旋挖钻机钻桅及提升卷扬机构的设计

摘要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。

桅杆作为旋挖钻机主执行机构的重要支撑和受力构件，是旋挖钻机工作的重要组成部分，对于保证钻机的正常运行和工作质量起着重要作用。

旋挖钻机的卷扬有主副卷扬2种，卷扬的结构采用卷扬减速机，具有卷扬、下放、制动功能，主卷扬应具有自由下放功能，且实现快、慢双速控制。

副卷扬用以提升钻具、吊放护筒、下钢筋笼等，是旋挖钻机进行正常工作的辅助起重设备。

为了防止副卷扬钢丝绳上升时自桅杆顶部脱出，在桅杆顶部设有防过卷开关，将开关信号引到电磁阀，通过控制先导油路来控制主阀副卷扬联动作，从而控制副卷扬马达的回转。

主、副卷扬应配有压绳器。

液压系统是钻机的能源转换系统, 也是钻机各职能部件的控制系统。

关键词：旋挖钻机；马达；钻桅；轴承AbstractRotary drilling rig is an equipment which can pour into hole.It is multifunction and high efficiency.Rotary drilling rig is widely used in primary engineering buildings that are water conservancy projects,heigh-rise buildings,urban transport constructions,railway,bridges and other road constructions.The important supports and force structures of rotary drilling rig are masts which are main execution structures.Masts play important roles in assuring rotary drilling rig on control and the working qualities.There are two kinds of winches in rotary drilling rig .They are the main and the secondary.The structure of winch uses winch reducer,having winching,moving down and brake.The main winch should have moving down freely and it also can bring about two-speed controls -fast and slow.The secondary winch uses in promoting drilling tool,hanging pile casing and putting reinforcing cage.The secondary winch is accessorial hoisting apparatus when rotary drilling rig is working.In order to prevent the rising secondary winch’s rope from emerging the top of masts.It’s equipped with an over-wind switch on the top of masts.So that it can send signal to solenoid pilot actuated valve.Main valve of the secondary winch is linkaging through controlling previous oilpassage so that can control the turning of the secondary winch.The main winch and the secondary winch should have knotters.Hydraulic circuit is power source changing transform system of rotary drilling rig and it’s also the control system of each parts’ function for rotary drilling rig.Keywords Rotary Drilling Rig motor drilling masts Bearing目录1 绪论 (1)1.1概论 (1)1.2旋挖钻机的三种类型 (1)1.2.1小型机 (1)1.2.2中型机 (1)1.2.3大型机 (2)1.3旋挖钻机的发展 (2)1.3.1国内产品发展现状 (2)1.3.2国内主要生产产品的技术现状分析 (2)1.4国内外旋挖钻机结构特点的探讨 (5)2 卷筒及防跑偏装置 (7)2.1钢丝绳的确定 (8)2.1.1旋挖钻机钢丝绳的使用工况及技术要求 (8)2.1.2钢丝绳分类 (8)2.2钢丝绳的计算 (9)2.3钢丝绳长度的优选 (9)2.4影响钢丝绳寿命的主要原因 (10)2.4.1钢丝绳的润滑性能和表面特性 (10)2.4.2钢丝绳与卷扬机的联结状况 (10)2.4.3导向轮的运转灵活程度 (11)2.4.4定滑轮的磨损程度及润滑 (11)2.5卷筒 (11)2.5.1卷筒直径计算 (11)2.5.2卷筒技术条件 (14)2.6防跑偏装置 (16)2.6.1引言 (16)2.6.2压绳器原理及工作过程 (16)3 液压马达 (18)3.1液压马达的分类及特点 (18)3.2液压马达的工作原理 (18)3.2.1叶片式液压马达 (18)3.2.2径向柱塞式液压马达 (19)3.3液压马达的主要技术参数 (19)3.4液压马达的选择 (19)3.4.1液压马达的计算 (19)3.4.2液压马达的特征 (21)4 轴承的计算与润滑 (23)4.1滚动轴承 (23)4.1.1主滑轮轴承的计算 (23)4.1.2副滑轮轴承的计算 (26)4.2滚动轴承的润滑 (28)4.3滚动轴承的密封 (29)5 桅杆 (31)5.1桅杆 (31)5.2各部件与钻桅的装配关系 (32)5.3钻桅计算工况的选择 (33)5.4桅杆强度计算 (34)6液压系统 (37)6.1液压系统 (37)6.2电液比例技术 (37)6.3主卷扬工作原理 (39)6.4液压控制阀的确定 (40)6.4.1液压阀选择的总体原则 (40)6.4.2方向控制阀的选用 (40)6.4.3压力控制阀的选用 (41)6.4.4流量控制阀选用 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)附录1 (45)英文资料 (45)中文翻译 (61)1 绪论1.1概论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120～400kN²m，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。

1.2旋挖钻机的三种类型选择旋挖钻机的原则应该是能满足用户目前的主要工程需求，兼顾今后可能发生的工程需求。

旋挖钻机根据其主要工作参数：扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量可以分为三种类型：1.2.1小型机扭矩100kN²m。

发动机功率170kW，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1.2.2中型机扭矩180kN²m，发动机功率200kW，钻孔直径0.8～1.8m，钻孔深度60m左右，钻机整机质量65t左右。

中型机的应用市场定位：（1）各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩；（2）大型建筑、港口码头承重结构桩；（3）城市内高架桥桥桩；（4）其他适用桩。

中型机的市场工作量覆盖比例达到90%以上。

1.2.3大型机扭矩240kN²m，发动机功率300kW，钻孔直径1～2.5m，钻孔深度80m。

钻机整机质量100t以上。

大型机的应用市场定位：（1）各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩；（2）其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。

大型机的市场工作量覆盖比例达到10%以上。

1.3 旋挖钻机的发展1.3.1国内产品发展现状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。

1984年，天津探矿机械厂引进美国RDI公司的旋挖钻机并进行消化吸收。

1987年在北京展览馆首次展出了意大利土力公司（SOILMEC）产品，1988年北京城建机械厂根据土力公司的样机开发了1.5m直径的履带起重机附着式旋挖钻机。

1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻孔机的生产技术，但都没有形成批量生产。

1992年宝峨公司在中国北京设立了代表处，开始了对华业务。

并于1995年在天津成立了独资子公司宝峨天津机械工程有限公司，组装适合中国市场的宝峨BG20型旋挖钻机。

1998年在上海又成立了中德合资上海宝峨金泰工程机械股份有限公司，生产组装BG15型、BG24型旋挖钻机。