YZ100型全液壓非開挖鉆機(jī)設(shè)計-總體設(shè)計說明書（論文）【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 頁 全液壓非開挖鉆機(jī)設(shè)計（一） 總體設(shè)計 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 摘要 非開挖導(dǎo)向鉆機(jī)是非開挖技術(shù)中發(fā)展最快的一種機(jī)械設(shè)備。這種設(shè)備可以廣泛的應(yīng)用與市政、灌溉等工程中的管道、電纜的鋪設(shè)。 在本設(shè)計中廣泛的吸收和借鑒了其它一些鉆機(jī)的優(yōu)點，在一些地方做了改進(jìn)性嘗試。在主梁導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)方面采用了雙燕尾結(jié)構(gòu)，有效的解決了動力頭使用一段時間后松動的現(xiàn)象，保證了鉆機(jī)在工作中的穩(wěn)定性；采用了橡膠履帶，適合在城市硬制和比較松軟的路面上行駛；液壓加緊擰卸機(jī)構(gòu)，保證了鉆桿的連接力，提高了工 作效率。 采用非開挖技術(shù)進(jìn)行地下管線的施工是現(xiàn)代工程機(jī)械發(fā)展的需要，因而非開挖鉆機(jī)迅速的得到應(yīng)用和推廣是當(dāng)今世界非開挖工程發(fā)展的趨勢。 關(guān)鍵詞：非開挖，導(dǎo) /定向鉆機(jī)，動力頭，主梁，錨固 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 頁 u a in of be in of of to in of to an in a of of of is in or of is of so be it is 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 頁 目錄 . 1 引言 . 1 非開挖技術(shù)的介紹 . 1 國內(nèi)外非開挖技術(shù)的發(fā)展 . 4 本設(shè)計的分析和特點 . 6 . 8 開挖鉆進(jìn)技術(shù)的施工工藝 . 8 要方案的構(gòu)思與分析 . 9 進(jìn)給 /回拖機(jī)構(gòu)的設(shè)計和選型 . 9 動力 頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計和選型 . 14 鉆桿加持 擰卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計 . 16 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和選擇 . 18 導(dǎo)向滑架 變角機(jī)構(gòu)的設(shè)計 . 21 泥漿系統(tǒng)的設(shè)計 . 21 走系統(tǒng)（底盤）的設(shè)計與選型 . 22 動機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計與選型 . 24 桿裝卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計 . 24 固裝置的設(shè)計 . 25 滑系統(tǒng)的設(shè)計 . 25 3 主要參數(shù)和零部件的設(shè)計計算 . 26 總體的結(jié)構(gòu)和布局 . 26 整機(jī)參數(shù)的計算 . 27 工作機(jī)構(gòu)進(jìn)給力的計算 . 27 鉆機(jī)回拖力的計算 . 27 回轉(zhuǎn)扭矩的計算 . 28 頭轉(zhuǎn)速的確定 . 28 進(jìn)速度的確定 . 29 機(jī)功率的計算 . 30 要外形參數(shù)的計算 . 32 底盤的設(shè)計及計算 . 34 履帶的設(shè)計 . 34 履帶 強(qiáng)度的計算 . 35 驅(qū)動輪的設(shè)計 . 36 驅(qū)動輪強(qiáng)度計算 . 37 支重輪的設(shè)計 . 38 支重輪強(qiáng)度校核 . 39 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 頁 拖輪的設(shè)計 . 41 導(dǎo)向輪的設(shè)計 . 41 導(dǎo)向輪強(qiáng)度的校核 . 43 張緊裝置的設(shè)計 . 44 鉆機(jī)行走牽引力的計算 . 47 履帶和地面的附著力的計算 . 48 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 . 48 鏈條的設(shè)計與選擇 . 48 鏈條靜力強(qiáng)度的驗算 . 50 鏈輪的設(shè)計與計算 . 52 鏈輪鍵的設(shè)計與選擇 . 55 主動鏈輪軸的設(shè)計與校核 . 55 從動鏈輪軸的設(shè)計與校核 . 58 鏈輪軸軸承的設(shè)計與計算 . 60 主梁的設(shè)計計算 . 62 導(dǎo)軌的設(shè)計計算 . 64 動力頭滑板的設(shè)計與計算 . 66 動力頭 緊固螺栓的選擇與校核 . 67 動力頭滑板連接焊縫的校核 . 70 鏈輪軸軸承座的設(shè)計 . 72 鏈條總 長度的確定 . 74 主梁整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性的校核 . 74 夾持?jǐn)Q卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計 . 76 軸承端蓋 的設(shè)計 . 78 主梁兩端端蓋板的設(shè)計 . 79 . 80 . 80 本機(jī)的操作環(huán)境 . 80 非開挖鉆機(jī)安全使用規(guī)則 . 80 . 81 加工制造條件 . 81 使用技術(shù)條件 . 81 收及涂漆技術(shù)條件 . 82 志及包裝 . 84 參考文獻(xiàn) . 86 結(jié)束語 . 87 致謝 . 88 附錄 . 89 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 頁 引言 非開挖鋪管技術(shù) （ 是指利用巖土導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)等手段，在地表不挖槽的情況下，鋪設(shè)、更換或修復(fù)各種地下管線的施工新技術(shù)。 它是 20世紀(jì) 70年代末在西方發(fā)達(dá)國家興起并逐漸走向成熟的地下管線鋪設(shè)、修復(fù)和更換的新技術(shù)。在經(jīng)歷了一個世紀(jì)的發(fā)展，非開挖技術(shù)不斷的借鑒、吸收相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識來完善自己。特別是近幾十年 ，由于城市、交通、通訊等事業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要在地下鋪設(shè)大量的管道、電纜等各種管線。而這些管線之中有些需要穿越城市建筑物、公路、江河湖泊、鐵路干線、機(jī)場跑道、名勝古跡等不允許使用開挖的方法施工。因此非開挖技術(shù)迅速的發(fā)展起來。與傳統(tǒng)的挖糟施工法相比，非開挖施工技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合成本低、社會效益顯著等優(yōu)點。因此，有人稱其為地下管線施工的一項技術(shù)革命。近幾年人們對居住環(huán)境狀況越來越重視。并且保護(hù)環(huán)境、愛護(hù)環(huán)境、治理環(huán)境已經(jīng)成為當(dāng)代人生活的一大主題，而非開挖的施工方法能夠適應(yīng)這種環(huán)保要求 ，所以許多人對非開挖技術(shù)寄于厚望。 與傳統(tǒng)的開挖施工法相比具有如下的特點： (1)引入了管線軌跡的測量和控制； (2)大大提高了鋪管能力 (長度 2000m，直徑 3m)； (3)快速高效； (4)增強(qiáng)了在復(fù)雜地層條件下施工的能力； (5)使管道的原位修復(fù)成為可能。 非開挖技術(shù)的介紹 1. 非開挖技術(shù)分類 (按施工工藝 ) 非開挖技術(shù)措施按施工工藝可分為：導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)、遁地穿梭矛鋪管技術(shù)、頂管掘進(jìn)機(jī)鋪管技術(shù)、頂管鋪管技術(shù)。 其中導(dǎo)向鉆進(jìn)法以對地表干擾少、施工速度快、方向可控制、精 度高 (偏差在 396優(yōu)點，發(fā)展極為迅速。與買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 頁 其配套的各種施工工藝、設(shè)備、儀器也迅速發(fā)展起來了，其中導(dǎo) (定 )向鉆機(jī)是發(fā)展最快、使用最多、適應(yīng)性最強(qiáng)的設(shè)備之一。 非開挖鉆機(jī)導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)是指利用地表放置的鉆機(jī)、隨鉆測量儀器、鉆具等，沿鋪設(shè)管線的設(shè)計軌跡鉆成一個先導(dǎo)孔，然后回拉擴(kuò)孔，將孔徑擴(kuò)大到鋪管要求的口徑，并將管線同步或分步拉入，實現(xiàn)非開挖鋪管。如圖（ 1 圖 1開挖施工技術(shù)原理 導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖鋪管技術(shù)的關(guān)鍵部分是先導(dǎo)孔鉆進(jìn)技術(shù) ，它是利用放置在鉆頭附近的探頭發(fā)射信號，地表導(dǎo)向儀器可隨時測出鉆頭位置、深度、頂角、工具面向角等參數(shù)，與鉆機(jī)配合及時調(diào)整鉆孔方向，實現(xiàn)有目標(biāo)的引導(dǎo)式鉆進(jìn)即導(dǎo)向鉆進(jìn)。導(dǎo)向鉆進(jìn)中，采用了帶斜面的非對稱式鉆頭，當(dāng)導(dǎo)向鉆頭勻速回轉(zhuǎn)時，在鉆進(jìn)推力 P 作用下，土層作用在造斜面上的反力 P的方向也是沿圓周作均勻變化的。如果鉆頭周圍的土層硬度大致相同，在不考慮鉆頭本身重量的情況下，在一定時間內(nèi)即可認(rèn)為反力 P對鉆頭的作用互相抵消。與此同時，水射流在孔底切出相同深度的圓槽 (見圖 2A) ，導(dǎo)向鉆頭進(jìn)行保直鉆進(jìn)。 當(dāng)鉆桿只給進(jìn)不 回轉(zhuǎn)時 ， 即只有推力 P 作用時，則反力 P作用方向始終朝著某一方向，與此同時，水射流也只沖蝕該方向上的土層 (見圖 1因此鉆買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 3 頁 頭將有朝向該方向的趨勢，從而實現(xiàn)造斜鉆進(jìn)。因此，鉆機(jī)操作人員可根據(jù)測出的鉆進(jìn)參數(shù)判斷鉆孔位置與設(shè)計軌跡的偏差 ， 并隨時進(jìn)行調(diào)整，確保鉆孔沿設(shè)計軌跡前進(jìn)。 圖 1 導(dǎo)向鉆頭工作原理 在 導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù) 施工中分為兩步：導(dǎo)向鉆進(jìn)作業(yè)和鋪管作業(yè) 導(dǎo)向鉆進(jìn)作業(yè)：首先準(zhǔn)備好鉆孔工具，將發(fā)射器裝入探頭容納管內(nèi)，連接到緩沖桿上，再通過鉆桿存取裝置把第一節(jié)鉆桿和緩沖管連接；鉆機(jī)就位，調(diào)整 好鉆機(jī)傾角，錨固好鉆機(jī)，安裝好接地裝置，即可準(zhǔn)備鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)的同時啟動泥漿泵并開始輸送泥漿。鉆進(jìn)的導(dǎo)向是通過地表接收器接收探頭容納管內(nèi)的發(fā)射器發(fā)出的信號，測出鉆頭的傾斜角、轉(zhuǎn)角和深度，鉆機(jī)上的遠(yuǎn)程顯示儀同時顯示接收器上的傾斜角、轉(zhuǎn)角和深度，鉆機(jī)操作員就可依據(jù)此信號調(diào)整鉆進(jìn)軌跡。若需直線前進(jìn)時，使鉆桿在向前推進(jìn)的同時繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，即可保持鉆桿保持直線前進(jìn)；若需改變鉆進(jìn)方向時，動力頭停止旋轉(zhuǎn)，調(diào)整鉆頭導(dǎo)向板的方向朝向所需方向，使鉆頭只向前推進(jìn)，既可造斜鉆進(jìn)。同時監(jiān)測鉆頭的傾斜角、轉(zhuǎn)角和深度，待達(dá)到所需方向后，繼續(xù)保 持直線鉆進(jìn)；整個鉆進(jìn)過程需不斷進(jìn)行調(diào)整，以保持與設(shè)計的鉆進(jìn)軌跡相近，直至導(dǎo)向鉆孔完成。 導(dǎo)向孔軌跡如圖（ 1 鋪管作業(yè)：導(dǎo)向鉆孔完成后，根據(jù)土壤類型、鋪管直徑大小的不同，選擇不同的回擴(kuò)孔裝置，進(jìn)行一次或多次的回擴(kuò)，直至達(dá)到所需孔徑。最后一次回擴(kuò)孔時，通過萬向節(jié)與需鋪設(shè)的管道相連，把管道從導(dǎo)向孔中拉出直至鋪管結(jié)束。整個回擴(kuò)鋪管過程均需泥漿供應(yīng)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 4 頁 圖 1向孔軌跡示意圖 圖 1回拉擴(kuò)孔鋪管過程示意圖 國內(nèi)外非開挖技術(shù)的發(fā)展 1 非開挖定向鉆機(jī)及國 外發(fā)展現(xiàn)狀 非開挖定向鉆機(jī)是目前廣泛使用的一種主要非開挖施工機(jī)械。定向鉆進(jìn)技A B C D a 1 a 2 L 2 L L 1 R 2 R 1 H 第 二 造 斜 段 直 孔 鉆 進(jìn) 段 第 一 造 斜 段 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 5 頁 術(shù)是將石油工業(yè)的定向鉆進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)的管線施工方法結(jié)合在一起的一項施工新技術(shù) ， 是對地下管線施工的一次技術(shù)革命。此項技術(shù)不破壞城市道路 ， 可鋪設(shè)燃?xì)狻⒐?、供水、排水、石油管?， 同時可完成電力、電訊、光纜等管線的鋪設(shè)。非開挖定向鉆進(jìn)技術(shù)起始于上世紀(jì) 70 年代末期。隨著該技術(shù)與裝備的不斷改進(jìn)和完善，于上世紀(jì) 80 年代中期在發(fā)達(dá)國家才逐漸被人們認(rèn)可和接受 ，并得以迅速發(fā)展，并以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢和廣闊的市場前景得到了世界各國的重視。例如 :美國政府 在 1994 財政年度批準(zhǔn)了總投資為 2. 5 億美元的“先進(jìn)的鉆探和掘進(jìn)技術(shù)國家計劃” ，并把此項技術(shù)列入城市技術(shù)設(shè)施和建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，以增強(qiáng)美國在該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先地位和市場競爭優(yōu)勢。英國的曼徹斯特工業(yè)大學(xué)、德國的波鴻大學(xué)等先后設(shè)立了非開挖技術(shù)專業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，從而使非開挖技術(shù)成為企業(yè)參與、政府支持、社會提倡的一個新的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。目前憑借雄厚的技術(shù)實力和財政支持，日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)產(chǎn)品和裝備基本上壟斷了地下管線非開挖定向技術(shù)市場。國外生產(chǎn)非開挖定向鉆機(jī)設(shè)備的主要公司有美國 司、 司、 司、 司等。美國 司生產(chǎn)的 平導(dǎo)向鉆機(jī)鋪設(shè)直徑最大為 0. 8 m ， 可一次性穿越 500 m。 2 國內(nèi)非開挖定向鉆機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 非開挖技術(shù) (作為一項新興產(chǎn)業(yè)在我國方興未艾，進(jìn)口產(chǎn)品正大量涌入我國市場，而我國同類產(chǎn)品的開發(fā)尚處于初始階段，只有較短的發(fā)展史。但在此期間，我國也初步形成了非開挖定向鉆機(jī)行業(yè)。 (1) 我國建立了自己的非開挖裝備設(shè)計與研制基地，初步具備了全方位研制、開發(fā)各類非開挖施工裝備的 能力，并開發(fā)出了一定數(shù)量和規(guī)格的作業(yè)裝備。這些基地包括河北廊坊勘探技術(shù)研究所、原地質(zhì)礦產(chǎn)部中國地質(zhì)裝備集團(tuán)技術(shù)中心、徐州工程機(jī)械集團(tuán)、中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司、上海隧道股份有限公司、中南冶金機(jī)械廠、宣化英格索蘭公司、北京煤礦機(jī)械廠、山東探礦機(jī)械廠、重慶探礦機(jī)械廠、石油物探局裝備制造廠、河南暢通電信管道工程有限公司 ， 以及部分高?？蒲性核?， 如清華大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、重慶大學(xué) (含原重慶建筑大學(xué) ) 、吉林大學(xué) (含原長春科技大學(xué) ) 、煤炭科學(xué)研究院上海分院、上海市政工程研究院、浙江大學(xué)等。 (2) 涌現(xiàn)出一批地下 管線非開挖施工企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計 ， 由于環(huán)境保護(hù)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 6 頁 意識的加強(qiáng) ， 在北京、上海、天津、深圳、廣州、成都、南京等地組建的非開挖專業(yè)建設(shè)公司約 100 家。這些企業(yè)目前雖然面臨著市場運(yùn)作不完善 9 、缺少應(yīng)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、沒有定額可循、投資規(guī)模普遍較小、受資金的限制等困難 ， 但由于其技術(shù)含量高 ， 項目市場回報率一般維持在工程總額度的 30 %左右。從項目性質(zhì)看，上述企業(yè)已初步涉足非開挖技術(shù)的各個領(lǐng)域，并積累了較好的施工經(jīng)驗 ， 為今后的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。 國內(nèi)生產(chǎn)的主要非開挖定向鉆機(jī)產(chǎn)品有 :中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究 所生產(chǎn)的 5、 8、 10 拖式非開挖定向鉆機(jī) ； 12 、 20、 40 自行走非開挖定向鉆機(jī)。連云港黃海機(jī)械廠與首鋼地質(zhì)勘察院共同開發(fā)的 12、 15 水平定向鉆。北京派普萊非開挖技術(shù)有限公司開發(fā)的平定向鉆。另外 ， 還有中南冶金機(jī)械廠生產(chǎn)的 5 小型導(dǎo)向鉆機(jī)、天津市政三公司生產(chǎn)的 140 - 300 水平鉆機(jī)等。以上國內(nèi)生產(chǎn)的水平定向鉆整機(jī)性能較差，適應(yīng)范圍小。雖然應(yīng)用了液壓控 制技術(shù)，但主要以電機(jī)作為動力源，不能滿足野外作業(yè)的需要，且功能較少，自動化程度不高，無節(jié)能措施，更換鉆桿基本上靠人工安裝，作業(yè)效率低，操作人員的勞動強(qiáng)度大。雖然價格較低，但可靠性不高 ， 在國內(nèi)市場上無法與國外產(chǎn)品抗衡。與發(fā)達(dá)國家相比，我國非開挖技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在很多問題。在裝備研發(fā)方面，目前主要是投入的力度不夠，缺乏產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和研發(fā)的系統(tǒng)組織。 目前 ， 國內(nèi)長沙中聯(lián)公司與英國保路捷公司最新合作生產(chǎn)了 平定向鉆孔機(jī)。該鉆機(jī)采用了全負(fù)載敏感控制技術(shù) ， 橡膠履帶行走底盤 ， 柴油機(jī)作為動力源，與主機(jī)分體安裝。主機(jī) 自動化程度有所提高，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。但在節(jié)能控制、人機(jī)工程、作業(yè)穩(wěn)定性、運(yùn)輸?shù)姆奖阈缘确矫嫔杏写M(jìn)一步完善。 2002 年底 ， 徐工集團(tuán)成功開發(fā)了 平定向鉆機(jī)，在上海工程機(jī)械博覽會上受到了各國同行的廣泛關(guān)注 ， 目前處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。但是與國際名牌水平鉆機(jī)相比 ， 其自動化水平還存在一定的差距。 本設(shè)計的分析和特點 體設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到其他零部件的設(shè)計和整機(jī)工作的科學(xué)性、合理性、安全買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 7 頁 性。 總體設(shè)計的目的是對 鉆機(jī)進(jìn)行綜合的分析，提出切實可行的方案。對鉆機(jī)來說，鉆機(jī)的扭矩、進(jìn)給力、回拖力是設(shè)計的重要指標(biāo)，而鉆機(jī)的扭矩比回拖力更為重要，因為通過增加液壓系統(tǒng)的壓力或使用類似其他方法可以很容易的改變回拖力著項參數(shù)，而增加推進(jìn)和回拖力需要發(fā)動機(jī)增加的功率很小，所以增加鉆機(jī)回拖力的方法很容易實現(xiàn)。鉆孔的形成鉆機(jī)的扭矩和鉆井液來完成，而不是鉆機(jī)的推力和拉力。在施工中，鉆機(jī)在大部分時間要進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，以實現(xiàn)對土層的切削，所以鉆機(jī)的扭矩是非常關(guān)鍵的。鉆桿是導(dǎo)向鉆進(jìn)過程中關(guān)鍵的部分之一。在反向擴(kuò)孔回拉管線作業(yè)時，鉆桿承受較大的拉 力和扭矩。此外當(dāng)鉆桿在彎曲和回轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作時，它的受力情況將更加復(fù)雜。因此它應(yīng)該具有高彈性、高強(qiáng)度、耐高壓等特征。 在主梁的進(jìn)給 /回拖機(jī)構(gòu)，我們采用了液壓馬達(dá) 鏈條傳動的機(jī)構(gòu)方案。在底盤履帶上，采用了橡膠履帶的設(shè)計方案，以適應(yīng)在城市內(nèi)進(jìn)行施工的要求。 本鉆機(jī)為了達(dá)到比較好的性能還采用了好多優(yōu)化方案，并結(jié)合同組的其他同學(xué)完成了 是還有許多不合理和錯誤的地方，希望老師給于指出，為以后從事該類的設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 8 頁 我國非開挖技術(shù)的市場前景與現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程密切相關(guān)。為了實現(xiàn)十六大提出的 2020 年前全面建成小康社會的目標(biāo) ， 必須加快城市化進(jìn)程。地下管線的新建、更新和修復(fù)都是必不可少的。這為我國非開挖技術(shù)的發(fā)展提供了有利的市場和環(huán)境條件。非開挖定向鉆機(jī)的應(yīng)用前景可預(yù)測如下 : (1) 城市發(fā)展為非開挖技術(shù)提供的市場； (2) 勞動力成本的提高和地下管線埋深的增加將加快非開挖技術(shù)的推廣應(yīng)用； (3) 我國油、氣輸送管線為非開挖定向鉆機(jī)提供了用武之地； (4) 環(huán)保要求和社會公眾意識將促進(jìn)非開挖定向鉆機(jī)的應(yīng)用。 隨著環(huán)保意 識的逐漸加強(qiáng)，開挖道路進(jìn)行地下管線施工導(dǎo)致的社會問題、交通問題和環(huán)境污染問題已越來越受到人們的關(guān)注。市政管理部門限制開挖道路鋪管的法規(guī)將陸續(xù)出臺，對非開挖技術(shù)的推廣應(yīng)用無疑會產(chǎn)生極大的推動作用。隨著非開挖定向鉆機(jī)作業(yè)水平的提高 ， 政府出臺的環(huán)保規(guī)定將會越來越嚴(yán)格。 在設(shè)計過程中，考慮到我國著項技術(shù)起步比較晚但是發(fā)展迅速的特點，故結(jié)合我國自行研制開發(fā)的非開挖設(shè)備，吸收國外先進(jìn)的技術(shù)，考慮到我國特有的地理環(huán)境，設(shè)計出了著套設(shè)備。該設(shè)備與國外先進(jìn)的全電子和智能化同類設(shè)備還存在很大的差距，但是就本身的工作情況和用途而 言，是能夠適合我國目前的城市施工要求的。參考國產(chǎn)的幾款非開挖鉆機(jī)，并對其進(jìn)行了充分的改進(jìn)設(shè)計出了這臺設(shè)備?，F(xiàn)將部分機(jī)構(gòu)方案作出一定的分析和抉擇。 開挖鉆進(jìn)技術(shù)的施工工藝 非開挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)施工過程中主要環(huán)節(jié)是導(dǎo)向鉆孔和回拉擴(kuò)孔。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 9 頁 導(dǎo)向孔施工步驟主要為：探頭裝入探頭盒內(nèi)；導(dǎo)向鉆頭連接到鉆桿上；轉(zhuǎn)動鉆桿，測試探頭發(fā)射是否正常；回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 2成導(dǎo)向孔，開始按設(shè)計軌跡施工。 擴(kuò)孔施工是導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖施工技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，擴(kuò)孔的目的主要是減小鋪管時的阻力。目前，采用最廣泛的是回拉擴(kuò)孔法 下 面是施工中一種導(dǎo)向儀的工作原理示意圖。 圖 1無線式導(dǎo)航儀工作原理示意圖 要方案的構(gòu)思與分析 進(jìn)給 /回拖機(jī)構(gòu)的設(shè)計和選型 進(jìn)給 /回拖機(jī)構(gòu)是非開挖鉆機(jī)的最主要的機(jī)構(gòu)之一，其性能的好壞直接影響到鉆機(jī)的鉆進(jìn)效率、鉆孔的質(zhì)量以及鉆機(jī)各項技術(shù)性能的發(fā)揮。因此，鉆機(jī)對進(jìn)給機(jī)構(gòu)有一定特殊的要求： (1) 給進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)為全液壓式 ， 能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)節(jié)給進(jìn)力； (2) 在條件許可的情況下，盡可能加大給進(jìn)行程，實現(xiàn)長行程連續(xù)給進(jìn)，以減少鉆進(jìn)中的輔助時間 ， 提高效率 ， 預(yù)防孔內(nèi)事故發(fā) 生； (3) 應(yīng)具有足夠給進(jìn)力、回拉力和較大的回轉(zhuǎn)扭矩，以完成反擴(kuò)拉管工作； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 10 頁 (4) 功能齊全，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，便于制造和維修； (5) 給進(jìn)機(jī)構(gòu)傾角的可調(diào)范圍要適應(yīng)各種被鋪管線的設(shè)計深度和不同施工條件，并且傾角調(diào)節(jié)方便； (6) 給進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有消除導(dǎo)向鉆進(jìn)和反拉鋪管時所產(chǎn)生的傾翻力的裝置 ； (7) 給進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)與整機(jī)協(xié)調(diào) ， 增加整機(jī)的適應(yīng)性。 給進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)是首先滿足給進(jìn)力 / 回拉力參數(shù)要求 ， 現(xiàn)我們擬訂了如下五 種驅(qū)動方案。 方案一 液壓缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 如圖 2種結(jié)構(gòu)采用大行程的給進(jìn)油 缸直接驅(qū)動動力頭移動，實現(xiàn)給進(jìn)、回拖。美國 機(jī)構(gòu)具有如下特點： (1)結(jié)構(gòu)簡單 ， 無須鏈輪、鏈條或鋼繩、導(dǎo)輪等傳動部件； (2)操作簡單，工作可靠，制造成本較低； (3)容積損失較小 ， 效率較高； (4)在相同流量及壓力下，給進(jìn)、回拖速度不等，給進(jìn)力、回拖力不等，可根據(jù)需要選擇液壓缸的固定方式和動力頭的工作方向； (5)同樣的行程下，鉆機(jī)的軸向尺寸較大，這就給在市政設(shè)施密度較大的城市施工帶來不便； (6)存在活塞桿穩(wěn)定性問題 ，故其承載能力受到限制。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 11 頁 圖 2壓缸給進(jìn)機(jī)構(gòu) 方案二 液壓缸倍速給進(jìn)機(jī)構(gòu) 如圖 3所示，該機(jī)構(gòu)由液壓缸驅(qū)動，通過鏈輪 鋼繩把作用力傳遞給動力頭。該機(jī)構(gòu)特點如下： (1)動力頭移動速度及行程是液壓缸相應(yīng)參數(shù)的 2倍 ， 因而被稱為倍速機(jī)構(gòu)，鉆機(jī)的軸向尺寸較??； (2)用液壓缸傳動，相對于馬達(dá)傳動而言，能量損失較少，傳動效率較高，工作可靠； (3)給進(jìn)、回拖速度及給進(jìn)、回拖力不等； (4)制造成本相對較高； (5)液壓缸的推力只利用一半，故需選用大直徑的油缸以滿足給進(jìn)、回拖力的要求， 這將導(dǎo)致鉆機(jī)高度方向尺寸加大； (6)同樣存在活塞桿穩(wěn)定性問題。 圖 2壓缸倍速給進(jìn)機(jī)構(gòu) 方案三 液壓馬達(dá) - 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 如圖 4所示，該機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動 ， 通過鏈輪、鏈條進(jìn)行傳動，為實現(xiàn)較大給進(jìn)力以及從受力平衡角度考慮，常在導(dǎo)軌兩側(cè)安裝雙液壓馬達(dá)。北京買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 12 頁 土行孫非開挖技術(shù)有限公司的 T - 25 和 18 型非開挖鉆機(jī)即采用該種結(jié)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有如下特點： (1)結(jié)構(gòu)簡單，馬達(dá)布置靈活，可根據(jù)需要布置在導(dǎo)軌的前端或尾部； (2)給進(jìn)機(jī)構(gòu)質(zhì)量較輕 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 鉆機(jī)軸向尺寸較液壓缸傳動要??； (3)給進(jìn)速度與回拖速度以及給進(jìn)力與回拖力相等； (4)承載能力有限，不適用于大功率系統(tǒng)； (5)由于馬達(dá)有容積損失，故傳動效率較液壓缸傳動效率低。 圖 2壓馬達(dá) 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 方案四 液壓馬達(dá)倍力給進(jìn)機(jī)構(gòu) 如圖 5所示 ， 液壓馬達(dá)通過鏈輪 - 鏈條傳遞作用力。與液壓馬達(dá) - 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)不同之處在于增加了中間傳遞鏈輪。美國 機(jī)構(gòu)除了具有液壓馬達(dá) - 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)的特點外 ， 還具有如下幾個特點 : (1)給進(jìn)力、回拖力是液壓馬達(dá)產(chǎn)生作用力的雙倍 ， 因此稱為倍力機(jī)構(gòu) ， 與不采用倍力方案的液壓馬達(dá) - 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)相比 ， 要獲得相同的給進(jìn)、回拖力 ，馬達(dá)及鏈條受力均減小了 50% ， 因此可以選擇小型號的馬達(dá)及鏈條 ， 從而減輕了鉆機(jī)的質(zhì)量及尺寸 ； (2)進(jìn)給速度與回拖速度是馬達(dá)產(chǎn)生線速度的 1/2； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 13 頁 (3)由于增加了中間傳動環(huán)節(jié) ， 致使整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖 5壓馬達(dá)倍力給進(jìn)機(jī)構(gòu) 圖 5壓馬達(dá) - 齒輪齒條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 14 頁 方案五 液壓馬達(dá) - 齒輪齒條給進(jìn)機(jī)構(gòu) 如圖 5 該系統(tǒng)是由液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪 ， 帶動齒條運(yùn)動來實現(xiàn)給進(jìn)、回拖功能的。該結(jié)構(gòu)具有以下特點 : (1)與鏈輪 - 鏈條傳動相比 ， 齒輪 - 齒條傳動具有較大的承載能力 ， 適用于大功率的導(dǎo)向鉆機(jī) ； (2)系統(tǒng)的主要部分大都顯露在外 ， 維修保養(yǎng)比較容易 ； (3)給進(jìn)、回拖力相等 ， 給進(jìn)、回拖速度相等 ； (4)機(jī)構(gòu)復(fù)雜 ， 所占空間較大 ， 鉆機(jī)尺寸因而較大。 在本設(shè)計中，要求進(jìn)給 /回拖力為 120給速度是 進(jìn)給功率是 1 3此進(jìn)給功率不是特別大。切要求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕等特點。結(jié)合本設(shè)計中的特點和各種方案的優(yōu)缺點，我們選擇方案三（液壓馬達(dá) - 鏈條給進(jìn)機(jī)構(gòu)）作為本機(jī)的設(shè)計方案。 動力頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計和選型 由于動力頭鉆機(jī)具有給進(jìn)行程長、傳動鏈短、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點 ，所以目前國內(nèi)外的中小型工程鉆機(jī)都以動力頭作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的輸出機(jī)構(gòu)。因此 ，我們也將動力頭作為本設(shè)計的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在具體設(shè)計時 ， 分析討論了各種方案并作出了最佳選擇。 方案一 如圖 2示 ， 該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點有 :絕大部分零件可以外購 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 可靠性較 高 ， 使用壽命可以得到保障。缺點是 :需外引電纜并隨動力頭移動 ， 部件質(zhì)量大 ， 軸向尺寸大 ， 無變速機(jī)構(gòu) ， 成本較高。 方案二 如圖 2示 ， 該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點有 :結(jié)構(gòu)緊湊 ， 傳動簡單 ， 動力頭液壓動力源可從鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)引入 ， 液壓馬達(dá)選擇范圍較寬 ， 可無級變速 ； 但整體結(jié)構(gòu)尺寸較大 ， 質(zhì)量大 ， 給進(jìn)行程