一种跨步行走式锚杆钻机的设计.pdf

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1、安徽建筑2012年第4期(总185期)红走式锚杆钻机的设计DesignofJumbolterofaSteppingWalkingType彳;;文华(安徽省建设工程勘察设计院,安徽合肥230001)——●■●I_●一摘要:文章介绍了一种跨步行走式锚杆钻机的设计。分别从动力系t-==-统、液压系统、行走系统三个方面阐述了锚杆钻机设计过程中遇到的●——一重点难点问题,并提出了较好的解决方案:使用电动机和变频器组合来解决动力源问题;使用多种液压缸,解决钻机的支撑、换杆、推进、移动等多种动作需求;巧妙设计了一种行走机制,解决了钻机短距离行走的问

2、题。经过合肥地区小范围推广验证。该型钻机是一种经济适用、节能环保,效率高的钻机。关键词:钻机;螺旋杆;跨步行走;液压中图分类号:U455.3*2文献标识码:A文章编号:1007—7359(2012)04—0059—03(①钻杆;②动力头导轨;③变频控制器;④减速杌;⑤电动机)图1动力系统1前言及设计目的进入2l世纪以来,国内基础设施及房地产行业进入一个飞速发展的阶段。大量土木工程的施工不仅造就了一系列新兴建的建筑物,同时促进了新设备、新技术、新工艺的革新和发展,筑岩土工程施工中使用的锚杆钻机也不例外。机目前国内主要的施:【钻机现状如下

3、:打岩石的钻机,已做械到机械自动换杆,能实现较高效率打钻,但钻杆仅限于打岩石的光杆钻杆,无法在岩土工程施工中推广;跟管钻机,该钻机利用高压水排土,施工中人工换杆劳动强度大、效率低,由于使用水排土,使工作面产生大量泥浆,造成施工环境恶劣;旋喷钻机,利用高压水泥浆和土混合包裹钢绞线或拉杆来实现钻孔,(①退换杆咬合缸;②反力拉伸缸;③支撑缸;④行走驱动缸;⑤液压控施工中人工换杆劳动强度大、效率低,水泥浆排土使工作面产制箱;⑥电动油泵;⑦动力头给进驱动缸)生大量泥浆,造成环境污染;螺旋杆水钻机,该型钻机使用螺旋图2液压系统片和水排土,利用高压

4、水将土带出,但人工换杆效率也低下,同时水排土使工作面产生大量泥浆;螺旋杆风钻机,该型钻机使在各种钻杆中,螺旋杆是最适合土工施工环境的。使用螺用螺旋片和高压风排土,工作面产生大量粉尘和碎土,造成不旋杆打钻时,排土方式有几种:利用高压风或者高压水,将土排安全因素,并且污染环境。出孔洞,另外还可以使用强扭矩,使螺旋片转动将土带出到孔国内现有钻机有的机械性能较为先进,但是不适合岩土工洞口。前两种排土方式污染环境,不宜采用。使用强扭矩将螺旋程施工的土工环境;有的钻机则使用了螺旋杆这种在土工环境杆转动将土排出,是一种较为理想的办法。因此,如何获得

5、强中效率较高的钻杆,但是受制于机械性能低下及动力系统马力大、持续的动力,是设计中需要解决的首要问题。不足,采用了污杂环境的排土方式,如高压力和高压风排土,并其次。如何提供钻杆给进过程中的反力及各种稳定支撑,且由于没有机械辅助,换杆必须由几名工人协作完成,效率非是设计中另一个需要考虑的问题。钻杆给进的推进系统必须是常低。因此,我们希望设计一种专门针对岩土施工的钻机,无污一种非刚性的,能够平稳运动,并能提供自动过载保护的系统。染,动力充足,机械效率高,经济适用,便于推广。推进系统不会因为操作工人的失当操作,造成扭矩动力过载、钻杆卡死等情况

6、。钻机工作时,受到各种因素影响,需要使整个2设计思路系统重心稳定,设计中也要考虑到。安另外,在诸如边坡支护等岩土施工过程中,孔位之间距离徽经常较短。如何解决钻机在两个孑L位之间的自行移动,而不需建借助人工或者启吊设备,也是钻机设计中需要考虑的一个问筑收稿日期:2012-05-29题作者简介:徐文华(1956一),男,安徽合肥人,工程师,主要从事建筑机械施工与检测方面的工作圈2012年第4期(总185期)安徽建筑虽雪动力匹配在合肥地区膨胀土施工环境,机器在45rain时间内即可钻孔达到30m,满足使用需求,又达到较高的安全系数。选取电动

7、机作为动力源产生了新的问题:钻孔时电机需要频繁的正反启动,电机的启动瞬时电流极大机械冲击强,容易损坏减速箱和电机;直接连接三相电时,使用普通开关极易产生火花,对施工产生安全隐患;如果直接连接三相电,将只能输出固定的转速,无法调节电机转速来实现对不同地质的钻孔速度。为解决这些问题,选取三相变频器作为电动机的电源控制,设置变频器的输出启动时间及电流控制,可以解决频繁启动时电流过大的问题;通过数码控制变频器输出,解决了电火花的产生及静电等安全问题;通过改变电机输入电源的频率,使电动机可以工作在不同的转速。3.2液压系统设计推进系统需能使钻杆

8、前进平稳运动,并且当钻杆打到较为坚硬的土层时,能提供相应较大的反力,亦能防止工人过分推进钻头而导致过载或卡死等情况发生。另外,由于钻杆选取螺旋钻杆,当土质较为疏松时,钻杆会在螺纹的带动下自动住孔(①支撑缸;②底盘;③转盘

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