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钻机回转器和变幅机构设计及Solidworks软件建模研究
摘要
工厂内通用的钻机是一种机电液一体化程度较高,功能多,技术含量高的灌注桩成孔施工工程机械设备,主要用于大直径深孔灌注桩成孔施工等。钻机以其优良的性能,逐渐取代了其它工作效率低、污染严重的桩工工程机械设备。在施工过程中,为保证成孔精度和成孔质量,变幅机构和回转器的设计与分析具有重要的理论意义和实用价值。本文结合变幅机构和回转器的工作原理及其受力特性,研究了变幅机构和回转器的组成、工作原理及特点,并用尺寸优化方法对其轴套轴内外径、轴段长进行了改进设计,最后利用Solidworks软件对其进行了零件设计和计算,并对变幅机构和回转器进行了尺寸优化,为钻机变幅机构和回转器的结构设计、结构优化、轻量化提供了理论依据和参考。
关键词:回转器;变幅机构;钻机
目录
TOC\o1-3\h\u摘要 I
第1章绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外钻机研究现状及发展趋势 1
1.2.1钻机国外研究现状及应用趋势 1
1.2.2钻机国内研究现状 2
1.2.3全液压锚固钻机国内外研究技术现状 3
第2章钻机变幅机构概述 4
2.1钻机变幅机构的结构 4
2.2钻机变幅机构的工作原理 5
第3章钻机变幅机构的力学分析 5
3.1钻机变幅机构的自由度计算 5
3.2工作装置总成的重心计算 7
3.3变幅机构动力 8
3.4工况分析 10
3.5工况下力学建模与分析 12
第4章变幅机构设计 14
4.1钢丝绳的选择 14
4.2卷筒的设计和绕绳系统的计算 15
第5章回转器结构及原理 16
5.1校核计算 16
5.2仿真验证 18
第6章变幅机构三维仿真 20
6.1变幅机构三维仿真 20
6.2三维建模 20
6.3装配模型建立 20
第7章结语 21
参考文献 23
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绪论
1.1研究背景及意义
自改革开放以来,我国对于各类基础建设需求扩大,同时在我国经济实力、国力稳步提升的背景下,各地基础设施建设也全面展开,各类大型工程项目陆续上马。随着项目规模的不断扩大,在桩基础方面,也有着更加严苛的要求,特别是高速公路、城市地铁轻轨、铁路等项目,相比较一般的基建工程,此类桩基工程不仅有着较长的工期,而且工作量大,施工强度大,进度要求高,环境要求高,施工难度大,如果采用传统的施工技术,使用常规设备,要满足要求是有着较大难度的,在人文思想、环保意识更加提升的背景下,加之相关法律制度越加完善的限制,对施工也有着更高的要求。因使用现浇混凝土灌注桩的方法进行桩基施工有着良好表现,以及施工技艺较完善的优势,使得它在各类工程项目中获得广泛运用,因此种方法的桩基承载力表现优异,因而对其它施工方法也实现更多的取代,成为国内最多使用到的一种施工方法,是桩工机械设备发展的未来走向。在国外,在灌注桩施工使用到的机械中,钻机已成为主力军,在部分国家,钻机在现场灌注桩施工机械中的比例甚至超过80%。随着在基础设施建设方面发展中国家的脚步不断加速,钻机施工不仅更多的应用到混凝土灌注桩工程施工中,而且在各类钻孔灌注桩工程中也获得更广泛的应用。
钻机有许多特点:施工效率高,机、电、液一体化集成度高,噪音小,装机功率大,功能多,输出扭矩大,地层适应性强,轴向压力大,成孔质量好,机动灵活,污染小,易于操作。大孔径深孔灌注桩,更多的采用成孔施工方式。采用旋挖钻孔工具(长短螺旋钻、捞砂钻斗等),并与摆管机等配合,能够实现全套管壁的成孔作业,对地下连续墙,能够使用抓斗实现钻孔作业,合理使用类型不同的各类钻机,能够适应不同的施工环境条件,譬如:卵石层、粘土层、风化泥岩等,从而做到一机多能,并且能够使得机械形态以更快的速度进行调整,为施工创造便利条件。当前,在各类钻孔灌注桩施工中,钻机的应用已然非常的广泛,是桩工机械发展的未来走向。
旋挖式钻机技术含量高,钻进速度快,对环境污染小,已成为建筑桩基工程理想的施工机械,广泛应用于建筑工程中,如灌注桩、咬合桩、地下连续墙桩等,是今后桩基工程的代表,具有广阔的发展前景。因此,围绕旋转式钻机的相关技术进行分析与研究也就越加迫切。
1.2国内外钻机研究现状及发展趋势
1.2.1钻机国外研究现状及应用趋势
由于其操作方便,地层适应范围广,施工效率高,环保性好,目前在国外市场上的灌注桩应用十分广泛。特别是在欧美及一些发达国家,灌注桩已成为主导产品。
钻机是综合了全套管钻