旋挖钻机作业装置的动力学分析

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1、桥隧机械＆施工技术BridgeandTunnelMachinery&ConstructionTechnologyRMCM旋挖钻机作业装置的动力学分析DynamicAnalysisofWorkingDeviceofRotaryDrillingRig张红岩ZHANGHong—yan辽宁省交通高等专科学校机械电子工程系，辽宁沈阳11O122DepartmentofMechanicalandElectronicEngineeringLiaoningProvincialCollegeofCommunications，Shenyang110122，Liaoning，China【摘要】由于旋挖

2、钻机质量大、输出扭矩大，所以对旋挖钻机的主要部件进行力学分析十分重要。针对旋挖钻斗钻进过程、回转机构运动过程和变幅机构变幅过程进行了分析，能为旋挖钻机的设计提供一定的理论参考。【Abstract】Astherotarydrillingrigisveryheavyanditworksataveryhighpullingtorque，itisveryimportanttohaveadynamicanalysisonthemaincomponentsofworkingdeviceofrotarydrillingrigThedrillingprocess．themovementofswi

3、ngmechanismandtheluffingprocessofjibluffingmechanismwereemphasized．Thisanaly—Siscanprovidesometheoreticalreferenceforthedesignofrotarydriljingrig．【关键词】旋挖钻机；作业装置；动力学；变幅机构【Keywords】rotarydrilingrig；workingdevice；dynamics；luffingmechanism中图分类号：U445．31文献标志码：B文章编号：1000-033X(2011)12—0075-020引言机构、装载

4、机构和摩擦机构。动力头钻斗回转时切削阻力矢巨，为[”]旋挖钻机是用于大型桩基工程建设中的一种钻孔设l=(nh)2tan(R—R0)sinasiny／2sr(1)备，主要应用在高速铁路、地铁、高层建筑等灌注桩基的式中：——掘削比阻力(N·In)；建设中。旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、机动灵y——钭齿的切削刃后角(。)；活、噪声小、钻孔效率高、施工现场整洁等优点，是目前最n——钻斗齿数：先进的灌注桩钻孔设备目前采用的钻孔方式分为冲击——钻斗一次掘削深度(m)；钻孔、冲抓钻进、正反循环钻进、冲击回转钻进和旋挖钻——刀刃与土之间的摩擦角(。)；进等方式，其中旋挖钻进是灌注桩施工中最

5、先进的技术。R——回转斗半径(m)；相对于其他钻进方式，旋挖钻机具有钻进效率高、成孔质R回转斗顶尖半径(m)；量好和环境污染小的优点口1。——切削角(。)。不同的钻孔工艺对应不同的执行机构。根据功能原钻斗的装载机构为钻斗的内腔，一边靠切削刀切削，理分析，旋挖钻机可以分解为动力源、传动方式、行走方一边把切削下的土装入斗内。钻斗圆柱部分所消耗的阻式、定位方式、取土方式和提钻方式六个功能元。本文主力矩为要对旋挖钻斗钻进过程、回转机构运动过程和变幅机构M2=一rcRzo／4(2)变幅过程三个方面进行了动力学分析。式中：——土与钢的摩擦系数；p——土的比重(kg·in)；1旋挖钻斗受力分析

6、z——斗体高度(m)；主动土压系数。在钻斗钻土过程中．可将钻斗的掘削机构分为切削钻斗在掘削土过程中．由于受钻杆稳定性等因素的RMCM&c⋯一⋯。盱影响，钻斗与孑L壁之间会产生摩擦阻力矩，这个阻力矩可式中：，7——减速机效率；以利用朗肯主动土压理论来求解，摩擦阻力矩为——液压马达效率；=2~PRhotan0(3)，7——回转支承效率。式中：——钻斗半径(m)；n_一钻斗高度m)；3变幅机构受力分析——土内部摩擦角(。)；一土侧压力(N)。变幅机构是钻机重要的支承机构。以其工作装置为研钻斗受到总的阻力矩为究对象，受力如图1所示，对D点力矩∑=0，列平衡方程3cosiny-G,cos(

7、／3+6)=0(12)=∑(4)f+=G{【(13)一=02上车回转机构受力分析式中：——立桅杆受力；c点与D点之间的距离；回转过程的阻力矩由风载阻力矩、坡阻力矩、摩擦阻力矩和惯性阻力矩构成。由于风载产生的阻力矩相对较——的水平、垂直分力；小．所以忽略风载对钻机回转的影响。根据刚体绕定轴转G——重力：动微分方程，则惯性阻力矩为d。——G点到铰点D点的距离(m)；——刀为钻桅与水平面夹角(。)；==(5)’一立桅油缸与钻桅夹角(。)；式中：￡——启动时间(s)；d——G与铰点c、D