杏彩注册旋挖钻机基本构造以及工作原理docx

　　杏彩注册旋挖钻机基本构造以及工作原理docx结合目前国内市场需求情况，由北京市三一重机有限公司独立研发生产的旋挖钻机于 2003 年 3 月 1 日成功下线C、SR150 及 SR130C等系列化产品投入市场，稳居市场占有率第一位。 第一节 概述 SR 系列旋挖钻机是北京市三一重机有限公司独立研发的新一代地基基础施工机械产 品，在设计和制造上吸取了国内外著名品牌产品的优点，主要性能达到国际同类产品水平。 关键零部件均采用国际知名品牌的产品，确保了整机的高可靠性。 SR 系列旋挖钻机可广泛 应用于城市高层建筑、铁路、公路、 桥梁等桩基础工程的钻孔灌注桩成孔的施工， 具有成桩 速度快、施工效率高、环保节能等特点，在地基基础行业树立了新的民族品牌。 SR 系列旋挖钻机的结构从功能上分，主要包括底盘和工作装置两大部分。从使用底盘 的不同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、SR350旋挖钻机等皆采用了液压伸缩履带式底盘，而 src108采用 了汽车底盘，使产品具有机动性强、远距离移位便捷的优势。 SR系列旋挖钻机的工作装置主要包括变幅机构、桅杆、主、辅卷扬、动力头、随动架、 加压装置、钻杆、钻具等（详见 “机械结构章” ）。采用了平行四边形变幅机构、自行起落 折叠式桅杆； 自动控制监测主机功率、 回转定位及安全保护； 自动检测、 调整钻杆的垂直度； 钻孔深度预置和监测等新技术。 彩色显示屏直观显示工作状态参数， 整机操纵上采用先导控 制、负荷传感， 最大限度地提高了操作的方便性、 灵敏性和安全舒适性， 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、普通钻斗、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同地质。 第二节 工作原理 旋挖钻机钻进成孔工艺旋挖成孔首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使得钻 具能正确的就位到桩位， 利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 机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆钻头， 钻头回转破碎岩土 , 并直接将其装入钻头内 , 然后再由钻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。而在松散易坍塌地层 , 则必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。 旋挖钻机钻进工艺与正反循环钻进工艺的根本区别是 , 前者是利用钻头将破碎的岩土直 接从孔内取出 , 而后者是依靠泥浆循环向孔外排除钻渣。 第三节 机械系统的基本构造 一、机械结构： SR 系列旋挖钻机的结构从功能上分，分为底盘和工作装置两大部分。钻机的主要部件有： 底盘（行走机构 、底架、上车回转） 、工作装置（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 系列旋挖钻机结构图 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 底盘是钻机工作装置部分的安装基础，由行走 机构 、底架、上车回转组成， 见图 2。 行走机 构的功能是实现钻机的行走和移位。主要由、减速机、驱动轮及张紧装置、 履带、承重轮、托链轮、导向轮等部件组成。行走装置通过液压系统控制，可实现前行、后 行、左转弯、右转弯、原地水平旋转等动作。 行走机构的履带具有张紧度调节功能。 当履带过于松弛时， 影响正常工作， 需适时调整其张 紧度。 调整履带张紧度时， 用手压黄油泵向张紧装置的张紧油缸注油口注入适量油脂。 张紧 油缸的注油口位置如图“ A”处。 底架用于安装和支承履带行走机构，内部装有液压油缸、液压系统的“中心回转接头” 。上 车的液压系统的工作压力油液通过“中心回转接头”传输到履带行走机构和履带伸缩机构。 通过液压油缸的伸缩运动实现了履带行走机构的展宽和缩回。 这一功能使钻机在工作时展宽 两履带的外边距，提高了整机工作的稳定性； 在车载运输时缩回履带， 减小整机宽度， 适应 了公路交通法规的要求。 回转台是工作装置部分的安装基础，发动机、液压系统、驾驶室、变幅机构、回转机构、配 重等部件直接安装在其上。 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，采用的是三一集团 SY230 成熟的挖掘机底盘 改制而成。动力系统 ( 发动机 ) 采用的是目前国际上先进的动力装置之一的康明斯型涡轮增 压柴油发动机，它能够自感应负载变化，并相应调整功率的大小。 2、SR200型旋挖钻机底盘型号为 SY310R，采用三一集团 SY310成熟的挖掘机底盘改制而成。 动力系统 ( 发动机 ) 采用的是康明斯的超强力、大扭矩、电控、直喷、涡轮增压、中冷型型 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采用  CAT C—9  电喷涡轮增压中冷柴 油发动机， 也是目前国际上最先进的动力装置之一。  能够感应负载变化，  并相应调整输出功 率的大小。该发动机噪音低，振动小，环保高效，性能稳定可靠。 SR420 三、工作装置 工作装置包括变幅机构、桅杆总成、随动架、动力头、主卷扬、辅卷扬、杏彩平台加压装置、钻杆、 钻具等。 1、变幅机构 变幅机构是桅杆的安装部件。由动臂、三角架、支撑杆、变幅油缸、桅杆油缸等组成，见图 3。通过变幅油缸、桅杆油缸的作用，可以使桅杆远离或靠近机体和改变桅杆前后倾角，调 节桅杆的工作幅度或运输状态的整机高度。 3 SR 系列旋挖钻机变幅机构 回转台—动臂—支撑杆—三角架通过销轴铰接， 组成一个平行四边形机构。 当变幅油缸伸缩而改变工作幅度时，桅杆和三角架只作上下平行移动。满足了桅杆平移，升降的工况要求。 2、桅杆总成 桅杆总成由桅杆和滑轮架组成，见图 4。 桅杆是钻机的重要机构， 是钻杆、 动力头的安装支承部件及其工作进尺的导向部件。 其上装 有加压油缸， 动力头通过加压油缸支承在桅杆上， 桅杆左右两侧有矩形导轨， 对这两个工作 机构（动力头、随动架）的工作进尺起导向作用。 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，运输状态时，将上段、下段折叠安装，以减小运输状态时整机长度。 滑轮架结构如图 5，安装于桅杆的顶端，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改变卷扬钢丝绳运动方向， 是提升、下降钻杆和物件起吊的重要支撑部 件。滑轮架为折叠式，运输时与桅杆铰接联接，以降低运输状态时整机的高度。 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辅助装置，结构如图 6，一端装有轴承并与钻杆螺栓联接，对钻杆起回 旋支承作用； 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，扶持钻杆正常工作。 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，结构如图 7，它由、减速机、动力箱、缓冲 装置、滑移架、联接板、压盘组成。动力箱内有一组与回转支承固定在一起的齿圈，齿圈与 轮毂固定，轮毂内壁有三组驱动键。 图 7 SR系列旋挖钻机动力头 液 压 马 达 的 高 速 旋转 通过减 速机 减速以后， 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。 与轮毂固定在一起的齿圈， 在回转支承的支撑下被驱动旋转， 轮毂上的键驱动钻杆 旋转，实现钻机钻孔工作的旋转运动。 缓冲装置的作用： 当钻孔深度超过第一层钻杆的长度时， 下钻杆时会冲击动力头， 特别 是卡钻时的意外情况，冲击力更大，此时缓解对动力头的冲击，保护动力头不受到损坏。 滑移架是动力头的导向部件， 通过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。 压盘的作用是钻斗上提时与钻斗上的碰块相撞，打开钻斗卸渣。 SR220C 旋挖钻机动力头匹配两种输出转速：一种是低速大扭矩，用于正常成孔作业； 另一种是高速小扭矩， 用于空载卸土。 两种转速通过液压系统进行切换， 切换时有 3 秒滞后 延时。钻机没有高速甩土功能。 5、主卷扬 卷扬由液压减速机构、卷筒、卷扬支座、钢丝绳、绳套等组成，结构如图 8。主卷扬的 功能是提升或下放钻杆， 是钻机完成钻孔工作的重要组成部分， 其提升和下放钻杆的工作由 液压系统驱动和控制。 在钻机进行成孔工作时， 须打开主卷扬制动器； 使系统中主卷扬马达 进、回油通道互相导通， 卷扬机系统处于浮动状态， 这样才能操作加压油缸对钻杆进行加压， 以便钻杆顺利进行钻进。 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、 绳套等组成。 辅卷扬置于三角架内， 其功能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辅助起重设 备。 7、加压装置 加压装置由加压油缸和动力头总成组成。 加压油缸固定于桅杆上，加压油缸活塞杆连接于动力头滑移架上。 8、钻杆部分： 一、钻杆的类型 根据钻孔时采用的钻进加压方式不同，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、泥土、 （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 米左右。 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 图  1  摩擦式钻杆 机锁式钻杆（见图 2 和图 3）不但可用于软地层，也可用于较硬地层施工。 机锁式钻杆可钻进淤泥层、泥土、 （泥）砂层、卵（漂）石层和强风化岩层。 机锁式钻杆一般制成 4 节， 1～ 3 节杆每节钢管长 13 米。钻孔深度可达 50 米左右。 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、减振器总成 8、一杆外键 9 、一杆内键 10、弹簧座（托盘） 11、钻杆弹簧 12、方头 13、销轴 图 2 固定点分段加压式机锁式钻杆 二、 钻杆结构 1、 构 名 解 “ 杆 杆号” ：旋挖 机 杆是由数 直径大小不等的 管和内外 制成的杆套装而成， 其各 杆的名称从外向里分 定 ：第 1 杆；第 2 杆；第 3 杆?。 杆 构如 5（摩擦杆） 旋挖 机 杆通常 直径大小不等的多 无 管套装构成， 每 杆 管的外 按 120° 均布 有通 外 ； 除最里 一 杆外， 每 杆下管（ 度 500～1000 ㎜） 管内 弧面上 都 接（或安装）了内 （内 度 500～ 900 ㎜），形成 120°均布的三个内 槽，与其相 内杆的外 配装，留有足 的 隙，使外 能在内 槽内全 自由伸 滑 ； 除 1 杆外每 杆的上端部都 接（或安装）有 ； （a） 杆收 状 （ b） 杆断面 构 （ c） 杆伸出状 5 摩擦杆 构 外 的作用： 旋挖扭矩和加 力； 内 的作用：（ 1） 旋挖扭矩和加 力， （ 2）与相 内杆 管的径向定位； 的作用：（ 1）与相 外杆 管的径向定位， （ 2） 杆完全从其外杆向下伸出 ， 被 其外杆内 上端面 住，阻止 杆从其外杆下管滑落脱出。 摩擦杆各 杆上的外 是 在 管上 周 120°均布的 3 条（或 6 条）通 条， 无台 （无 加 点）。 机 杆各 杆上的外 是 在各 杆 管上 周 120°均布的 3 条（或 6 条） 有加 端面 （有台 ）或 面的 条。 最里 一 杆上端部 装有扁 ， 其与提引器相 接， 通 旋挖 机的主卷 、 将 杆吊起。 其下端部 装有方 ，杏彩体育官网 由它将 力 来的旋挖扭矩和加 力 具。 在 杆 的下部 装有减振 簧和 簧座（托 ） ， 两零件托着各 杆，在提、放 杆操作 减小各 杆的 性冲 ， 提引器、 和主卷 等零部件起 冲保 作用。 第 1 杆上端部 （装）有可与随 架的 支撑 接的法 ，通 螺栓与随 架 接； 在其上部安装有橡胶减振 ，以减小 杆 力 的冲 。 2、 杆的提升和伸放 杆在完全 状 被安装到旋挖 机上， 整根 杆的重量通 最内一 杆的扁 和提引器 相 接作用在主卷 上。 最内一 杆通 接 （或安装） 在其上的 和安装的 簧、 簧座（托 ）将各 杆托起（ 簧座的外径与一杆 管外径相同） 。 杆下放（伸出） ： 下放， 杆由于自重整体下降， 1 杆在 力 内 套内滑 下降。 当 1 杆上的减振 碰到 力 上平面 ， 1 杆被 力 托住，停止下降； 下放， 其余各 杆在重力作用下一起 下降。当第 2 杆的 碰到 1 杆下管内 上端面 ， 2 杆被 1 杆 住， 停止下降； 下放， 其余各 杆在重力作用下一起 下降。 当第 3 杆的 碰到 2 杆下管内 上端面 ， 3 杆被 2 杆 住，停止下降。如此 ，直到各 杆全部伸出， 将安装在最里 一 杆方 上的 具下放到孔底。 由此可 ， 各 杆的伸 出（下放）是由外向里 行的。 杆提升（ ） ：（以 5 杆 例）每次 束后， 提升， 5 杆 着 具一起向上 提升，同 5 杆向 4 杆内 。当 5 杆完全 入 4 杆内 ，安装在 5 杆上的 簧座（托 ） 将 4 杆托起， 着 4 杆一起上升， 同 4 杆、5 杆一起向 3 杆内 。 如此 ， 直到 5、4、 3、 2 各 杆全部 1 杆内，并且 1 杆也被 簧座托起在 力 内 套内滑 上升，直至 杆和 具全部提出地面。 由此可 ，各 杆的提升（ ）是由内向外 行的。 三、钻杆扭矩传递和加压原理 机在 孔作 ， 杆要将 力 的两个作用力 具， 一个是 周方向的旋挖扭 矩 M（ 周力 F）；另一个是 向的加 力 N。把 两个作用力从第 1 杆 第 2 杆；第 2 杆 第 3 杆?最末一 杆 具。 两个作用力的 是靠外 面一 杆下部的内 和其里面一 杆的外 相互作用完成的。 由于摩擦杆和机 杆加 力 的作用原理不同，故分开 述。下面均以第 1、 2 杆 例 述各 杆 旋挖扭矩 和加 力的原理。 摩擦式 杆（ 6） 6（ a）是 杆在非工作状 的示意 。 120°均布的三条通 外 和 120° 6 摩擦杆扭矩 和加 原理示意 均布的三 内 分 接在 2 杆 管外 和 1 杆 管内 上，δ 2 是内外 隙。 6（ b）是 杆在旋挖、加 状 的示意 。 力 通 其内 套的 将旋挖扭矩  M 1 杆， 1 杆 ，当右 内 上  2 杆外 后（  6（ b）） ，把扭矩 了 2 杆。 2 杆 ，把扭矩  3 杆，? 加 力是靠内外 的摩擦 的。 的加 力（ N）的大小 算如下： 假 ：（ 1） 杆、 具承受孔底土石料的 反扭矩 ： Mf=22tm； （2） 1、 2 杆扭矩 作用半径 ： R=195 ㎜ =0.195m； （3） - 摩擦系数 ： k=（在有泥 滑条件 ） ； ： F 周力 =M/R=22/=(t) ， F 正 力 = F 周力 =(t) ； f 摩擦力  =k× F 正 力 =× =(t)  ； N= f  摩擦力 =(t) 以上是以 SR220C旋挖 机 例， 并且假定 反扭矩与其最大 出扭矩相等， 即 Mf=M=22tm 算的加 力。 上 反扭矩比机器的最大 出扭矩要小得多， 因 松 的泥砂地 不会 具形成多大的 反扭矩； 硬 的 化岩 具截 在上 打滑， 不易 尺， 也 不能形成多大的 反扭矩。 反扭矩小→ F 周力小→ F 正 力小→ f 摩擦力小→ N 加 力小，所以摩擦式 杆 的加 力很小。 摩擦式 杆的 尺加 力主要来自于最末一 杆和 具的自身重量（φ 440-5 × 13m摩擦杆的第 5 杆重量 ：左右，一个φ 1.5m 的 砂 斗的重量 ： 2t 左右，加起来共左右） 。 加 油缸提供 力 的加 力 然很大 （20t ），但 力 内 套 与 1 杆外 的摩擦 和各杆内外 的摩擦 提供 具的 尺加 力却很小， 所以使用摩擦杆不 能在 硬地 施工作 。 摩阻式 杆加 方式， 由于 杆作旋 运 ， 杆 与 力 的 生正 力， 正 力 生摩擦力， 由于加 油缸 力 的加 作， 此摩擦力 杆 孔工作的 运 。 机 式 杆加 方式， 加 油缸的加 力通 力 的 端面与 杆加 点接触， 杆 孔工作的 运 。由于此方式需解 ， 有 解 不 底，容易造成卡 ，只有当 钻孔进给阻力大时才采用。 通过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，在埋钻的情况下，也可以用来起拔。 加压油路上装有平衡阀， 在不向加压油缸供油的情 况下，可以将动力头可靠地锁定在加压行程的任意位置上。 钻杆是钻机向钻具传递扭矩和压力的重要部件。其结构和功用见“第五章 钻杆及其应 用”。SR250旋挖钻机出厂标准配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（  14 米× 5 节），钻孔有效深度 可达  68 米。 SR220C旋挖钻机出厂标准配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（ 13 米× 5 节），钻孔有效深度 可达 58 米。可以配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（ 14 米× 5 节），钻孔有效深度可达 68 米。 SR200旋挖钻机出厂标准配用的钻杆是磨阻式四节钻杆（  13 米× 4 节），钻孔有效深度可 达 48 米。可以配用的钻杆是磨阻式五节钻杆（  13 米× 5 节），钻孔有效深度可达  58 米。 SR130旋挖钻机出厂标准配用的钻杆是磨阻式四节钻杆（  11 米× 4 节），钻孔有效深度可 达 42 米。 9、钻具 钻具是决定成孔效率的关键部件。 钻具有捞砂斗、土钻斗、螺旋斗、筒钻、清底钻斗、扩孔钻头等。可根据不同地质情况配置 不同的钻具，使钻机在大多数地质条件下都能高效作业。

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