizations of hydraulic hammer , design model parameters of bearings and the rotary motor, check the matching bolt, complete the Design and Calculation of Gear.Then by the use of Pro / Engineer CAD platform, completed the three-dimensional modeling of all parts of the slewing mechanism,assembly and interference detection.Through Mechanism modules, made sports simulation and dynamic analysis of the slewing mechanism. By the use of Pro / MECHANICA modules and ANSYS finite element analysis,finded out the largest force and failure-prone parts of gear, support beams and support plate.The analysis data verificated the previous design, at the same time ,applied references for further Optimal Design and Series Design. Key Words:the slewing mechanism,Pro/E，Pro/MECHANICA，simulation，ANSYS
第一章简介
1.1旋挖钻机简介
图1.1 旋挖钻机外观图
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为125～450kW，动力输出扭矩为120～400kN·m，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感,具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具,适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业,还可配挂
长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。国内的专家认为：旋挖钻机在国内今后几年仍有很大的市场。故对旋挖钻机现状与结构特点分析有着十分重要的意义！旋挖钻机有三种类型，其中小型机扭矩100kN·m，钻孔直径0.5～1m，钻孔深度40m左右，钻机整机质量40t左右。小型机的应用市场定位：（1）各种楼座的护坡桩；（2）楼的部分承重结构桩；（3）城市改造市政项目的各种小于1m的桩；（4）适用于其他用途的桩。小型机的市场工作量覆盖比例达到30%以上。旋挖钻机在二战以前首先在美国卡尔维尔特公司问世，二战之后在欧洲得到发展，1948年意大利迈特公司首先开始研制，接着意大利、德国开始发展，到了70～80年代在日本得到快速发展，当时日本称之为回转斗成桩，也叫阿司特利工法（EarthDriII），在德国、日本这类工法相当普遍。我国在80年代初从日本引进过工作装置，配装在KH-125型履带起重机上。最近几年我国旋挖钻机取得了快速发展。各厂商纷纷涉足旋挖钻机的生产，目前国内外生产旋挖钻孔机厂商有近二十家。目前国外产品最大扭矩可达360kN·m，发动机功率达448kW，钻孔直径4m，钻深90余米等，品牌主要集中于土力、宝峨、意马、麦特、卡萨格兰第、巨力、日本产小扭矩旋挖钻机。目前国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置、由两个或三个液压马达驱动的大扭矩动力头（可配套管连结器）、液压系统采用恒功率变量自动控制、自锁互扣钻杆、先进的监控仪表（如发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置），同时配有各种保险装置（如防止带负载起动，卷扬机超高限位等），但各家公司的旋挖钻机都有自己的技术特点。
1.2旋挖钻机平台设计
平台的主体部分是车架，另外加上用以加强的支承板以及一些主要的连接件和固定装置。所以车架的设计是主要部分。
评价车架设计的好坏，应该清楚的知道旋挖钻机在行进和工作的过程中车架所承受的各种不同的力。
车架在实际环境下要面对的4种压力
1.负载弯曲（Vertical bending）
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，部分汽车的非悬挂重量（unsprung mass），是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁（member），一般都要求较强的刚度。
2.非水平扭动（longitudinal torsion）
当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力（longltudinal torsion），情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
3.横向弯曲（lateral bending）
所谓横向弯曲，就是汽车在入弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生向弯外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
4.水平菱形扭动（horizontal lozenging）
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，（路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等）每个车轮会承受不同的阻力和牵引力，这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形，这种情况就好像将一个长方形拉扯成一个菱形一样。
如果车架在某方面的韧性(stiffness)不佳，就算有再好的悬挂系统，也无法达到良好的操控表现。
1.3车架的发展及几种典型车架的设计
1.3.1车架的发展
“车架”这个名称原本是从法文的“Chassis”衍生而来的，早期所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的最大好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾，因此受到了不少制造商的青睐。
由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外，也不适合用在强调空间的四门房车上。随后单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代，这种单体车架一般以“底盘”称之，也就是衍生自英文的“Platform”。
大梁式和承载式车架是占绝大多数的主流车架形式，但它们都分别有着显著的缺点，即笨重和刚度不足。于是近年出现了融合这两者优点和车架设计方案，三菱PAJEROIO 的独创车架，在承载式结构的车厢底部增加了独立的钢框架，可以认为是简化的大梁结构，从而在保证刚度的同时，重量和重心又比大梁式结构大为下降。另一个例子是本田
S2000，由于对性能要求很高，而敞篷车身的刚度不足，于是在承载式车架的底部加焊了类似大型横梁的补强结构，从而增强了刚度。今后这种“杂交”车架的形式肯定会更层出不穷。
1.3.2起重机车架设计
起重机车架设计在《金属结构》一书中名为起重机底架设计。底架是整个起重机的支承骨架，一般有两种形式：一种是利用汽车底盘进行改装，由于汽车车架的强度和刚性不适应起重机繁重的作业条件，故必须在原汽车车架上增设副车架，从而增强车架的强度与刚性，这种形式的车架工艺比较简单，适用于小吨位的轮式起重机，另一种是专用起重机底架，底架的刚度和强度都可以根据作业的需要进行设计。
底架结构是随汽车起重机技术的发展而不断进步的。底架的横截面由开式厚板架构向闭式薄板结构演变。在闭式薄板结构中，带横向隔板的箱形底架逐渐成为典型结构。
底架是一个受空间力系的复杂超静定结构，目前厂家多采用常规的解析法进行初步设计计算，然后用有限元法进行校核。
1.3.3挖掘机车架设计
挖掘机车架设计在《金属结构》一书中名为挖掘机转台设计。转台前半部分用来安装所有的工作机构、司机室等。转台后半部分主要动力设备和平衡重。
挖掘机转台多采用纵横梁组成的平面框架结构，其上铺设盖板。转台的主要承载部分是由合金钢板焊接而成的箱形主梁，动臂和动臂液压缸支承在主梁上的A型架上。大中型挖掘机支承多采用双A型架式转台，而小型挖掘机多采用单A型架式转台，其主梁下的衬板和支承环与回转支承连接。转台由于结构复杂，精确计算较为困难。初期设计，一般多采用简化的方法进行计算。实际上转台的高次超静定结构不可能按照结构力学计算方法进行力学分析，可采用通用有限元软件在计算机上进行。
1.4本课题研究的重点和意义
本次研究重点在于了解熟悉工程机械的工作原理、车架的结构、平台的合理布局，最主要是车架的设计以及强度和稳定性的校核。综合运用所学的理论知识、基本的计算机操作和绘图能力，熟悉技术研究的步骤和规章，尽自己所学，尽自己所能，尽多投入时间和精力完成代表十六年学习成果的毕业设计。
人工钻孔，劳动强度大，耗时长，效率低，而且所成孔直径、深度都有限制，于是需要旋挖钻机。随着社会的进步，施工中对孔要求越来越高，所以对旋挖钻机要求也越来越高，旋挖钻机就得到了肯定并且短时间飞速发展，小型旋挖钻机开发在旋挖钻机开
发中算是偏安一隅。通过本课题的研究培养我们获取信息、综合运用理论知识、基本技能、应对和处理问题的能力。是我们对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计方案、工艺制作等过程，检查我们的思维能力、创造能力、实践能力和掌握技艺的深度。促进我们养成良好的工作习惯，提高办事效率，为将来走向社会岗位奠定良好的基础。
第二章平台设计过程
设计参数：宽度要求不超过3000mm，重量不超多4吨，长度无要求但不宜过长，厚度无要求但需满足强度要求而且不宜过高。
2.1总体方案的制定
参照其他制造商旋挖钻机平台设计，类似于挖掘机，本次设计平台已车架为主体；用支承板提高强度，加强连接；然后用适当的方式连接其他部分。
2.1.1车架梁材料的选择
工程机械金属结构选材原则应是首先保证结构安全可靠，满足使用要求；其次是尽可能满足用材的经济性；再次是符合有关设计规范选材规定。选材主要考虑下列因素。（1）金属结构的类型
板梁结构多选用碳素结构钢轧成的板材，板材厚度不宜小于6mm，如有特殊防腐层时，可不小于5mm。
工程机械金属结构常用钢材有Q235、Q345、Q390、Q420.
（2）金属结构的载荷性质
结构承受不同性质的载荷，应选用不同的钢材。旋挖钻机车架不需承受动力载荷或交变载荷。低合金钢静力强度很高，对低温敏感性低，耐腐蚀性强，可焊性好，在由强度来决定构件截面尺寸时，选用选用低合金钢才能充分发挥静强度高的优点，同时达到省材和降重的目的。
（3）金属结构的工作温度
对低温工作的工程机械金属结构，应选用低温敏感性低，冲击韧性较高的材料，如Q235、Q345，而不采用沸腾钢和半镇静钢。
（4）金属结构的工作环境
对于在露天工作且存在腐蚀性介质的工程机械金属结构，应选用具有腐蚀性能的材料，如质量等级为C的碳素结构钢。
综上所述，最适宜的材料是Q235，所以车架梁材料选用Q235，以下表格是Q235的一些基本属性：
表2—1：
2.1.2车架种类的选择
车架主要有梯形车架、一体式金属车架、一体式碳纤维车架。
梯形车架还有一个更为人熟知的名称—阵式车架，是最早出现的车架形式。顾名思义，梯形车架的样子就好像一条平躺着的梯子由两条纵向的主粱，结合许多大小(粗细)不同的副横梁所构成的，有些情况还会加上斜梁作巩固。
使用梯形车架主要是看中它车身和底盘分离的设计，车架和车壳作非固定连接，如果是一体式车架的话，很有可能随时扭到连车厂都不认得这是自己造的车！梯形车架的非水平扭曲刚性其实并不理想，一样会产生大幅的扭动，分离式车身正好阻止了车壳的扭动。另外这种车架的前向抗曲能力(即对抗前方正面撞击力的能力)非常的强！由于梯形车架的负载抗曲能力高，而车架先天造就平台造型，对语营造空间有极其正面的作用。
使用一体式车架的机械，整个车身的外壳本事就属于车架的一部分。所以它不同于传统的梯形车架或者管式车架，需要在车架外包裹外壳。事实上，按严格的定义来说，一体式车架都是由不同的组件装嵌而成的，其中最大的一块就是地台，其余的如车顶、侧板大小各异，所有的板件都是由高压压模机压制出来的，利用机械臂做电焊处理，有的甚至使用激光焊接技术。而且一体式车架先天拥有良好的撞击保护能力，车头以及车尾加装副车架一方面有利于吸收撞击所造成的冲击力，另一方面对车架行驶的刚性也有所帮助。！
一体式车架一个明显的缺陷就是一体式车架因为使用大量的金属，重量偏高。外壳的作用主要是用来营造理想的空间效果，而车架的设计主要由金属钢片构成，虽然钢片已经作了开坑的加强韧度处理，但是在物理结构上的刚度，特别是非水平扭动(longitudinaltorsion)，始终不及钢管式车架。如果以重量和刚性比来作比较的话，使用同等金属重量所制作出来的一体式车架是所有车架中刚性表现最不济的。旋挖钻机受冲击的机会很小，选用一体式车架并无优势。
碳纤维质量轻，强度和硬度是钢材的两倍，但价格昂贵；虽然它很坚韧，但是却有受力向度的问题，也即是说，整体中的某些部位不太能受力。所以旋挖钻机平台的车架不宜选用。
所以本次设计选用梯形车架。
2.1.3 车架梁构件设计
工程机械金属结构中，有大量主要承受横向载荷的受弯构件，它们或被单独使用，或按一定的规律组合起来形成整体结构，例如各种工程机械的车架，就是由横梁和纵梁组合而成的整体结构。实腹式受弯构件简称梁。实腹式梁又分为型钢梁与组合梁。型钢梁可直接作为构件使用，不需要组装，加工简单，成本低，一般在跨度与载荷较小的情况下优先采用。如用做各种工程机械的车架；或经过加强后用于做单梁起重机主梁。由于受到轧制条件的限制，型钢截面尺寸和截面质量分布有一定局限，当型钢梁规格不能满足使用要求时，就可以采用组合梁。组合梁有焊接和铆接两种，在工程机械金属结构中，主要使用焊接组合梁，其主要优点是能按使用要求合理分布材料，但制造成本高于型钢梁。最常用的焊接组合梁为工字型截面梁和香型截面梁。箱型截面抗弯刚度大，稳定性好，常用于跨度大且梁的高度受到限制或抗扭刚度要求高的情况。
本次设计是小型旋挖钻机，工况并不复杂，车架梁跨度和载荷较小，为节约成本，简化制造工艺，采用型钢梁，并使用简单的矩形截面。
主梁截面尺寸如图2.1.1所示：（单位：mm）
图2.1.1主梁截面图
辅助小梁截面如图2.1.2所示：（单位：mm）
图2.2.2 辅助小梁截面图
2.2平台布置
2.2.1总体方案
参照其他制造商的旋挖钻机设计，类似于挖掘机转台布置，将主要工作机构（变幅机构、钻杆、桅杆、主卷扬、钻具等）和驾驶室布置在平台前半部分，因为这样方便操纵者驾驶旋挖钻机，方便操纵者控制旋挖钻机进行工作。底盘的回转支承从车架下面支承整个平台。为了平衡整机、使整机重心落在底盘的回转中心，同时利用好平台的空间，将油箱、辅助卷扬、发动机布置在平台的后半部分；用于平衡和保护的配重布置在车架尾端。
2.2.2平台上各部分尺寸
A.发动机
根据同组成员给出的数据，本次课题需选用的发动机功率为132KW，经过在市场上的搜索，结合性价比和尺寸重量等，选用康明斯发动机，型号为6BTA，以下是康明斯6BTA的基本参数
长1181mm
宽675mm
高1127mm
额定功率180马力
重量 453KG
B.辅助卷扬
同组成员选择的辅助卷扬型号是 ，下面是 的尺寸
长 772mm
宽 700mm
高 640mm
C.油箱
本型旋挖钻机需要储存1立方米的油量，加上油箱上的零部件需要1.5立方米的空间，重量约为1吨。为了方便布置，油箱长度约等于发动机长度，取1200mm ，宽度取1000mm ，高度m m m m
H 25.112.15.13=÷÷=。
D 驾驶室
驾驶室尺寸：
长 1500mm
宽 1000mm
高 1500mm
E 回转支承
回转支承在平台下面，支承起旋挖钻机上机部分
同组总体设计着给出的尺寸是
长宽各1700mm ，厚200mm
F 配重
配重与车架同宽，厚200mm ，高根据最终重量决定，约1000mm.
2.2.3平台布置具体方案
配重用于平衡整机、保护平台，故布置于平台尾端。驾驶室依据我国惯例（驾驶者在左边操作）布置于平台前半部分左边。辅助卷扬在布置时考虑到钢绳与滑轮的摩擦、避免钢绳摆动时打到桅顶，将辅助卷扬布置在平台后半部中间。由于油箱比发动机重约半吨，因此油箱布置在驾驶室的另一侧——右侧，发动机布置在布置在驾驶室同一侧——左侧。剩下就是支承起主要工作机构（变幅机构、钻杆、桅杆、钻具、主卷扬等）的连接件，由同组成员给出的数据（回转半径870mm ，液压杆与支撑杆与车架连接处靠近回转中心，变幅大梁连接件在回转半径圆边缘），平台前半部分留出1990mm
（1740mm+250mm ）*1740mm 的空间。
布置简约图如图2.1.1所示：
图2.2.1平台布置简约示意图
2.3车架及支承板的初步设计
由辅助卷扬的长度772mm、油箱的宽度1000mm、需留间隙，算出车架宽度的一半772=
÷mm，取1450mm，即留间隙1450-1386=64mm。车架宽度即+
2
1000
1386
1450=
×。
2
mm
2900
由配重宽度200mm、油箱长度1200mm、回转支承长度1700mm、大梁连接件约250mm以及间隙350mm（配重与油箱间约100mm、油箱与大梁支承件间约250mm)，车架（不包括驾驶室支承梁）长度约200+1200+1700+250+350=3700mm。取3676mm，配重与油箱距离104mm。设计支承梁时，发动机、辅助卷扬和油箱将共用支承横梁，所以使他们中心线在一条直线上，所以配重与发动机距离113mm
（113
-
1200
(+
1181
÷），配重与发动机距离354mm（354
)
104
≈
2
÷
）
（）。
+
-
104
1200=
2
700所以首先用两根2900mm的横梁和两根3676-40
2×=3596mm的纵梁做车架的基本框
架。
配重下面横向布置一根辅助小梁用以支承配重，距离配重下面主横梁
200-40-20=140mm。
发动机、辅助卷扬、油箱下面布置两根主梁用以支承发动机、辅助卷扬、油箱，两根距离480mm，第一根距离辅助小梁464
104=
(
÷
+）mm。
1200
480
2
-
回转支承上布置两根纵梁，距离1660
×
×mm，两根回转支承纵梁分别距
870=
-2
2
40
离两侧纵梁540
÷
×
2900=
（mm。长度一直延伸到油箱下面的横梁，因为车
×）
40
-
2
2
-2
870
架主要是中间受弯矩，这样有利于提高强度。
驾驶室下布置两根段纵梁，两根距离300mm，第一根距离车架边缘200mm，长度1500-730=770mm。
为提高车架强度，布置两块支承板：主支承板和驾驶室支承板，驾驶室支承板长1500mm，宽1000mm，厚30mm。位置同于驾驶室布置位置，左侧伸出车架
3000-2900=100mm，后端根据车架上的空间伸入730mm。
主支承板由两端构成，前段宽1740
×mm，长236+1700+870-2/
2
870=
1700=1956mm，236mm是指大梁连接件超出回转支承部分。后端宽1140mm，长
3676-1956+870-2/
1700=1740mm。有同组成员提供的数据，在主支承板前段打三个孔用以放液压缸，主支承板是对称设计，中心线距离两端各1450
2900=
÷mm。中心孔直径
2
200mm，圆心位于中心线上、距离前端端面870mm，另外两孔位于中心孔两侧，直径330mm，圆心Y向距离中心孔圆心600mm，X向距离180mm（即距离前端端面1050mm）。为了安装回转支承，在以中心孔圆心为圆心，843mm半径的圆上均匀布置40个直径26mm的安装孔。
所以整个车架重量约
+
×
×
×
2.0
+
9.2(
8.7×
×
=
=V
mρ=2.325T，×
×
×
+
12
×
.0
5.3
.0
74
.1
74
)
14
.1
.1
03
.0
16
95
12
.0
.0
.1
03
加上蒙的薄板，约2.5T。
2.4对初步设计的结果进行校核
2.4.1配重重量计算
设配重重量X吨，以回转中心为原点，纵向为X轴、横向为Y轴建立水平坐标。
由设计过程或图上量得的数据得平台上各部件重心水平位置，下面是各部件重量和水平位置
部件重量水平位置（X，Y）
配重X （-2726，0）
发动机 0.5T （-1922，1113）
油箱 1T (-1922，-950)
辅助卷扬 0.5T (-1922，0）
驾驶室 1T （870,1050）
钻杆 3.5T （2470，0）
钻斗+土 1T （2470，0）
桅杆 4T （1410，0）
车架 2.5T （-988，0）
为了满足上机重心位于回转中心或回转中心附近，则
-2726X-192209882.5-1410424701.531870.501.50=××+×++×+++×）（）（
X=4.2
取配重重量4吨。
计算Y 向上机重心偏心距离
L y =4
12.5.531.501.504110505.1950-.501113++++++++×+××=10.0。 满足要求。
2.4.2车架强度校核
1.配重区
受力图如图2.4.1：
图2..4.1配重受力梁受力图
F=4T ×9.8N/kg=3.92×104N.
S=2.9×0.06=0.174m 2
压应力P=S F =174
.01092.34×=2.25×105Pa. 由此可见，压应力很小
对图2.4.1的危险截面进行校核：
弯矩M=x xd L F ?∫88.00=m N 45.11092.34×[]
88.0022/x ?=1.05×104N ?m. 受弯梁截面图如2.4.2（单位：m ）
图2.4.2配重区受力梁截面图
惯性矩I y =120.120.14-1212.02.033××=12
12.006.03×m 4 抗弯系数W==max y I y
1.44×10-4m 3
弯曲应力σ=34-41044.1m N 1005.1m
W M ×?×=≈72.9MPa ，满足要求。 2.油箱区
受力图如图2.4.3（单位：m ）
图2.4.3油箱区受力梁受力图
F=1T ×9.8N/kg=9.8×103N. M=[]
m N x m N xd L F x ?×≈×=∫388.002388.00108.32/1108.9. 抗弯梁截面图如图2.4.4（单位：m ）
图2.4.4油箱区受力梁截面图
惯性矩I y =4333m 12
0.120.08120.120.48-1212.056.0×=×× 抗弯系数 W=34-3
max m 1092.16
12.008.0×=×=y I y
. 弯曲应力σ=MPa W M 201092.1108.34-3
≈××=，满足要求。 3发动机区
受力图如图2.4.5所示（单位：m ）
图2.4.5发动机受力梁受力图
F=0.5T ×9.8N/kg=4.9×103N
弯矩M=[]
≈×=∫88.0205.023675.0205.02/675.0109.4x xd L F x 2.66×103N ?m.
受弯梁截面、惯性矩、抗弯系数同油箱区
弯曲应力σ=≈××=4-3
10
92.11066.2W M 13.85MPa ，满足要求。 4回转支承区
受力简图如图2.4.6所示（单位：m ）
图2.4.6
图中F1表示配重重力，F2表示油箱重力，F3表示辅助卷扬重力，F4表示发动机重力，F5表示变幅大梁的对车架的作用力。
a.对于危险截面1—1：
各力弯矩的计算
M1=3.92×104N ×1.876m=7.35×104N ?m.
M2+M3+M4=2×9.8×103×1.072=2.1×104N ?m
变幅大梁的力分情况考虑 拔钻工况下，车架受拉力，max 5F =1010kN ， M5=10102383
2288)2288666922(103××××N =2.6×105N ?m.
对危险截面的总弯矩M 总=M5-M1-M2-M3-M4=1.66×105N ?m. 压钻工况下，车架受压力，max 5F =310kN ， M5=3102383
2288)2288666922(103××××N =7.99×104N ?m. 对危险截面的总弯矩M 总=M5+M1+M2+M3+M4=1.744×105N ?m..
因此对压钻工况进行校核
受弯构件如图2.4.7所示（单位：m ）
图2.4.7 设形心位于x 轴
y2=212/1740
30174016080=×+×mm 惯性矩I y =A A d y d y ∫∫129.0009
.02009.00.021-2 =[][]129.0009.030.0090.021-33/y 0.163/74.1+×y
=1.2×10-4m 4
抗弯系数W=34-4
max m 103.9129.0102.1×=×=m
y I y 弯曲应力σ=187MPa 103.910744.14
-5
=××=W M ，满足要求
对于危险截面2—2
各力弯矩计算
各力弯矩的计算
M1=4.9×104N ×1.64m=.8.03×104N ?m.
M2+M3+M4=2×9.8×103×0.836=1.64×104N ?m
总弯矩M 总=M1+M2+M3+M4=9.67×104N ?m.
受弯构件截面如图2.4.9（单位：m ）
图2.4.9
设形心位于x 轴
y2=202/1140
30114012080=×+×mm 惯性矩I y =A A d y d y ∫∫13.001.0201.00.02-2+
=[][]13.001.030.010.02-33/y 0.083/14.1+×y
=6.2×10-5m 4
抗弯系数W=34--5
max m 10.764≈31.0102.6××=m
y I y 弯曲应力σ=203MPa 10
76.41067.94-4
=××=W M ，满足要求。
2.5车架设计的改进及布置的最终结果
2.5.1部分改进
在校核过程中可以看出中间一根横梁基本无作用，所以去掉，将主支承板下的两根纵梁延长至油箱下的横梁。
在距离车架前半部分的横梁1386mm 的位置布置三根根宽10mm ，厚120mm 的横梁。中间一根的布置是由于液压杆支撑杆等的压力容易造成支承板受弯局部变形，用以加强：两边两根的布置是由于考虑到装配维修等工作时，方便操作者踩上去。
校核过程中可以看出驾驶室支承板底下的两根小纵梁受力很小，为了节省材料，降低车架重量，将他们改成20nn 宽。
2.5.2最终结果
PRD120旋挖钻机设计 1.旋挖钻机概况 旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。随着市场经济发展的需求，使得铁路、公路、城市公共设施和工业民用建筑、水利电力设施、港口、码头、机场的建设全面飞速发展，环保型桩基础施工机械潜在的巨大市场已经出现。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应上述综合发展的需求，在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。在国外尤其在欧洲，旋挖钻机的市场占有量非常大，在中国的大城市市政建设中也日渐增多，旋挖钻机全面取代传统的正反循环钻机以及冲击钻机是基础施工发展的趋势和客观要求。 2. 设计总体要求 设计过程中充分把握该产品的最新国内、外技术发展方向，借鉴国内、外一流产品的样式，进行消化、吸收、改进和提高，使产品具有前瞻性和良好的市场采用率。运用三维造型、有限元分析等设计手段，对产品进行系统优化。各关键部件均采用国内外著名企业的优质部品，零部件设计中推行标准化，通用化、系列化，并充分借用公司现有其它成熟的产品部件。具体指标为： 1）底盘采用具有可扩履功能的旋挖钻机专用底盘。 2）整机结构、性能（包括节能、环保）应符合GB/T21682-2008 《旋挖钻机》等有关国家标准规定。 3）发动机采用进口柴油发动机，排放满足NRMM(欧洲非公路用机动设备)排放法规Stage II和U.S.EPA（美国环境保护局）Tier 2排放法规。 4）液压系统采用开式变量系统，负载敏感控制、液压先导操纵，各液压元件采用国际知名品牌。 5）电控系统采用目前国内旋挖钻机控制先进厂商产品。具有良好的操纵性和可靠性。 6）具有完善齐全的安全保护装置和操作指示，在各重要部位加以醒目的警告标志。 7）整机外观造型美观、大方，协调、充分展现彭浦产品特色。 8）驾驶室和覆盖件应采用流线型选型与设计，驾驶室应安全舒适，视野开阔，座椅设计符合人机工效学，内饰美观大方，设有冷暖空调系统。覆盖件应便于操作，具有防风雨、散热功能。 9）完善的照明与采光系统。 10）整机结构性能优异，可满足多种桩基础施工要求。
目录 摘要................................................................................................................ 第一章绪论..................................................................................................... 1.1旋挖钻机简介.............................................................................................. 1.2旋挖钻机平台设计....................................................................................... 1.3车架的发展及几种典型车架的设计............................................................... 1.4本课题研究的重点和意义............................................................................ 第二章平台设计过程..................................................................................... 2.1总体方案的制定........................................................................................... 2.2平台布置...................................................................................................... 2.3车架及支承板的初步设计.............................................................................. 2.4对初步设计的结果进行校核............................................................................ 2.5车架设计的改进及布置的最终结果..................................................................第三章平台连接............................................................................................... 3.1梁构件之间以及梁与支承板的连接................................................................. 3.2大梁连接件以及液压缸和支撑杆连接件的设计.................................................第四章总结...................................................................................................... 参考文献..........................................................................................................
A002 施工组织设计/（专项）施工方案报审表工程名称：瑞和.滨江壹号1~12号楼及相应地下室建筑工程
四川省建设厅制 目录 第一节工程概况 第二节旋挖钻机施工工艺原理 第三节旋挖钻机施工工艺 第四节人员、机械配置 第五节施工进度计划 第六节旋挖钻机施工操作注意事项及要点 第七节旋挖钻机施工中出现在的问题分析及处理措施
第八节旋挖钻机施工安全及环保措施 第一节工程概况 瑞和滨江壹号1~7#楼工程因工期短，场地地质大部分为砂夹石，积水多，采用人工挖孔桩工期相对较长，且安全隐患大，为了加快工程进度，确保工程保质按期完成，经与建设单位、监理单位、地勘单位及设计单位商议采取旋挖钻机进行钻孔施工。 第二节旋挖钻机施工工艺原理 旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备，可以实现桅杆垂直的自动调节和钻孔深度的计量；旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻头的旋转，以钻头自重并加液压作为钻进压力，使渣土装满钻斗后提升钻斗出土
石。通过钻斗的旋转、钻进、提升、卸渣，反复循环而成孔。其特点是工作效率高、施工质量好、尘土污染少。旋挖钻机依靠钻杆和钻头自重及钻杆旋转时斗齿切入土石层，斜向斗齿在钻头回转时切下土石块并向斗内推进而完成钻取土。若遇岩石可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入岩石中，将岩石击碎。钻斗装满后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，钻斗内的渣土在旋转摆动钻
斗时排出钻斗。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一循环作业。本工程因地质条件复杂，钻孔主要针对土层、岩层、地下水及溶洞进行考虑。 第三节旋挖钻机施工工艺 一、旋挖钻机施工工艺流程 二、旋挖钻机施工操作步骤 1 、钻机进场通道及钻机作业场地平整 先平整场地、清除杂物、换出软土、夯打密实，钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。确保3m 宽进出通道，用于运输进出及架安吊车。 2 、钻孔定位 首先对设计图纸提供的坐标、高程等有关数据进行认真复核，确认无误后采用全站仪进行桩位放样，桩中心放样完毕后，沿桩中心拉十字线至1.5m 以外并作好桩标记。 3 、开孔：
旋挖钻机总结 旋挖钻机施工总结 十五冶二公司熊勇孙中然 摘要 中国十五冶溧阳项目部承建的江苏省溧阳宏峰3*5000t/d水泥生产线，基础的孔桩施工数量较多，业主要求设计院采用人工挖孔桩，桩长在26.0m~33.0m之间，由于地质条件复杂，土质差，在人工挖孔桩施工过程中出现了流砂现象。项目部出于对质量及安全因素的考虑，领导经多次与业主沟通，引进了国内先进的旋挖钻机，旋挖钻机的最大成孔深度为63.0M，最大钻孔直径为2.0M。它施工速度快，节省人力资源，安全环保，环境适应性强，是国内同等设备效率较高，同条件下优先使用的设备。 [关键词]: 水泥厂桩流砂现象旋挖钻机 63.0M 安全环保优先使用 1、工程概况 1. 1工程简介 本工程为江苏省溧阳市宏峰水泥有限公司新建3×5000 t/d 水泥生产项目，位于江苏省溧阳市周城镇,距104国道约6km，239省道约2km，厂区与芜太运河连接。我公司承建从生产配料到水泥外运的主要土建工程建设。建设单位：江苏金峰水泥集团有限公司勘察单位：江苏南京地质工程勘察院设计单位：江苏南京凯
盛水泥工程有限公司监理单位：江苏省工程成套设备监理有限公 司 1. 2地质概况 本工程场地座落在鱼塘中，地形较为平坦，局部略起伏，高 程基本为吴凇 工程4m左右。拟建项目基本位于小岗地及岗间坳沟地貌单元, 区域比较广，基本地质情况如下表: 地层编号① 层底高程 （m） 3.04 0.60 层底深度(m) 分层厚度(m) 0.60 柱状图 1:300 素填土：灰黄、灰色，结构松散，主要由粉质粘土组成，顶部多 夹植物根径。粉质粘土:灰黄色,饱和,软塑,中压缩性.摇振反映 缓慢,切面稍有光泽,干强度,韧性中等。粉质粘土:灰黄色,饱和, 软塑,中压缩性.无摇振反映,切面稍有光泽,干强度中等,韧性中 等。粉质粘土:黄褐,深灰色,饱和,硬塑,局部可塑,中压缩性,无 阵摇反映,刀切面具光泽反应,干强度中等偏高,韧性中等偏高。 粉质粘土:灰黄色,软塑,中压缩性.无摇振反映,切面稍有光泽,干 强度中等,韧性中等。粉质粘土:灰白,青灰,灰黄色,硬塑,中压缩性.无摇振反映,光面反应不明显,干强度中等,韧性中等,不均匀家 灰黄色中细砂及小砾石。强风化泥质粉砂岩:紫红色,灰黄色,岩 石结构大部分被破坏,矿物成分显著变化,风化强烈,程砂土状,下 部呈密实砂状,胶结较差,局部稍有固结。岩土名称及其特征② –0.36 4.00 3.40 ④2 –10.16 13.80 9.80 ④4 –18.66 22.30
旋挖钻机及变幅机构结构设计 摘要 随着全球经济的高速发展以及改革开放的逐步深化，基本建设范围的持续拓宽，旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩成孔设备，被广泛应用于水利工程、高层建筑、城市交通建设、铁路公路桥梁等桩基础工程的施工。旋挖钻机能适应我国大部分地区的地质条件，成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。 本课题在充分调研了国内外钻孔设备的实际应用前提下，了解和分析国现有的大型钻孔装备的技术特点，提出了旋挖钻机总体设计方案，完成了旋挖钻机主要部件的选取及变幅机构的结构设计。在设计中引入CAD绘图技术，利用Pro/e软件建立了旋挖钻机变幅机构的三维模型，使其实体化、可视化，缩短了设计周期。最后通过虚拟样机仿真Pro/e软件对旋挖钻机变幅机构进行了动力学仿真和分析，得到了变幅机构在变幅过程中各构件运动状态，确保所设计的机械结构满足使用要求。 关键词旋挖钻机；变幅机构；结构设计
目录 摘要................................................................................................................. I 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景研究的目的及意义 (1) 1.2 国内外旋挖钻机的研究现状 (1) 1.2.1 国内研究现状 (1) 1.2.2 国外研究现状 (2) 1.3 本论文主要工作内容 (3) 1.4 本章小结 (4) 第2章旋挖钻机总体设计 (1) 2.1 旋挖钻机工作原理 (1) 2.2 结构总体设计 (1) 2.2.1 设计要求 (2) 2.2.2 主要技术参数 (2) 2.2.3 总体布置 (3) 2.3 运动分析 (3) 2.3.1 钻孔运动 (4) 2.3.2 升降运动 (5) 2.3.3 变幅运动 (6) 2.3.4 上车回转运动 (8) 2.4 动力分析 (8) 2.4.1 旋挖钻斗动力 (8) 2.4.2 回转机构动力 (9) 2.4.3 变幅机构动力 (11) 2.5 本章小结 (13) 第3章旋挖钻机总体设计 (14) 3.1 旋挖钻机工作主要原件选型 (14) 3.2 动力头机构 (14) 3.3 变幅机构 (15) 3.4 卷扬机构 (16) 3.5 本章小结 (17) 第4章旋挖钻机总体设计 (18) 4.1 三维设计简介 (18) 4.2 Pro/ENGINEER简介 (18) 4.3 变幅机构三维仿真 (19) 4.3.1 零件模型建立 (19)
德国宝峨BG25C主要技术参数表 生产产地中国天津动力头扭矩 245KN·m (在32MPa时) 最大钻孔 直径 2m 钻桅高度22.8m 主卷扬机单绳 名义拉力 253KN 最大钻孔 深度 70m (5层钻杆) 整机重量76t 主卷扬机单绳 有效拉力 200KN 附注：⑴.可改装为地下连续墙液压抓斗，实现一机两用。 ⑵.配置适合的嵌岩钻头可钻单轴抗压强度超过100MPa的硬岩。 ⑶.非常适合咬合桩等需要使用长套管的基础施工。
SD-10型多功能钻机（生产产地：上海嘉定） 技术特点： 底盘：采用特制的专用可扩展底盘，履带伸缩自如，机动性强，并且提高了整机的稳定性。工作装置的关键部位采用行业首创的免润滑轴承结构。工作更加可靠，维护更加方便。行走主梁部分，采用单侧流线型平滑机架，泥土不易堆积，便于清理。
动力配置：采用美国Cummins(康明斯)B系列涡轮增压中冷发动机，具有优越的性能，可靠性好，耐用。高效的涡轮增压功能提升了发动机的性能和功率，适合在各种工况下作业。 电控部分：本机采用派芬自动控制公司自动及手动调平系统，具有立桅全自动找垂和手动找垂二种功能，LCD光柱显示及数字显示模式，通过按键或手柄调节，操作方便直观，立桅精度达到0.1度，调整时间控制在10s以内，精度高，速度快；有效地提高了钻机精度，并降低了作业强度。提高了整机故障的智能化自诊断能力，大大降低了保养及维护费用。可现场进行参数设定与系统标定，维护方便简单。 液压系统：整机采用全液压传动系统，关键部分的液压元器件均采用进口的HAVE(哈威)等名牌产品，保证了系统的稳定、可靠、耐用。动力头部分采用双马达，根据地基的地质条件可改变钻进的回转速度和输出扭矩，实现整机全功率负载适时控制，最大限度地降低系统能耗，减少系统发热。 结构部分：主体结构设计合理，采用三段式可折叠桅杆，可降低运输状态的高度。中段桅杆部分通过加强刚性好、稳定性强，有效地保证了机械的耐用性、牢固性和抗冲击性。为动力头提供一个平稳运行的基体。另外，其不需辅助吊车，仅靠自身平行四边形支撑系统即可完成竖立。 钻杆和钻头：根据施工地层的需要，本机具有摩阻式钻杆和自动机锁式伸缩式钻杆供选择，同时可配套短螺旋钻头、普通钻头、捞沙钻头等各种钻头。 另外，SD-10多功能钻机还可以作有循环液钻进施工，最大钻进深度可达100m，同时还可以进行潜孔锤施工，长螺旋施工，套管施工等各种施工工艺的施工。
德国宝峨BG25C主要技术参数表 附注：⑴.可改装为地下连续墙液压抓斗，实现一机两用。 ⑵.配置适合的嵌岩钻头可钻单轴抗压强度超过100MPa的硬岩。 ⑶.非常适合咬合桩等需要使用长套管的基础施工。
SD-10型多功能钻机（生产产地：上海嘉定） 技术特点： 底盘：采用特制的专用可扩展底盘，履带伸缩自如，机动性强，并且提高了整机的稳定性。工作装置的关键部位采用行业首创的免润滑轴承结构。工作更加可靠，维护更加方便。行走主梁部分，采用单侧流线型平滑机架，泥土不易堆积，便于清理。 动力配置：采用美国Cummins(康明斯)B系列涡轮增压中冷发动机，具有优越的性能，可靠性好，耐用。高效的涡轮增压功能提升了发动机的性能和功率，适合在各
种工况下作业。 电控部分：本机采用派芬自动控制公司自动及手动调平系统，具有立桅全自动找垂和手动找垂二种功能，LCD光柱显示及数字显示模式，通过按键或手柄调节，操作方便直观，立桅精度达到0.1度，调整时间控制在10s以内，精度高，速度快；有效地提高了钻机精度，并降低了作业强度。提高了整机故障的智能化自诊断能力，大大降低了保养及维护费用。可现场进行参数设定与系统标定，维护方便简单。 液压系统：整机采用全液压传动系统，关键部分的液压元器件均采用进口的HAVE(哈威)等名牌产品，保证了系统的稳定、可靠、耐用。动力头部分采用双马达，根据地基的地质条件可改变钻进的回转速度和输出扭矩，实现整机全功率负载适时控制，最大限度地降低系统能耗，减少系统发热。 结构部分：主体结构设计合理，采用三段式可折叠桅杆，可降低运输状态的高度。中段桅杆部分通过加强刚性好、稳定性强，有效地保证了机械的耐用性、牢固性和抗冲击性。为动力头提供一个平稳运行的基体。另外，其不需辅助吊车，仅靠自身平行四边形支撑系统即可完成竖立。 钻杆和钻头：根据施工地层的需要，本机具有摩阻式钻杆和自动机锁式伸缩式钻杆供选择，同时可配套短螺旋钻头、普通钻头、捞沙钻头等各种钻头。 另外，SD-10多功能钻机还可以作有循环液钻进施工，最大钻进深度可达100m，同时还可以进行潜孔锤施工，长螺旋施工，套管施工等各种施工工艺的施工。
旋挖钻机施工方法 一、前言 近年来，高速公路施工周期越来越短，对于特大桥梁工程也只有十八个月的工期，在保证工程质量的前提下如何加快桥梁下部钻孔灌注桩工程的施工是保证能否按期完工的关键。 二、工法特点 1、成孔速度快、效率高，平均钻进速度为：5m—8m/小时。 2、既可干孔作业，亦可水中钻孔，孔内沉渣少。 3、钻孔时用水量少。 4、对施工现场无泥浆污染，现场比较整洁，无噪音。 5、自身可行走，钻孔就位、移位快，自身动力。 6、设备性能良好，电脑坐标定位及显示钻孔垂直度，成孔质量高。 三、使用范围 旋挖钻机适用于粘性土、沙类土，含量较小的砾石、卵石层，软石层，强风化岩层、等地质情况，地势平坦的地理环境条件下作业。本工法主要适用于干旱少雨地区粉砂土地质条件下或水下成孔时的桩基施工。钻孔深度最大为60米，桩径≤180cm。 四、工艺原理 静态泥浆旋挖钻机施工是通过旋挖钻机的液压系统及自重给筒式钻头或螺旋式钻头施加压力，钻头在负载条件下通过钻杆的旋转使其旋挖钻进，当筒式钻头或螺旋式钻头盛满钻渣后，钻杆收缩，将筒式钻头或螺旋式钻头提出孔外，打开筒式钻头底部封盖或通过钻杆带动螺旋钻头旋转以清除钻头内的钻渣。同时用
泥浆泵向孔内注入泥浆，在孔壁快速形成一层薄膜以减小失水率，保持空内的水 头高度。 五、工艺流程及操作要点 （一）工艺流程（静态泥浆旋挖钻机施工工艺流程图） （二）操作要点 1、场地平整：将旋挖钻机位置夯实、现场整平，适宜施工机械旋挖钻机、吊车、混凝土罐车出入施工现场。施工现场水、电、路三通，达到施工要求。 2、测量定位：开工前对图纸提供的所有桩基坐标进行复合，测量仪器应按规定进行检验合格后使用。测量其地面标高，根据施工需要定出施工平台标高。准确测量定出桩基中心位置。护筒埋设好后应复核桩位，设置十字护桩。 3、钻机就位对中：履带式旋挖钻机有自动行走系统，旋挖钻机行走就位对中，对中完成后设置并锁定桩基中心相对坐标，设定桩基中心护筒顶坐标为（0，0，0），并将其输入旋挖钻机电脑系统。用全站仪或经纬仪复核钻杆垂直度。 4、埋设护筒：护筒宜用10—12mm的钢板制作，内径大于桩径30—40cm，护筒高200—250cm，用旋挖钻机将护筒压入土层中，使护筒中心与桩设计中心一致，中心偏差不大于5cm，倾斜度偏差不大于1%护筒顶面标高宜高于地下水位1.5～2.0m高出地面0.3m。 5、桩基位置复核放样：护筒埋设完成后，开钻前复核桩基位置。 6、泥浆池、沉淀池开挖及泥浆调制 （1）、泥浆池、沉淀池开挖：施工前选定泥浆池及沉淀池的位置，泥浆池宜低于沉淀池，泥浆经过沉淀后流入泥浆池，以便泥浆能循环利用。根据桩基的直径及孔深确定泥浆池及沉淀池的大小，泥浆池的体积宜为井孔体积的1.5倍。
旋挖钻机基本知识 一、施工准备 1、资料准备 （1）开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。 （2）场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。 （3）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。 （4）具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料。 会审图纸 作好详细的安全技术交底，施工前充分发扬民主，调动职工的积极性、创造性，使参与施工的全体职工参加对施工方案的讨论，提高对安全生产质量保证的重视，并对各部门进行考评。 2、施工机械与设备 用的测量仪器，如、经纬仪、水准仪、钢卷尺、旋挖钻孔机、电焊机等机械设备须有出厂合格证。施工所需要的设备建议参见表1： 3、中小型机具的要求 （1）搅拌机 机体安装坚实平稳、搭有防雨操作棚；各类离合器、制动器、钢丝绳、防护 罩必须安全、可靠有效；操作手应持证上岗；必须有良好的单独接地。 （2）手持电动工具
必须单独安装漏电保护器；防护罩安全有效；外壳必须有接地或接零；橡皮线不准破损。 （3）电焊机 有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保护；一、二次线接线处应有齐全的防护罩；二次线应使用线鼻子；配线不许乱搭、乱拉，焊把绝缘良好；焊工持证上岗。 （4）气瓶 各类气瓶有明显的色标和防震圈，不准在露天曝晒；乙炔气和氧气瓶距离应大于5m；乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器；皮管应用夹头紧固；操作人员必须持证上岗。 4、安装钻具 钻具具有一定的刚度，在钻进中或其他操作时，不产生移动和摇晃，钻具的安装应符合生产厂家的标准。施工时可配用短螺旋钻头、回转斗，岩心钻头，岩心回转钻头等各种规格的钻头。施工时，根据不同的土壤、地质条件按下列规定选择不同的旋挖钻孔机的钻头：短螺旋钻具，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土，中等密实以上的砂土，风化岩层。螺旋回转头，采用泥浆护壁，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。岩心螺旋钻头，适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。岩心钻头，适用于风化岩层及有裂纹的岩石。钻头规格由用户据实际工程的情况选购选配。 5、常用清水施工工艺 钻孔机的旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。以下仅对旋挖干取土成孔法施工工艺进行探讨。 （1）清水施工工艺的成孔工艺流程： 在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形
履带底盘设计作业 设计要求 潜孔钻机底盘设计 快速 3.6km/h 慢速 1.8km/h 爬坡角25? 柴油机驱动 转速2200r/min 整机重量 23t 在本次设计中按照标注选定法、理论分析计算法等方法得出的参数值不可能都是完全切合的。通常在设计开始时一些参数还不能利用以上方法完全确定 因此在本设计中有的参数采用了经验公式法进行计算。 履带 钢履带由履带板、链轨节、履带销轴和销套等组成 常用履带板分为单筋、双筋和三筋三种单筋履带板筋较高 易插入地面产生较大的牵引力 主要用于推土机上 双筋履带板筋稍矮易于转向 且履带板刚度较好 三筋履带板由于筋多 使履带板的强度和刚度都得以提高 承重能力大 所以在挖掘机上广泛应用 三筋履带板上有四个联接孔 中间有清泥孔 当链轨绕过驱动轮时可借助轮齿清除链轨节上的淤泥 相邻两履带板制成搭接部分 防止履带板之间夹进石块而产生过高的张力。 所以使用三筋履带 履带长度 31 3.98A L K G m == 式中 A K 为尺寸系数 1.25~1.5 本设计取A K =1.4 G 为整机重量(t) 驱动轮与导向轮轴向中心距1l 31 3.128i l K G m == 式中i K 为尺寸系数(1.0~1.2),此处其1.1
轨距 B 3 2.28B B K G m == 式中B K 为尺寸系数(0.75~0.85) 履带高度H 30.85T H K G m == 式中:T K 为尺寸系数(0.3~0.35)。 履带板宽 取b=600mm 底盘总宽C 2.88C B b m =+= 履带接地长度 1+0.35D l l =接=3.426m 履带节距 履带节距0t 和驱动轮齿数z 应该满足强度、刚度要求。在此情况下，尽量选择小的数值，以降低履带高度。 根据节距与整机重量的关系： 4 0(15~17.5),t G =其中0t 的单位为mm,G 的单位为kg. 0184.7~215.5t mm = 取标准值203mm 选用LD203 履带全长 0012 '2(~)t +2=9.145m 223 zt L L ≈++?接 接地比压 3323109.8 ==54.710Pa 220.6 3.429s cp G p bL ??=???接 支重轮
旋挖钻机施工工艺流程 该帖被浏览了401次 | 回复了3次 旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械．广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程，配合不同钻具，适应于干式（短螺旋），或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件，使用范围广，基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用．目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。因此对旋挖钻机的施工准备与常用清水施工工艺进行技术上探讨有着十分重要的意义。 一、施工准备 1、资料准备 （1）开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。 （2）场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的调查资料。 （3）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。
（4）具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料。 会审图纸 作好详细的安全技术交底，施工前充分发扬民主，调动职工的积极性、创造性，使参与施工的全体职工参加对施工方案的讨论，提高对安全生产质量保证的重视，并对各部门进行考评。 2、施工机械与设备 用的测量仪器，如、经纬仪、水准仪、钢卷尺、旋挖钻孔机、电焊机等机械设备须有出厂合格证。施工所需要的设备建议参见表1： 3、中小型机具的要求 （1）搅拌机 机体安装坚实平稳、搭有防雨操作棚；各类离合器、制动器、钢丝绳、防护 罩必须安全、可靠有效；操作手应持证上岗；必须有良好的单独接地。 （2）手持电动工具 必须单独安装漏电保护器；防护罩安全有效；外壳必须有接地或接零；橡皮线不准破损。
基础孔桩旋挖钻孔施工方案 一、工程概况： 工程名称：华发山庄基础工程（II标段） 工程地点：珠海香洲迎宾北路西侧 施工单位：广东金辉华集团有限公司 本工程位于珠海香洲迎宾北路西侧，桩基础采用预应力混凝土管桩，桩型：PHC500-125-AB；墩基础Φ1200mm。管桩分布：19号楼共113根，20号楼共113根，21号楼共80根，22号楼共76根，28号楼共91根，29号楼共92根，32号楼共90根，33号楼共91根，地下室共475根，总计1221根。设计桩长15米，单桩承载力特征值为1800KN，终压值3600KN，桩端持力层为强风化花岗岩；墩基础分布6栋人工挖孔墩56根、7栋55根、8栋57根、9栋55根、10栋49根、11栋50根、地下室人工挖孔墩116根，总计438根。墩基础设计深度为4~6m入强风化岩层≥500mm。
二、施工前准备工作 1、掌握现场的工程地质和水文地质资料。 2、熟悉施工设计图纸和技术要求，进行技术交底。 3、了解现场同边建筑物分布情况，及地下障碍物的分布情况。 4、准备施工用的各种报表等。 5、配备相应机具预备。1.旋挖钻机；2.吊车；3.挖掘机；4.砼导管、隔水栓、储料斗、振动泵等；5.各种加工的机具。 6、合理布置施工现场情况，场内影响施工的障碍物，低洼处用渣石回填，达到“三通一平”保证设备能在场内运行自如。 7、对进场设备，机具进行安装，调试检查和试运行转，确保机械正常运行，配备足够的备件。 8、正式施工前先试钻成孔，不少于2个，以便了解场地地质情况，及设备是否适宜，好即时调整。 9、根据，设备台数及工程量大小，配备相应管理人员，专业操作人员，专业设备操作机手。 10、施工工期计划安排：2012年11月至。 三、施工工艺流程 1、按地勘资料、设计图纸及规范要求制作钢筋笼。 2、针对不跨孔，无溶洞，无地下水的孔桩为孔桩放线定位—钻机就位开孔—视情况设置钢护筒—旋挖钻孔—机械清孔—校孔验孔—下放钢筋笼--采用人工清底，保证孔底清洁干净（若孔桩深度在
旋挖钻机技术交底
中国建筑项目管理表格 施工组织设计（施工技术）交底记录 表格编号CSCEC-JS-BG- 0109 工程名称济南市轨道交通R1号 线高架段（试验段除 外）土建工程 文件名称 钻孔灌注桩技 术交底 交底人交底日期2016年3月29 日 交底内容：钻孔灌注桩施工技术 适用范围：本技术交底适用于济南市轨道交通R1线工程的钻孔桩灌注施工。 一、施工准备 主要机具：旋挖钻机360、50铲车、钢筋弯曲机、钢筋滚笼机、电焊机、25T汽车吊。 根据桩基的施工要求，完成场地内绿化、管线改迁、场地平整等工作，满足旋挖钻施工条件。 放出定位轴线，根据施工图纸放出详细桩位线。 二、施工工艺 护筒埋设、钻孔→清孔→钢筋笼安装→导管的组装及吊装就位→二次清孔→灌注水下混凝土 三、钻孔灌注桩施工要点及注意 1、平整场地及人工探挖 孔桩四周地面保持平整，钻机须置于坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷，如遇较深软土层要适当处理，保证钻机施工平稳牢固；渣土集中堆放在渣土池里，集中清运。 根据管线工程设计图纸及管线现场交底记录在桩基及承台施工范围内进行人工探挖，探挖深度1.5m—2.0m，确定管线的范围及走向，人工探挖过程中确保管线不受破坏及稳定。 2、桩位放样与点位保护 桩位放样采用GPS定位仪放样，放线定位严格遵守《工程测量规范》中有关桩基施工的
规定。桩位采用极坐标法进行施测。在复核场地轴线及控制点无误后，由专业测量人员测放桩位，作好标记，以便钻机就位对中；要求桩位测放偏差≤2cm。测量结果报监理复核签字后方可施工，施工过程中，要尤其注意防止破坏标识引起桩位偏差，并随时复核。施工人员负责引点并保护。 3、泥浆制备与循环 本工程成孔深度最深50m左右，根据地质状况要适当提高泥浆的粘度和比重，以增加泥浆悬浮沉渣能力，降低沉渣厚度，并保证孔壁稳定。开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。钻进过程中，应根据桥梁施工规范中有关内容控制泥浆比重及含砂率，特别在穿透圆砾石夹砂层阶段，必须放慢钻进速度，勤量测泥浆比重。 1）泥浆的组成 采用膨润土、羧甲基纤维素（简称CMC）及纯碱、铁铬木质磺酸钙（简称FCL）等原料配制泥浆。 2）泥浆配合比 泥浆参考配合比见表5.2-1。 表5.2-1 泥浆参考配合比 水膨润土CMC 烧碱 1 10% 0.05～0.10% 0～0.30% 3）泥浆池使用 泥浆使用量为桩孔体积的1.5-2.0倍。现场设置两个3.5*6*2.5m的泥浆池。泥浆池采用钢板焊接形式，埋设在不影响钻机施工、混凝土运输车运输的合理位置，且避开现浇箱梁段位置，钻孔至泥浆池之间流槽顺直规范，槽深合理，防止泥浆乱流造成污染，泥浆池内沉渣及时进行外运清理，泥浆池与钻孔桩桩位之间的距离应尽量延长，以充分保证泥浆中含砂率得以降低，以3—6米为宜。 泥浆池周边要有警示标志，四周用不低于1.2米高的护栏整体围护，以防作业人员或其它人员坠入池中造成伤害，特别是夜间作业人员。泥浆泵机的电动机接电源电线必须符合用电安全技术规范要求，接地保护零线牢固可靠，触电保护器动作灵敏，并有防雨、防水、防尘措施。
第一章编制说明 一、编制依据 1、施工设计图及设计变更、工程地质勘察报告； 2、现行施工技术规、规、技术标准； 3、《建筑桩基技术规》（JGJ106-2003）； 4、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）； 5、《建筑地基基础工程施工质量验收规》（GB50202-2002）； 6、现场地质情况和业主意见。 二、编制原则 1、以质量为中心，精心组织、科学管理为指导思想，以全面、合理、有计划地组织施工，做到施工技术全面性、可行性、针对性的和先进性。结合工程特点，自始至终对施工现场全过程密监控，动静结合，科学管理，实施项目法管理，通过对劳力、设备、材料、资金、技术、法的优化管理实现成本造价，工期、质量及社会信誉的预期目标效果。 2、格执行建设部及交通部颁发标准、规与规程。 第二章工程概况 一、工程概述 A03#地块南部位于市北碚区东阳街道焦家沟社区，本项目工程包括14#、15#、24#～60#楼共39栋居住多层楼组成，总建筑面积约16万平米。旋挖钻灌注桩约3000根，规格Φ800，Φ1000。 本工程居住楼层群建筑，工程桩基穿过土层主要为页岩新近回填土层、粉砂岩、上部较为松散，桩的深度预计最深将达30米以上，
回填高差较大，地质特征较为复杂，有长年地下水、旧基础等地下障碍物。根据以上综合因素业主要求挖桩采用机械旋挖钻成型。 基础型式主要采用旋挖钻机钻灌注桩，部分采用独立柱基，结构形式为钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构，屋面防水等级为Ⅱ级，基础设计等级为丙类，按六度抗震设防。 二、气象 拟建建筑场区属亚热带湿润气候区，具有夏热多雨、冬暖多雾、空气湿度大、日照偏少等特点。多年平均气温17.8℃，冬天最低气温-3.1℃，夏天最高气温42.2℃，夏季长达143天。区降雨丰富，多年平均降水量为1094.6mm，年最大降雨量1544.8mm，年最小降雨量740.1mm，降雨多集中于5～9月，约占全年降雨量的69%，7～9月常有大雨或大暴雨，最大日降雨量达192.9mm，小时最大降雨量62.1mm。该旋挖钻机钻灌注桩施工正值雨季及高温天气，因此，施工中要注意现场施工排水、边坡稳定及防暑降温。 三、地形地貌 场地为浅丘陵斜坡地貌，为城市未开发用地，由农田、坡地组成。总体上呈北东高、南西低态势，地形总体坡度一般在10o～30o。 四、地质构造 拟建场地及围无断层通过。岩层呈单斜状产出，岩层倾向300～305°，倾角55～60 。 J1：100°∠60～65°，裂隙间距1～2m，隙面较平直，未充填，延伸3～4m，为硬性结构面，结合情况极差；J2：200°∠70°～75°，裂隙间距3～5m，隙面平直，未充填。延伸2～6m。为硬性结构面，结合情况一般。J3：140°∠10°～15°，裂隙间距1～3m，隙面平直，
目 录第1章 绪 论... 1.1 旋挖钻机简介 1.1.1结构简介 1.1.2工作原理 1.1.3旋挖钻机的分类 第2章 旋挖钻机桅杆的设计 2.1 桅杆的结构和功用简介 2.2 桅杆的方案选择 2.3桅杆截面的方案选择 2.4卷扬的安放 2.5旋挖钻机桅杆结构特征分析 2.6旋挖钻机桅杆结构设计计算 2.6.1 45T选挖钻机整机参数 2.6.2 45T旋挖钻机桅杆强度校核 1）桅杆受力及应力计算 2）桅杆稳定性计算 3）桅杆刚度校核 第3章 旋挖钻机桅顶设计 3.1 桅顶工作原理分析 3.2钢丝绳的选取 3.3 桅顶的设计计算 3.3.1滑轮尺寸的确定 3.3.2销轴的计算 3.3.3支架形状等强度设计计算 3.3.4轴承的设计计算 3.4 桅顶的结构设计 3.4.1支架的结构设计 3.4.2滑轮的结构设计 3.4.3销轴的结构设计 致谢
参考文献英文翻译
45T旋挖钻机桅设计 摘要：旋挖钻机是一种功能多、效率高、污染少的灌注桩成孔设备。桅杆为钻具提供运动导向、位置调整、动力传递，且承受钻机钻进时的各种载荷。桅杆中的中桅杆、滑轮架以及钻挖系统中的动力头是旋挖钻机的关键部件，中桅杆是钻挖系统和车体的联接件，承受钻具工作时产生的巨大弯矩作用；滑轮架安装于旋挖钻机的最高位置，且质量较大，为主、副卷扬钢丝绳的运动进行导向；动力头驱动钻杆旋转工作，承受载荷且工况复杂。 关键词：旋挖钻机，中桅杆，滑轮架，动力头 45T Rotary drill mast design Abstract：Rotary drilling rig is a multi-function,high efficiency and less pollution into the pile hole equipment.As rotary drilling rig's key part,the mast is to provide drill-oriented campaign,position adjustments,and power transmission.The mast is bearing the loads when drilling;pulley yoke is to guide wire rope of the main and auxiliary winch.The pulley yoke is weighty,but installed at the highest position.The power drive drives the kelly bar,but it only has one buffer device. Keywords:rotary drilling rig，middle-mast，pulley-yoke，power drive
旋挖钻机旋挖钻机是一种专门的灌注桩成孔作业施工机械，广泛用于市政建设、公路和铁路桥梁、高层建筑等基础施工，配合不同的钻头，适应于适用粘土，粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层等各种地质的成孔作业，可以适应微风化岩层的施工，适用于我国大部分地区的土壤及地质条件。近年来，旋挖钻机作为钻孔灌注桩施工中一种较为先进的施工机械，因其适应桩径范围广、桩位定位准确、成孔质量好、自动化程度高、移动灵活方便等优点，特别是其具有高环保性和工作效率，在城市高层建筑基础及高速公路桥梁桩基施工中，显示出明显的优越性。 1. 国外发展状况 旋挖钻机是在回转斗钻机和全套管钻机的基础上发展起来的，起源于美国卡尔维尔公司。二战以前，在美国卡尔维尔公司问世，1948年意大利迈特公司首先开始研制，接着意大利、德国开始发展，70~80年代在日本得到快速发展。目前在国内销售旋挖钻机的国外公司主要有德国宝峨公司、意大利士力公司、MAlT公司、lMT公司、CMV公司等。国外生产旋挖钻机主要生产企业和产品如表2所示。 目前国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置由2个或3个液压马达驱动的大扭矩动力头(可配套管连结器)。液压系统采用恒功变量自动控制、自锁互扣钻杆、先进的监控仪表(tzU 发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置)。同时配有各种保险装置（如防止带负载起动和卷扬机超高限位等) 但各家公司的旋控钻机都有自己的技术特点。具体分析如下： 德国宝峨公司其产品系列为BG12~BG25：在天津设有一家独资企业．宝峨公司钻机的立柱调整采用大三角形支撑结构。遮设计可以加大变幅油缸安装距，增大钻桅的稳定性。但他也使转台的设计变的复杂，且升高了运输时的整车高度。国外车型中也仅有BAUER公司一家使用此结构。另一个特点是主副卷扬都安装在钻桅上，节省了回转平台上的安装空间，便于转台的布置。这一结构使其整机外形较小，特别是回转平台与底盘显得小，外观上显得前重后轻。动力头可根据负荷自动调节回转速度，具有弹簧、液压两级减振以及大型钻机为达到套管设置深度的要求而增设的变矩器。 MAlT公司目前已开发定型的大口径系列旋挖钻机中EB12、HR45、HR100、HR110为单一钻机功能设计HR 1 3 0、H R1 30／60、HR 1 80、HR260、HR300-570、HR240—800均
TR280D旋挖钻机总体设计 摘要: 旋挖钻机是一种适合于建筑基础工程中成孔作业的施工机械，在本文中详细介绍了TR280D型旋挖钻机结构、技术参数，分析了该型钻机动力传动系统和电气系统。对影响设备主要性能参数的各单元进行分析计算，特别对该型钻机具有代表性的主承力单元的平行四边形机构进行力学分析计算，并在最后对影响施工安全性能的整机稳定性校和过程进行了论述。 关键词:旋挖钻机;总体设计;分析计算;钻机稳定性 旋挖钻机是一种适合于建筑基础工程中成孔作业的施工机械，具有噪声低、振动小、转矩大、多功能、成孔速度快、施工效率高、多种速度调节、电子自动监控等特点，因此被广泛应用于铁路、公路桥梁等城市交通建设及高层建筑等桩基础工程的施工。当时国产旋挖钻机扭矩在200kNm级别上下的产品比例高达75%以上，作为填补系列化级别空白的TR280D旋挖钻机具有很大的市场前景。同时TR280D旋挖钻机的整体构成是在原有TR250D的基础上进行优化升级，并采用部分已批量生产产品的结构模块，充分考虑自身的特点，进行重新整合设计后，研发的系列化产品型号，经济成本和使用风险得到大幅度降低。 1TR280型旋挖钻机主要结构和性能参数 钻机主要性能参数如表1 钻机主要结构如图1所示，（1.行走装置2.回转平台3.变幅装置4.卷扬机构5.工作装置 6.桅杆） １.１行走装置 ＴＲ２８０Ｄ型钻机采用的是专用的履带可伸缩式底盘结构，主要功用是把发动机传到驱动轮上的驱动扭矩转变为钻机在地面上的行走移动，其结构主要由引导轮、托链轮、
行走架、支重轮、驱动轮、履带、马达、减速机等组成见图２，四轮一带均采用进口卡特比勒原装产品，具有可靠度高、刚性好、承载力大、稳定性好等特点。 １.２回转平台 回转平台主要由回转减速机、回转马达、回转支承、发动机系统、液压系统、燃油液压油箱、机架等组成，其作用是承载工作体重量，并使之随回转平台按要求回转，且回转速度的快慢可以通过液压手柄的比例阀进行有效调节和控制。 １.３变幅装置 ＴＲ２８０Ｄ型钻机采用目前最流行的平行四边形机构，各部件之间采用销轴联接，拆装方便，联接可靠，可实现桅杆０～９５°自动无级调节，以适应工作和运输状态的快速转换以及钻孔位的快速找正。 １.４卷扬机构 ＴＲ２８０Ｄ型钻机布置主、副两个卷扬，主卷扬起提升钻杆、钻具上下运动的作用，其最大提升力约２４吨；副卷扬为施工起重辅助设备，用于起吊钢筋笼，下放套管等施工作业，最大提升力约１１吨。两卷扬均采用进口减速机和马达，其使用寿命和可靠性得到很大保证。主卷扬布置于桅杆下部，不仅有利于操作人员实时对主卷扬的工作状况进行监控，还能大大降低工作时桅杆承受的弯矩，从而使桅杆重量更轻、结构更合理、使用寿命更长，进而降低整机稳定性的设计难度。 １.５工作装置 ＴＲ２８０Ｄ型钻机的工作装置主要由动力头、钻杆、钻斗等组成，液压泵输出的高压液压油带动动力头上的２个液压马达，经行星减速机和动力头齿轮箱两级减速后，以低速大扭矩的形式通过动力头键套传递给钻杆，钻杆带动钻斗旋转，此工作装置对摩阻式和机锁式两种钻杆均适用。动力头采用的减速机和马达均采用进口产品，钻杆和钻斗由国内钻具专业生产厂家进行定制生产。 １.６桅杆 桅杆是工作装置的安装支撑部件，也是工作装置上下滑移的导向结构。ＴＲ２８０Ｄ型钻机的桅杆采用高强度低合金锰钢焊接而成，采用传统“凹”字型截面，保证了设备整体布局的紧凑性，同时也可以提供较高的抗扭和抗弯强度。三段式结构的桅杆设计不仅有利于在保证桅杆强度和刚度的前提下降低加工难度，而且更有利于钻机的拆装和运输。 ２ＴＲ２８０Ｄ型钻机动力传动系统 ＴＲ２８０Ｄ型钻机动力系统采用卡特比勒Ｃ９ＤＩ电喷涡轮增压发动机，原装随机液压泵。动力系统采用全液压式传动，系统最大工作压力３４ＭＰa，辅助泵、阀、胶管等均选用进口产品。 ２.１动力头参数计算