毕业设计（论文）-SWDM-16旋挖钻机变幅机构及履带.doc

《毕业设计（论文）-SWDM-16旋挖钻机变幅机构及履带.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-SWDM-16旋挖钻机变幅机构及履带.doc（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、邵阳学院毕业设计（论文）1 前言旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为125450kW，动力输出扭矩为120400kNm，最大成孔直径可达1.54m，最大成孔深度为6090m，可以满足各类大型基础施工的要求。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具，适用于干式（短螺

2、旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。1.1 旋挖钻机的简介1.1.1 旋挖钻机的特点SWDM-16钻机采用自制专用液压伸缩专用底盘，主、副卷扬安装在回转平台上，其工作装置对回转支撑的倾翻载荷相对较小，同时，配重按照主机稳定性要求设计，从结构设计上保证了整机稳定性非常好，其实施效果是360度可进行施工作业。而采用挖机底盘的旋挖钻机稳定性存在先天性不足。只能在顺履带方向的一定角度范围内施工，绝对不容许在与履带垂直的方向进行施工1。其底盘结构件的强

3、度和刚度按旋挖钻机的实际载荷设计；履带行走所用的四轮一带选型更加合理可靠，其刚度、强度和可靠性明显优于同级别采用通用挖掘机底盘的旋挖钻机。旋挖钻机因其施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全及适用性强等诸多优势，已成为发达国家钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。 1.1.2 旋挖钻机的分类及主要结构特性国内外旋挖钻机可按进行如下分类：(1) 按底盘结构可分为轮式、履带式和步履式底盘的旋挖钻机。其中履带式底盘又可分为专用底盘结构和选用通用挖掘机或履带吊底盘结构两种结构形式；(2) 按动力头悬挂装置的结构可分为钻桅式和臂架式旋挖钻机；(3) 按动力源不同可分为电动和内燃驱动的旋挖钻机。(4

4、) 按工作装置的结构形式分：钻桅加双三角平行四边形连杆变幅机构和钻桅加大三角架支撑两种机型。其中前者是主流形式，占国内外机型的90%，其优点：工作装置调整灵活；钻桅收放也较方便，易于实现自装自卸。缺点：钻桅调整稳定性相对较差。而后者的的优缺点正好与前者相反2。1.1.3 SWDM-16旋挖钻机机构组成部分SWDM16旋挖型号组成及意义如下：S W D M 16 最大回转扭矩（8KNm） Drilling Machine（钻孔机）SUNWARD（山河智能）该设备主要由底盘、转台、钻桅及变幅机构、主、副卷扬、动力头、钻杆、钻头、发动机系统、液压系统、电控系统、驾驶室、机棚、配重组成。关键结构件材料

5、采用低合金高强度钢，确保设备合理的结构强度。该机自带动力，具有履带行走、底盘履带轨距可伸缩、自行起落钻桅、伸缩钻杆、全液压驱动等功能。该机的机棚、转台、边纵梁及配重均采用大圆弧流线形设计造型。整机结构合理，外形美观，操作界面充分体现人性化设计, 驾驶室带防坠物保护装置，驾驶室内配有空调，操作舒适。如图1.1所示：图1.1 SWDM-16挖钻机外观图1.2 旋挖钻机国内外的研究现状1.2.1 国外现状及发展趋势旋挖钻机是在回转斗钻机和全套管钻机的基础上发展起来的，第二次世界大战前，美国CALWELD首先研制出回转斗，短螺旋钻机。二十世纪五十年代，法国BENOTO将全套管钻机应用于桩基础施工，而后

6、由欧洲各国将其组合并不断完擅，发展成为昨天的多功能组合模式。意大利土力公司首先从美国将安装在载重汽车上和附着在履带起重机上的钻机引进欧洲，动力头为固定式，不能自行安装套管，难以适应硬质土层施工，1960年德国维尔特和盖尔茨盖特公司同时开发了可动式动力头。1975年德国宝峨公司研制了配有伸缩钻杆的BG7型钻机，该钻机直接从底盘供给动力，配置可锁式钻杆实现加压钻孔，钻孔扭矩增大，可实当初严密砂砾和岩层的钻孔。日本于1960年从美国引进CALWELD旋挖钻机，同时加藤制造所开发了15-H型钻机。以后开发了可配套摇管装置和抓斗的钻机，1965年日立建机研制了利用挖掘机底盘装有液压加压装置的钻机，197

7、4年开发了利用液压履带起重机底盘由液压马达驱动的钻机。1980年日立建机与土力公司竞争开发了为提高单桩承载力和扩底灌注桩的施工范畴。德国宝峨的参加和日立建机与住朋建机的同盟进一步增进了旋挖钻机技术在日本的发展。日本的旋挖钻机扭矩比欧洲的同类产品小3。目前国外的旋挖钻机主要生产厂家为：德国：BAUER、LIEBHERR、Delmag、WIRTH、MGF,意大利SoilMec、MAIT、CMV、CASAGRANDE、IMT、ENTEGO；西班牙：LLAMADA。日本：日车车辆、HITACHI、住敌、加藤；芬兰：JUNTTAN、TAMROCK；美国：APE、Ingersoll-Rand；英国：BSP

8、等。从旋挖钻机的发展历程来看，今后旋挖钻机将在结构和控制系统方面体现如下发展趋势。（1） 底盘结构采用专用化设计，以加强整机的结构刚性和工作稳定性；（2） 功能实现和操作系统及界面设计更趋人性化；（3） 控制系统向管理信息化、操作自动化、监控智能。1.2.2 国内现状1984年天津探矿机械厂首次从美国RDI公司引起车载式旋挖钻机。1988年北京城建工程机械厂仿制了土力公司1.5m直径附着式旋挖钻机。1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻机，1998年上海金泰股份有限公司与宝峨合作组装BG15。1999年哈尔滨四海工程机械公司和徐州工程机械股份公司先后开发了附着式旋挖钻机和独立式

9、旋挖钻机。2001年经纬巨力第一台旋挖钻机试制成功。2003年后三一、山河智能等多家生产厂家的旋挖钻机陆续下线，产销两旺。 目前，国内的旋挖钻机主要生产厂家为：湖南山河智能、湖南三一、徐工、中联重科、徐州东明、北京巨力、天津宝峨、石家庄煤机、连云港黄海、哈尔滨四海、内蒙古北方重汽、宇通重工、南车时代、山东鑫国、郑州勘察等。 根据旋挖钻机的主要技术参数，如扭矩、钻孔直径、钻深、发动机功率、整机质量等，可分为大中小3种类型。 旋挖钻机因其具有装机功率大，输出扭矩大，轴向压力大，机动灵活、施工效率高、环保等特点，配合不同钻具，适应我国大部分地区的地质条件，成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机

10、械。近年来，北京地铁、环线路网建设、特别是青藏铁路、奥运场馆、首都机场新航站楼等大型工程的施工中，旋挖钻机高效、环保、效益高的优势得到公认。 随着改革开放的逐步深化，国内市场经济的需求，使铁路公路水路交通、城市公共设施和工业民用建筑、水利电力设施、港口码头机场的建设全面飞速发展桩基础施工机械潜在的巨大市场已经出现。仅铁路建设方面，2005年我国将再上一批新项目，到2020年铁路建设总投资要超过2万亿元。2 SWDM-16旋挖钻机变幅机构液压回路及方案选择SWDM-16挖钻机是一种用于桩基础工程现场灌注桩施工的成孔机械,整机主要有底盘行走机构、钻桅、自行起落架、主副卷扬、动力头、钻杆、钻头、转台

11、、发动机系统、驾驶室、机棚、配重、液压系统、电气系统等组成，该机自带动力，具有履带行走、底盘可伸缩履带轨距、自行起落钻桅、伸缩钻杆、全液压驱动等功能。该机的机棚、转台、边纵梁及配重均采用大圆弧流线设计造型。2.1 钻桅及变幅机构（1）钻桅采用箱形大截面，具有良好的刚性和稳定性，共有四节，上部鹅头与钻桅、上部一节钻桅与主钻桅、下部一节钻桅与主钻桅之间采用折叠式结构。上部鹅头装有滑轮，主、副卷支扬钢丝绳从中穿过；下面一节钻桅装有支腿油缸，当调整轨距时，钻桅转到履带一侧(90方面)，腿油缸伸出，将该侧履带抬起，即可通过控制阀将履带伸缩油缸自由伸出或缩回，从而加大或缩小轨距。同时可用来作为底盘检修、维

12、护保养、更换履带。每节钻桅都带有滑轨，动力头、钻杆依靠滑轨上下滑动。通过桅杆支腿的支撑可实现履带在最小载荷状态下完成履带的拓展与收缩，克服了无支撑而造成的履带拓展力或收缩力过大、损坏地基等问题。（2）变幅机构如图2.1所示，由动臂4、三角架1、连杆5及变幅油缸2、6组成。变幅采用两级油缸，动臂变幅油缸调节动臂的幅度，钻桅倾斜油缸调节钻桅的垂直。钻桅左右可调整角度各为5，前后可调整角度分别为5、15。各关节采用自润滑轴承结构，维护保养方便4。由于主、副卷扬移到回转平台，减轻了钻桅重量，改善了变幅机构的受力，同时使得旋挖钻机在钻大口径（1000mm）桩孔时，不会产生“点头”而造成的桩孔失圆、超方现

13、象，以及塌孔、缩孔的产生。该钻桅及变幅机构具有如下结构特点：（1）钻桅变幅油缸下铰座与动臂的上铰轴同轴，结构简单，拆装方便，便于维修。（2）钻机运输或转场组装时，利用自身的动力和结构，不需要吊车辅助即可在主钻桅小于90倾角（钻桅处于后倾状态）时实现下钻桅与主钻桅的自装自卸功能，降低了客户的使用成本，并提高了设备装卸时的稳定性5。（3）通过钻桅、动臂、三角架、各变幅油缸及连杆各铰接点的优化设计，增大了钻桅的驱动力，确保了动力头处于任意钻桅位置都能实现钻桅的平举和变幅。（4）该机工作半径大，可沿底盘360任意位置钻孔施工，适应能力强6。1.三角架 2.钻桅变幅油缸 3.钻桅 4.动臂 5.连杆 6

14、.动臂变幅油缸图2.1 变幅机构结构示意图2.2 变幅机构液压回路选择2.2.1 主干回路选择液压执行元件运动控制回路只要有调速回路、同步回路。调速回路方案选择，调速回路有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路7。（1）节流调速回路效率较低，机械特性较软，变载下的运动平稳性较差，只适合在负载小、低速、小功率的场合。（2）容积调速回路没有溢流损失和节流损失，且工作压力随负载而变化，因此效率高，发热少。（3）容积节流调速回路用流量控制速度，使输油泵的流量自动与负载相适应，它没有溢流损失，效率较高，速度稳定性比比单纯的容积调速回路好8。因此选用容积节流调速回路。由于定压式容积节流调速回路

15、大多用在负载变化不大的中小功率场合，而变压式容积节流调速回路用在负载变化大、速度较低的中小功率场合，故选用定压式容积节流调速回路。对于泵来说是容积调速，对于阀来说是节流调速，用电液比例阀进行节流调速，如图2.2所示：图2.2 电液比例阀对于任何液压传动系统来说，调速回路都是它的核心部分。这种回路可以通过事先的调整或在工作过程中通过自动调整来改变元件的运行速度，但它的主要功能却是在传递动力（功率）。根据节流口 （2.1） 式中：主滑阀流量 阀流量系数 阀口通流面积阀进出口压差流体密度 其中和为常数，只有和为变量。液压缸活塞杆的速度： （2.2）式中为活塞杆无杆腔或有杆腔的有效面积，调节流量q（调

16、节）即调节液压缸活塞运动速度。同步回路选择方案：一般情况下，两调平液压缸是完全一样的，即可确定和所以要保证两缸同步，只需使，由式（2.2）可知，只要主滑阀流量一定，则活塞杆的速度就能稳定。又由式（2.1）分析可知，如果为一定值，则主滑阀流量与阀芯流通面积成正比即：,所以要保证两缸同步，则只需满足以下条件： ，且此处主滑阀选择三位四通的电液比例方向流量控制阀，如图2.3所示。 图2.3 三位四通的电液比例方向流量控制阀它是一种按输入的电信号连续地、按比例地对油液的流量或方向进行远距离控制的阀。比例阀一般都具有压力补偿性能，所以它输出的流量可以不受负载变化的影响。与手动调节的普通液压阀相比，它能提

17、高系统的控制水平。它和电液伺服阀的区别见表2.1表2.1 比例阀和电液伺服阀的比较项目比例阀伺服阀电位移转换器功率较大（约50w）的比例电磁铁，用来直接驱动阀芯或压缩弹簧功率较小（约0.10.3w）的力矩马达，用来带动喷嘴挡板或射流管放大器。其先导级输出功率约为100w过滤要求由于是由普通阀发展起来的，没特性要求为了保护精密断面（零遮盖），要求进口过滤线性度在低压降（0.8）下工作，通过较大流量时，阀体内部的阻力对线性度有影响（饱和）在高压降（7）下工作，阀体内部的阻力对线性度影响不大滞环约1%约1%遮盖20%一般精度，可以互换0极高精度，单件配作响应时间4060ms510ms频率响应210H

18、z10-300Hz或更高电子控制电子控制板与阀一起供应，比较简单电子电路针对应用场合专门设计，包括整个闭环电路应用领域执行元件开环控制执行元件闭环控制价格约为普通阀的36倍约为普通阀的10倍以上与电液伺服阀相比，它虽在某些性能方面稍逊色些，但它的结构简单，成本低，所以它被广泛应用于要求对液压参数进行连续远距离控制或程序控制和对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。又因为在整个举身或收回过程中，单缸负载变化范围变化比较大（050T），而且举身和收回时是匀速运动，所以调平缸的功率为，为变功率调平，为达到节能效果，选择变量泵。综上所可得，主干调速回路选用容积节流调速回路。容积节流调速回路没有溢流

19、损失，效率高，速度稳定性也比单纯容积调速回路好。为保证值一定，可采用负荷传感液压控制，其控制原理图如图2.4所示。它主要利用负荷传感和压力补偿技术，可用单泵（或一组泵）驱动多个执行元件，各执行元件运动速度仅依赖于各节流阀开启度，而与各执行元件的负载压力和其它执行元件的工作状态无关。即使当泵的输出流量达不到实际需要时，各执行元件运动速度的比例关系仍然可以得到保持。此系统的这一特有的独立调速功能大大减少了作业中操纵者协调各执行元件动作所花费的时间，不但显著提高了作业效率，而且有效减轻了操作者的劳动强度。另外，能够以最节省能量的方式实现调速，系统无溢流损失，并以推动执行元件动作所需的最低压力供油。在

20、工作间隙(发动机不停机，各执行元件处于无载状态，不动作)，系统自动调节泵的排量到最小值。可以有效降低功率损耗、减小液压系统的温升，所以它是一种性能较好的新型液压系统。图2.4 LS同步控制系统原理图一般的同步回路还有：机械连接同步回路；用分流阀或分流集流阀的同步回路；用调速阀的同步回路；串联缸的同步回路等，但这些同步回路同步精度一般比较低，而且大多数只是保证速度同步而不能保证位置同步，受负载变化的影响较大。举升回路：图中两个执行元件中的最高压力，可以通过单向阀选出，作为负荷传感压力分别引到负荷传感阀和各压力补偿阀的弹簧腔。当负荷传感阀芯及各压力补偿阀芯达到平衡时，各节流口前压力为负荷传感压力加

21、上负荷传感阀下腔弹簧压力;各节流口后压力均为负荷传感压力加上压力补偿阀左腔弹簧压力，由此可以得两节口压力差为： 可知，只与两弹簧弹力有关，所以只要保证两弹簧压力差恒定，则值基本为一定值。因而通过各节流口流向执行元件的流量与各节流口大小有关，而与每一执行元件的负载压力无关。图2.5 主干回路为保证桅杆工作时的垂直度，选用一种倾角传感器，将检查到的角度偏差信号转换成电信号，控制电液比例方向流量控制阀，从而调节桅杆的垂直度。传感器 传感器有测位移、速度和加速度，此处定位精度用角度标示，因此用角位移传感器是对症下药，同时由于目前角位移传感器是非接触式的，测量准确。而使用测速度和加速度的传感器都需要再次

22、转化，不很方便。因此，选用的传感器为：精密导电塑料角位移传感器WDS36-V/A（0-10V，4-20mA）用于旋挖钻机在执行立桅动作时能自动调至垂直。主干回路如图2.5所示。2.2.2 其它回路选择（1）平衡回路 平衡回路的功用在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。桅杆后仰和前倾时都要平衡，因此连接油缸两端的回油路上都要设有起平衡作用的阀。下面主要考虑两种平衡回路,分别如图2.6和2.7所示。图2.6 用直控平衡阀的平衡回路图2.7 用远控平衡阀平衡的回路用直控平衡阀的平衡回路。调整平衡阀的开启压力，使其稍大于立式液压缸活塞及其工作部件自重在液压缸下腔所产生的压

23、力，活塞部件则不会因自重而下落。活塞下降时，运动平稳，但功耗较大。用远控平衡阀平衡的平衡回路。远控平衡阀的开启取决于控制压力，与载荷无关。在活塞下行时，平衡阀被控制油打开，被压很小，故系统效率较高。但活塞部件有可能加速下滑，以致产生振荡，所以应在平衡阀的控制口接入节流阀。（2）锁紧回路锁紧回路的功用是在液压执行元件不工作时切断其进、出油通道，确切地使是它保持在既定的位置上。下面也主要考虑两种锁紧回路，如图2.8和2.9所示。图2.8 用换向阀锁紧的回路图2.9 用液控单向阀双向锁紧的回路用换向阀锁紧的回路。三位四通换向阀在中位时，分别与油缸相连的两油路被封闭，构成了双向锁紧回路。采用换向阀锁紧

24、，回路简单，但是锁紧精度较低。用液控单向阀双向锁紧的回路。用两个液控单向阀可实现对液压缸的双向锁紧。图示位置时，液压泵卸荷，两个液控单向阀均为关闭，活塞被所在不动。活塞可以在任意位置被锁紧。图2.10 用液控平衡阀的平衡锁紧回路考虑桅杆的功能要求：由于桅杆自身重力的作用，举身过程要比较平稳，而且在任意位置要能被锁定，所以背压阀的压力值要设得比较小；工作是也要很好的被锁住；前倾是也要平稳和能被锁住，所以背压阀值要设得比较大。再考虑到平衡和锁紧的功能，可以使用液控平衡阀来同时实现这两个作用。其原理如图2.10所示9。举身过程中，开始时桅杆自重对液压缸的压力比较大，进油路压力很大，所以回油路上的背压

25、值很小，随着举身过程的进行桅杆自重对缸的压力减小，回油路上的背压值也随着增加。前倾过程中，进油路上压力值很小，所以回油路上的背压值特别大，收回过程和此分析相反。要锁紧时可以可以用换向阀切断进油路，从而靠平衡阀直接锁住。2.3 液压系统方案的选择设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手进行液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及改设计内容有关的其他方面的情况了解清楚。主机的概括：用途、性能、作业环境、总体布局等；（1）液压系统要完成的动作，动作完成的顺序及彼此联锁关系；（2）液压驱动机构的运动形式，运动速度；（3）各动作机构的载荷大小及其性质；（4） 对调速范围、运动平稳性

26、、转换精度等性能方面的要求；（5）自动化程度、操作控制方式的要求；（6）对防尘、防寒、安全可靠性方面的要求；（7）对效率、成本方面的要求。按照液流循环方式的不同，静液压传动系统可以分为开式循环系统和闭式循环系统两种。对于开式循环系统，油泵自油箱吸油，供入油马达后，低压油直接返回油箱。油马达通过换向阀改变运动方向。开式循环系统的优缺点为：（1）系统比较简单；（2）系统散热条件好；（3）由于油泵直接从油箱吸油，因此油箱需要较大的容积；（4）因为油箱较大，空气和油液及管路接触的机会较多，容易渗入管路，造成管路振动；（5）当系统采用不可自吸的油泵时，需要一个较大的辅助供油泵。对于闭式循环系统，油泵的进

27、油管直接与液压油缸连通，形成一个闭合回路。为了补偿系统中的泄漏损失，还需要专设一个辅助供油泵。因此，在闭式系统中常采用双向变量轴向柱塞泵。闭式循环系统的优缺点为：（1）系统比较复杂；（2）系统中的流量基本上都在主管路内循环，与油箱中交换的油量仅为系统中泄漏的那一部分，因此系统的散热条件较差，管路容易发热。为了改善这种情况，可以采用流量较大的辅助泵，增加与油箱交换的油量，成为一种半闭式循环系统；（3）油箱所需容积较小，比较紧凑；（4）无论是高压管路还是低压管路都有一定的压力，因此空气进入管路的机会较少，运转比较平稳；（5）由于系统中的流量基本上都在主管路内循环，同时在辅助泵的出口管路中可以采用过

28、滤精度较高的滤油器，因此系统比较容易保持干净；一般来说，通常车辆的静液压传动系统均为闭式系统，从元件配置上看，技术比较成熟，但有其固有缺陷，比较致命的两个缺陷如下：（1）无法实现多执行系统的动作要求如旋挖钻机包括液压转向系统、走行系统、动力头回转系统以及立桅定位系统等，为了驱动多个系统，势必要再增加液压泵源，导致成本升高，结构复杂，布置困难。（2）液压元件的选择问题10国内厂家生产的液压泵和液压马达，由于技术性能与国外产品存在较大差距，如果使用国外的进口产品，则价格昂贵，产品开发增加。因此可见，选用一泵多用，能协调工作，节能省功，性能优良，价格较低的开式系统十分必要。 综上所述：通过计算、分析

29、和比较，采用开式循环系统，负荷传感液压控制，并搭配没有溢流损失、效率高、速度稳定性好的主干容积调速回路。采用掖控平衡阀来实现平衡与锁紧双重功效。最终达到平举和立桅两动作的顺利实现。3 SWDM-16旋挖钻机履带伸缩动作液压系统的设计计算3.1 SWDM-16旋挖钻机液压系统的设计要求该机主要功能为上车钻孔作业和下车移动行驶,两部分有互锁机构.下车行驶工作时,发动机驱动双联液压泵供油,高压油经中心回转体行走马达驱动行走减速机,实现底盘的行走、转向、制动等功能。履带轨距伸缩、钻桅起落、动力头加压均通过控制阀分别由相应液压缸驱动，而钻杆旋转、主副卷扬提升、转台回转则通过控制阀分别由相应液压马达驱动相

30、应减速机。动力头驱动减速机具有两种转速，正常钻孔作业采用低速，抛土作业采用高速。动力头驱动马达经减速机减速及大小齿轮减速带动钻杆旋转，同时供油给加压油缸，使动力头有垂直向下的压力，实现正常钻进作业，提升钻杆时主卷扬回转，将钻头提升至地面，转台回转至地面的抛土位置，若为短螺旋钻头，则减速机换档由动力头马达驱动实现抛土作业；若为回转斗则需再提升钻头至动力头下端挡板位置，通过撞击下挡板使回转斗下端开启实现抛土。钻孔深度则由电气数码显示。当钻至要求深度后即可停止作业。下放护壁套筒时，可由动力头下挡板直接压入或由动力头驱动的护筒将护套筒旋入地下，这样可提高成孔质量。运输钻机时，可将钻桅下放至水平位置、鹅

31、头部分和下段动力头折叠，根据牵引车载重情况，也可将配重拆下，此时履带横向缩回至最小距离，这样钻机即可自行至牵引车上进行运输。 SWDM-16旋挖钻机采用进口康明斯发动机及力士乐油泵，为整机提供了可靠的动力源；系统采用油泵智能控制及负载传感控制，最大限度降低系统能耗，减小系统发热，为系统可靠工作提供了保障。采用液压可伸缩式履带底盘，具有良好的整机稳定性。配重整体铸造，造型美观，拆卸方便。进口力士乐马达、内藏式行星减速机卷扬，具有可控式自由下落功能。可拆卸式钻杆，带有垂直度自动调整和深度自动检测功能。进口动力头减速器及动力头双边密封轴承，使动力头工作可靠，维护方便。可实现双速控制的加压油缸。进口液

32、压变量马达、变速减速机，具有双速钻进、高速抛土、根据地质条件改变其扭矩及转速功能。采用摩擦式伸缩钻杆，根据用户需要可采用5节钻孔深60米、4节钻孔深40米。可配短螺旋钻、回转斗、岩芯回转斗、岩芯钻等多种钻头，直径500-1800mm。SWDM-16旋挖钻机使用环境温度为-1540,工作地面倾斜度不大于2,当遇有暴风雨雪天气或风速大于15m/s时,应停止工作,并将钻桅收起。SWDM-16旋挖钻机主要性能参数以及部分液压装置的尺寸如表3.1所示。3.2 分析系统工况,确定主要参数3.2.1 确定执行元件执行元件是液压系统的输出部分，必须满足机器设备的运动功能、性能要求和结构、安装上的限制。根据所要

33、求的负载运动形态，选用不同的执行元件配置，如表3.2所示。在本设计中，SWDM-16旋挖钻机的履带伸缩选用的则是液压缸（伸缩油缸）。表3.1 SWDM-16旋挖钻机主要性能参数项 目参 数最大钻孔直径带护筒管 mm1300不带护筒 mm1800最大钻孔深度 m55(5节)/42（4节）外形尺寸工作状态 mm8640420019900运输状态 mm1450032003370整机重量 T57 发动机型号CumminsQSB5.9-240额定功率 kw/rpm186/2200液压系统最大扭矩 N.m/rpm990/1500最大工作压力 Mpa主泵30副泵28最大流量 L/min395+99 L/mi

34、n 转 台回转角度 360回转速度 r/min3底 盘最大行走速度 km/h1.63最小爬坡度40最小离地间隙 mm390履带宽度 mm700轨距 mm2500-3500履带纵向轮距 mm4230表3.2 执行元件配置的选择运 动 形 态执 行 元 件直 线 运 动 液压缸液压马达+齿轮齿条机构液压马达+螺旋机构旋 转 运 动液压马达摆 动液压马达+连杆机构液压缸+齿轮机构3.2.2 执行元件的工况分析 对液压系统的执行元件进行工况分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律。 在一般情况下，液压缸承受的负载有六部分组成，即工作负载、导轨摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负

35、载和背压负载，其中前五项构成液压缸所要克服的机械总负载。 液压缸各个主要工作阶段的机械总负载F按下列公式计算11启动加速阶段： （3.1）快速阶段： （3.2）工进阶段： （3.3）制动减速阶段： （3.4） 其中 ；（t=0.01-0.5s,轻载低速时取较小值）。 在本设计履带伸缩动作中液压缸（伸缩油缸）在工作过程中为匀速运动，在伸出和收缩两过程中的负载分别为：履带伸出阶段： 履带收缩阶段： 将液压缸（伸缩油缸）在各阶段的速度和负载值列于表2.3中：表3.3 液压缸在各阶段的速度和负载值工作阶段速度v/(m/s)负载F/N履带伸14.5m/min418587.12履带缩18.1m/min35

36、0025.503.2.3 确定执行元件的主要参数(1) 液压缸（伸缩油缸）的主要参数 初选液压缸的工作压力工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，乃至整个系统性能。工作压力选得高，执行元件和系统的结构紧凑，但对元件的强度、刚度及密封要求高，且要采用较高压力的液压泵；反之，如果工作压力选得低，就会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件工作压力可以根据总负载值或者主机设备类型选取，如上表3.5，表3.6所示。由负载值大小查表3.5，参考同类型旋挖钻机，取液压缸工作压力为28MPa12。表3.5 负载和工作压力

37、之间的关系负载F/KN1010-2020-3030-5050工作压力（P/MPa）0.8-1.21.5-2.53.0-4.04.0-5.05.0表3.6 各类液压设备常用的工作压力设备类型精加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构液压机、重型机械、大中型挖掘机、起重运输机械工作压力（P/MPa）0.8-23-55-1010-1620-32 确定液压缸的主要结构参数履带伸缩油缸受最大载荷时，活塞杆是工作在受压状态，如图3.1所示: 图3.1 活塞杆受压状态图一般，液压缸在受压状态下工作，其活塞面积为： （3.5） 运用式（3.5）须确定与的关系，或是活塞杆径与

38、活塞直径的关系，由表3.3看出最大负载为履带伸阶段的负载F=418587.12N，则 （3.6） 查设计手册,按液压缸内径系列表将以上计算值圆整为标准直径,取D=140mm。 活塞杆直径d可根据工作压力选取，如表3.7所示。表3.7 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力（P/Ma）55-77推荐活塞杆直径（0.5-0.55）D（0.6-0.7）D0.7D根据上表，取d=0.7D,所以 d=0.7140mm=98mm同样圆整成标准系列活塞杆直径，取d=100mm.由D=140mm,d=100mm算出液压缸无杆腔有效作用面积为，有杆腔有效作用面积为 。履带伸缩采用M8多路阀控制其流量从而调节它

39、的伸缩速度，查产品样本，它的最小稳定流量,因履带伸缩动作过程中的最小速度,则: （3.7）故能满足低速稳定性要求。液压缸的缸筒长度L由液压缸最大行程，活塞宽度、活塞导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定。其中，活塞宽度B=（0.6-1.0）D，导向套长度C：当D80mm时，C=（0.6-1.0）D；当D80mm时，C=（0.6-1.0）d。为减小加工难度，一般液压缸缸筒长度不应大于内径的20-30倍。由此可知：履带伸缩油缸的最大行程为1100mm。活塞宽度B=0.8D=0.8140=112mm，导向套长度C=0.8d=0.8100=80mm。缸筒长度根据需要则取L=18D=1814

40、0=2520mm。（2）计算液压缸的工作压力、流量和功率13 复算工作压力 根据表3.8，本系统的背压估计值可在16-32MPa范围内选取，故暂定：工进时， ;快速运动时，。液压缸在工作阶段的工作压力计算如下：差动快进阶段: （3.8） 无杆腔进油工进阶段: （3.9） 有杆腔进油快退阶段: （3.10） 式中： A1、A2液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积； F液压缸在各工作阶段的最大机械总负载； Pb液压缸回油路的背压，即回油路的总压力损失。表3.8 执行元件背压的估计值系 统 类 型背压Pb/MPa中低压系统（0-8MPa）简单系统,一般轻载节流调速系统0.2-0.5回油路带调速阀的调速系统

41、0.5-0.8回油路带背压阀0.5-1.5带补油泵的闭式回路0.8-1.5中高压系统(8-16MPa)同上比中低压系统高50%-100%高压系统(16-32MPa)如锻压机械初算时背压忽略不计 计算液压缸的输入流量因快进、快退速度,最大工进速度,则液压缸各阶段的输入流量需为：快进阶段: （3.11） 工进阶段: （3.12）快退阶段: （3.13）（3）计算液压缸的输入功率快进阶段: （3.14） 工进阶段: （3.15） 快退阶段: （3.16） 将以上计算的压力、流量和功率值列于表3.9中。 表3.9 液压缸在各工作阶段的压力、流量和功率工作阶段工 作 压 力p1/MPa输入流量qv1/(L/min) 输入功率 P/kw快速前进27.577.4635.5工作进给30.5197.82100.6快速回退29.880.8240.13.3 制定系统原理图3.3.1 液压系统回路设计（1）主干回路设计对于任何液压