45T旋挖钻机变幅机构液压缸设计Word文档格式.docx

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2.4液压缸的组成………………………………………………………………9

第3章液压系统设计

3.1液压系统的确定……………………………………………………………14

3.2液压系统的设计要求………………………………………………………14

3.3液压缸的设计计算…………………………………………………………15

第4章液压系统保养

4.1旋挖钻机液压系统的保养…………………………………………………32

致谢…………………………………………………………………………………35

参考文献.........................................................36

附录…………………………………………………………………………………37

内容摘要:

本文主要介绍了旋挖钻机变幅机构液压缸的设计。

液压缸的设计包括了系统工作压力的确定、液压缸活塞直径的确定和活塞杆直径的确定、液压缸壁厚和外径的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定以及活塞杆稳定性的验算。

本文结合传统设计和计算机辅助工程技术，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核了匹配的连接螺栓，销轴等；

完成了变幅及变角度液压缸的设计计算。

然后利用AutoCAD，Pro/Engineer辅助设计平台，完成了液压缸所有零件的二维及三维建模。

通过分析的数据校核了先前的设计，同时为进一步优化设计和系列化设计提供了依据。

关键词:

变幅液压缸，变角度液压缸，AutoCAD，Pro/Engineer

45Tspiraldrillluffingmechanismdesignofhydrauliccylinder

Contentabstract:

Thisdesignismainlyintroducedtherotatingdrillluffingmechanismdesignofhydrauliccylinder.Thedesignofhydrauliccylinderincludingensurepressuresystemofthehydrauliccylinderpiston,pistonroddiameterandthediameterandwallthicknessanddiameterofhydrauliccylindercylinder,thethicknessofthecalculationofthelength,andthecylinderpistonrodstabilityofcalculation.Inthisthesis,bytheuseoftraditionaldesignandcomputer-aidedengineering（CAE）,firstlybasedonexperienceoftheformulacalculationtodeterminedtheinstallationschemeofthehydrauliccylinder,designsizeparametersofhydrauliccylinderpistonandpiston,Checkthematchingofconnectingbolts,pinshaft,etc.;

completethedesignandcalculationoftherangeandangleofhydrauliccylinder.ThenbytheuseofAutoCAD,Pro/MECHANICAplatform,Completeallpartsofthehydrauliccylinder2dand3dmodeling.Theanalysisdataverificatedthepreviousdesign,atthesametime,appliedreferencesforfurtherOptimalDesignandSeriesDesign.

Keywords:

Theluffinghydrauliccylinder，VariableAngleofhydrauliccylinder,AutoCAD，Pro/Engineer

引言

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。

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、副两个卷扬可适用工地多种情况的需要。

该类钻机配合不同钻具，适用于干式或湿式及岩层的成孔作业，还可配挂长螺旋钻、振动桩锤等，实现多种功能，是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。

旋挖钻机的发展历史

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，第二次世界大战前，美国CALWELD首先研制出回转斗，短螺旋钻机。

二十世纪五十年代，法国BENOTO将全套管钻机应用于桩基础施工，而后由欧洲各国将其组合并不断完善，发展成为今天的多功能组合模式。

　　意大利土力公司首先从美国将安装在载重汽车上和附着在履带起重机上的钻机引入欧洲，动力头为固定式，不能自行安装套管，难以适应硬质土层施工，1960年德国维尔特和盖尔茨盖特公司同时开发了可动式动力头。

1975年德国宝峨公司研制了配有伸缩钻杆的BG7型钻机，该钻机直接从底盘提供动力，配置可锁式钻杆实现加压钻孔，钻孔扭矩增大，可实现在紧密砂砾和岩层的钻孔。

　　日本于1960年从美国引进CALWELD旋挖钻机，同时加藤制作所开发了15-H型钻机。

以后开发了可配套摇管装置和抓斗的钻机，1965年日立建机研制了利用挖掘机底盘装有液压加压装置的钻机，1974年开发了利用液压履带起重机底盘由液压马达驱动的钻机。

1980年日立建机与土力公司合作开发了为提高单桩承载力和扩底灌注桩的施工领域。

德国宝峨的加入和日立建机与住友建机的联盟进一步促进了旋挖钻机技术在日本的发展。

日本的旋挖钻机扭矩比欧洲的同类产品小。

　　目前国外的旋挖钻机主要生产厂家为：

德国：

BAUER、LIEBHERR、Delmag、WIRTH、MGF,意大利SoilMec、MAIT、CMV、CASAGRANDE、IMT、ENTEGO；

西班牙：

LLAMADA。

日本：

日车车辆、HITACHI、住友、加藤；

芬兰：

JUNTTAN、TAMROCK；

美国：

APE、Ingersoll-Rand；

英国：

BSP等。

　　1984年天津探矿机械厂首次从美国RDI公司引起车载式旋挖钻机。

1988年北京城建工程机械厂仿制了土力公司1.5m直径附着式旋挖钻机。

1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻机，1998年上海金泰股份有限公司与宝峨合作组装BG15。

1999年哈尔滨四海工程机械公司和徐州工程机械股份公司先后开发了附着式旋挖钻机和独立式旋挖钻机。

2001年经纬巨力第一台旋挖钻机试制成功。

2003年后三一、山河智能等多家生产厂家的旋挖钻机陆续下线，产销两旺。

目前，国内的旋挖钻机主要生产厂家为：

湖南山河智能、湖南三一、徐工、中联重科、徐州东明、北京巨力、天津宝峨、石家庄煤机、连云港黄海、哈尔滨四海、内蒙古北方重汽、宇通重工、南车时代、山东鑫国、郑州勘察等。

国内产品发展现状

中国旋挖钻机产业起步晚，但发展较快。

早在20世纪90年代初，国内旋挖钻机需求量少，市场基本被国外钻机所垄断。

中国于1986年首次在基础施工中使用进口旋挖钻机。

中国最近几年开发的旋挖钻机技术水平起点高，但品种少，还不能满足不断发展的基础施工市场的需求。

目前国内旋挖钻机生产厂家一般是在参考国外同类型产品技术的基础上开发设计的，有的甚至是引进国外技术生产，所选用关键件一般为进口件，技术水平基本上达到了国外同类产品的先进水平。

但品种较少，基本上属于动力头扭矩在180~220kn.m之间，最大钻孔直径2m，最大钻深60m的产品，有待进一步向两头发展，开发最大钻孔直径1.2m和3m左右的旋挖钻机，以满足市场需要。

国外产品发展现状

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、MAIT公司、IMT公司、CWV公司等。

目前国外的旋挖钻机一般都设有摇管装置，由2个或3个液压马达的大扭矩动力头，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，同时配有各种保险装置等，但各家公司的旋挖钻机都有自己的技术特点。

1.1旋挖钻机简介

旋挖钻机是二战以后意大利人发明的，因使用中的高效率和可靠的质量，而为业主和建筑公司带来丰厚的利润，后欧州人、日本人等随着各国恢复建设的全面展开而大面积使用，使其更加完善，功能更多，目前己成为世界各国铁路、公路、水利、工民建施工中的主要桩基成孔工具。

旋挖钻主要用来对地基基础桩基成孔，其钻头有多种形式：

如回转斗、短螺旋、岩芯钻头等，根据地质条件的不同，更换不同的钻头，以达到高速、高质的成孔要求。

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。

旋挖钻机因具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势,已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备,不少重点工程的业主为确保工程进度和质量,均将其作为指定施工设备,从而替代了传统的冲击和回旋钻机成孔设备。

目前我国工程界的大多数旋挖钻机均为德国和意大利的产品,并已占据主导地位。

图1-1旋挖钻机示意图

1.2本设计的主要内容

本设计的主要内容是对旋挖钻机的变幅机构装置及变幅机构上变幅液压缸和变角度液压缸的设计。

2.1液压缸简介

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。

它结构简单、工作可靠。

用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；

液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。

　　缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。