45T旋挖鉆機變幅機構(gòu)液壓缸設(shè)計畢業(yè)論文.doc

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1、目 錄引言.1第1章 緒論1.1 旋挖鉆機簡介41.2 本設(shè)計的主要內(nèi)容5第2章 液壓缸2.1 液壓缸簡介62.2 液壓缸類型62.3 液壓缸工作原理82.4 液壓缸的組成9第3章 液壓系統(tǒng)設(shè)計3.1 液壓系統(tǒng)的確定143.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求143.3 液壓缸的設(shè)計計算15第4章 液壓系統(tǒng)保養(yǎng)4.1 旋挖鉆機液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)32致謝35參考文獻(xiàn).36附錄3745T旋挖鉆機變幅機構(gòu)液壓缸設(shè)計內(nèi)容摘要:本文主要介紹了旋挖鉆機變幅機構(gòu)液壓缸的設(shè)計。液壓缸的設(shè)計包括了系統(tǒng)工作壓力的確定、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定以及活塞桿穩(wěn)定性的驗

2、算。本文結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計和計算機輔助工程技術(shù)，先依據(jù)經(jīng)驗公式計算，確定了液壓缸安裝方案，設(shè)計了液壓缸活塞及活塞桿尺寸參數(shù)，校核了匹配的連接螺栓，銷軸等；完成了變幅及變角度液壓缸的設(shè)計計算。然后利用AutoCAD，Pro/Engineer輔助設(shè)計平臺，完成了液壓缸所有零件的二維及三維建模。通過分析的數(shù)據(jù)校核了先前的設(shè)計，同時為進一步優(yōu)化設(shè)計和系列化設(shè)計提供了依據(jù)。 關(guān)鍵詞:變幅液壓缸，變角度液壓缸，AutoCAD，Pro/Engineer 45T spiral drill luffing mechanism design of hydraulic cylinderContent abstract:T

3、his design is mainly introduced the rotating drill luffing mechanism design of hydraulic cylinder. The design of hydraulic cylinder including ensure pressure system of the hydraulic cylinder piston, piston rod diameter and the diameter and wall thickness and diameter of hydraulic cylinder cylinder,

4、the thickness of the calculation of the length, and the cylinder piston rod stability of calculation. In this thesis, by the use of traditional design and computer-aided engineering（CAE）, firstly based on experience of the formula calculation to determined the installation scheme of the hydraulic cy

5、linder, design size parameters of hydraulic cylinder piston and piston, Check the matching of connecting bolts, pin shaft, etc.;complete the design and calculation of the range and angle of hydraulic cylinder. Then by the use of AutoCAD,Pro / MECHANICA platform, Complete all parts of the hydraulic c

6、ylinder 2d and 3d modeling.The analysis data verificated the previous design, at the same time ,applied references for further Optimal Design and Series Design.Keywords: The luffing hydraulic cylinder，Variable Angle of hydraulic cylinder, AutoCAD，Pro/Engineer引 言旋挖鉆機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械。該類鉆機一般采用液壓履帶

7、式伸縮底盤、自行起落可折疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直度自動檢測調(diào)整、孔深數(shù)碼顯示等，整機操縱一般用液壓先導(dǎo)控制、負(fù)荷傳感，具有操作輕便、舒適等特點。主、副兩個卷揚可適用工地多種情況的需要。該類鉆機配合不同鉆具，適用于干式或濕式及巖層的成孔作業(yè)，還可配掛長螺旋鉆、振動樁錘等，實現(xiàn)多種功能，是市政建設(shè)、鐵路、公路橋梁、地下連續(xù)墻、水利、防滲護坡等理想的基礎(chǔ)施工設(shè)備。旋挖鉆機的發(fā)展歷史旋挖鉆機是在回轉(zhuǎn)斗鉆機和全套管鉆機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，第二次世界大戰(zhàn)前，美國CALWELD首先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機。二十世紀(jì)五十年代，法國BENOTO將全套管鉆機應(yīng)用于樁基礎(chǔ)施工，而后由歐洲各國將其組合并不斷完善，

8、發(fā)展成為今天的多功能組合模式。意大利土力公司首先從美國將安裝在載重汽車上和附著在履帶起重機上的鉆機引入歐洲，動力頭為固定式，不能自行安裝套管，難以適應(yīng)硬質(zhì)土層施工，1960年德國維爾特和蓋爾茨蓋特公司同時開發(fā)了可動式動力頭。1975年德國寶峨公司研制了配有伸縮鉆桿的BG7型鉆機，該鉆機直接從底盤提供動力，配置可鎖式鉆桿實現(xiàn)加壓鉆孔，鉆孔扭矩增大，可實現(xiàn)在緊密砂礫和巖層的鉆孔。日本于1960年從美國引進CALWELD旋挖鉆機，同時加藤制作所開發(fā)了15-H型鉆機。以后開發(fā)了可配套搖管裝置和抓斗的鉆機，1965年日立建機研制了利用挖掘機底盤裝有液壓加壓裝置的鉆機，1974年開發(fā)了利用液壓履帶起重機底

9、盤由液壓馬達(dá)驅(qū)動的鉆機。1980年日立建機與土力公司合作開發(fā)了為提高單樁承載力和擴底灌注樁的施工領(lǐng)域。德國寶峨的加入和日立建機與住友建機的聯(lián)盟進一步促進了旋挖鉆機技術(shù)在日本的發(fā)展。日本的旋挖鉆機扭矩比歐洲的同類產(chǎn)品小。目前國外的旋挖鉆機主要生產(chǎn)廠家為：德國：BAUER、LIEBHERR、Delmag、WIRTH、MGF,意大利SoilMec、MAIT、CMV、CASAGRANDE、IMT、ENTEGO；西班牙：LLAMADA。日本：日車車輛、HITACHI、住友、加藤；芬蘭：JUNTTAN、TAMROCK；美國：APE、Ingersoll-Rand；英國：BSP等。1984年天津探礦機械廠首次

10、從美國RDI公司引起車載式旋挖鉆機。1988年北京城建工程機械廠仿制了土力公司1.5m直徑附著式旋挖鉆機。1994年鄭州勘察機械廠引進英國BSP公司附著式旋挖鉆機，1998年上海金泰股份有限公司與寶峨合作組裝BG15。1999年哈爾濱四海工程機械公司和徐州工程機械股份公司先后開發(fā)了附著式旋挖鉆機和獨立式旋挖鉆機。2001年經(jīng)緯巨力第一臺旋挖鉆機試制成功。2003年后三一、山河智能等多家生產(chǎn)廠家的旋挖鉆機陸續(xù)下線，產(chǎn)銷兩旺。 目前，國內(nèi)的旋挖鉆機主要生產(chǎn)廠家為：湖南山河智能、湖南三一、徐工、中聯(lián)重科、徐州東明、北京巨力、天津?qū)毝搿⑹仪f煤機、連云港黃海、哈爾濱四海、內(nèi)蒙古北方重汽、宇通重工、南車

11、時代、山東鑫國、鄭州勘察等。國內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀中國旋挖鉆機產(chǎn)業(yè)起步晚，但發(fā)展較快。早在20世紀(jì)90年代初，國內(nèi)旋挖鉆機需求量少，市場基本被國外鉆機所壟斷。中國于1986年首次在基礎(chǔ)施工中使用進口旋挖鉆機。中國最近幾年開發(fā)的旋挖鉆機技術(shù)水平起點高，但品種少，還不能滿足不斷發(fā)展的基礎(chǔ)施工市場的需求。目前國內(nèi)旋挖鉆機生產(chǎn)廠家一般是在參考國外同類型產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計的，有的甚至是引進國外技術(shù)生產(chǎn)，所選用關(guān)鍵件一般為進口件，技術(shù)水平基本上達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的先進水平。但品種較少，基本上屬于動力頭扭矩在180220kn.m之間，最大鉆孔直徑2m，最大鉆深60m的產(chǎn)品，有待進一步向兩頭發(fā)展，開發(fā)最大鉆孔

12、直徑1.2m和3m左右的旋挖鉆機，以滿足市場需要。國外產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀目前在國內(nèi)銷售旋挖鉆機的國外公司主要有德國寶峨公司、意大利士力公司、MAIT公司、IMT公司、CWV公司等。目前國外的旋挖鉆機一般都設(shè)有搖管裝置，由2個或3個液壓馬達(dá)的大扭矩動力頭，液壓系統(tǒng)采用恒功變量自動控制、自鎖互扣鉆桿、先進的監(jiān)控儀表，同時配有各種保險裝置等，但各家公司的旋挖鉆機都有自己的技術(shù)特點。第1章 緒論1.1 旋挖鉆機簡介 旋挖鉆機是二戰(zhàn)以后意大利人發(fā)明的，因使用中的高效率和可靠的質(zhì)量，而為業(yè)主和建筑公司帶來豐厚的利潤，后歐州人、日本人等隨著各國恢復(fù)建設(shè)的全面展開而大面積使用，使其更加完善，功能更多，目前己成為世界

13、各國鐵路、公路、水利、工民建施工中的主要樁基成孔工具。旋挖鉆主要用來對地基基礎(chǔ)樁基成孔，其鉆頭有多種形式：如回轉(zhuǎn)斗、短螺旋、巖芯鉆頭等，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，更換不同的鉆頭，以達(dá)到高速、高質(zhì)的成孔要求。旋挖鉆機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械。廣泛用于市政建設(shè)、公路橋梁、高層建筑等地基礎(chǔ)施工工程，配合不同鉆具，適應(yīng)于干式（短螺旋），或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，旋挖鉆機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活，施工效率高及多功能特點。旋挖鉆機適應(yīng)我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件，使用范圍廣，基本可滿足橋梁建設(shè)，高層建筑地基礎(chǔ)等工程的使用。目前，旋挖鉆機已被廣泛推廣于各

14、種鉆孔灌注樁工程。 旋挖鉆機因具有施工速度快、成孔質(zhì)量好、環(huán)境污染小、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優(yōu)勢, 已成為鉆孔灌注樁施工的主要成孔設(shè)備, 不少重點工程的業(yè)主為確保工程進度和質(zhì)量, 均將其作為指定施工設(shè)備, 從而替代了傳統(tǒng)的沖擊和回旋鉆機成孔設(shè)備。目前我國工程界的大多數(shù)旋挖鉆機均為德國和意大利的產(chǎn)品, 并已占據(jù)主導(dǎo)地位。圖1-1 旋挖鉆機示意圖1.2 本設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計的主要內(nèi)容是對旋挖鉆機的變幅機構(gòu)裝置及變幅機構(gòu)上變幅液壓缸和變角度液壓缸的設(shè)計。液壓缸的設(shè)計包括了系統(tǒng)工作壓力的確定、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計算、缸蓋厚度的確定、缸體長度的確定

15、以及活塞桿穩(wěn)定性的驗算。 第2章 液壓缸2.1 液壓缸簡介液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少。 2.2 液壓缸的類型根據(jù)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類型：1.活塞式單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口油口A和

16、B都可通壓力油或回油，以實現(xiàn)雙向運動，故稱為雙作用缸。圖2-1 單桿活塞式液壓缸2.柱塞式（）柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重； （）柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長行程液壓缸； （）工作時柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度； （）柱塞重量往往較大，水平放置時容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損，故其垂直使用更有利。圖2-2 柱塞式液壓缸3.伸縮式伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現(xiàn)較長的行程，而縮回時長度較短，

17、結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機械和農(nóng)業(yè)機械上。圖2-3 伸縮式液壓缸4.擺動式擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復(fù)運動的執(zhí)行元件，也稱擺動式液壓馬達(dá)。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進油方向， 葉片將帶動轉(zhuǎn)子作往復(fù)擺動。圖2-4 擺動式液壓缸2.3 液壓缸工作原理液壓傳動原理以油液作為工作介質(zhì)，通過密封容積的變化來傳遞運動，通過油液內(nèi)部的壓力來傳遞動力。1、動力部分將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能（液壓能）。例如：液壓泵。2、執(zhí)行部分將液壓泵輸入的油液壓力能轉(zhuǎn)換為帶動工作機構(gòu)的機械能。例如：液壓缸、液壓馬達(dá)。3、控制部分用來控制和調(diào)節(jié)油液的壓力、流量和流動方向。例如：壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。4、輔助部分將前面三部分連接在一起，組成一個系統(tǒng)，起貯油、過濾、測量和密封等作用。例如：管路和接頭、油箱、過濾器、蓄能器、密封件和控制儀表等。 在一定體積的液體上的任意一點施加的壓力,能夠大小相等地向各個方向傳遞.這意味著當(dāng)使用多個液壓缸時,每個液壓缸將按各自的速度拉或推,而這些速度取決于移動負(fù)載所需的壓力。 在液壓缸承載能力范圍相同的情況下,承載最小載荷的液壓缸會首先移動,承載最大載荷的液壓缸最后移動。 為使液壓缸同步運動,以達(dá)到載荷在任一點以同一速度被頂升,一定要在系統(tǒng)中使用控制閥或同步頂升系統(tǒng)元件。9