基于入巖速度和動力頭齒輪壽命的旋挖鉆機鉆進參數(shù)研究.pdf

1、旋挖鉆機作為一種高技術(shù)含量的現(xiàn)代化樁工設(shè)備，憑借其在鉆進效率、成孔深度和直徑、節(jié)能環(huán)保等方面的優(yōu)勢，已被道路、橋梁、建筑等領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用。然而，作為該設(shè)備性能評價的一個重要指標，入巖能力一直被視為其所面臨的一大難題，且目前國內(nèi)外很少有學(xué)者對這方面進行研究。入巖工況下，不合理的鉆進參數(shù)會嚴重影響鉆機的施工經(jīng)濟收益，故對旋挖鉆機這種高投入高產(chǎn)出的樁工設(shè)備來說，綜合考慮鉆機入巖速度和動力頭齒輪壽命，選擇一個合理的鉆進參數(shù)以確保施工經(jīng)濟收益最大

2、是很有必要的。為此，本文對鉆機入巖負載特性進行了研究，結(jié)合鉆進參數(shù)對入巖速度和動力頭齒輪壽命影響的分析，得到了入巖時鉆機的合理鉆進參數(shù)，并設(shè)計了一套電液比例控制方案以實現(xiàn)鉆機在合理鉆進參數(shù)點處平穩(wěn)入巖。主要做了以下幾點工作:
　　 1.以單個鎬型截齒破巖研究為基礎(chǔ)，結(jié)合旋挖鉆機短螺旋鉆頭的結(jié)構(gòu)形式和工作特性，建立了鉆頭入巖時載荷的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了鉆機入巖速度的數(shù)學(xué)表達式，從而揭示了入巖速度隨巖石接觸強度和鉆進參數(shù)變化的規(guī)律。<

3、br>　　 2.結(jié)合鉆機入巖所受的載荷和齒輪系統(tǒng)內(nèi)部的時變激勵，建立了動力頭齒輪系統(tǒng)動力學(xué)模型，得到了小齒輪節(jié)點的動態(tài)嚙合力，根據(jù)赫茲接觸理論求得該點動態(tài)接觸應(yīng)力，運用Miner累積損傷理論進行疲勞壽命分析，得到了該點接觸疲勞壽命隨鉆進參數(shù)變化的規(guī)律。
　　 3.綜合考慮鉆進參數(shù)對入巖速度和動力頭齒輪壽命的影響，以施工經(jīng)濟收益最大為目標，獲得了鉆機入巖時的合理鉆進參數(shù)，并設(shè)計了一套電液比例控制方案，通過對加壓回路液壓系統(tǒng)的理論

4、建模和AMESim仿真，表明了該方案能很好地保證鉆機在合理鉆進參數(shù)點處平穩(wěn)入巖。
　　 4.根據(jù)地質(zhì)勘查單位的相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)，運用上述理論研究成果，對同一設(shè)備在兩個不同施工工地進行了實驗，通過理論和實驗結(jié)果的對比分析，驗證了鉆機在全功率正常鉆進時入巖速度數(shù)學(xué)表達式的正確性和電液比例控制方案的合理性。
　　 本文通過對旋挖鉆機短螺旋鉆頭入巖時合理鉆進參數(shù)的研究，得到了具有一定理論意義和實際價值的數(shù)據(jù)和規(guī)律，不僅為后者的理論研