旋挖钻机稳定性研究-论文.pdf

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1、机械与电子Sc科ience&技Tech视nology界Vision科技·探索·争鸣旋挖钻机稳定性研究张震董征(河南交通职业技术学院，河南郑州450000)【摘要】本文详细解读旋挖钻机在钻杆加压和钻杆提升两种工作状态的下，静态与动态的计算方法根据工程经验对旋挖钻机稳定性安全系数．质心配比提出自己观点，给设计工作进行指导，并提出相应的解决方法【关键词】旋挖钻机；稳定性；计算方法0引言加压倾翻力矩：MFN~(R1+L)=(G4)(Rl+L)kN·mm(3)式中：——钻具最小回转半径．mm旋挖钻机是我国近年来才引进发展起来的一种施工设备，它是

2、风力倾翻力矩：M~qxF．,xhkNmm(4)机、电、液一体化的高度集中，具有机械化自动化程度高、环保性能好、式中口——风载荷．考虑8级风力．取0．25kN／m2钻孑L效率高、进度快、质量可靠、机动性能好、多功能性、地层适应性强．一钻机迎风面积。m等特点．代表着桩工机械的发展方向．深受施工部门的青睐。但是由于h．一风力作用中心距地面高度，mm施工现场地形复杂、地质层情况的不同，旋挖钻机的作业条件和作业工况复杂多变．从而易引发出许多难以解决的问题。例如，钻机倾覆，重心偏移量：5x：(5)b目前国内的旋挖钻机的技术性能还达不到用户满意的水

3、准．一些重要的大型基础工程的建设都仍要依赖国外进口的旋挖钻机。因此对旋挖则动态稳定角：c~e=arctan—L+X,-Ax_-一(6)钻机稳定性进行分析．将有助于我国国产钻机的发展．满足国家建设』和施工企业的迫切需求设计应保证otu>5。．以免钻机向后倾翻1-3钻机提升稳定性计算1旋挖钻机稳定性的计算当钻机提升时．当变幅动臂处于水平位置时钻具处于最大回转半根据旋挖钻机的工作工程．我们选取钻杆加压，提升钻杆两个工径位置。该工况由于整机重心前移使钻具提升稳定性最差。由该工况作过程来进行稳定性的计算各主要部件的重心坐标xi~yi，求出该工况

4、钻机整机重心坐标X、Y。1．1旋挖钻机稳定性坐标系的建立1,3．1静态稳定性计算旋挖钻机各主要部件的重量不完全对称于主机纵向中心线，即使按照《钻机安全标准》的规定，当钻机纵向提升作业时，倾翻点在有一些偏差对整机稳定性计算的影响并不大。在进行钻机稳定性计算履带导向轮中心线与地面的交点B处：钻机横向提升作业时，倾翻点时．以回转中心线与地面的交点为坐标原点建立两维直角坐标系。在前面履带承重轮外缘与地面的交点D处1．2钻机加压稳定性计算静态稳定角：=aretanI~+At(7)钻机在加压钻进时．钻杆在动力头加压力的作用下向下钻进，』t根据作用

5、力与反作用力的原理，钻机将受到地面给予的反向加压力，式中：L=min{L1，L2l它与大小相等，方向相反。当钻具处于最小回转半径位置时，由于设计应保证a,>lO。．以免钻机向前倾翻。该工况整机重心后移．导致钻机加稳定性最差。由于钻杆可在动力头1．3．2动态稳定性计算内上下滑动．故计算稳定性可不考虑钻斗、钻杆和随动架的重量。可由提升倾翻力矩：FL)kN·mm(8)该工况各主要部件的重心坐标yi，求出该工况钻机整机重心坐标式中：R广钻具最大回转半径置、y。钻机纵向加压和横向加压稳定性计算。又由于当钻机横向加压L=min仁1，L2}时．钻机

6、的倾翻始点与倾翻线距离远小于纵向加压时的距离，因此仅由式(4)、(5)求得该工况动态稳定角：需计算横向加压的情况即可。L-X,-Ax—Otd=arctan——～(【9)，当施加在动力头上的加压力为时．机锁钻杆作用在动力头上1的反力为．设计应保证d>5。，以免钻机向前倾翻。(C,)kN(1)式中：——传动效率，考虑动力头在桅杆上滑动等因素，取k=0．9～2结论与评价12．1安全系数的评价方式——施加在动力头上的加压力．kNG—一动力头的重量．kN∑M1．2．1静态稳定性计算根据s=——，M为稳定力矩，M为倾翻力矩S作为安全系数按照《钻机

7、安全标准》(EN791：1995)(以后简称标准)的规定，当∑M钻机进行纵向加压时，倾翻点在履带驱动轮中心线与地面的交点；当应取在1．8—2较为合适．对于较为沉重的25T以上的钻机应取在2钻机进行横向加压时，倾翻点在后面履带承重轮外缘与地面的交点。以上较为合适根据《钻机安全标准》，该工况钻机静态稳定性计算如下：2．2整机质心的设计静态稳定角：=arctan—L__T+，A—t(2)由整机的质心应放在距回转中心0．6—O．7较为合适．若放的过J远．将会使机器回转机构受偏载过大，而导致寿命的下降，若放的过式中：L=min{Ll，L2)近．

8、则会使稳定性降低，从而影响安全使用。L——履带行走装置的轮距之半．mm2．3底盘质量比L『_一履带最大展开时承重轮外缘至回转中心的距离，mm根据稳定性计算及力学相关知识．加大底盘质量．会使稳定性坐设计应保证oe,>lO~