旋挖钻机的基本构造及工作原理

旋挖钻机的根本构造及工作道理联合今朝国内市场需求情形,由北京市三一重机有限公司自力研产临盆的旋挖钻机于3月1日成功下线,今朝已经形成SR280.SR330.SR250.SR220C.SR200C.SR150及SR130C等系列化产品投入市场,稳居市场占领率第一位.第一节概述SR系列旋挖钻机是北京市三一重机有限公司自力研发的新一代地基基本施工机械产品,在设计和制作上汲取了国表里有名品牌产品的长处,重要机能达到国际同类产品程度.症结零部件均采取国际有名品牌的产品,确保了整机的高靠得住性.SR系列旋挖钻机可普遍运用于城市高层建筑.铁路.公路.桥梁等桩基本工程的钻孔灌注桩成孔的施工,具有成桩速度快.施工效力高.环保节能等特色,在地基基本行业建立了新的平易近族品牌.SR系列旋挖钻机的构造从功效上分,重要包含底盘和工作装配两大部分.从运用底盘的不合又可分为履带式和汽车底盘式两种规格,SR130.SR150.SR200C.SR220C.SR220R.SR250.SR280R.SR280C.S R350旋挖钻机等皆采取了液压伸缩履带式底盘,而SRC108采取了汽车底盘,使产品具有灵活性强.远距离移位便捷的优势.SR系列旋挖钻机的工作装配重要包含变幅机构.桅杆.主.辅卷扬.动力头.随动架.加压装配.钻杆.钻具等（详见“机械构造章”）.采取了平行四边形变幅机构.自行起落折叠式桅杆;主动掌握监测主机功率.反转展转定位及安然呵护;主动检测.调剂钻杆的垂直度;钻孔深度预置和监测等新技巧.黑色显示屏直不雅显示工作状况参数,整机把持上采取先导掌握.负荷传感,最大限度地进步了操纵的便利性.敏锐性和安然舒适性,充分实现了人.机.液.电一体化.SR系列旋挖钻机所配套的短螺旋钻头.通俗钻斗.捞沙钻斗等钻具,可钻进粘土层.沙砾层.卵石层和中风化泥岩等不合地质.第二节工作道理旋挖钻机钻进成孔工艺旋挖成孔起首是经由过程钻机自有的行走功效和桅杆变幅机构使得钻具能准确的就位到桩位,运用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的桶式钻头置放到孔位,钻灵活力头装配为钻杆供给扭矩.加压装配经由过程加压动力头的方法将加压力传递给钻杆钻头,钻头反转展转破裂岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机晋升装配和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,如许轮回来去,不竭地取土.卸土,直至钻至设计深度.对粘结性好的岩土层,可采取干式或清水钻进工艺.而在松散易坍塌地层,则必须采取静态泥浆护壁钻进工艺.旋挖钻机钻进工艺与正反轮回钻进工艺的根本差别是,前者是运用钻头将破裂的岩土直接从孔内掏出,尔后者是依附泥浆轮回向孔外消除钻渣.第三节机械体系的根本构造一.机械构造：SR系列旋挖钻机的构造从功效上分,分为底盘和工作装配两大部分.钻机的重要部件有：底盘（行走机构 .底架.上车反转展转）.工作装配（变幅机构.桅杆总成.主卷扬.辅卷杨.动力头.随动架.钻杆.钻具等加压）.图1 SR系列旋挖钻机构造图1.底盘2.变幅机构3.桅杆总成4.随动架5.动力头6.钻杆7.钻具8.主卷扬9.辅卷扬二.底盘底盘是钻机工作装配部分的装配基本,由行走机构 .底架.上车反转展转构成,见图2.行走机构的功效是实现钻机的行走和移位.重要由液压马达.减速机.驱动轮及张紧装配.履带.承重轮.托链轮.导向轮等部件构成.行走装配经由过程液压体系掌握,可实现前行.后行.左转弯.右转弯.原地程度扭转等动作.行走机构的履带具有张紧度调节功效.当履带过于松懈时,影响正常工作,需合时调剂其张紧度.调剂履带张紧度时,用手压黄油泵向张紧装配的张紧油缸注油口注入适量油脂.张紧油缸的注油口地位如图“A”处.底架用于装配和支承履带行走机构,内部装有液压油缸.液压体系的“中间反转展转接头”.上车的液压体系的工作压力油液经由过程“中间反转展转接头”传输到履带行走机构和履带伸缩机构.经由过程液压油缸的伸缩活动实现了履带行走机构的展宽和缩回.这一功效使钻机在工作时展宽两履带的外边距,进步了整机工作的稳固性;在车载运输时缩回履带,减小整机宽度,顺应了公路交通律例的请求.反转展转台是工作装配部分的装配基本,发念头.液压体系.驾驶室.变幅机构.反转展起色构.配重等部件直接装配在其上.图2 SR系列旋挖钻机底盘1.SR130/150型旋挖钻机底盘型号为SY230R,采取的是三一团体SY230成熟的发掘机底盘改制而成.动力体系 (发念头) 采取的是今朝国际上先辈的动力装配之一的康明斯6BTA5.9C型涡轮增压柴油发念头,它可以或许自感应负载变更,并响应调剂功率的大小.2.SR200型旋挖钻机底盘型号为SY310R,采取三一团体SY310成熟的发掘机底盘改制而成.动力体系 (发念头) 采取的是康明斯的超强力.大扭矩.电控.直喷.涡轮增压.中冷型QSB5.9240型柴油机,可在高海拔地区工作.3.SR220C型和SR250型旋挖钻机底盘型号为CAT330C采取CAT C—9电喷涡轮增压中冷柴油发念头,也是今朝国际上最先辈的动力装配之一.可以或许感应负载变更,并响应调剂输出功率的大小.该发念头噪音低,振动小,环保高效,机能稳固靠得住.SR420三.工作装配工作装配包含变幅机构.桅杆总成.随动架.动力头.主卷扬.辅卷扬.加压装配.钻杆.钻具等.1.变幅机构变幅机构是桅杆的装配部件.由动臂.三角架.支持杆.变幅油缸.桅杆油缸等构成,见图 3.经由过程变幅油缸.桅杆油缸的感化,可以使桅杆远离或接近机体和转变桅杆前后倾角,调节桅杆的工作幅度或运输状况的整机高度.图3 SR系列旋挖钻机变幅机构反转展转台—动臂—支持杆—三角架经由过程销轴铰接,构成一个平行四边形机构.当变幅油缸伸缩而转变工作幅度时,桅杆和三角架只作高低平行移动.知足了桅杆平移,起落的工况请求.2.桅杆总成桅杆总成由桅杆和滑轮架构成,见图4.桅杆是钻机的重要机构,是钻杆.动力头的装配支承部件及其工作进尺的导向部件.其上装有加压油缸,动力头经由过程加压油缸支承在桅杆上,桅杆阁下两侧有矩形导轨,对这两个工作机构（动力头.随动架）的工作进尺起导向感化.图4 SR系列旋挖钻机桅杆桅杆为三段可折叠式,分为上段.中段.下段,运输状况时,将上段.下段折叠装配,以减小运输状况时整机长度.滑轮架构造如图5,装配于桅杆的顶端,工作时用螺栓与桅杆联接. 滑轮架上的主卷扬滑轮和辅卷扬滑轮用以转变卷扬钢丝绳活动偏向,是晋升.降低钻杆和物件起吊的重要支持部件.滑轮架为折叠式,运输时与桅杆铰接联接,以降低运输状况时整机的高度.图5 SR系列旋挖钻机滑轮架3.随动架随动架是钻杆工作的帮助装配,构造如图6,一端装有轴承并与钻杆螺栓联接,对钻杆起盘旋支承感化;另一端设有导槽与桅杆两侧导轨滑动联接,运行于桅杆全长,是钻杆工作的导向部件,搀扶钻杆正常工作.图6 SR系列旋挖钻机随动架4.动力头动力头是钻机最重要的工作部件,构造如图7,它由液压马达.减速机.动力箱.缓冲装配.滑移架.联接板.压盘构成.动力箱内有一组与反转展转支承固定在一路的齿圈,齿圈与轮毂固定,轮毂内壁有三组驱动键.由过程减速机减速今后,减速机的动力输入给动力箱中的齿轮轴,齿轮轴小齿轮与齿圈啮合,形成最后一级减速.与轮毂固定在一路的齿圈,在反转展转支承的支持下被驱动扭转,轮毂上的键驱动钻杆扭转,实现钻机钻孔工作的扭转活动.缓冲装配的感化：当钻孔深度超出第一层钻杆的长度时,下钻杆时会冲击动力头,特殊是卡钻时的不测情形,冲击力更大,此时缓解对动力头的冲击,呵护动力头不受到破坏.滑移架是动力头的导向部件,经由过程联接板和销轴与动力箱固定,在对钻孔加压和对动力头起拔工况时,沿桅杆导轨导向.压盘的感化是钻斗上提时与钻斗上的碰块相撞,打开钻斗卸渣.SR220C旋挖钻灵活力头匹配两种输出转速：一种是低速大扭矩,用于正常成孔功课;另一种是高速小扭矩,用于空载卸土.两种转速经由过程液压体系进行切换,切换时有3秒滞后延时.其它钻机没有高速甩土功效.5.主卷扬卷扬由液压减速机构.卷筒.卷扬支座.钢丝绳.绳套等构成,构造如图8.主卷扬的功效是晋升或下放钻杆,是钻机完成钻孔工作的重要构成部分,其晋升和下放钻杆的工作由液压体系驱动和掌握.在钻机进行成孔工作时,须打开主卷扬制动器;使体系中主卷扬马达进.回油通道互相导通,卷扬机体系处于浮动状况,如许才干操纵加压油缸对钻杆进行加压,以便钻杆顺遂进行钻进.图8 SR系列旋挖钻机主卷扬6.辅卷扬辅卷扬由液压减速机构.卷筒.卷扬支座.钢丝绳.绳套等构成.辅卷扬置于三角架内,其功效是吊装钻具以及其他不大于额定起重量的重物,是钻机进行正常工作的帮助起重装备.7.加压装配加压装配由加压油缸和动力头总成构成.加压油缸固定于桅杆上,加压油缸活塞杆衔接于动力头滑移架上.8.钻杆部分：一.钻杆的类型依据钻孔时采取的钻进加压方法不合,钻杆分为三种类型：摩擦加压式钻杆（简称：摩擦杆）.机锁加压式钻杆（简称：机锁杆,又称：凯式钻杆）和组合加压式钻杆（简称：组合杆）.摩擦式钻杆（见图1）一般用于较软地层的钻孔施工,可钻进淤泥层.土壤.（泥）砂层.卵（漂）石层.摩擦式钻杆一般制成5节,1～4节杆每节钢管长13米.钻孔深度可达60米阁下.1.扁头2.一杆挡环3.第一节钻杆4.第二节钻杆5.第三节钻杆6.第四节钻杆7.第五节钻杆 8.减振器总成9.一杆外键 10.一杆内键 11.弹簧座（托盘）12.钻杆弹簧13.方头14.销轴名词说明“钻杆节杆号”：旋挖钻机钻杆是由数节直径大小不等的钢管和表里键制成的杆套装而成,其各节杆的名称从外向里分离界说为：节杆钢管的外圆按120°均布焊有通长外键;除最里边一节杆外,每节杆下管（长度500～1000㎜）钢管内圆弧面上都焊接（或装配）了内键（内键长度500～900㎜）,形成120°均布的三个内键槽,与其相邻内杆的外键配装,留有足够的间隙,使外键能在内键槽内全长自由伸缩滑动;除1杆外每节杆的上端部都焊接（或装配）有挡环;（a）钻杆压缩状况（b）钻杆断面构造（c）钻杆伸出状况图5 摩擦杆构造图外键的感化：传递旋挖扭矩和加压力;内键的感化：（1）传递旋挖扭矩和加压力,（2）与相邻内杆钢管的径向定位;挡环的感化：（1）与相邻外杆钢管的径向定位,（2）该杆完整从其外杆向下伸出时,挡环被其外杆内键上端面挡住,阻拦该杆从其外杆下管滑落脱出.摩擦杆各节杆上的外键是焊在钢管上圆周120°均布的3条（或6条）通长钢条,无台阶（无加压点）.机锁杆各节杆上的外键是焊在各节杆钢管上圆周120°均布的3条（或6条）带有加压端面（有台阶）或齿面的钢条.最里边一节杆上端部焊装有扁头,其与提引器相衔接,经由过程旋挖钻机的主卷扬.钢丝绳将钻杆吊起.其下端部焊装有方头,由它将动力头传来的旋挖扭矩和加压力传递给钻具.在该杆的下部还装有减振弹簧和弹簧座（托盘）,该两零件托着其它各节钻杆,在提.放钻杆操纵时减小其它各节钻杆的惯性冲击,对提引器.钢丝绳和主卷扬等零部件起缓冲呵护感化.第1节杆上端部焊（装）有可与随动架的滚动支持衔接的法兰盘,经由过程螺栓与随动架衔接;在其上部装配有橡胶减振环,以减小钻杆对动力头的冲击.2.钻杆的晋升和伸放钻杆在完整缩进状况被装配到旋挖钻机上,整根钻杆的重量经由过程最内一节杆的扁头和提引器相衔接感化在主卷扬钢丝绳上.最内一节杆经由过程焊接（或装配）在其上的圆盘和装配的弹簧.弹簧座（托盘）将其它各节杆托起（弹簧座的外径与一杆钢管外径雷同）.钻杆下放（伸出）：钢丝绳下放,钻杆因为自重整体降低,1杆在动力头内键套内滑动降低.当1杆上的减振环碰着动力头上平面时,1杆主动力头托住,停滞降低;钢丝绳持续下放,其余各节杆在重力感化下一路持续降低.当第2节杆的挡环碰着1杆下管内键上端面时,2杆被1杆挡住,停滞降低;钢丝绳持续下放,其余各节杆在重力感化下一路持续降低.当第3节杆的挡环碰着2杆下管内键上端面时,3杆被2杆挡住,停滞降低.如斯持续,直到各节杆全体伸出,将装配在最里边一节杆方头上的钻具下放到孔底.由此可见,各节钻杆的伸出（下放）是由外向里进行的.钻杆晋升（缩进）：（以5节杆为例）每次钻进停滞后,钢丝绳晋升,5杆带着钻具一路向上晋升,同时5杆向4杆内缩进.当5杆完整进入4杆内时,装配在5杆上的弹簧座（托盘）将4杆托起,带着4杆一路上升,同时4杆.5杆一路向3杆内缩进.如斯持续,直到5.4.3.2各节杆全体缩进1杆内,并且1杆也被弹簧座托起在动力头内键套内滑动上升,直至钻杆和钻具全体提出地面.由此可见,各节钻杆的晋升（缩进）是由内向外进行的.三.钻杆扭矩传递和加压道理钻机在钻孔功课时,钻杆要将动力头的两个感化力传递给钻具,一个是圆周偏向的旋挖扭矩M（圆周力F）;另一个是轴向的加压力N.把这两个感化力从第1节钻杆传递给第2节钻杆;第2节钻杆传递给第3节钻杆…最末一节钻杆传递给钻具.这两个感化力的传递是靠外面一节杆下部的内键和其里面一节杆的外键互相感化完成的.因为摩擦杆和机锁杆加压力传递的感化道理不合,故离开阐述.下面均以第1.2节钻杆为例阐述各节钻杆传递旋挖扭矩和加压力的道理.摩擦式钻杆（见图6）是表里键单边间隙.图6（b）是钻杆在旋挖.加压状况的示意图.动力头经由过程其内键套的键齿将旋挖扭矩M传递给1杆,1杆迁移转变,当右侧内键顶上2杆外键后（见图6（b））持续迁移转变,把扭矩传递给了2杆.2杆迁移转变,把扭矩传递给3杆,…加压力是靠表里键侧的摩擦传递的.传递的加压力（N）的大小盘算如下：假设：（1）钻杆.钻具推却孔底土石料的负载反扭矩为：Mf=22tm;（2）1.2杆扭矩传递感化半径为：R=195㎜=;（3）钢钢摩擦系数为：k=0.11（在有泥浆润滑前提时）;则：F圆周力=M/R=22/0.195=112.82(t),F正压力= F圆周力=112.82(t);f摩擦力=k×F正压力=0.11×112.82=12.41(t);N= f摩擦力=12.41(t)以上是以SR220C旋挖钻机为例,并且假定负载反扭矩与其最大输出扭矩相等,即Mf=M=22tm盘算的加压力.现实上负载反扭矩比机械的最大输出扭矩要小得多,因为较松软的泥砂地层不会对钻具形成多大的负载反扭矩;较硬实的风化岩层钻具截齿在上边打滑,不轻易进尺,也不克不及形成多大的负载反扭矩.负载反扭矩小→F 圆周力小→F正压力小→f摩擦力小→N加压力小,所以摩擦式钻杆传递的加压力很小.摩擦式钻杆的进尺加压力重要来自于最末一节钻杆和钻具的自身重量（φ4405×13m摩擦杆的第5节杆重量为：1.8t阁下,一个φ的捞砂钻斗的重量为：2t阁下,加起来共3.8t阁下）.加压油缸供给应动力头的加压力固然很大（20t）,但经由动力头内键套键齿侧与1杆外键侧的摩擦传递和各杆表里键侧的摩擦传递供给应钻具的进尺加压力却很小,所以运用摩擦杆不克不及在较硬地层施工功课.摩阻式钻杆加压方法,因为钻杆作扭转活动,钻杆键侧与动力头轮毂的键产生正压力,正压力产生摩擦力,因为加压油缸对动力头的加压动作,此摩擦力实现钻杆钻孔工作的进给活动.机锁式钻杆加压方法,加压油缸的加压力经由过程动力头的轮毂端面与钻杆加压点接触,实现钻杆钻孔工作的进给活动.因为此方法需解锁,有时解锁不完整,轻易造成卡钻,只有当钻孔进给阻力大时才采取.经由过程加压油缸活塞杆的伸出,实现钻孔时的进给加压.加压油缸活塞杆缩回,起拔动力头,在埋钻的情形下,也可以用来起拔.加压油路上装有均衡阀,在不向加压油缸供油的情形下,可以将动力头靠得住地锁定在加压行程的随意率性地位上.钻杆是钻机向钻具传递扭矩和压力的重要部件.其构造和功用见“第五章钻杆及其运用”.SR250旋挖钻机出厂尺度配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（14米×5节）,钻孔有用深度可达68米.SR220C旋挖钻机出厂尺度配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（13米×5节）,钻孔有用深度可达58米.可以配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（14米×5节）,钻孔有用深度可达68米.SR200旋挖钻机出厂尺度配用的钻杆是磨阻式四节钻杆（13米×4节）,钻孔有用深度可达48米.可以配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（13米×5节）,钻孔有用深度可达58米.SR130旋挖钻机出厂尺度配用的钻杆是磨阻式四节钻杆（11米×4节）,钻孔有用深度可达42米.9.钻具钻具是决议成孔效力的症结部件.钻具有捞砂斗.土钻斗.螺旋斗.筒钻.清底钻斗.扩孔钻优等.可依据不合地质情形设置装备摆设不合的钻具,使钻机在大多半地质前提下都能高效功课.。