对CFG长螺旋钻机动力头液压驱动方案的探究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com对CFG长螺旋钻机动力头液压驱动方案的探究中南大学机电工程学院陈义庄胡均平湖南冶金职业技术学院陈义庄—止．也摘要：介绍现有CFG长螺旋钻机的功能、现状与发展，针对现有电机驱动动力头难以实现分级调速以及对地层条件的适应能力差等问题提出了采用液压动力头的驱动方案；并就液压动力头的可行性方案进行了分析说明；在实践的基础上提出了液压驱动动力头的转矩自动调节系统，并针对动力头控制系统高压大流量的特点采用插装阀的理论设计，作了详尽的说明；还就动力头采用液压驱动方式

2、与电机驱动方式相比所具有的优势和潜力进行了初步的探究。关键词：长螺旋钻机动力头液压驱动方式kWX2和55kWX2，钻杆转速不能调节，同时受三1长螺旋钻机动力头的现状与发展环减速机的制约，输出转矩很难提高。事实上长螺旋CFG(水泥、粉煤灰、碎石桩施工方法的英文缩钻机还有很大的发展空间，比如钻机动力头可以由写)长螺旋钻孔机是钻孔灌注桩施工机械的主要机单速向多速发展『lj，以适合不同桩径和深度的要求，种，由于采取连续输土，具有施工效率高的优点，所提高施工效率，节约成本；提高输出轴转矩，增强钻以在各种成孔灌注桩施工机械中，它最被人们看好；机适

3、应性。电机驱动动力头的最主要缺点是钻具转由于其工作噪声小，对地基的破坏性小，在近年逐渐速调节不便；启动转矩小，对电网冲击大；对地层条代替过去基础施工经常使用的柴油锤，从而适应大件的适应能力差；质量大圈。中城市地下基础施工对噪声的要求。随着我国经济2动力头液压驱动方案的提出的发展和人们环保意识的提高，长螺旋钻机最近几年得到了大规模的应用。液压装置与电气装置相比在同等的功率下，液目前国内长螺旋钻机的生产厂家所用钻机动力压装置的体积小、重量轻、结构紧凑；液压装置工作头几乎都采用三环减速机加两台交流电机(其外形比较平稳，易于实现快速启动、制动

4、和频繁的换向；结构如图1所示)。电机功率一般为37kWX2、45能在较大的范围内实现无级调速；易于实现自动化；易于实现过载保护。由于液压传动的突出优点，制定了如下动力头改进方案。2．1动力头液压驱动方案的确定为了简化结构和节省成本，液压驱动动力头减速机构准备采用一级直齿轮减速器来实现(如图2)。减速比不能取得太大，否则会引起减速机体积庞大，重量太重。减速比初步定在6以下，工程实践中取4．2。要实现钻孔所需的最大转矩输出，则原动机的输出转矩应当比较大，初步估计在8kN·m左右。液压执行元件中能输出这样大转矩的元件主要有低速大转矩液压马达

5、和液压传动装置。国产的低速大转矩马达在材质及制造工艺上还有欠缺，可靠性及图1电机驱动动力头外形图一39—维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com较大转矩挡位，而这不仅不利于提高动力头的转速，还会造成较大的能量浪费，不适应于现代市场对工程设备节能的要求，因此此种方案不可取。方案二工作中根据需要，在控制室利用电磁换向阀来开关辅助动力。此方案，可以实现在工作中根据需要来调节输出转矩，但由于工程实践中，国产电磁换向阀工作的可靠性不高，且实际工作中容易损坏，而进口电磁换向阀又较为昂贵，使系统的生产成本

6、大为提高，因此此种方案也予以排除。方案三工作中根据需要，在控制室利用液控图2液压动力头传动原理图换向阀开关辅助动力。使用寿命方面不是十分令人满意。进口的低速大转与方案二相比，利用液控换向阀的工作可靠性矩马达虽然故障率低、寿命长，但是其价格很高，在有了较大的提高，但同时机身到动力头的管路由2我国现有市场条件下不利于推广。而对于液压传动根增至6根，不仅不利于节约成本，还会使整机布置装置，国内制造工艺已非常成熟，可靠性和价格方面显得凌乱。都比较令人满意。基于以上考虑，决定采用液压传上述方案均有缺陷，为了提高产品对市场的适动装置作为液压驱动动

7、力头的驱动执行元件圈。应性，实现生产中动力转矩的自动调节，新提出方案2．2动力头液压系统的设计的原理如图3所示。为适应市场上工程机械节能的趋势，且满足工(1)钻进时在第一阶段，钻杆钻入深度较小，程实践中不同地层条件对动力头转矩大小的不同要或土层钻进阻力不大时，在提高了钻机整体适应性求，在设计中采用多挡位动力驱动。即在钻进阻力的同时，为节能仅有两个主传动装置工作，此时由于较小时采用两个主液压传动装置(见图2，分别带动负载不大，系统的工作压力较小，来自泵站(由4台左上与右下两主动齿轮)驱动，随着钻进深度的增加37kW电机分别带动一台恒功率

8、变量泵组成)的液或遇到阻力较大的施工情况时，根据需要依次启动压油，几乎全部用于驱动两个主传动装置，因此更有另外两个辅助液压传动装置(见图2，分别带动左下利于提高钻杆的转速，进而便于浅土层钻屑土块的与右上两主动齿轮)，进而