基于入巖速度和動(dòng)力頭齒輪壽命的旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)參數(shù)研究.pdf

1、旋挖鉆機(jī)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(jìn)效率、成孔深度和直徑、節(jié)能環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)，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(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，入巖能力一直被視為其所面臨的一大難題，且目前國(guó)內(nèi)外很少有學(xué)者對(duì)這方面進(jìn)行研究。入巖工況下，不合理的鉆進(jìn)參數(shù)會(huì)嚴(yán)重影響鉆機(jī)的施工經(jīng)濟(jì)收益，故對(duì)旋挖鉆機(jī)這種高投入高產(chǎn)出的樁工設(shè)備來(lái)說(shuō)，綜合考慮鉆機(jī)入巖速度和動(dòng)力頭齒輪壽命，選擇一個(gè)合理的鉆進(jìn)參數(shù)以確保施工經(jīng)濟(jì)收益最大

2、是很有必要的。為此，本文對(duì)鉆機(jī)入巖負(fù)載特性進(jìn)行了研究，結(jié)合鉆進(jìn)參數(shù)對(duì)入巖速度和動(dòng)力頭齒輪壽命影響的分析，得到了入巖時(shí)鉆機(jī)的合理鉆進(jìn)參數(shù)，并設(shè)計(jì)了一套電液比例控制方案以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)在合理鉆進(jìn)參數(shù)點(diǎn)處平穩(wěn)入巖。主要做了以下幾點(diǎn)工作:
　　 1.以單個(gè)鎬型截齒破巖研究為基礎(chǔ)，結(jié)合旋挖鉆機(jī)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(shí)載荷的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了鉆機(jī)入巖速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而揭示了入巖速度隨巖石接觸強(qiáng)度和鉆進(jìn)參數(shù)變化的規(guī)律。<

3、br>　　 2.結(jié)合鉆機(jī)入巖所受的載荷和齒輪系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)變激勵(lì)，建立了動(dòng)力頭齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，得到了小齒輪節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)嚙合力，根據(jù)赫茲接觸理論求得該點(diǎn)動(dòng)態(tài)接觸應(yīng)力，運(yùn)用Miner累積損傷理論進(jìn)行疲勞壽命分析，得到了該點(diǎn)接觸疲勞壽命隨鉆進(jìn)參數(shù)變化的規(guī)律。
　　 3.綜合考慮鉆進(jìn)參數(shù)對(duì)入巖速度和動(dòng)力頭齒輪壽命的影響，以施工經(jīng)濟(jì)收益最大為目標(biāo)，獲得了鉆機(jī)入巖時(shí)的合理鉆進(jìn)參數(shù)，并設(shè)計(jì)了一套電液比例控制方案，通過(guò)對(duì)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(jī)在合理鉆進(jìn)參數(shù)點(diǎn)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(yùn)用上述理論研究成果，對(duì)同一設(shè)備在兩個(gè)不同施工工地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了鉆機(jī)在全功率正常鉆進(jìn)時(shí)入巖速度數(shù)學(xué)表達(dá)式的正確性和電液比例控制方案的合理性。
　　 本文通過(guò)對(duì)旋挖鉆機(jī)短螺旋鉆頭入巖時(shí)合理鉆進(jìn)參數(shù)的研究，得到了具有一定理論意義和實(shí)際價(jià)值的數(shù)據(jù)和規(guī)律，不僅為后者的理論研