大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具I型鉆具總體設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告書(shū)題目:大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具I型鉆具總體設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:專業(yè)班級(jí):指導(dǎo)老師:機(jī)械工程系論文（設(shè)計(jì)）題目大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具I型鉆具總體設(shè)計(jì)課題來(lái)源、目的、意義、國(guó)內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢(shì)1.課題來(lái)源、目的、意義長(zhǎng)期以來(lái)，橋梁、港口、碼頭、水工和工民建筑物的基礎(chǔ)工程，在0.8米以上2.0米以下常規(guī)直徑樁基礎(chǔ)成孔施工中，廣泛使用沖擊鉆和回旋鉆兩種基本鉆型，以及泥漿護(hù)壁正循環(huán)排渣方法施工。在樁基工程施工中大量使用的沖擊鉆和回旋鉆，它們工作狀態(tài)的一個(gè)共同特點(diǎn)，是切削刀刃與孔壁和孔底保持整體的或線或面的接觸，摩擦阻力大，切削相對(duì)速度低，能量分散，分布不合理，無(wú)效功耗大，效率低。如果單個(gè)刃具能實(shí)現(xiàn)平面單跡線星形運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)具有徑向旋削軟散顆粒，軸向沖擊破碎整體巖石的功能。則數(shù)個(gè)小直徑的刃具也將會(huì)產(chǎn)生高效率的復(fù)合運(yùn)動(dòng)和作用，由若干連續(xù)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，形成連續(xù)的曲線運(yùn)動(dòng)，若干曲線的運(yùn)動(dòng)，使施工面呈周邊包絡(luò)線為圓形的細(xì)密網(wǎng)狀曲面，實(shí)現(xiàn)鉆具逐層從上至下的整體成孔運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)，就是綜合解決鉆具既具有沖擊破碎和旋削巖土的成渣能力，同時(shí)也建立鉆具高效排渣的結(jié)構(gòu)和性能條件。由于采用了星形運(yùn)動(dòng)以及模塊化結(jié)構(gòu)的方案，也使解決大（中）直徑成孔鉆具地質(zhì)通用性、施工適用性、高效率、輕性化和小扭矩的設(shè)計(jì)問(wèn)題成為了可能。目前的應(yīng)用除適用于開(kāi)發(fā)樁基鉆具外，還可應(yīng)用于開(kāi)發(fā)土工“灌砂法密實(shí)度檢測(cè)”取樣機(jī)。其機(jī)構(gòu)原理還可應(yīng)用于引進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的異形大斷面“地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)”和“頂管掘進(jìn)機(jī)”刀盤(pán)的新型化設(shè)計(jì)、改造和完善。很適合與回旋系列鉆機(jī)配套使用，特別是可進(jìn)一步發(fā)掘回旋系列鉆機(jī)的潛能和提升其綜合性能。2.國(guó)內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢(shì)隨著國(guó)內(nèi)外樁基礎(chǔ)工程機(jī)械的研究開(kāi)發(fā)，為了適應(yīng)各種工程地質(zhì)條件施工，提高成孔施工效率，降低設(shè)備投入量和適應(yīng)大直徑樁基成孔需要，目前在傳統(tǒng)的沖擊鉆和回旋鉆的基礎(chǔ)上，已生產(chǎn)出了如：重型沖擊鉆、連桿沖擊反循環(huán)鉆、套管鉆機(jī)、潛孔沖擊錘、潛水回旋鉆、回轉(zhuǎn)斗鉆、短螺旋鉆和擴(kuò)底鉆頭等施工機(jī)械設(shè)備，大部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了反循環(huán)排渣，明顯地提高了成孔施工效率，一般巖層成孔直徑可達(dá)到2.5米左右，進(jìn)口設(shè)備成孔直徑已可達(dá)6米。其中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的國(guó)產(chǎn)重型沖擊鉆成孔直徑也可達(dá)3.0米。但是仍然存在著種種不適應(yīng)施工需要的問(wèn)題，主要是：1、普通回旋成孔鉆，對(duì)工程地質(zhì)條件變化的適應(yīng)性差，特別是不適應(yīng)大礫石地質(zhì)和無(wú)風(fēng)化硬巖層成孔，地質(zhì)適應(yīng)范圍受限。2、一般沖擊鉆雖然地質(zhì)適應(yīng)性好，但施工效率顯低，同時(shí)大直徑的重型沖擊錘自旋性差，成孔失圓度大。3、設(shè)備和鉆具通用和互換性差，即一種設(shè)備只能配套相應(yīng)鉆具。一種規(guī)格的鉆具，只能適用于相應(yīng)直徑的成孔。4、國(guó)內(nèi)大直徑的鉆具設(shè)備研發(fā)，少有研究采用新的運(yùn)動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)，一般只能采取加大直徑，增加配套功率和扭矩，以及選用高硬刃具材料等辦法，因而有趨向高功率配置和笨重方向發(fā)展的趨勢(shì)，不僅固有的弱點(diǎn)問(wèn)題沒(méi)有解決，而且又更加大了施工設(shè)備投資，影響工程建設(shè)效益。5、適應(yīng)樁基礎(chǔ)沉井護(hù)壁不排水施工的設(shè)備缺乏。而不排水施工可避免發(fā)生沉井嚴(yán)重偏位、沉井滯留和井口沉陷以及下沉緩慢等諸多問(wèn)題。已有工作基礎(chǔ)和解決的主要問(wèn)題有了相關(guān)設(shè)計(jì)原理及技術(shù)要求的原始資料，借到幾本樁工機(jī)械的相關(guān)書(shū)籍。在建筑工地和常德樁工機(jī)械廠進(jìn)行考察，對(duì)大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具有了更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前有過(guò)幾次課題設(shè)計(jì)，對(duì)課題的開(kāi)展工作有了基本經(jīng)驗(yàn)。已經(jīng)學(xué)習(xí)了,等相關(guān)課程。在設(shè)計(jì)中主要考慮鉆頭的總體結(jié)構(gòu)和受力平衡問(wèn)題，星型齒輪和鉆桿的數(shù)量及安裝位置，沖擊重錘的數(shù)量沖擊能量及受力平衡,氣舉排渣,材料的選擇及熱處理,總體造價(jià)等問(wèn)題。研究?jī)?nèi)容和研究目標(biāo)我的課題是要設(shè)計(jì)一種新型的樁基成孔鉆具，它要綜合回旋鉆和沖擊鉆各自優(yōu)點(diǎn)，而且還有一個(gè)顯著特點(diǎn)：采用星型運(yùn)動(dòng)原理，用點(diǎn)切削代替面切削。在設(shè)計(jì)中，要充分考慮在現(xiàn)有生產(chǎn)條件及材料選擇條件下，重點(diǎn)研究如下問(wèn)題：整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)設(shè)計(jì)，鉆頭設(shè)計(jì)，沖擊能量，材料熱處理，排渣方案，成本等。研究思路和研究方案本課題為樁工機(jī)械的范疇，“樁工機(jī)械”處于機(jī)械與土建的邊緣學(xué)科的位置。所以，本設(shè)計(jì)要求我有一定的土建知識(shí)，熟悉施工的工況和經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題。以以往的課題設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用理論和實(shí)際相結(jié)合的方法。多進(jìn)施工工地，考察現(xiàn)有設(shè)備的工作狀況及常發(fā)生的問(wèn)題。進(jìn)樁工設(shè)備制造廠了解制造設(shè)備的制造情況，以便在設(shè)計(jì)中盡量運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備及加工工藝。多查相關(guān)資料，多和老師、工人師傅、同學(xué)研究討論，選擇在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下最合理的設(shè)計(jì)方案。研究方案大體是：1.論證星型齒輪數(shù)量與鉆頭運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系；2.計(jì)算出各零件在施工過(guò)程中的受力；3.沖擊錘的數(shù)量，沖擊能量和鉆頭的受力平衡；4.氣舉排渣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；5.計(jì)算出各零件的匹配尺寸；6.控制鉆頭的造價(jià)在合理范圍內(nèi)。工作進(jìn)度計(jì)劃1.2003.03.06-2003.03.15實(shí)地見(jiàn)習(xí)、查看相關(guān)資料和編寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。2.2003.03.16-2003.04.15完成整體設(shè)計(jì)方案及材料選擇及力學(xué)計(jì)算。3.2003.05.16-2003.05.15完成整體裝配尺寸計(jì)算及所有圖紙。4.2003.05.16-2003.05.30完成說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)和收尾工作。主要參考文獻(xiàn)1.孫恒，陳作模主編北京：高等教育出版社20012.王伯惠，上官興著北京：人民交通出版社19993.GROUNDENGINEERING2004JANUARYP6P84.濮良貴，紀(jì)名剛主編北京：高等教育出版社19965.吳宗澤，羅圣國(guó)主編北京：高等教育出版社19996.鄒慧君主編北京：高等教育出版社19987.劉鴻文主編北京：高等教育出版社1992.